一种云边协同的路面施工质量智能监控方法技术

本发明专利技术涉及工程质量控制技术领域，具体涉及一种云边协同的路面施工质量智能监控方法。本发明专利技术采集施工机械的压实数据，通过局域网络传输至本地服务器进行处理得到压实质量，再通过网络将本地服务器数据上传至云端服务器；在施工现场网络信号差时，仍可对路面压实质量进行继续监控，保证了施工监控的持续性和可靠性，从而对路面压实质量实现全过程控制。从而对路面压实质量实现全过程控制。从而对路面压实质量实现全过程控制。

【技术实现步骤摘要】
一种云边协同的路面施工质量智能监控方法


[0001]本专利技术涉及工程质量控制
，具体涉及一种云边协同的路面施工质量智能监控方法。

技术介绍

[0002]路面压实过程(包含路基路面和沥青路面)是机群施工作业的关键工序，其压实质量在很大程度上决定了最终的公路施工质量，因此对路面施工中压实质量监测的研究具有重要意义。
[0003]随着传感技术、移动通信技术、云服务技术和北斗导航技术在公路施工过程中广泛应用，使得路面施工的数字化、信息化也得到了快速发展。现有路面施工质量监控体系利用智能终端将实时采集的施工现场机群中各机械设备的工作参数实时发送至云端，采用云计算手段进行动态处理分析，并以可视化的监控模式使得用户在施工过程中及时、准确的把控路面施工质量。施工过程信息化促使路面施工质量由“事后控制”向“过程控制”转变，达到以预防为主，全过程控制的效果，提高了公路施工质量的管理水平和效率。但实际路面压实施工所处区域具有不确定性，当现场网络信号较弱时，无法实现作业数据实时传输至云中心，极大影响了路面压实过程的实时监控，无法对此时的压实质量进行把控，从而容易出现漏洞，对路面压实质量控制具有严重的偏差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种云边协同的路面施工质量智能监控方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。
[0006]一种云边协同的路面施工质量智能监控方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，实时采集每台压路机的路面压实数据，包含碾压轨迹、碾压速度、压路机偏心块的偏心力、压路机偏心块的偏心距和压路机偏心块的旋转角速度，分别建立各个压路机的压实数据库；
[0008]步骤2，在施工现场建立无线局域网络，将每台压路机的压实数据传输至PC机的本地服务器；
[0009]步骤3，PC机根据压实数据得到碾压遍数和压实度；
[0010]步骤4，PC机通过网络将本地服务器中的数据上传至云端服务器，通过调取云端服务器中的数据完成对路面压实质量的监测及管理。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：采集施工机械的压实数据，通过局域网络传输至本地服务器进行处理得到压实质量，再通过网络将本地服务器数据上传至云端服务器；在施工现场网络信号差时，仍可对路面压实质量进行继续监控，保证了施工监控的持续性和可靠性，从而对路面压实质量实现全过程控制。
附图说明
[0012]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0013]图1为本专利技术云边协同的路面施工质量智能监控方法的流程示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。
[0015]参考图1，一种云边协同的路面施工质量智能监控方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1，实时采集每台压路机的路面压实数据，包含碾压轨迹、碾压速度、压路机偏心块的偏心力、压路机偏心块的偏心距和压路机偏心块的旋转角速度，分别建立各个压路机的压实数据库；
[0017]具体的，碾压轨迹通过在电子地图上持续加载压路机的经纬度坐标，并通过连接线依次连接得到，可通过RTK进行定位数据获取；碾压速度通过压路机上的速度传感器得到；压路机偏心块的偏心力、压路机偏心块的偏心距和压路机偏心块的旋转角速度分别通过对应的力传感器、距离传感器和角速度传感器得到。
[0018]步骤2，在施工现场建立无线局域网络，将每台压路机的压实数据传输至PC机的本地服务器；
[0019]步骤3，PC机根据压实数据得到碾压遍数和压实度；
[0020]计算碾压遍数包含以下子步骤：首先将压路机碾压轨迹的经纬度采用高斯
‑
克吕格投影法投影到西安80平面坐标系中；再通过坐标转换转化为施工平面坐标系，使得压路机的前进方向始终指向纵向坐标轴，压路机的变道方向始终指向横向坐标轴，将碾压轨迹统一在标准的直角坐标系中；最后根据碾压轨迹和施工区域得到碾压遍数。
