CN108643007A - 高铁路基连续压实监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁路基连续压实监测系统及其监测方法，属于道路施工技术领域，其技术方案要点是高铁路基连续压实监测系统包括压实度检测装置和压实质量信息监测装置，压实度检测装置通过在振动压路机压实过程中路基的压实度进行采集断，压实质量信息监测装置包括信息输入模块、标准调用模块、GPS定位模块、信息处理模块和信息显示模块；一种采用该高铁路基连续压实监测系统的监测方法，通过设备安装，信息输入、压实连续检测、信息显示与远程监控以及打印与拷贝传输等方法流程对高铁路基进行连续压实检测；解决了现有连续压实监测系统检测效率低、检测判读结果不够精确的问题；能够高效准确的对压实路基的压实质量信息进行检测。

Description

高铁路基连续压实监测系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及道路施工技术领域，特别涉及一种高铁路基连续压实监测系统及其监测方法。

背景技术

路基是铁路的基础，关系到铁路的安全、高效运行。路基是轨道结构的基础，随着列车运行速度的提高，特别是高速铁路的应用，要求路基结构要为上部结构提供更加平顺而稳定的支承。路基填筑工程的压实质量是决定其结构性能好坏的根本，路基压实质量包括压实程度、压实均匀性和压实稳定性等三方面的内容。压实程度就是路基的碾压程度；压实均匀性是指路基面力学性能的均匀分布程度；压实稳定性是路基面力学性能的稳定程度。目前，对于路基填筑工程压实质量的检测与控制，采用常规的“点式”抽样检测方法，即在每层完成碾压后，随机选点，抽样检测。采用常规的“点式”抽样检测方法，其无法实时记录和检查现场压实情况，而且工作效率低。

申请公布号为CN1045622899A的中国发明专利申请公开了一种连续压实测量系统及测量方法。本发明的连续压实测量系统，包括加速度传感器、定位系统、处理器、终端智能装置以及服务器；所述的加速度传感器用于检测碾压过程中的振动信息；所述的定位系统用于检测压路机当前的位置信息；所述的处理器用于接收加速度传感器发送的信息，并计算出压实度值；所述的终端智能装置用于接收处理器发送来的压实度值，并与目标压实值作比较，实时显示连续压实状态，并在测量完成后将数据发往服务器；所述的服务器用于将终端智能装置发来的信息及数据保存至数据库。

上述的连续压实测量系统及测量方法中连续压实测量系统通过加速度传感器和定位系统对振动压路机在压实过程中的位置和路基的压实度进行检测；但是其只能对压路机的压实度信息进行显示，不能对压实质量信息进行分析判断且压实过程中采用不同材料的填充物以及其他路基设计参数都会影响到压实度对压实质量的判断，通过人工进行判断效率低，结果容易出现误差。

发明内容

本发明的其中一个目的是提供一种高铁路基连续压实监测系统，其能够高效准确的对压实路基的压实质量信息进行检测。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高铁路基连续压实监测系统, 包括压实度检测装置和压实质量信息监测装置，所述压实质量信息监测装置安装于振动压路机的驾驶室中，压实质量信息监测装置包括信息输入模块、标准调用模块、GPS定位模块、信息处理模块和信息显示模块；

所述信息输入模块、标准调用模块、GPS定位模块、信息存储模块分别与信息处理模块相连；

所述信息输入模块用来输入压实路段的状况信息；

所述标准调用模块，用来存储不同工况下的压实质量信息的标准值；

所述GPS定位模块用来对振动压路机的位置信息进行实时定位；

所述信息处理模块包括压实度统计单元、压实均匀性统计单元和压实稳定性统计单元；

所述压实度统计单元接收GPS定位模块发出的位置信息和压实度检测装置发出的压实度信息，对路基区域的压实度分布进行统计；

压实均匀性统计单元与压实度统计单元相连，对不同区域的压实度进行逻辑运算，并根据信息输入模块输入的压实路段的状况信息与标准调用模块存储的压实质量信息的标准值进行对比分析；

压实稳定性统计单元与压实度统计单元相连，对同一地点不同时序的压实度值的变化进行统计，并根据信息输入模块输入的压实路段的状况信息与标准调用模块存储的压实质量信息的标准值进行对比分析；

