CN110144795A - 排水沥青路面动态监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路施工工程技术领域，提供一种排水沥青路面动态监控系统，包括压路机、热成像相机、控制器及用于接收和发射北斗信号的基准站，压路机上安装用于接收北斗信号的流动站，基准站、流动站及控制器信号连接，控制器均安装于压路机，热成像相机包括两个，两个热成像相机分别安装于压路机的前车架和后车架，控制器根据热成像相机摄取的温度图像及压路机的位置信息控制压路机的运动操作。本发明提供的排水沥青路面动态监控系统，通过基准站及接收器接收的北斗信号实现北斗定位，两个热成像相机可以获取已碾压路面和待碾压路面的温度，充分监控碾压过程中的温度变化，把握碾压时机，将北斗智能压实系统与成像系统相结合，提高施工质量。

Description

排水沥青路面动态监控系统

技术领域

本发明涉及道路施工工程技术领域，尤其涉及一种排水沥青路面动态监控系统。

背景技术

从2001年我国开始正式系统化研究排水沥青路面至今，经过近二十年的持续技术研发，至今在江苏、四川、江西、湖南、广西、上海等十多个省市得到大面积推广应用，其优良的使用性能和路面效果也得到各参建单位的一致好评。作为一种新兴环保型沥青路面，排水沥青路面具备行车舒适安全、吸收降低交通噪音、成本造价性能比高等突出特征，在我国南方多雨地区和部分北方地区可以广泛应用。

排水沥青路面由开级配沥青混凝土铺筑而成，因其大空隙特性易在施工时频繁出现诸如温度离析、过压空隙堵塞以及欠压松散强度不足等问题，如何有效提高现有施工工艺，使施工作业更加智能、准确化是工程人士考虑的重点方向。

近年来，在排水沥青路面施工时引入在传统沥青路面较为常用的智能压实技术，作为施工动态监控的辅助手段。从使用效果来看，智能压实系统可以有效记录压路机行驶速度、碾压遍数、路面压实状态等技术参数，一定程度上改善了排水沥青路面的施工质量。但是由于施工作业时不能充分考虑环境因素的影响，因此无法准确把控施工碾压的最佳时机，较大程度上影响了施工质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种排水沥青路面动态监控系统，用以解决现有的路面施工质量低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种排水沥青路面动态监控系统，包括压路机、热成像相机、控制器及用于接收和发射北斗信号的基准站，所述压路机上安装用于接收北斗信号的流动站，所述基准站、所述流动站及所述控制器信号连接，所述控制器均安装于所述压路机，所述热成像相机包括两个，两个所述热成像相机分别安装于所述压路机的前车架和后车架，所述控制器根据所述热成像相机摄取的温度图像及所述压路机的位置信息控制所述压路机的运动操作。

其中，还包括微处理单元及两个红外温度传感器，其中一个所述红外温度传感器安装于所述压路机的前车架，另外一个所述红外温度传感器安装于所述压路机的后车架，所述微处理单元根据两个所述红外温度传感器采集的温度信息及两个所述热成像相机采集的温度图像分析获取待碾压路面及已碾压路面的温度，所述控制器与所述微处理单元信号连接。

其中，还包括加速度传感器，所述加速度传感器安装于所述压路机的轮轴，所述控制器与所述加速度传感器信号连接。

其中，所述加速度传感器内置微处理器，所述微处理器根据两个所述加速度传感器采集的加速度信息计算路面压实度检测值，所述控制器与所述微处理器信号连接。

其中，所述加速度传感器的采集端垂直于地面及所述压路机的轮轴。

其中，还包括信号中转装置，所述基准站经所述信号中转装置与所述流动站信号连接。

其中，所述信号中转装置为无线数传电台，所述流动站包括与所述无线数传电台无线通信的接收电台。

其中，所述基准站包括北斗信号接收器、信号转换器、信号发送天线及调制解调器，所述北斗信号接收器经所述信号转换器及所述调制解调器与所述信号发送天线信号连接，所述信号发送天线与所述信号中转装置通信连接。

