CN113433306B - 一种松铺沥青路面施工评估分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种松铺沥青路面施工评估分析方法，系统主要包括数据存储模块、预警模块、判断模块、系统分析模块、实时检测模块、数据采集模块，系统分析模块通过建立微分方程将卸料过程中影响沥青混合料的影响因素考虑在内，对卸料过程中颗粒的扩散进行分析得到了第一实时检测的检测结果，实时检测模块利用加权分档静矩离散系数作为评价算法对颗粒的图像信息进行分析得到第二次实时检测的检测结果，再判断模块对检测结果进行判断，当判断模块判断不合格时，判断模块向预警模块发送预警信息，由施工人员及时补救措施，提高了对沥青混合料的均匀性的实时检测的准确性，实现对沥青路面摊铺过程中松铺沥青混合料均匀性的实时、全面、准确的检测。

Description

一种松铺沥青路面施工评估分析方法

技术领域

本发明涉及路面质量检测技术领域，特别是涉及一种松铺沥青路面施工评估分析方法。

背景技术

在路面施工过程中，沥青混合材料是最常用的一种原料，沥青路面的力学性能和使用寿命受沥青混合料的均匀性所影响，当沥青混合料不均匀，出现离析问题，沥青路面将会出现局部性能的薄弱点，导致早期病害的发生，缩短沥青路面的使用年限，使一切材料、结构设计变成徒劳；导致沥青混合料不均匀的因素也有很多，例如填料颗粒和原料的把控、沥青混合料的搅拌时间、沥青混合料的配比、均匀性检测方法，现有技术中利用流体力学对沥青混合材料的卸料阶段、送料阶段、布料过程的检测研究已经有很多；传统的离析检测方法多采用沥青路面碾压成型后，人工随机抽样进行测定，从而对沥青路面的离析情况进行评价，现有的新兴评价方法，如激光构造深度仪虽然可以全面的对沥青路面均匀性进行评价，但在无法在沥青混合料摊铺过程中实时的进行评价，且检测结果的滞后性导致即使检测出路面离析问题也无法及时的对路面进行处置，只能通过铣刨原路面重铺的方法补救，大大的浪费了时间与资源，利用到图像分析的离析检测方法又会受到采集图像的准确性的影响，为了解决现有沥青路面摊铺均匀性评价方法主观、滞后、费时费力的问题，本申请提出了一种松浦沥青路面施工评估分析方法，实现对沥青路面摊铺过程中松铺沥青混合料均匀性的实时、全面、准确的评价。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种松铺沥青路面施工评估分析方法，通过对比系统分析模块对沥青混合料的卸料过程进行的第一次实时检测的检测结果和实时检测模块对布料过程进行的第二次实时检测的检测结果来判断沥青混合料的均匀性，保障了在路面施工过程中对沥青混合料均匀性的实时检测，提高了松浦沥青路面施工的质量，同时也避免了利用图像信息检测时，图像信息带来的误差。

其解决的技术方案是，一种松铺沥青路面施工评估分析方法，包括数据存储模块、预警模块、判断模块、系统分析模块、实时检测模块、数据采集模块，数据采集模块将采集的数据信息存储于数据存储模块，并上传至系统分析模块；

1)、系统分析模块对沥青混合料的卸料过程进行分析，并将分析结果发送至判断模块，具体的分析过程如下：

步骤一、系统分析模块对卸料过程的流出的沥青混合料流体进行分析，在装载沥青混合料的运料车在卸料过程中，卸料速度记为V、出料时的高度记为W、出料时间t、沥青混合料总体量M、沥青混合料中的颗粒质量m、颗粒半径r，分别设定颗粒半径和颗粒质量的一个阈值α和β，再分别以阈值α和β为标准得到满足的颗粒质量

和颗粒半径

步骤二、以沥青混合料流体的横向切面的中心建立三维坐标析，以沥青混合料流出的方向为x轴，以沥青混合料流出时的宽的方向为y轴，以沥青流出时高度方向为z轴，建立直角坐标系，对沥青混合料流出时满足颗粒质量