所述信息显示模块用来显示高铁路基压实质量信息。

通过采用上述方案，压实度检测装置对压实路基的压实度进行检测，压实质量信息监测装置包括信息输入模、标准调用模块、GPS定位模块、信息处理模块和信息显示模块，且信息处理模块包括压实度统计单元、压实均匀性统计单元和压实稳定性统计单元，通过GPS定位模块压实度检测装置进行位置和压实度信息的采集，通过信息输入模块和标注调用模块选择相应的压实质量标准；通过压实度统计单元、压实均匀性统计单元和压实稳定性统计单元对当前压实路基的压实度、压实均匀性和压实稳性进行统计判断。

较佳的，所述压实度检测装置包括若干个竖直固定安装在振动压路机的振动轮两侧的加速度传感器以及对若干个加速度传感器的检测的加速度值进行判断和作平均数的逻辑处理模块；所述加速度传感器的感应头与振动压路机的机体相抵接。

通过采用上述方案，若干个竖直固定安装在振动压路机的振动轮两侧的加速度传感器对振动压路机振动轮在竖直方向上的振动加速度进行检测，从而对当前压实路基的压实度进行检测；通过逻辑处理模块对加速度传感器输出结果进行判断和作平均数从而使检测值更加可靠。

较佳的，所述逻辑处理模块包括：包括比较单元和平均数计算单元；

所述比较单元对多个加速度传感器检测的加速度值与标准范围进比较分析；当检测的加速度值处于标准范围内，将检测到的加速度值传输给平均数计算单元，当检测的加速度值不处于标准范围内时，发出错误信息给信息处理模块；

平均数计算单元，所述平均数计算单元接收比较单元发出的加速度值，将实时输入的多个加速度值进行作平均值，并且将平均值发送给信息传输模块。

通过采用上述方案，通过比较单元将加速度传感器检测的加速度值与标准范围进比较分析，从而防止因加速度传感器故障而造成数据错误；通过平均数计算单元将实时输入的多个加速度值进行作平均值从而减小加速度传感器的检测误差，使检测结果更加可靠。

较佳的，高铁路基连续监测系统还包括对压实质量信息进行远程监测的上位机；压实质量监测装置包括无线传输模块，所述无线传输模块与信息处理模块相连，将信息处理模块统计的压实质量信息发送给上位机。

通过采用上述方案，连续压实系统包括上位机，压实质量监测装置包括无线传输模块，压实质量信息监测装置能够通过无线传输模块将信息处理模块统计的压实质量信息发送给上位机，从而通过远程对压实路基的压实质量信息进行监测。

较佳的，所述无线传输模块采用RS485无线传输模块。

通过采用上述方案，采用RS485无线传输模块进行无线数据传输，其技术成熟，通用性好，数据传输效果稳定，是高铁路基连续压实监测系统用来无线传输的优选方案。

较佳的，高铁路基连续压实监测系统还包括无线打印机，所述无线打印机通过无线传输模块与信息处理模块相连，对信息处理模块的处理信息进行打印。

通过采用上述方案，通过无线打印机，能够将信息处理模块的处理信息进行打印显示，从而方便相关人员对资料进行传阅。

较佳的，所述信息显示模块包括显示器，所述显示器用来显示压实质量信息。

通过采用上述方案，通过显示器对压实质量信息进行显示，从而操作者通过显示器能够直观的了解当前路段的压实质量信息。

较佳的，压实质量信息监测装置还包括和信息存储模块和USB接口；所述信息存储模块与信息处理模块相连，用来存储压实统计单元、压实均匀性统计单元和压实稳定性统计单元输出的压实质量信息统计分析结果信息；所述USB接口与信息存储模块相连。

通过采用上述方案，信息存储模块能够对压实统计单元、压实均匀性统计单元和压实稳定性统计单元输出的压实质量信息统计分析结果信息进行存储；通过USB能将信息存储模块存储的压实质量信息进行传输和下载，从而方便压实质量信息进行保存备份和流通。

本发明的另一个目的是提供一种高铁路基连续压实的监测方法，采用了上述高铁路基连续压实监测系统，具有检测高效，检测效果准确等优点，其方法步骤如下：

步骤S1：将加速度传感器竖直固定安装在振动压路机的振动轮两侧，加速度传感器的感应头与振动压路机的机体相抵接；将压实质量信息监测装置安装在振动压路机的驾驶室中；

步骤S2：对高铁路基进行压实前，启动压实质量信息监测装置，通过信息输入模块输入该段路基的工程名称、起始里程、终止里程、施工段宽、填筑材料、填筑厚度、标高里程、左中右实际标高、设计高度、碾压层号及填筑层数以及振动工艺等参数信息；

步骤S3：使用振动压路机对施工路段进行压实，通过振动压路机驾驶室中的压实质量信息监测装置的显示器对当前路基的压实质量信息进行实时监测，并通过上位机进行远程监监测；

