CN114427912A - 一种沥青摊铺温度监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于道路工程技术领域，提供了一种沥青摊铺温度监测系统及监测方法，该系统包括数据采集子系统，数据存储、传输与分析子系统，其中数据采集子系统用于对路面摊铺作业时沥青温度随时间和空间变化的监控和采集，同时包括路面作业时的环境湿度、环境温度、风速等环境数据的采集；数据存储与分析子系统，用于对所采集的数据存储、传输和大数据分析等数据处理。利用本发明，能够对沥青摊铺进行实时监测，通过监测数据可以分析影响沥青摊铺温度变化的因素，提供施工建议，从而保证摊铺施工质量，并且该系统可以集成到自动摊铺系统，作为自动摊铺的子系统，提供数据来源。
Description
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，尤其涉及一种沥青摊铺温度监测系统及监测方法。
背景技术
在沥青摊铺时，由于摊铺温度过高时，混合料变软而承载力大大降低，影响工程的质量。摊铺温度过低时，如果混合料的温度过低，铺筑的混合料还没有完全压实就已经冷却，铺筑层混合料将不能压实，路面达不到规定的压实度，路面的强度，防水性能就会受到很大的影响。还有，当摊铺温度过低时，粘附在熨烫版及横梁上的沥青混合料，会将铺面表面拉展拉搓成微小的横向扒纹，因此温度过高或者过低都将影响道路质量。其次，在自动摊铺系统中，需要路面沥青的温度监测数据，作为自动摊铺算法的决策依据，例如，实时规划初压、复压的路径。
传统的沥青摊铺温度监测有两种方式，第一种是随机对路面单个测量点进行监测，必然存在很大的偶然性和随机性，不能全面真实的反映沥青摊铺的质量状况。第二种是逐点扫描的方式，对路面进行逐点温度监测，避免了第一种方式的偶然性和随机性；但是采集的数据只能反映路面沥青的温度空间分布情况，无法获取路面沥青温度随环境因素影响的时间变化情况。而沥青温度的时间变化对于初压、复压，甚至自动摊铺系统是至关重要的。
发明内容
本发明提供一种沥青摊铺温度监测系统及监测方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。
本发明是这样实现的，一种沥青摊铺温度监测系统，包括数据采集子系统和数据存储、传输与分析子系统；其中
所述数据采集子系统用于对路面摊铺作业时沥青温度随时间和空间变化进行采集监控，同时包括路面作业时的湿度、温度、风速以及GPS坐标的数据采集；
所述数据存储、传输与分析子系统对所述数据采集子系统采集得到的数据进行存储，传输，以及对数据进行大数据分析，归纳总结分析沥青温度变化的因素。
优选的，所述数据采集子系统包括机械支撑组件和电子设备组件，其中：
所述机械支撑组件包括T字型的支架，所述支架的底端通过十字固件固定连接在摊铺机顶棚横梁上，所述支架的横梁上设置有多个位置可调的底座，该底座用于安装各个所述电子设备组件；
所述电子设备组件包括红外摄像机、测距传感器、GPS全球卫星定位器、环境温度传感器、湿度传感器和风速传感器，其中：
所述红外摄像机用于监测沥青的温度数据，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述测距传感器用于对所述红外摄像机与路面的距离进行测距，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述GPS全球卫星定位器用于实时定位该摊铺机的位置，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述环境温度传感器用于监测周围环境中的温度，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述湿度传感器用于对周围环境中的湿度进行监测，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述风速传感器用于对周围环境中的风速进行监测，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统。
优选的，根据摊铺机需要覆盖的路面宽度设定一个或者两个所述红外摄像机，两个所述红外摄像机分别在所述支架上的左右对称设置的两个所述底座上。
优选的，所述数据存储、传输与分析子系统为带有操作面板的工控机或者电脑，通过无线网络传输的方式与各个所述电子设备组件相连接，
