一种土石方工程填料施工质量管控系统及分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种土石方工程填料施工质量管控系统及分析方法，所述质量管控系统包括碾压机，设置在碾压机上的GNSS天线、摄像头、加速度传感器、温度传感器、主控单元以及导航终端和管控平台；GNSS天线采集碾压机的位置信息，前摄像头采集碾压前铺设物料的图像信息，后摄像头采集碾压后物料的图像信息，加速度传感器采集碾压机的振动频率信息，温度传感器采集物料的温度信息；主控单元获取GNSS天线、摄像头、加速度传感器和温度传感器采集的信息，进行信息融合后传输至管控平台，管控平台对接收的信息进行处理分析，更新施工任务，实时发送至导航终端，指导施工。本发明专利技术所述质量管控系统使得施工质量得到有效管控，极大提高了碾压质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种土石方工程填料施工质量管控系统及分析方法
本专利技术属于土石方工程填料施工
，具体涉及一种土石方工程填料施工质量管控系统及分析方法。
技术介绍
土石方工程是整个公路建设的基础，在整个公路施工中占据主导地位，其施工质量的优劣直接关系到整个工程的成败。其中碾压是土石方工程的常见工艺，其原理为利用振动碾压机在摊铺的松软土物料上进行来回多次碾压，达到压实的目的；对路基(材料)的压实，目的在于增加其密实度，提高它的抗压强度和稳定性，使之具有一定的承载能力。压实施工工艺是基层施工最为重要的，施工不好会产生很多病害，如裂纹，翻浆等。所以碾压机在施工中有着举足轻重的作用，当然要根据施工对象如：水利水电大坝、港口、机场、码头、公路、铁路等来选择碾压机、压实工艺以及碎石物料。因为影响堆石强度、压缩性及渗透行的因素大致有颗粒级配、控制密度(相对密度)、粒径大小、矿物成分及风化程度。在压实施工中，碾压程序、碾压速度、碾压频率、碾压遍数、各层施工物料粒径大小、温度等都是工艺规定好且需要管控的。需要真实、实时的记录，并反馈给施工人员及时作出施工调整以及质量监控和分析，以此来判断施工是否达标；传统碾压机不具备上述功能，需要施工人员现场控制碾压参数，但是由于施工人员能力、经验、视线、主观意愿等各种条件的限制，具体实施和管理都非常被动。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于，提供一种土石方工程填料施工质量管控系统及分析方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：>一种土石方工程填料施工质量管控系统，包括碾压机、设置在碾压机上的GNSS天线、摄像头、加速度传感器、温度传感器和主控单元，所述质量管控系统还包括导航终端以及管控平台；所述主控单元用于获取GNSS天线、摄像头、加速度传感器和温度传感器采集的信息，进行信息融合后通过WiFi或4G/5G通信天线传输至管控平台，并获取管控平台下发的施工任务数据；所述管控平台对接收的信息进行处理分析，更新施工任务，实时发送至主控单元及导航终端，用于指导施工。优选地，所述GNSS天线设置有两个，两个GNSS天线分别设置在碾压机的前端，长度方向的两侧，用于获取碾压机的位置信息，并传输给主控单元。优选地，所述摄像头包括前摄像头和后摄像头，所述前摄像头设置在碾压机行驶方向的前端，用于采集碾压前铺设的物料的图像信息，并传输给主控单元；后摄像头设置在碾压机行驶方向的后端，用于采集碾压后物料的图像信息，并传输给主控单元。优选地，所述加速度传感器设置在碾压机振动轮上且不随振动轮转动的位置，用于采集碾压机的振动频率，并传输给主控单元。优选地，所述温度传感器设置在碾压机的底部，用于采集物料的温度，并传输给主控单元。优选地，所述质量管控系统还包括与主控单元连接的通信模块、存储模块、电源模块；所述通信模块可以是集成WiFi蓝牙通信模块或集成4G/5G通信模块，用于获取管控平台下发的施工任务数据，并将主控单元获取的数据上传至管控平台；所述存储模块用于存储数据；所述电源模块用于连接车载电源，为主控单元供电。优选地，所述质量管控系统还包括通信天线，所述通信天线通过通信模块与主控单元连接，所述通信天线为WiFi天线或4G/5G天线。优选地，所述主控单元设置在碾压机驾驶室内，其是基于Linux系统开发的一款集成控制器，其内具有高精度惯导定位板(UB482)，所述GNSS天线与高精度惯导定位板卡通过馈线连接，定位精确。优选地，所述导航终端为手机或导航屏，导航终端的屏幕上会实时显示施工任务，同时显示管控平台发来的实际施工信息，利用图层和颜色的方式绘制施工状况，两者同时显示，共同引导施工。一种依靠上述土石方工程填料施工质量管控系统的施工质量分析方法，所述方法包括如下步骤：(1)初次碾压时，利用前摄像头采集碾压前铺设的物料图像上传至主控单元，由主控单元上传至管控平台进行图像分析，确定铺设的物料是否合格；(2)物料符合要求，再次碾压时，将前摄像头关闭，主控单元分别收集GNSS天线的位置信息、加速度传感器和温度传感器的数据以及后摄像头采集的物料图像等信息；(3)主控单元将采集到的信息融合后上传至管控平台，管控平台进行数据分析；(4)管控平台中预存储有原始施工任务和施工规划，对主控单元传输来的信息进行分析处理后，将分析结果与预存储的施工任务进行对比，根据对比结果实时调整施工任务，并实时发送至主控单元和导航终端，指导施工。优选地，管控平台对前摄像头和后摄像头采集的图像分别做如下处理：图像灰度处理、图像二值化处理、图像边缘检测处理、图像边界跟踪处理、粒径尺寸标注、合格率计算。优选地，步骤(3)中，管控平台所做数据分析具体为：根据GNSS天线的位置信息，解算出碾压轨迹、碾压速度和碾压遍数；根据加速度传感器的振动频率数据，解算出压实度；根据温度传感器采集的温度数据，监测碾压过程中物料的温度；根据物料的图像信息，解算出物料的粒径、密度等，并通过工艺要求对比，计算合格率。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术所述质量管控系统能够准确、实时监控碾压机的碾压轨迹、振动频率、物料温度和物料粒径等信息，根据施工情况实时调整施工任务，使得施工质量得到有效管控，极大提高了碾压质量和效率；本专利技术设置的两个GNSS天线可以实现矢量导航，进行RTK差分解算，定位精度可达厘米级；本专利技术所述主控单元是基于Linux系统开发的一款集成控制器，其内具有高精度惯导定位板(UB482)，支持全系统多频点RTK定位和定向，可作为移动站或基站使用，其定位精度高达10mm+1ppm，航向精度<0.02°rms；具备丰富IO通讯接口，可满足外扩各类传感器、物料分析摄像头等需求，同时具备CAN总线结构，可直接完成对工程机械的自动化智能控制；本专利技术所述摄像头为高精度摄像头，可达500万像素，有夜视防抖功能，极大提高了采集物料信息的精度；本专利技术所述质量管控系统结构简单、安装方便，可以安装于各类碾压机上进行质量管控和分析。【附图说明】图1为本专利技术所述土石方工程填料施工质量管控系统的结构示意图；图2是本专利技术所述土石方工程填料施工质量管控系统主控单元的电气连接示意图；图3是本专利技术所述土石方工程填料施工质量分析方法的流程图；图4是本专利技术所述图像处理分析流程图；图5是对图像进行灰度化处理后的效果图；图6是对图像进行二值化处理后的效果图；图7是对图像进行边界跟踪处理后的效果图；图8是对图像粒径尺寸标注后的效果图；其中，1-GNSS天线；2-加速度传感器；3-主控单元；4-温度传感器；5-后摄像头；6-前摄像头；7-碾压机；8-振动轮；9-振动轮连接架。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本专利技术用以下具体实施例进行说明，但绝非仅限于此。以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土石方工程填料施工质量管控系统，其特征在于，包括碾压机、设置在碾压机上的GNSS天线、摄像头、加速度传感器、温度传感器、主控单元以及导航终端和管控平台；所述主控单元用于获取GNSS天线、摄像头、加速度传感器和温度传感器采集的信息，进行信息融合后传输至管控平台；所述管控平台对接收的信息进行处理分析，更新施工任务，实时发送至主控单元和导航终端，指导施工。/n