和颗粒半径

的颗粒的扩散和混合浓度C(x，y，z)进行分析，C(x，y，z)的简写为C，计算沥青混合料流体边缘的混合浓度C_min，计算公式如下：

其中，扩散公式中的E_y为横向的扩散系数，

为沥青混合料中的颗粒的扩散系数，通过求解微分方程的方法得到沥青混合料流体的最小值C_min；

步骤三、系统分析模块计算沥青混合料流体边缘的混合浓度C_min，当沥青混合料流出时，接近沥青混合料流体的中心位置的混合浓度最大，沥青混合料流体的边缘部分的颗粒混随着流出而扩散，当沥青混合料流体接触到地面后，会向周围的扩散，在同一坐标系中对沥青混合材料流体进行研究，计算混合浓度C_max，具体过程如下：

其中，ρ是沥青混合料的平均密度，g是重力加速度，μ是平均半径，通过求解微分方程得到最大值C_max；

步骤三、系统分析模块对混合浓度C_min和混合浓度C_max进行求解扩散的平均值混合浓度

计算公式为：

步骤四、在沥青混合料的卸料过程中，系统分析模块对沥青混合料进行第一次实时检测得到的检测结果为混合浓度

并将混合浓度

发送至判断模块；

2)、在沥青混合料布料过程中，沥青混合料的混合浓度需要再次进行检测，数据采集模块的图像采集模块采集沥青混合料在布料过程中的图像信息，实时检测模块根据采集的图像信息对布料过程进行第二次实时检测，并将检测结果发送至判断模块；

3)、判断模块对第一次实时检测和第二次实时检测的检测结果进行对比，判断沥青混合料的均匀情况，当检测出沥青混合料不均匀时，判断模块向预警模块发送预警信息，预警模块根据判断模块发布的预警信息采取措施，向沥青路面施工人员发出警报。

判断模块对第一次实时检测和第二次实时检测的结果进行对比，分析的具体过程如下：

步骤一、实时检测模块处理的图像信息是对沥青混合材料摊铺时的均匀性实时检测得到摊铺以后的混合浓度C^*，并发送至判断模块；

步骤二、判断模块将接收到的混合浓度

和混合浓度C^*进行对比得到对比结果，当

的值大于1.2时，判断模块向预警模块发送预警信息；

步骤三、当判断模块的判断结果

的值小于1.2时，判断模块将对比结果存储于数据存储模块。

所述数据采集模块包括图像采集模块和信息采集模块，数据采集模块采集沥青混合料的原料信息和制作过程、运料过程、卸料过程、布料过程的所有数据信息，沥青混合料的原料包括沥青和填充颗粒，图像处理模块采集的图像信息是用于实时检测模块利用离析检测算法进行检测的，数据采集模块对沥青混合料的配置到使用的全过程的信息进行采集，并存储于数据存储模块。

预警模块接收到预警信息后，根据预警信息向对应的施工人员和检测人员的接收端发布警报信息，接收端可以是手机和检测装置，施工人员和检测人员接收到警报信息，警报信息中包括布料过程中不均匀的位置信息和沥青混合料的摊铺信息，由检测人员对警报信息中的不均匀位置进行重新检测得到检测结果，当检测结果是不符合检测标准的，施工人员采取补救措施。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；

1.本方法中系统分析模块对卸料过程中的满足质量和半径阈值要求的颗粒进行扩散分析得到了第一实时检测的检测结果，实时检测模块通过图像采集模块采集沥青混合料布料过程的图像信息进行分析得到第二次实时检测的检测结果，并由判断模块对两次的检测结果进行判断，通过对比卸料过程和布料过程的沥青混合料的检测结果提高了对沥青混合料的均匀性的实时检测的准确性，保证了松浦沥青路面施工过程中对沥青混合料均匀性的监管。

2.系统分析模块和实时检测模块采用了不同的检测方法对沥青混合料的不同施工过程进行了实时监测，系统分析模块通过分析沥青混合料中不同质量和半径的颗粒的扩散过程来得到混合浓度，同时还考虑到了沥青混合料中的颗粒的半径和沥青混合料的卸料时长。

3.判断模块在松浦沥青路面施工过程中同时及时对比沥青混合料的检测结果，提高了检测的实时性，并保证的沥青混合料在卸料过程和布料过程中的沥青混合料不会产生变化，并且在不符要求的时候，向预警模块发送预警信息，及时通知施工人员进行再次检查和及时采取不久措施。

