瀝青混合料質(zhì)量動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用分析

趙悅陽

（北京九通衢檢測技術(shù)股份有限公司，北京 100000）

當(dāng)前，國內(nèi)高速公路建設(shè)不斷加快，且多是瀝青路面形態(tài)，但很多路面卻無法達(dá)到設(shè)計所需的壽命要求，使用時間較短，對道路和車輛通行安全產(chǎn)生很大影響，經(jīng)常要大范圍維修，造成巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。生產(chǎn)合格的瀝青混合料是路面施工的首要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量是路面質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1 瀝青混合料生產(chǎn)問題

1.1 樣品量較少

檢測瀝青混合料時，抽取的樣本量較少，對需求較大的工程而言，抽取代表性樣本有較大難度，而且實驗非常繁瑣復(fù)雜，很多檢測結(jié)果并不能反映瀝青質(zhì)量，也就很難按照檢測數(shù)據(jù)做出正確判斷，影響后續(xù)措施的實施。單一檢測方式很難控制大批量的瀝青混合料質(zhì)量。

1.2 操作不規(guī)范

拌合機操作人員對設(shè)備雖然很熟悉，但對混合料的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)卻了解較少。試驗人員按照相關(guān)規(guī)定的頻率隨機取樣檢測，導(dǎo)致混合料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與檢測環(huán)節(jié)脫節(jié)。而且很難避免熱倉料的變異性，熱料的取樣與篩分比較困難，造成檢驗量不夠，實際調(diào)整時缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)支持。

2 動態(tài)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

為了實時動態(tài)化監(jiān)控瀝青混合料的整個生產(chǎn)過程，歐美國家首先開發(fā)了動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。近年，國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)也加強了研究，具體介紹如下：

2.1 系統(tǒng)模塊

（1）數(shù)據(jù)采集軟件?？梢栽跒r青拌和站及施工現(xiàn)場的機械設(shè)備中安裝專用的采集數(shù)據(jù)軟件，把生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)椒?wù)器內(nèi)，服務(wù)器使用B/S模式，以網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為基礎(chǔ)，用戶在電腦中打開瀏覽器，輸入相關(guān)ID并登陸，進(jìn)入系統(tǒng)查看、分析生產(chǎn)狀況。

（2）數(shù)據(jù)采集硬件。主要是在拌和站、壓路機或攤鋪機等系統(tǒng)內(nèi)安裝采集數(shù)據(jù)所需的黑匣子設(shè)備，只需一次配置，進(jìn)行初始化，就可采集、發(fā)送數(shù)據(jù)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)科技，使數(shù)據(jù)無線傳輸。

（3）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。包含配合比的計算和調(diào)整系統(tǒng)，實時監(jiān)控、統(tǒng)計及輔助專家決策等系統(tǒng)。此環(huán)節(jié)主要以數(shù)據(jù)庫建構(gòu)為基礎(chǔ)，其核心是開發(fā)數(shù)據(jù)庫計算模型，借助相關(guān)軟件實時分析和處理數(shù)據(jù)，然后使用人機界面查詢系統(tǒng)，按照用戶需要，顯示相關(guān)的圖標(biāo)數(shù)據(jù)，提升判斷質(zhì)量。

（4）網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。主要開發(fā)網(wǎng)絡(luò)程序，建設(shè)相關(guān)網(wǎng)站并調(diào)試服務(wù)器，以相關(guān)服務(wù)器為基礎(chǔ)，遠(yuǎn)距離實時傳輸數(shù)據(jù)，技術(shù)員瀏覽相關(guān)網(wǎng)頁就能隨時得到所需的各種數(shù)據(jù)。