【技术特征摘要】
1.一种土石方工程填料施工质量管控系统，其特征在于，包括碾压机、设置在碾压机上的GNSS天线、摄像头、加速度传感器、温度传感器、主控单元以及导航终端和管控平台；所述主控单元用于获取GNSS天线、摄像头、加速度传感器和温度传感器采集的信息，进行信息融合后传输至管控平台；所述管控平台对接收的信息进行处理分析，更新施工任务，实时发送至主控单元和导航终端，指导施工。


2.根据权利要求1所述的土石方工程填料施工质量管控系统，其特征在于，所述GNSS天线设置有两个，两个GNSS天线分别设置在碾压机的前端，长度方向的两侧，用于获取碾压机的位置信息，并传输给主控单元。


3.根据权利要求1所述的土石方工程填料施工质量管控系统，其特征在于，所述摄像头包括前摄像头和后摄像头，所述前摄像头设置在碾压机行驶方向的前端，用于采集碾压前铺设物料的图像信息，并传输至主控单元；后摄像头设置在碾压机行驶方向的后端，用于采集碾压过程中物料的图像信息，并传输至主控单元。


4.根据权利要求1所述的土石方工程填料施工质量管控系统，其特征在于，所述加速度传感器设置在碾压机振动轮上且不随振动轮转动的位置，用于采集碾压机的振动频率，并传输给主控单元。


5.根据权利要求1所述的土石方工程填料施工质量管控系统，其特征在于，所述温度传感器设置在碾压机的底部，用于采集物料的温度信息，并传输给主控单元。


6.根据权利要求1所述的土石方工程填料施工质量管控系统，其特征在于，所述质量管控系统还包括与主控单元连接的通信模块、存储模块、电源模块；
所述通信模块为集成WiFi蓝牙通信模块或集成4G/5G通信模块，用于获取管控平台下发的施工任务数据，并将主控单元获取的数据上传至管控平台；
所述存储模块用于存储数据；
所述电源模块用于连接车载电源，为主控单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，宋君君，李士攀，付洪彬，李金金，
申请(专利权)人：山东四维卓识信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37