附图说明

图1为本系统的整体模块图；

图2为本系统的流程图；

图3为系统分析模块的计算流程图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

一种松铺沥青路面施工评估分析方法，包括数据存储模块、预警模块、判断模块、系统分析模块、实时检测模块、数据采集模块，数据采集模块将采集的数据信息存储于数据存储模块，并上传至系统分析模块，沥青混合料是沥青和添加在沥青内的填料颗粒组成，沥青混合料具有沥青的黏稠性，填充使用的颗粒多是不同质量和体积的小碎石，保证沥青混合料的搅拌均匀性是提高松浦沥青路面施工质量的一个重要方向，现有技术中利用激光构造深度仪虽然可以全面的对沥青路面均匀性进行评价，但在无法在沥青混合料摊铺过程中实时的进行评价，且检测结果的滞后性导致即使检测出路面离析问题也无法及时的对路面进行处置，只能通过铣刨原路面重铺的方法补救，为了保证沥青混合料在压实之前，本法从卸料过程和布料过程对松浦沥青混合料进行分析，提高了在沥青混合料在路面施工过程中对松浦沥青混合料的检测的实时性、全面性；

1)、系统分析模块对沥青混合料的卸料过程进行分析，并将分析结果发送至判断模块，为了检测沥青混合料在卸料过程中的均匀性，系统分析模块对填料的颗粒进行分析，沥青混合料具有流体的特性，所以在沥青内部的填充的颗粒会在各个过程中发生扩散而使得沥青混合料变得不均匀，填充颗粒的质量、体积、沥青的黏稠性、对颗粒的吸附能力、温度都会对沥青混了的均匀性产生影响，系统分析模块通过颗粒质量、体积、时间、速度方面对沥青混合料的均匀性进行了实时检测，具体的分析过程如下：

步骤一、系统分析模块对卸料过程的流出的沥青混合料流体进行分析，在装载沥青混合料的运料车在卸料过程中，卸料速度记为V、出料时的高度记为W、出料时间t、沥青混合料总体量M、沥青混合料中的颗粒质量m、颗粒半径r，分别设定颗粒半径和颗粒质量的一个阈值α和β，再分别以阈值α和β为标准得到满足的颗粒质量

和颗粒半径

在沥青混合料流出的过程中不同质量和体积的颗粒在沥青混合料中的扩散特点不同，颗粒的扩散会使得均匀性发生改变，特别小的颗粒在沥青中被吸附的能力越强，发生蠕动扩散的概率小，根据沥青混合料的配料比设定颗粒的阈值，对颗粒进行分类，在本方法中满足的颗粒质量

和颗粒半径

的颗粒是大于阈值的颗粒；

步骤二、在沥青混合料卸料过程中，通过建立坐标系对影响浓度的各个量进行分析，并建立微分方程来研究相互之间的作用，以沥青混合料流体的横向切面的中心建立直角坐标析，以沥青混合料流出的方向为x轴，以沥青混合料流出时的宽的方向为y轴，以沥青流出时高度方向为z轴，建立直角坐标系，对沥青混合料流出时满足颗粒质量

和颗粒半径

的颗粒的扩散和混合浓度C(x，y，z)进行分析，C(x，y，z)的简写为C，计算沥青混合料流体边缘的混合浓度C_min，计算公式如下：

其中，扩散公式中的E_y为横向的扩散系数，

为沥青混合料中的颗粒的扩散系数，公式表示的是各个影响因素对混合浓度影响的函数关系，通过求解微分方程的方法得到沥青混合料流体的最小值C_min；

步骤三、在流体力学中，流体水中的颗粒发生扩散，若在流体的的最大值混合浓度和最小值混合浓度相差大，则说明发生了很严重的扩散，若是均匀的流体，最大值最小值不会发生变化，混合浓度越大代表越均匀，系统分析模块计算沥青混合料流体边缘的混合浓度C_min，当沥青混合料流出时，接近沥青混合料流体的中心位置的混合浓度最大，沥青混合料流体的边缘部分的颗粒混随着流出而扩散，当沥青混合料流体接触到地面后，会向周围的扩散，在同一坐标系中对沥青混合材料流体进行研究，计算混合浓度C_max，具体过程如下：

其中，ρ是沥青混合料的平均密度，g是重力加速度，μ是平均半径，通过求解微分方程得到最大值C_max，代表最接近均匀混合料的混合浓度；

步骤三、系统分析模块对混合浓度C_min和混合浓度C_max进行求解扩散的平均值混合浓度

计算公式为：

步骤四、在沥青混合料的卸料过程中，系统分析模块对沥青混合料进行第一次实时检测得到的检测结果为混合浓度

并将混合浓度

发送至判断模块；

2)、在沥青混合料布料过程中，沥青混合料的混合浓度需要再次进行检测，数据采集模块的图像采集模块采集沥青混合料在布料过程中的图像信息，实时检测模块根据采集的图像信息对布料过程进行第二次实时检测，并将检测结果发送至判断模块；