步骤S4：施工路段压实完成后，通过无线打印机对该路基路段的压实质量信息进行打印；通USB接口对压实质量信息进行下载和备份。

通过采用上述方案，通过使用高铁路基连续压实系统对路基压实进行检测，进行设备安装，然后开机通过信息输入模块进行信息输入；在震动压路机压实过程中对压实度信息进行采集并进行处理，通过显示器在振动压路机的驾驶室进行显示，通过上位机进行远程监控；在完成压实后通过无线打印机对压实质量信息进行打印，通过USB接口对压实质量信息进行下载和备份，从而高效准确的对压实路基的压实质量信息进行检测。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1．压实度检测装置对压实路基的压实度进行检测，压实质量信息监测装置包括信息输入模、标准调用模块、GPS定位模块、信息处理模块和信息显示模块，且信息处理模块包括压实度统计单元、压实均匀性统计单元和压实稳定性统计单元，通过GPS定位模块压实度检测装置进行位置和压实度信息的采集，通过信息输入模块和标注调用模块选择相应的压实质量标准；通过压实度统计单元、压实均匀性统计单元和压实稳定性统计单元对当前压实路基的压实度、压实均匀性和压实稳性进行统计判断；

2. 通过比较单元将加速度传感器检测的加速度值与标准范围进比较分析，从而防止因加速度传感器故障而造成数据错误；通过平均数计算单元将实时输入的多个加速度值进行作平均值从而减小加速度传感器的检测误差，使检测结果更加可靠；

3. 通过无线打印机，能够将信息处理模块的处理信息进行打印显示，从而方便相关人员对资料进行传阅。

附图说明

图1为加速度传感器在振动压路机上安装示意图；

图2为压实度检测的原理示意图；

图3为高铁路基连续压实监测系统的功能结构框图；

图4为高铁路基连续压实监测系统的工作处理流程图。

图中，1、压实度检测装置；11、加速度传感器；12、逻辑处理模块；121、比较单元；122、平均数计算单元；2、压实质量信息监测装置；21、信息输入模块；22、标准调用模块；23、信息处理模块；231、压实度统计单元；232、压实均匀性统计单元；233、压实稳定性统计单元；24、信息显示模块；241、显示器；25、无线传输模块；251、RS485无线传输模块；26、GPS定位模块；27、信息存储模块；28、USB接口；3、上位机；4、无线打印机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：一种高铁路基连续压实监测系统，参照1和图2，压实度检测装置1和压实质量信息监测装置2。高铁路基连续监测系统主要依托振动压路机为压实度监测值的检测载体，通过将压实度检测装置1安装在振动压路机上来对高铁路基在压实过程中的压实度进行实时检测。通过压实质量信息监测装置2对压实度检测装置1的检测结果进行统计分析，进而得出压实度、压实均匀性和压实稳定性等压实质量信息并进行显示，进而指导操作者对高铁路基进行压实操作。

参照图1和图2，压实度检测装置1包括若干个加速度传感器11和逻辑处理模块12。加速度传感器11竖直固在振动压路机的振动轮的两侧，加速度传感器11的感应头与振动压路机相抵接。在路基填筑碾压过程中，根据土体与震动压路机的相互动态作用原理，加速度传感器11在竖直方向对振动轮的振动加速度进行实时检测，从而实现对碾压面的压实质量的检测，进而实现对碾压面的压实质进行实时的动态监测。

参照图3和图4，逻辑处理模块12包括比较单元121和平均数计算单元122。比较单元121将多个加速度传感器11检测的加速度值与标准范围进比较分析；当检测的加速度值处于标准范围内，将检测到的加速度值传输给平均数计算单元122，当检测的加速度值不处于标准范围内时，发出错误信息给信息处理模块23。平均数计算单元122接收比较单元121发出的加速度值，将实时输入的多个加速度值进行作平均值，并且将平均值发送给信息处理模块23。通过比较单元121将加速度传感器11检测的加速度值与标准范围进比较分析，从而防止因加速度传感器11故障而造成数据错误；通过平均数计算单元122将实时输入的多个加速度值进行作平均值从而减小加速度传感器11的检测误差，使检测结果更加可靠。