所述数据存储、传输与分析子系统还通过无线网络的方式与云平台相连接。
本发明是这样实现的，一种沥青摊铺温度监测方法，包括如下步骤：
步骤一：系统开机初始自操作，
步骤二：施工管理项目设置，新建施工管理项目或者继续上次施工管理项目，对上述施工管理项目进行具体的细节设置，并确认；
步骤三：所述数据采集子系统中的各个所述电子设备组件开始工作，对摊铺路面及环境进行实时监测，并将所采集的监测数据通过所述数据存储、传输与分析子系统进行存储、显示和分析；
步骤四：所述数据存储、传输与分析子系统通过分析、显示出具体的监测分析报告或者大数据分析报告。
优选的，在所述步骤一中，包括通电开机、系统登录、系统初始化，各个所述电子设备组件自检，
在自检中，若一切正常，系统继续运行；若出现问题，系统自动报错，并作出对应提示。
优选的，在步骤二中，施工管理项目设置具体包括：当前项目名称、输入操作员的姓名、当前修建公路名称、起始位置、作业班组、开始桩号、当前桩号、结束桩号、测量宽度、材料类型、取样尺寸、天气、温度、风速和湿度，各项数据。
优选的，在步骤三中，各个所述电子设备组件监测数据包括路面摊铺沥青的实时温度、采集数据对应的时间、GPS坐标、环境温度、湿度、风速和各项周围环境因素。
优选的，在步骤四中，数据显示界面具体包括如下信息：以颜色从暖色调到冷色调，对应温度由高到低对应关系；或数字显示的实时路面红外温度信息，与相应采集时间信息，以及周围环境信息，包括温度、湿度、风速等，该摊铺机行进的路程GPS信息以及该摊铺机的行进速度信息。
优选的，其中关于温度的显示可以为温度的空间二维分布显示，或者是包括温度、空间、时间坐标轴的三维分布显示；
在对温度采集中采用两个红外摄像机时，还需要采用双目融合算法后拼接的数据显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种沥青摊铺温度监测系统及监测方法，在沥青摊铺施工过程中可以对路面沥青温度进行实时监测，可以对施工摊铺质量进行优化，避免施工质量事故；在自动摊铺系统中，可以作为子系统，输入摊铺沥青实时数据，为自动摊铺决策提供依据；进一步的，结合其它数据，例如环境温度、湿度、风速等，可以分析沥青温度变化的因素，以利于改进施工技术，提升摊铺质量；此外，采集的数据可以作为施工质量证明。
附图说明
图1为本发明的系统示意图；
图2为本发明系统应用示意图一；
图3为本发明系统应用示意图二；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种沥青摊铺温度监测系统，包括数据采集子系统和数据存储、传输与分析子系统；其中
数据采集子系统用于对路面摊铺作业时沥青温度随时间和空间变化进行采集监控，同时包括路面作业时的湿度、温度、风速以及GPS坐标的数据采集；
数据存储、传输与分析子系统对数据采集子系统采集得到的数据进行存储，传输，以及对数据进行大数据分析，归纳总结分析沥青温度变化的因素。
在本实施方式中，一种沥青摊铺监测系统及监测方法，该系统包括数据采集子系统，数据存储、传输与分析子系统，其中数据采集子系统用于对路面摊铺作业时沥青温度随时间和空间变化的监控和采集，同时包括路面作业时的环境湿度、环境温度、风速等环境数据的采集；数据存储与分析子系统，用于对所采集的数据存储、传输和大数据分析等数据处理。在沥青摊铺过程中，用来监控施工过程及监控沥青摊铺质量，实时获知沥青摊铺时的不良因素，作为施工决策提供依据，或给自动摊铺系统提供数据。另一个目的在于利用上述数据采集子系统，数据存储、传输与分析子系统，能够对于沥青摊铺时采集的监测数据进行大数据分析，例如，基于施工时沥青温度随时间的变化，分析各种因素，例如湿度、风速等对于路面沥青温度变化的影响，为初压、复压等工作提供帮助，以便对日后沥青摊铺质量进行优化或者辅助自动摊铺系统。同时，可以用采集的监测数据，作为施工质量的证明。
数据采集子系统包括机械支撑组件和电子设备组件，其中：
机械支撑组件包括T字型的支架，支架的底端通过十字固件固定连接在摊铺机顶棚横梁上，支架的横梁上设置有多个位置可调的底座，该底座用于安装各个电子设备组件；
电子设备组件包括红外摄像机、测距传感器、GPS全球卫星定位器、环境温度传感器、湿度传感器和风速传感器，其中：
红外摄像机用于监测沥青的温度数据，并实时上传给数据存储、传输与分析子系统；
测距传感器用于对红外摄像机与路面的距离进行测距，并实时上传给数据存储、传输与分析子系统；
GPS全球卫星定位器用于实时定位该摊铺机的位置，并实时上传给数据存储、传输与分析子系统；
