本发明专利技术公开了一种平衡梁式的路面摊铺厚度实时监测装置，包括平衡梁式摊铺厚度测量装置、集成控制器、数据无线发送装置(DTU)、数据库及应用服务器、监控客户端、车载显示装置、现场报警装置共七部分，本发明专利技术装置通过平衡梁，利用激光测距仪测量垂直距离，进而以同一位置点的高度差(距离差)计算摊铺厚度；通过对公路路面摊铺过程中，路面结构层摊铺厚度的实时、自动测量，以厚度的变化情况实时反映摊铺质量，既可以达到质量控制，同时将采集到的相关测量数据发送存储在远程数据库，以供后续施工质量评估与分析。当摊铺厚度不合格时实时报警，以便及时反馈调整。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路施工质量控制领域，具体的说，是涉及一种针对高等级公路路面摊铺过程中，沥青/水稳等路面结构层摊铺厚度的实时监测装置，以达到控制摊铺质量的目的。
技术介绍
路面摊铺过程的质量控制是公路建设质量管理的重要环节。而对于路面工程而言，各个路面结构层的厚度是与道路的整体强度密切相关的，路面厚度不合格是公路发生过早破坏的主要原因之一，只有保证路面厚度满足工程要求，才能有效地控制公路施工质量[1-3]。传统的路面厚度检测的方法主要包括：标高法和钻孔取样法[4-6]。前者一般是利用直尺、拉钢丝绳等对摊铺厚度进行控制，然而在实际应用中，其本质上是一种高程控制，并非真正反映摊铺厚度情况，且架设准绳、导梁费时费力，极易受到破坏，难以保障精度要求；而后者则存在随机取样的缺陷——不能代表整个路面的厚度变化，具有局限性，容易产生质量不达标位置的漏检，且更重要的是对结构面层造成了破坏，对于不符合要求的摊铺位置无法给予及时的反馈与补救。总的来说，传统的方法受人为因素和偶然性的影响较大，效率低，无法客观、准确、全面地获取路面摊铺厚度的质量信息。此外，路面雷达、超声波反射法、电磁法等[7-11]也都应用到了公路路面厚度的检测当中。但是这些方法与钻孔取样法一样，均属于事后检测，不能在施工过程中实现实时摊铺厚度的监控，故难以实现摊铺质量缺陷的及时反馈。在相关专利方面，专利申请号为2014201224720.0的中国技术专利[12]提出了一种沥青路面摊铺厚度测定尺；专利申请号为201520853838.5的中国技术专利[13]则提出了一种沥青松铺厚度测量仪，这些方法虽具有减小测量误差、便于携带与操作等优点，但仍然需要人为进行，无法实现自动、实时、连续地测量摊铺厚度。而在课题组前期申请的专利中，申请号为201510100523.8和201510100304.X的中国技术专利[14-15]所提出的针对沥青路面摊铺厚度的监控方法，在摊铺厚度的测量上采用的是手持式测厚装置，同样存在需要人工测量、且是有限的在指定点测量(不连续)的不足；申请号为201410057420.3的中国技术专利[16]提出的高等级公路路面摊铺厚度的实时监控方法及监控系统，虽然可以实现实时的摊铺厚度监控，但一方面全站仪的使用提高了技术方法的成本，另一方面每次测量前的后方交会操作与后续利用空间几何关系、投影等来得到摊铺厚度的过程较为繁琐；申请号为201410810865.4的中国技术专利[17]提出的公路路面摊铺厚度的插入式自动测量装置，则受到预先设定的压力及探针的灵敏度限制，当设定的压力值不够准确或者探针在判断是否探入摊铺面及基准面上不够灵敏、出现偏差，都会对最终摊铺厚度的测量精度产生一定影响；申请号为201510058336.8的中国技术专利[18]提出的路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置，由于是通过空间几何关系来计算得到摊铺厚度，因而对于装置的加工、安装要求较高，一旦装置尺寸或位置出现误差，将直接影响摊铺厚度的测量结果；同时装置在摊铺运行过程中会受到路面的平整程度干扰，当路面不平使装置发生空间倾斜后，也将造成结果的不准确。因此，为更好的实现高等级路面摊铺质量控制，有必要研制开发一种减小人为因素影响，同时能够自动化、实时化、高精度的实现公路路面摊铺厚度监测的无损测量装置，进一步满足我国的公路路面摊铺施工需要。参考文献：[1]龙健康，李健，侯运秋.高速公路水泥混凝土面层滑模摊铺厚度控制[J].公路，2003，(1):111‐112.[2]张铁志，王淑华.沥青路面摊铺厚度的动态管理与控制[J].鞍山科技大学学报，2007，30(5)：503‐506.