路面机械的施工信息化监控管理研究

【摘 要】通过对高速公路路面施工中机械设备的信息化建设，把无线3G网络和GPS卫星定位系统应用到该信息化管理中，建立一套完整的信息化监控管理架构，对路面施工中的关键设备的主要参数进行实时监控，并对其关键技术进行研究。实际应用表明，该信息化管理系统对提高路面施工质量和管理水平起到重要的作用。

【Abstract】 By means of applying wireless 3G network and GPS positioning system to the management of

mechanized construction of expressway pavement, a full set of informationbased monitoring management of construction of road machinery was established, which can conduct realtime monitoring of crucial parameters of key equipment. The application indicates that the informationbased management system plays an important role in improvement of construction quality and management.

【关键词】高速公路；路面机械；信息化；监控管理

【Key words】expressway; road machinery; informationbased; monitoring management

中图分类号：U415.12 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)01-0078-04

0 引言

机械化施工是高速公路路面建设的关键，它对工程质量起到十分重要的影响。长期以来，工程监理部门只能对施工完毕的工程进行检测，这样有时对不合格的工程只能铲除处理，造成巨大浪费并耽误工期。为了避免类似事件发生，本文提出对高速公路路面机械施工过程中的关键设备主要参数进行实时数据监控和视频监控，及时发现问题，及时控制调整设备，保障工程施工质量，节省公路建设和管理成本。

1 信息化监控管理的作用

高速公路路面机械施工信息化监控管理系统是根据交通部加强公路工程质量管理和标准化施工的需要，遵循国际工程质量管理标准和交通部标准规范设计开发的专业系统。该系统提供了客观、科学的质量控制方法与流程，能用信息技术对施工中关键机械设备的主要参数进行全过程的自动读取、原始数据与检测结果的系统分析、快速的质量数据管理，从而实现工程质量的实时动态监控。运用统计分析方法，通过对原材料、无机结合料、沥青混合料、路面施工质量和搅拌站生产总量检验与标准规范的检查对比，对工程质量进行实时动态管理，并对施工现场进行视频监控，达到控制施工质量和提高企业施工管理水平和效率的目的［1-3］。

2 信息化监控管理的构成

高速公路路面机械施工信息化监控管理系统由沥青拌和生产监控子系统、摊铺压实现场监控子系统、冷拌厂监控子系统、碎石破碎厂生产监控子系统、改性沥青生产监控子系统、试验中心监控子系统、3G无线网络和监控中心构成，系统结构如图1所示。

系统通过各监控子系统对沥青混合料生产过程、沥青混合料质量检测和路面摊铺压实质量等环节进行实时监控，监控的方式包括现场数据信息采集、检测和视频监控。采集到的现场数据信息（包含GPS卫星定位数据）和视频数据通过3G无线网络发送至监控中心。监控中心的视频服务器用于存储各监控子系统发送的视频数据，数据服务器用于数据信息的存储、分析。用户通过监控中心可以浏览和分析生产、施工、试验中的数据信息，通过监控中心的视频服务也可以实时查看生产、施工现场的视频图像。

由于沥青路面施工具有移动性，有时候施工地点地理位置偏僻，难以采用传统的有线网络的方式进行监控数据的传输,因此本系统采用3G无线网络作为数据传输平台。

3G是无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，能够处理图像、音乐、视频形式，提供网页浏览、电话会议、电子商务信息服务。3G无线网络最大的优势是提供了高速的数据传输能力，相对2.5G（GPRS/CDMA1x）100 k左右的速度，3G能够达到300 k～1 M左右，比ADSL宽带速度还要快几倍。而且系统需要实时传输大量的现场视频数据以及数据信息，这也是系统采用3G无线网络的重要因素。

3 信息化监控管理的内容

3.1 沥青拌和生产监控子系统

沥青拌和生产监控子系统由安装在沥青拌和楼控制系统中的数据采集系统和GSM Modem构成。该子系统用于对沥青混合料生产中所使用的集料配合比、沥青用量、纤维用量、沥青和集料加热温度、拌和温度、拌和时间等数据的采集和传送［4-5］。操作室实施视频监控。

3.2 沥青摊铺现场监控子系统

摊铺现场监控子系统由安装在沥青摊铺机上的车载摄像头、数据测量采集模块和3G终端构成，通过车载摄像头实现对摊铺现场的实时视频监控，数据测量采集模块则用于对摊铺温度和摊铺速度等现场数据的测量采集。车载摄像头和数据测量采集模块通过3G终端实现3G无线网络的接入，视频和现场数据通过3G无线网络发送至监控中心。

3.3 压实（仅针对振动压路机）监控子系统

压实监控包括了沥青路面压实监控和冷料稳定层压实监控。

压实监控子系统由安装在压路机上的数据测量采集模块，GPS卫星定位系统和3G终端构成，数据测量采集模块用于测量、采集压实度和碾压速度等现场数据，GPS用于坐标定位。现场数据通过3G无线网络发送至监控中心。

3.4 冷拌厂生产监控子系统

冷拌厂生产监控子系统由安装在冷拌厂生产控制系统中的数据采集系统、视频监控和3G终端构成，该子系统用于对冷拌厂生产中所使用的集料配合比、用水量、水泥用量等数据的采集和传送，并对生产过程进行视频监控。