其中，所述控制器还包括显示屏及中央处理器，所述显示屏安装于所述压路机的驾驶室，所述中央处理器与所述显示屏信号连接，所述基准站、所述流动站分别与所述中央处理器信号连接。

其中，所述控制器根据所述基准站及所述流动站采集的北斗信息判断所述压路机的碾压次数，所述控制器根据所述热成像相机采集的温度图像控制所述压路机的碾压时机。

本发明提供的排水沥青路面动态监控系统，压路机上安装的流动站可以接收基准站发射的北斗信号，并与压路机上流动站直接接收的北斗信号比较实现压路机的北斗定位；借助压路机上安装的两个热成像相机可以检测待碾压路面和已碾压路面的温度，充分监控碾压过程中的温度变化，把握碾压时机，从而提高施工质量；整个监控系统将北斗智能压实系统与成像系统结合，为压路机的驾驶员提供碾压参数，提高排水沥青路面的施工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例排水沥青路面动态监控系统中压路机的结构示意图；

图2为本发明实施例排水沥青路面动态监控系统中压路机的另一结构图；

图3为本发明实施例排水沥青路面动态监控系统中信号传递流程图；

图4为本发明实施例排水沥青路面动态监控系统中基准站的结构示意图；

图5为本发明实施例排水沥青路面动态监控系统中控制器的结构示意图。

图中：1、压路机；11、接收电台；2、红外温度传感器；3、控制器；4、基准站；40、信号转换器；41、信号发送天线；42、北斗信号接收器；43、基站控制器；44、调制解调器；5、流动站；51、第二调制解调器；52、流动站控制器；53、第二信号转换器；54、接收器；6、加速度传感器；7、信号中转装置；8、热成像相机；9、微处理单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例中的排水沥青路面动态监控系统，如图1-3所示，包括压路机1、热成像相机8、控制器3及用于接收和发送北斗信号的基准站4，其中压路机1上安装用于接收北斗信号的流动站5，基准站4、流动站5与控制器3分别信号连接，热成像相机8及控制器3均安装于压路机1。其中，热成像相机8有两个，其中一个热成像相机8安装在压路机1的前车架，用于获取待碾压路面的温度图像，另外一个热成像相机8安装在压路机1的后车架，用于获取已碾压路面的温度图像。控制器3根据热成像相机8摄取的温度图像及压路机1的位置信息控制压路机1的运动操作。其中，热成像相机8采用红外热成像相机。

本发明实施例提供的排水沥青路面动态监控系统，两个热成像相机8分别采集待碾压路面和已碾压路面的温度信息，控制器3根据预设的温度档位与采集的温度信息确定需要碾压的时机和次数，具体地，根据施工经验预先在控制器3内针对不同的温度范围设计不同的碾压次数，从而形成多个温度档位，当采集的温度信息处于某一档位时，控制器3控制压路机1对路面碾压相应的次数；当采集的温度值不在任一温度档位时，即当前温度在设定的温度阈值外，碾压时机不当，则控制器3控制压路机1停止工作，等待温度适宜后再进行碾压操作。

流动站5直接接收北斗信号，并实时接收基准站4发送过来的差分信号，控制器3根据流动站5直接接收的北斗信号及接收的差分信号对压路机1的位置进行实时定位。控制器3根据压路机1的位置可以判定碾压次数及碾压长度。流动站5内的流动站控制器52及基准站4中的基站控制器分别与固定安装在道路两侧的控制装置信号连接，从而准确确定压路机1的位置信息，通过观测位置变动精确控制碾压次数。