环境温度传感器用于监测周围环境中的温度，并实时上传给数据存储、传输与分析子系统；
湿度传感器用于对周围环境中的湿度进行监测，并实时上传给数据存储、传输与分析子系统；
风速传感器用于对周围环境中的风速进行监测，并实时上传给数据存储、传输与分析子系统。
根据摊铺机需要覆盖的路面宽度设定一个或者两个红外摄像机，两个红外摄像机分别在支架上的左右对称设置的两个底座上。
在本实施方式中，左右对称的两个红外摄像机可以对路面两侧均进行拍摄，保证对整个摊铺机需要铺设的路面宽度进行全覆盖，其中，在显示画面时，还需要先采用双目融合算法对两个红外摄像机各自的图像进行拼接后，再进行数据显示。
数据存储、传输与分析子系统为带有操作面板的工控机或者电脑，通过无线网络传输的方式与各个电子设备组件相连接，工控机或电脑可以是windows操作系统、或Linux操作系统、或安卓系统。操作面板可以是屏幕触控或者物理实体键，只要能够实现人机交互、网络连接及使用即可。
数据存储、传输与分析子系统还通过无线网络的方式与云平台相连接。
一种沥青摊铺温度监测方法，当上述两个子系统安装连接好后，沥青摊铺温度监测系统通电开启后，方法包括如下：
系统登录，通过人机交互界面输入用户与密码后登录系统；或者通过人脸识别登录系统；
当登录成功后，系统进入初始化过程，系统将各个电子设备组件进行自检，即对包括红外摄像机等与数据存储、传输与分析子系统互联的设备进行自检；
其中，如果数据存储、传输与分析子系统选择与云平台交互，则进行网络通信自检，确保与云平台的连接；如果整套沥青摊铺温度监测系统是作为自动摊铺的子系统，则进行与其它施工机械的通信自检，确保与其它施工机械的连接；
如上述任何一项自检未通过，系统提示相应预警，并在数据存储、传输与分析子系统的显示界面上显示对应的指示灯，表示那部分出现故障，由人工对其进行针对性的检修；
通过人机交互界面生成沥青摊铺施工管理项目，针对每一次施工，建立一个监测项目，以便后续施工管理和数据查询、分析；或者在已生成的监测施工管理项目基础上选择某一个项目继续进行；对生成的或选择的施工管理项目进行内容设置，同时选择是否与云平台相连进行数据交互；
其中，施工管理项目设置具体包括：当前项目名称、输入操作员的姓名、当前修建公路名称、起始位置、作业班组、开始桩号、当前桩号、结束桩号、测量宽度、材料类型、取样尺寸、天气、温度、风速和湿度，等各项数据。
当上述内容设置完成后，用户确认，系统通过初始化后，数据存储、传输与分析子系统将对数据采集子系统中的各个电子设备组件进行开启工作，各个电子设备组件进行确认工作正常，例如数据采集子系统的红外温度传感器、GPS定位器等，对所述摊铺路面及环境进行实时监测，并根据所采集的监测数据(包括但不限于路面沥青温度、湿度、风速、GPS坐标等)，在数据存储、传输与分析子系统的显示屏上实时显示，摊铺沥青温度可以用图像颜色或数据显示，并将所采集的监测数据存储在数据存储、传输与分析子系统的存储设备中，并根据红外摄像机监测采集的温度数据显示在数据存储、传输与分析子系统的屏幕上，方便现场施工人员对沥青摊铺做实时的质量分析；
其中，如果中选择与云平台交互，则将原始数据或者压缩优化后的数据传输至云平台，以便后续数据的查验与分析；如果整套沥青摊铺温度监测系统是作为自动摊铺的子系统，则将原始数据或者压缩优化后的数据传输给其它施工机械，对施工沥青路面进行实时监测。
其中，数据显示界面具体包括如下信息：以颜色从暖色调到冷色调，对应温度由高到低对应关系；或数字显示的实时路面红外温度信息，与相应采集时间信息，以及周围环境信息，包括温度、湿度、风速等，该摊铺机行进的路程GPS信息以及该摊铺机的行进速度信息，其中，关于温度的显示可以为温度的空间二维分布显示，或者是包括温度、空间、时间坐标轴的三维分布显示；其中，在对温度采集中采用两个红外摄像机时，还需要采用双目融合算法后拼接的数据显示。
数据存储、传输与分析子系统对存储的数据，进行大数据分析，揭示在相应环境因素影响下，摊铺沥青的温度空间分布和时间变化，并形成具体的施工分析报告和优化建议(word，excel或PDF等格式)或大数据分析报告(曲线、图表等)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种沥青摊铺温度监测系统，其特征在于：包括数据采集子系统和数据存储、传输与分析子系统；其中
所述数据采集子系统用于对路面摊铺作业时沥青温度随时间和空间变化进行采集监控，同时包括路面作业时的湿度、温度、风速以及GPS坐标的数据采集；