参照图3和图4，压实质量信息监测装置2安装在振动压路机的驾驶室中，压实质量信息监测装置2包括信息输入模块21、标准调用模块22、GPS定位模块26、信息处理模块23和信息显示模块24。信息输入模块21用来输入当然所要压实的高铁路基的区域的状况信息，包括该段路基的工程名称、起始里程、终止里程、施工段宽、填筑材料、填筑厚度、标高里程、左中右实际标高、设计高度、碾压层号及填筑层数以及振动工艺等参数信息。标准调用模块22存储着路基压实质量标准。信息处理模块23与信息输入模块21和标准调用模块22相连，且信息处理模块23接收。GPS定位模块26对振动压路机在对路基运动压实的过程中实时进行位置定位，并将振动压轮机的位置信息传输给信息处理模块23，信息处理模块23根据振动压轮机的位置信息结合加速度传感器11传输的加速度值进行统计处理，进而对振动压路机正在碾压区域的压实信息进行实时显示。信息显示模块24包括显示器241，通过显示器241对信息处理模块23的统计处理的压实质量信息进行显示。

参照图3和图4，信息处理模块23包括压实度统计单元231、压实均匀性统计单元232和压实稳定性统计单元233；压实度统计单元231接收GPS定位模块26发出的位置信息和压实度检测装置1发出的压实度信息，对路基区域的压实度分布进行统计；压实均匀性统计单元232与压实度统计单元231相连，对不同区域的压实度进行逻辑运算，并根据信息输入模块21输入的压实路段的状况信息与标准调用模块22存储的压实质量信息的标准值进行对比分析；压实稳定性统计单元233与压实度统计单元231相连，对同一地点不同时序的压实度值的变化进行统计，并根据信息输入模块21输入的压实路段的状况信息与标准调用模块22存储的压实质量信息的标准值进行对比分析，实度统计单元、压实均匀性统计单元232和压实稳定性统计单将统计判断的压实度、压实均匀性和压实稳定性等信息发送给显示器241，通过显示器241进行显示。

参照图3和图4，质量信息监测装置2还包括信息存储模块27和USB接口28。信息存储模块27与信息处理模块23相连，对压实度统计单元231、压实均匀性统计单元232和压实稳定性统计单元233输出的压实质量信息进行存储；USB接口28与信息存储模块27相连。通过USB接口28能够对信息存储模块27中存储的压实质量信息进行传输和下载，从而方便对压实质量信息进行保存备份以及对压实质量信息进行传输。

参照图3和图4，压实质量信息监测装置2还包括无线传输模块25、无线传输模块25采用RS485无线传输模块251。采用RS485无线传输模块251进行无线传输，其技术成熟，信号传输效果稳定性好，且具有较高的通用性。铁路基连续压实监测系统还包括上位机3和无线打印机4。上位机3和无线打印机4通过无线传输模块25与信息处理模块23进行无线信息传输，从而通过上位机3能够远程对振动压路机碾压段的路基的压实质量信息进行监测；通过无线打印机4能够碾压段路基的压实质量信息进行打印，进而方便相关人员对路基的压实质量信息进行阅读和沟通。

实施例2：一种高铁路基连续压实的监测方法，其采用了上述高铁路基连续压实监测系统，具体监测方法和步骤如下：

步骤S1：将加速度传感器11竖直固定安装在振动压路机的振动轮两侧，加速度传感器11的感应头与振动压路机的机体相抵接；将压实质量信息监测装置2安装在振动压路机的驾驶室中；

步骤S2：对高铁路基进行压实前，启动压实质量信息监测装置2，通过信息输入模块21输入该段路基的工程名称、起始里程、终止里程、施工段宽、填筑材料、填筑厚度、标高里程、左中右实际标高、设计高度、碾压层号及填筑层数以及振动工艺等参数信息；

步骤S3：使用振动压路机对施工路段进行压实，通过振动压路机驾驶室中的压实质量信息监测装置2的显示器241对当前路基的压实质量信息进行实时监测，并通过上位机3进行远程监监测；

步骤S4：施工路段压实完成后，通过无线打印机4对该路基路段的压实质量信息进行打印；通USB接口28对压实质量信息进行下载和备份。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种高铁路基连续压实监测系统,包括压实度检测装置(1)和压实质量信息监测装置(2)，其特征在于：所述压实质量信息监测装置(2)安装于振动压路机的驾驶室中，压实质量信息监测装置(2)包括信息输入模块(21)、标准调用模块(22)、GPS定位模块(26)、信息处理模块(23)和信息显示模块(24)；