本发明实施例中的排水沥青路面动态监控系统还包括微处理单元9及红外温度传感器2，红外温度传感器2包括两个，其中一个红外温度传感器2安装在压路机1的前车架上，另外一个安装在压路机1的后车架上。两个红外温度传感器2分别在压路机1行驶的过程中采集路面沥青混合料的碾压后及碾压前的温度信息。各红外温度传感器2的测头垂直于地面设置，以便实时监测路面温度。红外温度传感器2精度和灵敏度高，微处理单元9根据测头采集的温度信息及热成像相机8采集的温度图像信息进行初步处理，准确确定已碾压路面及待碾压路面的温度，控制器3与微处理单元9信号连接，并根据已碾压路面及待碾压路面的温度信息控制压路机1的运动。

除此之外，本发明实施例中的排水沥青路面动态监控系统还包括加速度传感器6。该加速度传感器6安装于压路机1的轮轴，控制器3与加速度传感器6信号连接。其中，加速度传感器6用于采集压路机1的运行加速度，控制器3根据采集的加速度信息计算出压路机1当前的振动频率、激振力、振幅、车轮的动态响应等信息。加速度传感器6内置微处理器，微处理器根据采集的加速度信息计算上述其他信息并最终获取压实度检测值以反映当前路面的压实状态。具体地，当碾压次数以达到预设值时，控制器3控制压路机1减速停机；当碾压速度不在预设范围内时，控制器3控制压路机1调速，以充分保障碾压时间确保碾压质量。

另外，该排水沥青路面动态监控系统还包括信号中转装置7，该信号中转装置7为无线数传电台，其载波频率为470MHz。流动站5包括与无线数传电台信号连接的接收电台11。基准站4发出的北斗信号通过信号中转装置7传递至压路机1上的接收电台11。由此，压路机1接收的北斗信号有两路来源，其中一路经基准站4和信号中转装置7传递过来，另一路由流动站5直接接收。

其中，如图4所示，基准站4包括信号发送天线41、信号转换器40、北斗信号接收器42、基站控制器43及调制解调器44，基站控制器43经信号转换器40及调制解调器44与北斗信号接收器42信号连接。北斗信号接收器42用于接收北斗卫星发射的信息，并通过传输光纤将信息传递至信号转换器40，将信号转换为易传输的信号，然后经基站控制器43对获取的信息进行筛选后经调制解调器44转变为模拟信号，经信号中转装置7传递至压路机1，从而为基准站4与流动站5之间的信号传递提供安全通道，保证定位信号发射接收的真实性和可靠性。需要说明的是，接收电台11与控制器3之间设有第二调制解调器51，第二调制解调器51用于将模拟信号转变为易识别的数字信号。控制器3根据传送过来的北斗信息及直接接收的北斗信息对压路机1进行定位。另外，在控制器3与第二调制解调器51之间或者第二调制解调器51与接收电台11之间设置信号校正装置，避免信号传输过程中发生偏差。

具体地，流动站5安装在压路机1的顶部，流动站5包括流动站控制器52、直接接收北斗信号的接收器54及将北斗信号转换为其他信号的第二信号转换器53，转换后的信号传输至流动站控制器52进行筛选，筛选出的有效信息传递至控制器3。控制器3根据流动站控制器52及基站控制器43发送来的信号进行信号处理。

具体地，基准站4采用支架结构搭设而成，其包括北斗信号接收器45及基站无线电台46，北斗信号接收器45包括北斗信号接收器42、发射天线、定位装置及第一支架47。其中，定位装置固定安装于第一支架47的顶部，用于采集基准站4的位置信息。发射天线安装于第一支架47的顶部侧方。在第一支架47的底部设有若干支撑杆。基站无线电台46包括第二支架48，基站无线电台46的发射天线用于将基准站4的位置信息发送给北斗卫星和信号中转装置7并安装于第二支架48上，在第二支架48的底部同样设有支撑杆。需要说明的是，信号的发射前均进行调制处理以保证信号传递的真实性和可靠性。基站无线电台46的功率可以选用十五瓦，该基站无线电台46的天线与北斗信号接收器42之间的距离大于两米，优选的，两者之间的距离间隔为六米以上，以免产生信号干扰。