所述数据存储、传输与分析子系统对所述数据采集子系统采集得到的数据进行存储，传输，以及对数据进行大数据分析，归纳总结分析沥青温度变化的因素。
2.如权利要求1所述的一种沥青摊铺温度监测系统，其特征在于：所述数据采集子系统包括机械支撑组件和电子设备组件，其中：
所述机械支撑组件包括T字型的支架，所述支架的底端通过十字固件固定连接在摊铺机顶棚横梁上，所述支架的横梁上设置有多个位置可调的底座，该底座用于安装各个所述电子设备组件；
所述电子设备组件包括红外摄像机、测距传感器、GPS全球卫星定位器、环境温度传感器、湿度传感器和风速传感器，其中：
所述红外摄像机用于监测沥青的温度数据，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述测距传感器用于对所述红外摄像机与路面的距离进行测距，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述GPS全球卫星定位器用于实时定位该摊铺机的位置，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述环境温度传感器用于监测周围环境中的温度，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述湿度传感器用于对周围环境中的湿度进行监测，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统；
所述风速传感器用于对周围环境中的风速进行监测，并实时上传给所述数据存储、传输与分析子系统。
3.如权利要求2所述的一种沥青摊铺温度监测系统，其特征在于：根据摊铺机需要覆盖的路面宽度设定一个或者两个所述红外摄像机，两个所述红外摄像机分别在所述支架上的左右对称设置的两个所述底座上。
4.如权利要求2所述的一种沥青摊铺温度监测系统，其特征在于：所述数据存储、传输与分析子系统为带有操作面板的工控机或者电脑，通过无线网络传输的方式与各个所述电子设备组件相连接，
所述数据存储、传输与分析子系统还通过无线网络的方式与云平台相连接。
5.一种沥青摊铺温度监测方法，应用权利要求1-4中任一项的所述的一种沥青摊铺温度监测系统，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：系统开机初始自操作，
步骤二：施工管理项目设置，新建施工管理项目或者继续上次施工管理项目，对上述施工管理项目进行具体的细节设置，并确认；
步骤三：所述数据采集子系统中的各个所述电子设备组件开始工作，对摊铺路面及环境进行实时监测，并将所采集的监测数据通过所述数据存储、传输与分析子系统进行存储、显示和分析；
步骤四：所述数据存储、传输与分析子系统通过分析、显示出具体的监测分析报告或者大数据分析报告。
6.如权利要求5所述的一种沥青摊铺温度监测方法，其特征在于：在所述步骤一中，包括通电开机、系统登录、系统初始化，各个所述电子设备组件自检，
在自检中，若一切正常，系统继续运行；若出现问题，系统自动报错，并作出对应提示。
7.如权利要求5所述的一种沥青摊铺温度监测方法，其特征在于：在步骤二中，施工管理项目设置具体包括：当前项目名称、输入操作员的姓名、当前修建公路名称、起始位置、作业班组、开始桩号、当前桩号、结束桩号、测量宽度、材料类型、取样尺寸、天气、温度、风速和湿度，各项数据。
8.如权利要求5所述的一种沥青摊铺温度监测方法，其特征在于：在步骤三中，各个所述电子设备组件监测数据包括路面摊铺沥青的实时温度、采集数据对应的时间、GPS坐标、环境温度、湿度、风速和各项周围环境因素。
9.如权利要求5所述的一种沥青摊铺温度监测方法，其特征在于：在步骤四中，数据显示界面具体包括如下信息：以颜色从暖色调到冷色调，对应温度由高到低对应关系；或数字显示的实时路面红外温度信息，与相应采集时间信息，以及周围环境信息，
周围环境信息包括温度、湿度、风速，该摊铺机行进的路程GPS信息以及该摊铺机的行进速度信息。
10.如权利要求9所述的一种沥青摊铺温度监测方法，其特征在于：其中关于温度的显示可以为温度的空间二维分布显示，或者是包括温度、空间、时间坐标轴的三维分布显示；
在对温度采集中采用两个红外摄像机时，还需要采用双目融合算法后拼接的数据显示。
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