熱熔標線機的智能監(jiān)控系統(tǒng)改造與應(yīng)用

張占彪 焦楊陽

摘? ?要：針對現(xiàn)有的傳統(tǒng)熱熔式標線機自動化程度較低、對操作工作經(jīng)驗水平依賴度較高的情況，對一款現(xiàn)有的傳統(tǒng)熱熔式標線機的機械機構(gòu)、電氣電路和控制軟件進行重新設(shè)計與改進，開發(fā)涂料溫度數(shù)采系統(tǒng)，通過采集系統(tǒng)實時獲取涂料溫度并與控制溫度相比較，達到控制涂料溫度的目的，開發(fā)智能電子顯示系統(tǒng)，可以數(shù)字設(shè)定速度、涂料溫度和涂料流量閾值參數(shù)，并在實際標線施工作業(yè)時實測參數(shù)與閾值參數(shù)進行智能參照、告警和記錄等，實現(xiàn)了操作圖形化、智能化、方便化及歷史標線機工作數(shù)據(jù)的追溯。

關(guān)鍵詞：熱熔標線機? 溫度監(jiān)控? 流量控制? 智能化

中圖分類號：U416? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0027-02

在道路、橋梁、停車場等工程建設(shè)后期，施工方需完成不同類型的地面標識、地面引導(dǎo)等信息的劃線工作，一般采用不同形式的標線機來完成，手推式熱熔標線機是我國施工領(lǐng)域常用的劃線機。

地面線標的質(zhì)量主要通過標線的厚度和逆反射系數(shù)來評定，也就是標線的涂料和反光用的玻璃珠。不同廠家或同一廠家不同批次的熱熔標線涂料物理特性和化學(xué)特性存在著差別，這些差異直接導(dǎo)致在標線施工作業(yè)中，涂料的溫度和標線機運行速度對標線質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，標線施工時涂料溫度不足將直接導(dǎo)致玻璃珠無法嵌入標線或嵌入量小于玻璃珠粒徑1/2～2/3，玻璃珠容易脫落影響標線逆反射系數(shù)，料溫過高將直接導(dǎo)致玻璃珠全部嵌入標線無外漏，影響標線逆反射系數(shù)，同時玻璃珠的流量與運行速度的配合也是影響標線成本的主要因素。

1? 傳統(tǒng)熱熔標線機智能化改造方案

傳統(tǒng)簡易的熱熔標線機，其性價比較高，使用方便，相比大型車載式、乘駕式道路標線機來看，其自動化功能缺乏，工作時操作人員的經(jīng)驗水平對劃線質(zhì)量的高低有著極其明顯的影響作用，因此開發(fā)一套智能化監(jiān)控系統(tǒng)，對影響劃線質(zhì)量的關(guān)鍵因素進行監(jiān)控，用以輔助操作人員的判斷和工作狀態(tài)調(diào)整，能在很大程度上提高劃線的質(zhì)量，提升施工效率。

傳統(tǒng)熱熔標線機進行智能化升級的總體思路是通過增加各種傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)由PLC控制系統(tǒng)匯總到嵌入式工業(yè)平板電腦，后期可對數(shù)據(jù)進行離線分析?？傮w改造思路主要是針對標線機的涂料溫度、涂料流量、玻璃珠流量、標線機工作狀態(tài)等物理量進行測量，并進行數(shù)據(jù)警告、歷史存儲和離線數(shù)據(jù)分析。

為了實現(xiàn)上述目標，需要對現(xiàn)有的傳統(tǒng)熱熔標線機進行機械和電氣改造并新增設(shè)備，其邏輯框圖如圖1所示。

2? 標線機涂料溫度及流量監(jiān)控系統(tǒng)方案

2.1 涂料溫度測量

RTD是工業(yè)應(yīng)用中溫度測量常用的傳感器，最常用鉑PT100，具有高精度和良好的穩(wěn)定性。

2.1.1 涂料桶

考慮到涂料為熱不良導(dǎo)體，且涂料桶的體積較大，因此涂料桶測溫系統(tǒng)采用兩路測溫，改造時在涂料桶頂部固定2個PT100溫度傳感器。2個PT100溫度傳感器安裝在涂料桶頂部中間矩形頂蓋上，實際測量點深入保溫筒底部橫杠上緣。

2.1.2 涂料斗

在料斗中下部加裝1個PT100溫度傳感器，溫度傳感器通過可拆卸支架安裝在料斗頂部，傳感器深入料斗中下部，支架可拆卸以方便清理料斗上的凝固涂料。

涂料桶和涂料斗安裝的3個PT100溫度傳感器采集數(shù)據(jù)，通過PT100轉(zhuǎn)RS485溫度采集模塊連接到MMI中控中，實現(xiàn)溫度實時測量。

通過這3個溫度傳感器測量涂料桶及料斗中涂料的實際溫度，并顯示在MMI主控界面上并做記錄，通過MMI主控界面可以輸入涂料控制溫度的上下限，當(dāng)實際溫度超出涂料控制溫度上下限時，系統(tǒng)聲光報警，操作工通過MMI主控界面可以根據(jù)實際溫度來調(diào)整煤氣開口度，進而控制涂料溫度。

2.2 涂料流量測量

標線涂料有著粘稠度高、工作溫度高的特色，目前沒有專用的傳感器能直接測量涂料的流量信息。改造采用了間接的測量方式（如圖2）：首先由操作人員手動輸入線寬，在依據(jù)測量出標線機的運行速度和噴涂時間間接的計算出涂料流量。

3? 標線機玻璃珠流量監(jiān)控系統(tǒng)方案

玻璃珠流量采用角位移傳感器測量。角位移傳感器是把對角度測量轉(zhuǎn)換成其他物理量的測量，采用非接觸式設(shè)計，與同步分析器和電位計等其它傳統(tǒng)的角位移測量儀相比，有效地提高了長期可靠性。通過測量玻璃珠容器開關(guān)的開口度，再通過時間積分來測量玻璃珠總量。

對改造后的玻璃珠流量進行了測試，測試數(shù)據(jù)如圖3所示，操作人員可以根據(jù)現(xiàn)場實際需要進行開口度控制進而控制玻璃珠流量。

4? 標線機智能控制系統(tǒng)

為了實現(xiàn)上述功能的集成應(yīng)用和可輸入控制，編制了嵌入式軟件。軟件主界面分為幾個顯示區(qū)域：操作菜單、狀態(tài)信息、GPS信息、涂料流量信息、玻璃珠流量信息、料桶溫度A信息、料桶溫度B信息、料斗溫度信息、標線機運行速度、傳感器可用標記、線號、線寬信息、操作按鈕。

改造完成后的熱熔式標線機，操作人員可以進行數(shù)據(jù)初始化設(shè)置（如圖4），工作完成后還可以對工作數(shù)據(jù)進行回看和整理，并用于后期質(zhì)量狀態(tài)跟蹤。

5? 結(jié)語

改造后的熱熔標線機增加了標線控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計和智能顯示及控制系統(tǒng)，實現(xiàn)界面化操作、系統(tǒng)智能運行及數(shù)據(jù)實時存儲等功能，使得整個項目中標線作業(yè)的整體質(zhì)量上能保持一致;同時智能電子顯示屏、數(shù)字化顯示實測參數(shù)與閾值參數(shù)的偏差，使工作人員能及時糾正這些偏差，不僅保證了施工質(zhì)量，而且進一步節(jié)約了標線涂料，使得標線施工更加經(jīng)濟，避免了涂料的浪費。

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