所述信息输入模块(21)、标准调用模块(22)、GPS定位模块(26)、信息存储模块(27)分别与信息处理模块(23)相连；

所述信息输入模块(21)用来输入压实路段的状况信息；

所述标准调用模块(22)，用来存储不同工况下的压实质量信息的标准值；

所述GPS定位模块(26)用来对振动压路机的位置信息进行实时定位；

所述信息处理模块(23)包括压实度统计单元(231)、压实均匀性统计单元(232)和压实稳定性统计单元(233)；

所述压实度统计单元(231)接收GPS定位模块(26)发出的位置信息和压实度检测装置(1)发出的压实度信息，对路基区域的压实度分布进行统计；

压实均匀性统计单元(232)与压实度统计单元(231)相连，对不同区域的压实度进行逻辑运算，并根据信息输入模块(21)输入的压实路段的状况信息与标准调用模块(22)存储的压实质量信息的标准值进行对比分析；

压实稳定性统计单元(233)与压实度统计单元(231)相连，对同一地点不同时序的压实度值的变化进行统计，并根据信息输入模块(21)输入的压实路段的状况信息与标准调用模块(22)存储的压实质量信息的标准值进行对比分析；

所述信息显示模块(24)用来显示高铁路基压实质量信息。

2.根据权利要求1所述的高铁路基连续压实监测系统，其特征在于：所述压实度检测装置(1)包括若干个竖直固定安装在振动压路机的振动轮两侧的加速度传感器(11)以及对若干个加速度传感器(11)的检测的加速度值进行判断和作平均数的逻辑处理模块(12)；所述加速度传感器(11)的感应头与振动压路机的机体相抵接。

3.根据权利要求2所述的高铁路基连续压实监测系统，其特征在于，所述逻辑处理模块(12)包括：比较单元(121)和平均数计算单元(122)；

所述比较单元(121)对多个加速度传感器(11)检测的加速度值与标准范围进比较分析；当检测的加速度值处于标准范围内，将检测到的加速度值传输给平均数计算单元(122)，当检测的加速度值不处于标准范围内时，发出错误信息给信息处理模块(23)；

所述平均数计算单元(122)接收比较单元(121)发出的加速度值，将实时输入的多个加速度值进行作平均值，并且将平均值发送给信息处理模块(23)。

4.根据权利要求1所述的高铁路基连续压实监测系统，其特征在于：高铁路基连续监测系统还包括对压实质量信息进行远程监测的上位机(3)；压实质量信息监测装置(2)包括无线传输模块(25)，所述无线传输模块(25)与信息处理模块(23)相连，将信息处理模块(23)统计的压实质量信息发送给上位机(3)。

5.根据权利要求4所述的高铁路基连续压实监测系统，其特征在于：所述无线传输模块(25)采用RS485无线传输模块(251)。

6.根据权利要求4所述的高铁路基连续压实监测系统，其特征在于：高铁路基连续压实监测系统还包括无线打印机(4)，所述无线打印机(4)通过无线传输模块(25)与信息处理模块(23)相连，对信息处理模块(23)的处理信息进行打印。

7.根据权利要求1所述的高铁路基连续压实监测系统，其特征在于：所述信息显示模块(24)包括显示器(241)，所述显示器(241)用来显示压实质量信息。

8.根据权利要求1所述的高铁路基连续压实监测系统，其特征在于：压实质量信息监测装置(2)还包括和信息存储模块(27)和USB接口(28)；所述信息存储模块(27)与信息处理模块(23)相连，用来存储压实度统计单元(231)、压实均匀性统计单元(232)和压实稳定性统计单元(233)输出的压实质量信息统计分析结果信息；所述USB接口(28)与信息存储模块(27)相连。

9.一种采用上述连续压实监测系统进行连续压实监测的监测方法，其特征在于：

步骤S1：将加速度传感器(11)竖直固定安装在振动压路机的振动轮两侧，加速度传感器(11)的感应头与振动压路机的机体相抵接；将压实质量信息监测装置(2)安装在振动压路机的驾驶室中；

步骤S2：对高铁路基进行压实前，启动压实质量信息监测装置(2)，通过信息输入模块(21)输入该段路基的工程名称、起始里程、终止里程、施工段宽、填筑材料、填筑厚度、标高里程、左中右实际标高、设计高度、碾压层号及填筑层数以及振动工艺等参数信息；

步骤S3：使用振动压路机对施工路段进行压实，通过振动压路机驾驶室中的压实质量信息监测装置(2)的显示器(241)对当前路基的压实质量信息进行实时监测，并通过上位机(3)进行远程监监测；

步骤S4：施工路段压实完成后，通过无线打印机(4)对该路基路段的压实质量信息进行打印；通USB接口(28)对压实质量信息进行下载和备份。