3)、判断模块对第一次实时检测和第二次实时检测的检测结果进行对比，判断沥青混合料的均匀情况，当检测出沥青混合料不均匀时，判断模块向预警模块发送预警信息，预警模块根据判断模块发布的预警信息采取措施，向沥青路面施工人员发出警报。

判断模块对第一次实时检测和第二次实时检测的结果进行对比，分析的具体过程如下：

步骤一、实时检测模块处理的图像信息是对沥青混合材料摊铺时的均匀性实时检测得到摊铺以后的混合浓度C^*，并发送至判断模块，实时检测模块是用来进行第二次实时检测的方法是加权分档静矩评价算法对松铺沥青混合料颗粒的分布均匀性进行评价，借住数字图像处理技术对松铺沥青混合料图像采集处理得到二值图像后，再根据沥青混合料图像中颗粒的分布特征，建立颗粒分布的静矩模型，利用加权分档静矩离散系数作为评价松铺沥青混合料均匀性的评价算法对颗粒的分布进行分析，现有技术中已发展成熟；

步骤二、判断模块将接收到的混合浓度

和混合浓度C^*进行对比得到对比结果，当

的值大于1.2时，判断模块向预警模块发送预警信息，对两次检测结果的对比；

步骤三、当判断模块的判断结果

的值小于1.2时，判断模块将对比结果存储于数据存储模块，当实时监测模块和系统分析模块的两次实时检测的结果同时满足时，说明沥青混合料的均匀性满足。

所述数据采集模块包括图像采集模块和信息采集模块，数据采集模块采集沥青混合料的原料信息和制作过程、运料过程、卸料过程、布料过程的所有数据信息，沥青混合料的原料包括沥青和填充颗粒，图像处理模块采集的图像信息是用于实时检测模块利用离析检测算法进行检测的，数据采集模块对沥青混合料的配置到使用的全过程的信息进行采集，并存储于数据存储模块，图像采集模块采集沥青混合料的图像，再由实时检测模块利用检测算法对图像进行检测从而保证沥青混合料的均匀性，但是图像采集模块采集图像时会受到各种外界因素的影响导致采集的图像具有局限性。

预警模块接收到预警信息后，根据预警信息向对应的施工人员和检测人员的接收端发布警报信息，接收端可以是手机和检测装置，施工人员和检测人员接收到警报信息，警报信息中包括布料过程中不均匀的位置信息和沥青混合料的摊铺信息，由检测人员对警报信息中的不均匀位置进行重新检测得到检测结果，当检测结果是不符合检测标准的，施工人员采取补救措施。

本发明具体使用时，系统主要包括数据存储模块、预警模块、判断模块、系统分析模块、实时检测模块、数据采集模块，数据采集模块采集沥青混合料的各个过程中的数据信息并将数据信息存储于数据存储模块，系统分析模块利用数据采集模块采集的数据信息进行分析，通过建立微分方程将卸料过程中影响沥青混合料的影响因素考虑在内，对卸料过程中的满足质量和半径阈值要求的颗粒进行扩散分析得到了第一实时检测的检测结果，并将检测结果发送至判断模块，数据采集模块中的图像采集模块对沥青混合料的各个过程进行图像采集，由实时检测模块利用加权分档静矩离散系数作为评价松铺沥青混合料均匀性的评价算法对图像采集模块采集沥青混合料布料过程的颗粒的图像信息进行分析得到第二次实时检测的检测结果，并将检测结果发送至判断模块，判断模块接收系统采集模块和实时检测模块检测的检测结果进行判断，当判断模块判断不合格时，判断模块向预警模块发送预警信息，施工人员和检测人员对沥青混合料进行再一次的检测和采取及时补救措施，通过判断模块对比卸料过程和布料过程的沥青混合料的检测结果提高了对沥青混合料的均匀性的实时检测的准确性，实现对沥青路面摊铺过程中松铺沥青混合料均匀性的实时、全面、准确的评价。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种松铺沥青路面施工评估分析方法，其特征在于，包括数据存储模块、预警模块、判断模块、系统分析模块、实时检测模块、数据采集模块，数据采集模块将采集的数据信息存储于数据存储模块，并上传至系统分析模块；

