沥青拌合楼的计算机智能监控系统设计方案探讨

【摘要】沥青拌合楼是市政工程筑路建设的主要设备，其性能以及工作状况对沥青拌合料质量有着决定性作用。然而现阶段，沥青生产与监控处于脱节状态，严重影响拌合料质量，如何实现控制、数据采集、监督、管理的无缝衔接，实现拌合料质量的全面升级，已成为我们面临的重要课题。我们有必要利用成熟的互联网技术、无线传输技术等，采取合理的设计手段，打破单一的控制和采集局面，为沥青路面质量的全面升级提供科学的原动力。

【关键词】沥青拌合楼；智能监控系统；无线通信；GPRS

沥青拌合楼是市政工程筑路建设的主要设备，其性能直接影响工程质量，在市政工程筑路建设中占有重要地位。然而由于工作环境恶劣、气温变化幅度大、干扰源多等，沥青拌合楼的生产与监控相脱节，严重影响拌合料质量，沥青路面质量得不到保障。特别是近年来，随着交通运输事业的迅速发展，对建筑质量提出了更高要求，那么对沥青混凝土性能及沥青拌合楼控制系统硬件和软件设计的要求也有所提高。因此，基于成熟的互联网技术和无线传输技术，开发快速、高效且同步于沥青拌合料生产、沥青路面摊铺和压实过程的计算机智能监控系统显得尤为重要。

一、沥青拌合楼计算机智能监控系统的硬件设计

1.硬件系统架构

市政工程筑路建设过程中沥青拌合楼计算机智能监控可在拌合楼监控室中现场操作PC机视频，通过对监控数据的分析和处理，提取骨料、粉料、沥青重量以及拌合温度。在保证沥青拌合楼正常运行的情况下，监控系统的图像采集过程应与沥青拌合楼拌合过程同步进行，可利用具有VGA接口的视频分配器将PC机视频这一输入信号分为两路视频信号信号，两路视频信号各用于系统独立调试运行的处理和现场操作人员的操作；通过具有硬件压缩功能的图像采集卡对沥青拌合楼计算机智能监控系统中的原始图像进行采集，量化为数字信号，然后压缩成视频信号数据，利用PCI接口将数据传输到计算机处理器；由计算机处理器处理采集到的图像，并将拌合料数据发送到GPRS模块中，由GPRS模块传输识别后的拌合料数据到监控中心。

硬件系统连接框图

2.无线通信模块设计

沥青拌合楼设备一般设在偏远地区，与市政工程施工建设管理处相隔距离较远，而市政工程道路施工施工往往分为几个标段，不同标段的沥青拌合楼的分布比较分散，实现对不同标段沥青拌合楼的监控，利用有线传输方式显然不能满足要求。基于此，可利用基于GSM系统的无线分组交换技术――GPRS无线通信网络，连接上、下位机。

GPRS具备四个核心功能，即内部集成TCP/IP协议栈、提供串口数据双向转换功能、支持自动心跳、支持参数配置，此外，其还有多个扩展功能，可充分利用现有资源，传输率高，应用范围广。本系统通信方式用到RS232串口模块、GPRS无线模块、TCP/UDP网络模块。使用通信模块之前，需要根据实际情况对各个模块、中心服务器、上位机软件的IP进行配置。

二、沥青拌合楼计算机智能监控系统的软件设计

本文中的软件部分包括上位机和下位机，上位机软件安装管理部监控室的报警计算机上，接收下位机发送来的处理结果；下位机软件安装在沥青拌合楼操作室监控计算机上，用来采集视频信号，并通过图像处理、数据处理及通信模块将信息发送到上位机软件上，报警计算机通过对信息的分析，将结果与标准值进行对比，当结果与标准值误差大于5%时，上位机立即通过图像红色曲线进行报警，并备份超标数据。

1.图像采集模块设计

沥青拌合楼计算机智能监控系统需要对物象采集卡所采集的图像进行实时处理，并分析拌合每一锅拌料时骨料、粉料、沥青、温度、锅号数据的变化情况，为了便于分析，需要将每一锅拌料拌合时间中的每帧图像数据保存起来。本设计中，基于DirectShow设计图像采集模块，先创建滤波器链表管理器和捕获滤波器链表，指定采集设备，加载设备到管理器，然后设置输入视频格式，创建捕获采样滤波器，设置视频窗口信息，查找pin接口，链接链表中的滤波器，之后可开始采集视频图像，这样以来，一方面可完成采集的视频数据的实时预览，另一方面，预览视频图像时可将捕获的数据保存到指定文件中。

2.图像处理模块设计

基于DirectShow的图像处理模块包括图像预处理模块、图像分割处理模块、字符识别模块。首先，由于沥青拌合楼界面不同，采集的图像受设备及环境影响，大小、格式会有所不同，这就需要对采集到的视频图像进行预处理，设置图像类型为BMP格式，根据文件信息使色彩图像灰度化。其次，进行图像分割处理，利用图像分割技术比如模糊均值聚类法、阈值法等，结合灰度图像获取感兴趣区域，得到二值化图像，之后在利用人工、计算机相结合的方法实现目标字符快速定位的基础上，利用字符分割技术比如聚类法、投影法、等间距字符分割法等获得单个字符在图像中的位置、宽度、高度等信息。最后，通过字符识别技术识别出选择的字符。

3.数据处理模块设计

将沥青拌合楼无线数据传输设计成基于GPRS的远程数据传输，传输终端通过RS232串口从沥青拌合楼设备中接收图像信息，分析处理后将所得数据打包成IP包，通过GPRS模块接入GPRS网络，通过各种网关和路由发送数据到监控中心。对于监控中心的设计，可选用目前较为完整、普遍被接受的TCP/IP作为通信协议，采用C/S模式以及VisualC++变成语言，服务器端采用中心对多点的组网模式，服务器处理速度大于2G，内存大于128M，实现终端或同时访问，或一个终端在一个时间段内多次访问服务器。MYSQL 数据库可应用于C/S结构中，处理速度快，为实现对拌合楼数据的保存及查询操作，可设计一个MYSQL 数据库。

三、结语

总之，沥青拌合楼是市政工程施工修筑的主要设备，其性能直接影响沥青路面质量，在市政工程施工建设中占有重要地位。为了保证沥青拌合料质量，本文提出了基于计算机技术、互联网技术以及无线传输技术等的计算机智能监控系统的设计方案，以期通过计算机智能监控系统实现控制、数据采集、监督、管理的无缝衔接，为沥青路面质量的全面升级提供科学的原动力。

【参考文献】

[1]李方文.基于PLC和GPRS沥青拌合站监控系统的研究[D].东北大学.2011.

[2]马明，陈艳，王鑫东，闫涛.沥青拌和站远程监控系统设计[J].建材世界.2011，32（5）：74-79.

[3]陈艳.道路施工过程中沥青拌合站远程监控系统[D].长安大学.2013.