2.2 系統(tǒng)功能

（1）采集數(shù)據(jù)?？梢詼?zhǔn)確采集瀝青拌和站在生產(chǎn)時的各種數(shù)據(jù)，包括每次投放的礦粉、骨料等，還包括瀝青質(zhì)量、拌和與出料的溫度等數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)分析。分析瀝青量與礦料的配比。系統(tǒng)采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后，可以有效計算每次拌和時礦料的比例與瀝青量，按照礦料的比例，計算混合料礦料合成的通過率，然后與標(biāo)準(zhǔn)級配相比較。

（3）統(tǒng)計分析。統(tǒng)計具體時間段生產(chǎn)的混合料總量，例如具體每小時或一天等時間段，能夠生成級配曲線，然后與相關(guān)級配范圍相比較，判斷級配穩(wěn)定性。

（4）超限情況自動提示。系統(tǒng)能夠監(jiān)控整個混合料過程，對發(fā)現(xiàn)的異常狀況，以短信形式發(fā)送至相關(guān)人員手機內(nèi)，不僅能提示拌合站的管理操作人員，還方便管理人員監(jiān)督操作人員，避免惡意操作。

（5）監(jiān)控數(shù)據(jù)的共享。對管理或技術(shù)人員而言，如果生產(chǎn)出現(xiàn)異常時，可以直觀了解生產(chǎn)全過程的數(shù)據(jù)，按照相關(guān)數(shù)據(jù)正確處理。這一系統(tǒng)不需要管理和技術(shù)人員親自前往拌和站，只需借助網(wǎng)絡(luò)查看整個生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可借助無線數(shù)據(jù)傳輸，從拌和站收集的各種數(shù)據(jù)借助網(wǎng)絡(luò)傳輸至相關(guān)服務(wù)器，管理或技術(shù)人員借助網(wǎng)絡(luò)查看數(shù)據(jù)，實施遠(yuǎn)距離監(jiān)控。

3 動態(tài)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。需要按照當(dāng)?shù)氐牡乩淼刭|(zhì)、原材料、氣候等因素，用工程中實際使用的材料，借助實驗計算混合料目標(biāo)配合比，確定瀝青的最佳用量，上下不超過0.3%，然后通過馬歇爾實驗，借助拌和機的取樣，確定生產(chǎn)配合比，按照配合比試拌，并鋪設(shè)一段實驗路程，試驗路鋪設(shè)后進(jìn)行取樣分析，檢測配比與瀝青用量，通過驗證后，才能確定最終施工的配合比，并制定級配控制的范圍。準(zhǔn)備工作結(jié)束后，要把混合料的級配實施監(jiān)控系統(tǒng)與控制室電腦相連接，具體菜單都能夠單一進(jìn)行列表，并含有相關(guān)命令，菜單欄中有“設(shè)置”按鈕，單擊某個菜單，會彈出相應(yīng)的對話框，然后單擊列表內(nèi)的命令執(zhí)行。還可以根據(jù)每檔資料設(shè)置好報警的界限，全部錄入結(jié)束點擊確定。

（2）拌和時監(jiān)控接收數(shù)據(jù)的電腦軟件。會按照之前設(shè)定的熱料倉比例范圍，繪制其級配的上下限，如果某個倉料生產(chǎn)時出現(xiàn)了異常，配比曲線就會超過之前的控制線，曲線顏色也會出現(xiàn)變化，并發(fā)出報警聲音提示相關(guān)人員，然后檢查產(chǎn)生報警信號的原因，并采取針對性措施，其監(jiān)控的界面一般都是使用圖像顯示，非常清晰明了。配合比實時控制的曲線圖，在一幅界面滿后自動截屏，而且拌和站料倉在出現(xiàn)調(diào)整時，其數(shù)據(jù)表格就能夠自動區(qū)分，每日監(jiān)控的數(shù)據(jù)可以自動保存為表格，管理人員方便打印或存檔。