1)、系统分析模块对沥青混合料的卸料过程进行分析，并将分析结果发送至判断模块，具体的分析过程如下：

步骤一、系统分析模块对卸料过程的流出的沥青混合料流体进行分析，在装载沥青混合料的运料车在卸料过程中，卸料速度记为V、出料时的高度记为W、出料时间t、沥青混合料总体量M、沥青混合料中的颗粒质量m、颗粒半径r，分别设定颗粒半径和颗粒质量的一个阈值α和β，再分别以阈值α和β为标准得到满足的颗粒质量

和颗粒半径

步骤二、以沥青混合料流体的横向切面的中心建立三维直角坐标系，以沥青混合料流出的方向为x轴，以沥青混合料流出时的宽的方向为y轴，以沥青流出时高度方向为z轴，建立直角坐标系，对沥青混合料流出时满足颗粒质量

和颗粒半径

的颗粒的扩散和混合浓度C(x，y，z)进行分析，C(x，y，z)的简写为C，计算沥青混合料流体边缘的混合浓度C_min，混合浓度C(x，y，z)的计算公式如下：

其中，扩散公式

中的E_y为横向的扩散系数，

为沥青混合料中的颗粒的扩散系数，通过求解微分方程的方法得到沥青混合料流体的最小值C_min；

步骤三、系统分析模块计算沥青混合料流体边缘的混合浓度C_min，当沥青混合料流出时，接近沥青混合料流体的中心位置的混合浓度最大，沥青混合料流体的边缘部分的颗粒随着沥青混合料流体的流出而扩散，当沥青混合料流体接触到地面后，会向周围的扩散，在同一坐标系中对沥青混合材料流体进行研究，计算混合浓度C_max，具体过程如下：

其中，ρ是沥青混合料的平均密度，g是重力加速度，μ是沥青混合料中颗粒的平均半径，通过求解微分方程得到最大值C_max；

步骤四、系统分析模块对混合浓度C_min和混合浓度C_max进行求解扩散的平均值混合浓度

计算公式为：

步骤五、在沥青混合料的卸料过程中，系统分析模块对沥青混合料进行第一次实时检测得到的检测结果为混合浓度

并将混合浓度

发送至判断模块；

2)、在沥青混合料布料过程中，沥青混合料的混合浓度需要再次进行检测，数据采集模块的图像采集模块采集沥青混合料在布料过程中的图像信息，实时检测模块根据采集的图像信息对布料过程进行第二次实时检测，并将检测结果发送至判断模块；

3)、判断模块对第一次实时检测和第二次实时检测的检测结果进行对比，判断沥青混合料的均匀情况，当检测出沥青混合料不均匀时，判断模块向预警模块发送预警信息，预警模块根据判断模块发布的预警信息采取措施，向沥青路面施工人员发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种松铺沥青路面施工评估分析方法，其特征在于，判断模块对第一次实时检测和第二次实时检测的结果进行对比，分析的具体过程如下：

步骤一、实时检测模块处理的图像信息是对沥青混合材料摊铺时的均匀性实时检测得到摊铺以后的混合浓度C^*，并发送至判断模块；

步骤二、判断模块将接收到的混合浓度

和混合浓度C^*进行对比得到对比结果，当

的值大于1.2时，判断模块向预警模块发送预警信息；

步骤三、当判断模块的判断结果

的值小于1.2时，判断模块将对比结果存储于数据存储模块。

3.根据权利要求1所述的一种松铺沥青路面施工评估分析方法，其特征在于，所述数据采集模块包括图像采集模块和信息采集模块，数据采集模块采集沥青混合料的原料信息和制作过程、运料过程、卸料过程、布料过程的所有数据信息，沥青混合料的原料包括沥青和填充颗粒，图像处理模块采集的图像信息是用于实时检测模块利用离析检测算法进行检测的，数据采集模块对沥青混合料的配置到使用的全过程的信息进行采集，并存储于数据存储模块。

4.根据权利要求2所述的一种松铺沥青路面施工评估分析方法，其特征在于，预警模块接收到预警信息后，根据预警信息向对应的施工人员和检测人员的接收端发布警报信息，接收端是手机和检测装置，施工人员和检测人员接收到警报信息，警报信息中包括布料过程中不均匀的位置信息和沥青混合料的摊铺信息，由检测人员对警报信息中的不均匀位置进行重新检测得到检测结果，当检测结果是不符合检测标准的，施工人员采取补救措施。

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