[0021]计算压实度包含以下子步骤：
[0022]首先建立压路机
‑
路面数学模型；根据路面压实过程中各模块受力平衡原理，建立数学模型如式(1)所示：
[0023][0024]其中：m1为上车质量；m2为下车质量；k1为压路机减振系统刚度；k2为沥青路面刚度；c1为压路机减振系统阻尼；c2为钢轮与路面间的阻尼；ω为偏心块的旋转角速度；F0sinωt为激振力的垂直分量。
[0025]通过分析可知，上式(1)为二阶线性常系数非齐次微分方程组，其解分为对应齐次方程的通解和非齐次方程的特解两部分。由于振动压实系统存在阻尼，与自由振动相关的齐次方程通解逐渐减小，即可忽略；而特解为稳态振动，其频率等同于激振力的频率，幅值稳定。因此式(1)采用复数法求解路面压实动力学模型的简谐振动方程可进一步表示为如式(2)所示：
[0026][0027]求解式(2)，可得到稳态解如式(3)所示：
[0028][0029]式中：
[0030][0031]而由于路面振动压实过程中，压路机上下车的瞬时位移需要求解其稳态响应，则只需取式(4)复数的虚部，如式(5)所示：
[0032][0033]式中，F0＝Mω2，M为偏心块的静偏心力矩，M＝F
r
r，其中F
r
为偏心力，r为偏心块的偏心距；A1＝
‑
k1；C＝m1m2ω4‑
m1(k1+k2)ω2‑
m2k1ω2‑
c1c2ω2+k1k2；B1＝
‑
c1ω；B2＝c1ω；A2＝
‑
m1ω2+k1；D＝
‑
m1(c1+c2)ω3‑
m2c1ω3+c1k2ω+c2k1ω；
[0034]由于路面压实过程中振动周期为一定值，因此可令本文研究对象为振动加速度和路面密实度之间的关系，而x2为钢轮和沥青路面作用时的钢轮的瞬时位移，因此计算x2的二阶导数，即为振动钢轮的振动加速度，如式(6)所示：
[0035][0036]由式(6)可以看出，路面压实作业时，压路机选定后，上车质量m1、下车质量m2、振动系统刚度k1、阻尼c1为定值，且工作参数F
r
、r和ω也是确定的，振动钢轮的振动加速度仅与被压混合料的刚度k2、阻尼c2相关，且具体关系为：振动钢轮的振动加速度与路面刚度呈正相关，与路面阻尼呈负相关，表明路面压实过程中，钢轮加速度与路面压实度相互关联，可根据振动钢轮的加速度间接判定路面压实度。
[0037]其次，根据振动钢轮的振动加速度与压实度的对应关系，得到该区域的压实度。
[0038]步骤4，PC机通过网络将本地服务器中的数据上传至云端服务器，通过调取云端服务器中的数据完成对路面压实质量的监测及管理。
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种云边协同的路面施工质量智能监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，实时采集每台压路机的路面压实数据，包含碾压轨迹、碾压速度、压路机偏心块的偏心力、压路机偏心块的偏心距和压路机偏心块的旋转角速度，分别建立各个压路机的压实数据库；步骤2，在施工现场建立无线局域网络，将每台压路机的压实数据传输至PC机的本地服务器；步骤3，PC机根据压实数据得到碾压遍数和压实度；步骤4，PC机通过网络将本地服务器中的数据上传至云端服务器，通过调取云端服务器中的数据完成对路面压实质量的监测及管理。2.根据权利要求1所述的云边协同的路面施工质量智能监控方法，其特征在于，采集每台压路机的路面压实数据，具体的，碾压轨迹通过在电子地图上持续加载压路机的经纬度坐标，并通过连接线依次连接得到；碾压速度通过压路机上的速度传感器得到；压路机偏心块的偏心力、压路机偏心块的偏心距和压路机偏心块的旋转角速度分别通过对应的力传感器、距离传感器和角速度传感器得到。3.根据权利要求1所述的云边协同的路面施工质量智能监控方法，其特征在于，步骤3得到碾压遍数包含以下子步骤：首先将压路机碾压轨迹的经纬度采用高斯
‑
克吕格投影法投影到西安80平面坐标系中；再通过坐标转换转化为施工平面坐标系，使得压路机的前进方向始终指向纵向坐标轴，压路机的变道方向始终指向横向坐标轴，将碾压轨迹统一在标准的直角坐标系中；最后根据碾压轨迹和施工区域得到碾压遍数。4.根据权利要求1所述的云边协同的路面施工质量智能监控方法，其特征在于，步骤3得到压实度包...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠记庄，张军，张泽宇，耿麒，叶敏，来港，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：