其中，如图5所示，控制器3安装在驾驶室内，包括显示屏及与该显示屏相连的中央处理器，方便驾驶人员根据显示屏的提示进行人工操作。具体地，控制器3上设有电源开关、移动键、确认键、菜单键及数据接口等。中央处理器内置计算机操作系统及分析软件，具有强大的数据处理功能和分析软件，对采集的压实指标值、温度、碾压次数、行驶速度、振动轮的三维位置信息进行实时记录与处理，并以动态的彩色编码的图形、数字等直观形式显示，在碾压过程中指导、辅助驾驶员操作。使用时，打开电源开关后，通过菜单键、移动键和确定键，选择想要查阅的项目，并通过显示屏上所出现的压实图像判断道路各处是否需要碾压。数据最终在中央处理器进行处理，中央处理器将处理后的指标信息与人工设定的阀值对应匹配，若达到阀值要求，中央处理器显示屏上将弹出预警框，提示操作人员沥青混合料已到达的压实状态和温度值，方便操作人员具体指导下一步压实操作。

进一步的，控制器3还包括音频采集模块、存储模块及接口，音频采集模块、存储模块及接口分别与中央处理器电连接。

本发明实施例提供的排水沥青路面动态监控系统，可以应用于排水沥青路面的施工，也可以应用于普通路面的施工。其中，排水沥青路面用排水沥青混凝土铺设而成，所采用的排水沥青混凝土的空隙率为17～23％，渗水系数为3600～6000ml/min，排水沥青路面厚度为3cm～10cm。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，包括压路机、热成像相机、控制器及用于接收和发射北斗信号的基准站，所述压路机上安装用于接收北斗信号的流动站，所述基准站、所述流动站及所述控制器信号连接，所述控制器均安装于所述压路机，所述热成像相机包括两个，两个所述热成像相机分别安装于所述压路机的前车架和后车架，所述控制器根据所述热成像相机摄取的温度图像及所述压路机的位置信息控制所述压路机的运动操作。

2.根据权利要求1所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，还包括微处理单元及两个红外温度传感器，其中一个所述红外温度传感器安装于所述压路机的前车架，另外一个所述红外温度传感器安装于所述压路机的后车架，所述微处理单元根据两个所述红外温度传感器采集的温度信息及两个所述热成像相机采集的温度图像分析获取待碾压路面及已碾压路面的温度，所述控制器与所述微处理单元信号连接。

3.根据权利要求1所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，还包括加速度传感器，所述加速度传感器安装于所述压路机的轮轴，所述控制器与所述加速度传感器信号连接。

4.根据权利要求3所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，所述加速度传感器内置微处理器，所述微处理器根据两个所述加速度传感器采集的加速度信息计算路面压实度检测值，所述控制器与所述微处理器信号连接。

5.根据权利要求3所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，所述加速度传感器的采集端垂直于地面及所述压路机的轮轴。

6.根据权利要求1所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，还包括信号中转装置，所述基准站经所述信号中转装置与所述流动站信号连接。

7.根据权利要求6所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，所述信号中转装置为无线数传电台，所述流动站包括与所述无线数传电台无线通信的接收电台。

8.根据权利要求6所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，所述基准站包括北斗信号接收器、信号转换器、信号发送天线及调制解调器，所述北斗信号接收器经所述信号转换器及所述调制解调器与所述信号发送天线信号连接，所述信号发送天线与所述信号中转装置通信连接。

9.根据权利要求1所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，所述控制器还包括显示屏及中央处理器，所述显示屏安装于所述压路机的驾驶室，所述中央处理器与所述显示屏信号连接，所述基准站、所述流动站分别与所述中央处理器信号连接。

10.根据权利要求1所述的排水沥青路面动态监控系统，其特征在于，所述控制器根据所述基准站及所述流动站采集的北斗信息判断所述压路机的碾压次数，所述控制器根据所述热成像相机采集的温度图像控制所述压路机的碾压时机。