3.5 无机结合料摊铺监控子系统

无机结合料摊铺监控子系统由安装在摊铺机上的车载摄像头、数据测量采集模块和3G终端构成，通过车载摄像头实现对摊铺现场的实时视频监控，数据测量采集模块则用于摊铺速度等现场数据的测量与采集。

3.6 碎石破碎厂生产监控子系统

碎石破碎厂生产监控子系统由安装在碎石破碎厂内的摄像头和3G终端构成，实现对碎石破碎生产过程的视频监控。

3.7 改性沥青生产监控子系统

改性沥青生产监控子系统由安装在改性沥青拌和厂内的摄像头和3G终端构成，实现对改性沥青拌和生产过程的视频监控。

3.8 试验中心监控子系统

试验中心监控子系统由试验数据输入/查询模块构成，试验数据由试验人员通过数据输入模块输入系统，并提供数据查询功能。

4 关键技术研究

4.1 配料与拌和质量控制技术

保障沥青路面的底基层、基层的结构质量、原料及混合料均应满足规范所规定的质量要求，如：在沥青混凝土路面的施工中，若石料、矿粉、沥青等材料质量不符合要求，沥青混凝土路面工程质量也就不可能符合标准，故应重点检查石料的强度、级配、耐磨性、含泥量等指标，对沥青混合料的配合比设计进行科学验证。拌和质量中配料比例必须准确，这是保证满足级配要求和强度要求的关键。

4.2 摊铺及整平关键技术

主要是粒料基层与底基层摊铺，级配料的离析直接影响到碾压成型后基层、底基层强度分布的均匀性；整平直接影响到基层表面的平整度及基层厚度。以上几道工序必须按照规定严格操作，才能确保路面施工的质量。

4.3 压实关键技术

压实是沥青混合料强度形成的关键，现场压实度检测结果的代表值和极值必须满足规范要求，否则作返工处理。摊铺及压实控制指标如表1所示。

4.4 关键控制技术指标

本项目以四川省高等级公路的沥青路面建设为研究对象，参照了国内外关于沥青路面施工质量控制的研究成果。研究总结出自己的沥青路面质量控制方法，创建了比较完整的沥青路面施工质量控制系统。并根据自行研究的沥青路面质量控制方法,开发出针对高等级公路沥青路面质量控制的软件系统及无线视频监控和信息传递系统。

5 实际应用

巴南高速公路路面施工建设分为4个标段，系统对沥青拌和生产、沥青摊铺、沥青压实、冷拌厂生产、无机结合料摊铺压实和改性沥青生产进行分标段监控，各标段的监控数据和视频数据发送至监控中心进行统一的存储管理。系统实施结构如图2所示。

5.1 监控中心

硬件构成包括数据服务器、视频服务器、计算机、液晶显示屏、打印机；软件构成包括Windows 2003 Server、MS SQL Server、高等级公路路面建设信息化控制管理系统服务器软件、高等级公路路面建设信息化控制管理系统客户端软件、视频服务软件。

监控中心可以对试验中心的试验数据进行查询分析，并对各个项目部现场施工设备进行数据和视频监控，能打印数据。

5.2 监理部

硬件构成包括计算机 、打印机；软件构成包括高等级公路路面建设信息化控制管理系统客户端软件。监理部可以对试验中心的试验数据进行查询分析，并对各个项目部现场施工设备进行数据监控，能打印数据。

5.3 试验中心

硬件构成包括计算机、打印机；软件构成包括高等级公路路面建设信息化控制管理系统客户端软件。试验中心由试验数据输入/查询模块构成，试验数据由试验人员通过数据输入模块输入系统，并提供数据查询功能。

5.4 项目部

硬件构成包括计算机 、打印机；软件构成包括高等级公路路面建设信息化控制管理系统客户端软件。项目部可以对本项目现场施工设备（如沥青搅拌站、冷拌厂、摊铺机、压路机、碎石厂）进行数据和视频监控，能打印数据。

6 结语

依托控制技术的进步和GPS卫星定位系统、无线3G网络技术的发展，合理地设计了一套高速公路路面施工中机械设备的信息化监控管理系统，对路面机械施工中的关键设备的主要参数进行实时数据监控和视频监控。实际应用表明，该信息化管理系统运行经济，性能稳定，对保障高速公路工程质量和提高高速公路建设管理水平起到十分重要的作用。

参考文献：

［1］ 强茂山，杨 亮，邓焕彬.高速公路建设项目集成化管理评价体系［J］.清华大学学报：自然科学版，2010（9）：15-18.

［2］ 刘卫军，李占民，文显武.基于GPS的远程监控系统在工程机械上的应用［J］.筑路机械与施工机械化，2007，24（6）：62-64.

［3］ 王兴华，陈丽萍.机械设备现场管理浅析［J］.筑路机械与施工机械化，2006，23（10）：63-64.

［4］ 刘 波，余建辉，韩宗兴.沥青混合料搅拌设备远程监控系统研究与应用［J］.工程机械，2010，41（10）：13-15.

［5］ 宋胜利，肖中宇，李万莉，等.基于B/S的沥青混合料搅拌设备远程监控系统［J］.南京航空航天大学学报，2005，37（11）：49-52.

收稿日期：2011-07-28