（3）數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。系統(tǒng)可以對相關(guān)決策進(jìn)行輔助，實時采集、分析和處理各種數(shù)據(jù)，所以，建構(gòu)數(shù)據(jù)庫就是系統(tǒng)核心，分析實時監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)需求，發(fā)現(xiàn)為了使各種數(shù)據(jù)能夠被實時分析、處理和發(fā)布，需要構(gòu)建開放與動態(tài)化的數(shù)據(jù)庫，可以儲存大量信息數(shù)據(jù)，便于用戶查詢分析，還能使不同機構(gòu)的數(shù)據(jù)方便傳遞。

（4）數(shù)據(jù)處理技術(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，包含數(shù)據(jù)采集、接收、計算、分析和發(fā)送等環(huán)節(jié)，采集和發(fā)送主要借助C/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行，而接收和計算分析主要借助數(shù)據(jù)庫進(jìn)行。數(shù)據(jù)庫的接收端在接收各種數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)不同字段使其儲存在對應(yīng)數(shù)據(jù)表內(nèi)，然后按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)處理、加工數(shù)據(jù)等操作，最后，借助B/S結(jié)構(gòu)發(fā)布數(shù)據(jù)。

（5）數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。在拌和站需要安裝相應(yīng)的提取和發(fā)送數(shù)據(jù)軟件，成功安裝相關(guān)軟件后，在每次拌和啟動時，軟件也會自動啟動，軟件在啟動時首選需要對其初始化操作，之后程序會啟動計時器，如果拌和站有了新的數(shù)據(jù)，就會自動發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令，程序就會進(jìn)入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)尋找到數(shù)據(jù)，對其壓縮、加工，然后傳送至遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，如果拌和站的生產(chǎn)停止，程序也會自動關(guān)閉。

（6）接收數(shù)據(jù)、計算和分析。在數(shù)據(jù)中心，服務(wù)器每次啟動時，接收數(shù)據(jù)系統(tǒng)也會啟動，接收到拌和機的相關(guān)信號，在接收具有作用的數(shù)據(jù)后，會存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，服務(wù)器關(guān)閉，接收系統(tǒng)也會關(guān)閉。系統(tǒng)可以按照各熱倉的實時結(jié)果，提供最優(yōu)化的熱倉比例，使熱倉與冷倉之間的比例盡可能實現(xiàn)協(xié)調(diào)，降低溢料和等料情況。計算機可以顯示每盤料及配圖，還可以按照用戶自己設(shè)定的相關(guān)條件，顯示已拌和的混合料、篩孔、油石比等統(tǒng)計圖，記憶后臺的程序，使收集到的原始數(shù)據(jù)得到轉(zhuǎn)換，用圖表等形式顯示，監(jiān)控混合料指標(biāo)。而且監(jiān)控界面的左上部還可以實時顯示報警情況，如果出現(xiàn)了異常數(shù)據(jù)，點擊這一區(qū)域，可以彈出相應(yīng)對話框，會對其求解和規(guī)劃，改善異常情況。

4 系統(tǒng)效用

首先，能夠確?；旌狭系馁|(zhì)量。瀝青混合料借助監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)控整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采集和發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，借助圖表形式實時反映相關(guān)數(shù)據(jù)變化狀況，對確保整個混合料質(zhì)量有很大幫助。其次，提升機械化水平和質(zhì)量控制能力，系統(tǒng)的使用可以提升混合料拌和的質(zhì)量，確保級配均勻，控制瀝青用量，有效提升工程的機械化水平和質(zhì)量控制能力。最后，提升路面的質(zhì)量，降低養(yǎng)護費用。監(jiān)控整個混合料的生產(chǎn)過程，可提升混合料質(zhì)量，對路面施工的質(zhì)量有很大保障，降低路面在早期就被破壞的概率，提升路面耐久性，降低日后養(yǎng)護的費用。

5 結(jié)束語

總之，瀝青混合料實時質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)非常重要，需要引起相關(guān)人員重視，加強研究和創(chuàng)新，使用各種新技術(shù)，不斷改善系統(tǒng)，有效提升混合料質(zhì)量，為國內(nèi)道路施工建設(shè)提供保障。