融合互联网+道路施工管理平台技术

融合互联网 +道路施工管理平台 技术

甄微娜

北京鑫旺路桥建设有限公司

摘要：GPS接收机接收GPS卫星信号和基准站发出的差分信号，进行高精度定位；通过车载控制器软件计算碾压遍数、填筑厚度等参数，通过对ICP加速度传感器反馈的信号进行分析获取压实度。在手机的APP上实时显示当前位置、速度、碾压厚度、碾压遍数、CMV值等数据，使管理人员实时掌握当前压路机的位置和压实状态，指导其压实作业，并在作业过程中随时调整，实现压实作业过程控制。

关键词：互联网+、道路施工、管理平台

1.系统组成

（1）车载终端、振动传感器与基准站

（2）质量监测APP软件

（3）质量监测后台数据分析管理软件

2.系统功能

主要检测施工中压路机的压实程度、监测压路机的碾压速度、方向、遍数和作业区域等指标，以此来实时反馈压路机的作业结果是否合格、作业过程是否规范；

以数字化的方式，将压路机作业的结果、过程进行记录统计，且与该施工相关各方（包括业主方、施工方、监理方等），均能同时看到，解决当前存在的信息不同步、获取不全面等问题；同时管理多个路段的管理人员或监理人员，也可实时看到所管所有项目的压路机作业信息；

检测结果可实时通过打印机输出，随时对施工路段的碾压工作进行评估，对存在的漏压、欠压、过压区域可以有效管理，并及时进行整改；

通过移动端APP可查看相关数据；

所有的碾压信息将形成一个数据库，通过数据调用，可以回放整个路段的碾压信息。

3.系统特点

（1）实现了过程无损伤检测，快速的反应问题，提高施工效率；

（2）引入GPS系统：

1）精确地给出压路机的位置和作业区域，更高效地进行压实作业管理；

2）确地计算出铺层的厚度，修补人员操作带来的漏洞。

（3）简单直观地反应压实质量，手机APP可实时显示压实质量和碾压遍数。

（4）连续、实时、准确的反应了路基断面压实质量，避免了以点带面的检测误差。

（5）引入无线通信技术，第一时间为管理人员提供前线生产信息。

（6）数据可以引入到市政养护的道路管理系统中，方便市政监管。

4.系统优势对比

传统施工方法：在质量控制中只能事后控制；碾压厚度，无法记录起始桩号，不能真实记录每一层碾压的厚度；碾压次数：过程碾压无记录证明，难以保证质量；实时密实度显示：无法显示和记录当前点的密实度CMV数据；检测方法及效果：以点代面，检测时间长，不能反映整个作业的压实质量。

智能压实过程控制系统：在质量控制中实时过程控制和记录数据；碾压厚度，可以记录起始桩号，真实记录每一层碾压的厚度；碾压次数：过程碾压次数实时以颜色显示在屏幕上并进行记录，满足工艺要求，质量得到保证；实时密实度显示：可显示当前点的密实度CMV数据，现场及时找到不符合密实度要求的区域；检测方法及效果：平均CMV值实时反映整个作业面的整体压实质量。

5.系统结构设计

本系统采用C/S+B/S+APP架构，在客户端与数据服务器间建立应用服务器。目前考虑通过Remoting（一种分布式处理方式）建立客户端与应用服务器的连接，即：数据访问层（调试终端、移动终端、工作站）→数据应用层（掌上APP、压实管理平台、调试程序）→数据存储层（数据库）→数据处理层（数据建模、控制策略、数据处理）→数据采集层（前置采集通讯服务）→数据传输层（GPRS网格）→基础设备层（基础设备层）。

（1）总体设计

沿用目前技术成熟的GPRS通信接收框架，终端接收由GPS卫星和差分基站的数据，经过终端处理后通过GPRS方式发送到电信基站。通过电信公司的基站进入移动网管，通信服务器接收移动网管数据并存储入本地数据库；数据服务器通过过去通讯数据库内信息在本地解析，将解析数据放入数据服务器，在服务器上供应用服务器或者客户软件进行数据操作。