[3]褚伟.GPR在张花高速公路结构层厚度控制中的应用[J].公路工程，2013，8(5)：34‐37.[4]邹金平.路面雷达检测系统在沥青路面摊铺厚度检测与控制中的运用[J].上海公路，2002(2):9‐10[5]南雪峰，杨彦海，翟丽燕等.浅谈探地雷达对高等级公路面层厚度的测试[J].辽宁交通科技，2003(4):30‐33.[6]杨映洲.mmGPS技术在无桩数字化摊铺施工中的应用[J].甘肃冶金，2014，36(6)：150‐155.[7]王子彬.路面雷达在沥青路面厚度检测中的应用[J].公路与汽运，2014，(2):122‐125.[8]查庆，朱梅林，王伟.地质雷达检测技术在公路工程检测中的应用[J].北方交通，2015(1)：67‐69.[9]林维正，袁益镛，孙长俊等.水泥混凝土路面厚度超声检测仪及其应用[J].同济大学学报，1996，24(1)：97‐101.[10]王正君，刘美爽，李胜利.超声在水泥混凝土路面检测中的研究进展[J].森林工程，2008，24(1)：62‐64.[11]王叔孙，谢宗惠，范利平.一种适合于公路建设期采用的路面测厚仪[J].公路交通科技，2001，18(1):21‐25.[12]李洪宾.一种沥青路面摊铺厚度测定尺[P].中国，技术专利，2014201224720.0，2014.[13]武廷荣、崔志鹏.沥青松铺厚度测量仪[P].中国，技术专利，201520853838.5，2015.[14]刘东海，夏谢天，陈俊杰.沥青路面摊铺厚度和施工温度实时监控方法[P].中国，专利技术专利，201510100523.8，2015.[15]刘东海，陈俊杰，夏谢天.手持式公路路面沥青摊铺测厚测温装置[P].中国，专利技术专利，201510100304.X，2015.[16]刘东海，孙源泽.高等级公路路面摊铺厚度的实时监控方法及监控系统[P].中国，专利技术专利，201410057420.3，2014.[17]刘东海，吴优，孙源泽.公路路面摊铺厚度的插入式自动测量装置[P].中国，专利技术专利，201410810865.4，2014.[18]刘东海，吴优.路面摊铺厚度和熨平振动频率的实时监测装置[P].中国，专利技术专利，201510058336.8，2015.
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种平衡梁式的路面摊铺厚度实时监测装置，包括平衡梁式摊铺厚度测量装置、集成控制器、数据无线发送装置(DTU)、数据库及应用服务器、监控客户端、车载显示装置、现场报警装置共七部分，本专利技术装置通过平衡梁，利用激光测距仪测量垂直距离，进而以同一位置点的高度差(距离差)计算摊铺厚度；通过对公路路面摊铺过程中，路面结构层摊铺厚度的实时、自动测量，以厚度的变化情况实时反映摊铺质量，既可以达到质量控制，同时将采集到的相关测量数据发送存储在远程数据库，以供后续施工质量评估与分析。当摊铺厚度不合格时实时报警，以便及时反馈调整。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种平衡梁式的路面摊铺厚度实时监测装置，包括无线发送装置(DTU)、数据库及应用服务器和现场报警装置，还包括平衡梁式摊铺厚度测量装置、集成控制器、监控客户端和车载显示装置；所述平衡梁式摊铺厚度测量装置可随摊铺机同步行进，由平衡梁、激光测距仪、钢支架、活动倾斜梁、行进滚轮、编码器和倾角传感器组成，所述钢支架的上端与平衡梁垂直固接，下端垂直固定在摊铺机熨平板上；所述活动倾斜梁的上端与平衡梁铰连接，下端通过所述行进滚轮与摊本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种平衡梁式的路面摊铺厚度实时监测装置，包括无线发送装置(DTU)、数据库及应用服务器和现场报警装置，其特征在于，还包括平衡梁式摊铺厚度测量装置、集成控制器、监控客户端和车载显示装置；所述平衡梁式摊铺厚度测量装置可随摊铺机同步行进，由平衡梁、激光测距仪、钢支架、活动倾斜梁、行进滚轮、编码器和倾角传感器组成，所述钢支架的上端与平衡梁垂直固接，下端垂直固定在摊铺机熨平板上；所述活动倾斜梁的上端与平衡梁铰连接，下端通过所述行进滚轮与摊铺面接触；所述编码器安装在所述行进滚轮的转动轴承上，编码器按一定的时间间隔实时测量摊铺机的行进位移s；