（2）车载端设计

通过传感器检测出压实的参数，再结合GPS数据计算出对应点的压实度，同时将这个GPS坐标点及其工作的状态（工作的位置、工作路段压实次数等），上传到监测中心服务器。网络条件不允许上传时数据写入内存或CF卡，待网通后上传。

功能模块：硬件系统建立在系统设计的最底层，它将通过接口建立工控机与无线上网模块、行驶指示灯、压实采集器、卫星定位接收机、调试终端、通信、本地存储rom等建立硬件连接，并接收和处理部分数据。

（3）分析管理平台设计

施工质量监控后台系统是为工程管理和技术性人员提供网络化、可视化工作模式的展现和分析平台，根据回填施工的工作模式、质量管控方法、及专业辅助需要，设计并搭建后台分析管理软界面，并根据界面设计功能模块。

（4）移动端设计

移动APP软件主要是施工现场管理人员实时接收和显示当前施工路段的回填压实质量。为下一道工序开展提供准确的指导。并能精确的掌握施工质量。

6.关键技术及设备安装

（1）软件开发：根据项目系统的总体设计，项目实施过程中，分析管理平台端、移动端APP主要由软件开发人员根据业务流程、数据流、管理功能设计与实际需求，进行软件开发、测试和优化。

（2）车载终端主要是系统集成、数据采集并输出检测结果、系统调试等。整体实施方案撰写中，以车载端为主，主要实施路线如下：

1）路基填料进行室内试验，确定路基填料各项性能指标：根据设计文件、施工技术规范、试验规程等，施工前通过现场取土试验确定材料类型、最大干密度、最佳含水率等，主要试验包括：颗粒分析、液塑限、含水率、CBR（必要时）、击实试验（必要时），并将试验结果用于现场施工质量控制；

2）车载端设备系统安装；

3）确定实验段施工参数

4）数据采集和分析：传统试验路段确定施工参数：为规范路基施工，确保工程质量，根据《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006的要求，通过试验路段，确定细粒土压实工艺主要参数：机械组合、压实机械规格、松铺厚度、碾压遍数、碾压速度等。

5）压实参数值相关性校验：做传统压实度与CQV值相关性校验工艺，基于多变量线性回归模型，最终确定传统压实度和CQV值的关系，找到压实度符合要求时的CQV值。

通过现场测试确定公路路基养护压实实例找到判断压实质量的标准。

7.关键技术研究

（1）压实质量实时监控技术总结

经过本项目的研究、开发、与现场验证，智能压实控制技术可以使路基压实工作实现如下功能：

1）能够实时检测并保存压实数据；

2）能够实时显示实际压实度是否符合设计压实度要求；

3）能够实时显示碾压遍数；

4）能够实时显示碾压轨迹；

5）能够实时显示过压、漏压区域；

6）能够实时显示机械前进方向、速度、振动频率、幅度；

7）能够实现24小时不间断施工；

8）能够实现过程控制，而非事后检测。

（2）施工机械轮廓定位技术与多模卫星RTK技术

连续碾压（控制）系统技术作为施工信息化的一部分牵涉到多个领域的技术，除了压实响应信号的采集与分析是其核心部分外，压路机生产实时定位也是其核心组成部分。压路机实时位置信息的准确性，直接影响到遍数、轨迹、速度等工艺参数控制的可靠性。系统的定位精度对于准确找到压实薄弱区、病害区、特征点等尤为重要。

系统采用“GPS+北斗”多模多频接收机，在有遮挡的环境中，将极大地提高RTK的可用性。在开阔环境下，由于多模多频接收机的观测值较多，整周模糊度个数也较多，所以多模接收机需要注意的一个问题是其运算量。系统采用的接收机针对快速解算整周模糊度、卫星轨道计算、以及卡尔曼滤波器进行了优化，并有效减少了计算量；通过必要情况下对卫星进行取舍，对于电离层和对流层的误差进行估计，有效提高了多模接收机的RTK定位精度，并减少初始化时间。

参考文献：

[1]顾军花.水利工程管理常见问题以及对策研究[J].中国设备工程,2020(24):191-192.