活动倾斜梁和平衡梁上分别安装倾角传感器1和倾角传感器2，倾角传感器1和倾角传感器2分别同步实时测量活动倾斜梁、平衡梁与水平面的夹角α和β；平衡梁的前后两端分别设有激光测距仪1和激光测距仪2，其中，激光测距仪1所测量的是其到下层未摊铺路面的距离l1，激光测距仪2测量的是其到摊铺后路面的距离l2；集成控制器中的数据控制器通过RS‑232接口分别实时获取编码器测量的位移数据s、倾角传感器测量的倾角数据α、β，以及激光测距仪采集的距离数据l1、l2，并通过计算得到测量点的里程坐标和摊铺厚度，同时将计算结果保存；所述数据无线发送装置(DTU)用于接收所述集成控制器发送过来的数据，并通过GSM(Global System For Mobile Communication)通讯模块或3G(the 3rd Generation)网络或4G(the 4th Generation)网络无线发送到远程的数据库及应用服务器中；所述数据库及应用服务器用于接收、存储从所述数据无线发送装置(DTU)发送过来的数据，同时，可根据所述监控客户端输入的摊铺厚度控制标准，判断当前所测量的摊铺厚度值是否符合控制标准，若不符合控制标准，则经Internet网络向监控客户端发送摊铺厚度不合格的报警信息，或通过与数据库及应用服务器连接的GSM通讯模块向摊铺现场报警装置发出报警短信信息。...
【技术特征摘要】
1.一种平衡梁式的路面摊铺厚度实时监测装置，包括无线发送装置(DTU)、数据库及应用服务器和现场报警装置，其特征在于，还包括平衡梁式摊铺厚度测量装置、集成控制器、监控客户端和车载显示装置；所述平衡梁式摊铺厚度测量装置可随摊铺机同步行进，由平衡梁、激光测距仪、钢支架、活动倾斜梁、行进滚轮、编码器和倾角传感器组成，所述钢支架的上端与平衡梁垂直固接，下端垂直固定在摊铺机熨平板上；所述活动倾斜梁的上端与平衡梁铰连接，下端通过所述行进滚轮与摊铺面接触；所述编码器安装在所述行进滚轮的转动轴承上，编码器按一定的时间间隔实时测量摊铺机的行进位移s；活动倾斜梁和平衡梁上分别安装倾角传感器1和倾角传感器2，倾角传感器1和倾角传感器2分别同步实时测量活动倾斜梁、平衡梁与水平面的夹角α和β；平衡梁的前后两端分别设有激光测距仪1和激光测距仪2，其中，激光测距仪1所测量的是其到下层未摊铺路面的距离l1，激光测距仪2测量的是其到摊铺后路面的距离l2；集成控制器中的数据控制器通过RS-232接口分别实时获取编码器测量的位移数据s、倾角传感器测量的倾角数据α、β，以及激光测距仪采集的距离数据l1、l2，并通过计算得到测量点的里程坐标和摊铺厚度，同时将计算结果保存；所述数据无线发送装置(DTU)用于接收所述集成控制器发送过来的数据，并通过GSM(GlobalSystemForMobileCommunication)通讯模块或3G(the3rdGeneration)网络或4G(the4thGeneration)网络无线发送到远程的数据库及应用服务器中；所述数据库及应用服务器用于接收、存储从所述数据无线发送装置(DTU)发送过来的数据，同时，可根据所述监控客户端输入的摊铺厚度控制标准，判断当前所测量的摊铺厚度值是否符合控制标准，若不符合控制标准，则经Internet网络向监控客户端发送摊铺厚度不合格的报警信息，或通过与数据库及应用服务器连接的GSM通讯模块向摊铺现场报警装置发出报警短信信息。2.根据权利要求1所述一种平衡梁式的路面摊铺厚度实时监测装置，其特征在于，通过集成控制器计算测量点的里程坐标和摊铺厚度的具体步骤如下：(1)以行进滚轮轮心为原点，建立x轴与地面平行的平面直角坐标系，按一定时间间隔计算激光测距仪1和激光测距仪2的里程坐标a1、a2：a1＝起始桩号+s+Lcos(α-β)+L1a2＝起始桩号+s+Lcos(α-β)+L2其中，起始桩号在监测开始前由车载显示装置输入，经RS‐232接口传输给集成控制器，并保存在集成控制器的存储器中；s为编码器的实时测量位移；L为活动倾斜梁的安装点到行...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘东海，孙龙飞，吴优，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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