鄒 權(quán)

（中交第三航務(wù)工程局有限公司南京分公司 身份證號(hào)碼：320104198603181632， 江蘇 南京 210000）

0 引言

近幾年，我國(guó)對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度加大，公路建設(shè)的速度和規(guī)模體量都在擴(kuò)大。但是在工程質(zhì)量管理的過(guò)程中還是沿用傳統(tǒng)的管理手段進(jìn)行管理，不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于公路工程全面的監(jiān)督和管理[1]。針對(duì)工程施工中存在的質(zhì)量缺陷不能夠及時(shí)識(shí)別原因，進(jìn)行針對(duì)性的控制管理。物聯(lián)網(wǎng)瀝青路面施工質(zhì)量管控技術(shù)的發(fā)展就是為了工程質(zhì)量的管理提供了新的思路，提供先進(jìn)的管理模式[2]。

1 系統(tǒng)構(gòu)建的理論依據(jù)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義

物聯(lián)網(wǎng)即物體和物體相互連接的技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要硬件技術(shù)和軟件技術(shù)的支持，目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把物體和物體相互連接， 實(shí)現(xiàn)物體與物體之間的直接信息交換實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊和控制，如最簡(jiǎn)單的例子就是水龍頭和水杯的關(guān)系，當(dāng)打開(kāi)水龍頭接水，杯子里面的水滿(mǎn)了之后則水龍頭感應(yīng)到杯子的水滿(mǎn)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了物體與物體之間的直接通訊相互控制、相互影響[3]。

1.2 瀝青路面施工質(zhì)量管控技術(shù)的原理

利用互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)的實(shí)時(shí)管理能力，結(jié)合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，搭建從建設(shè)初期的原材料采購(gòu)選擇、質(zhì)量檢驗(yàn)、瀝青混合料從開(kāi)始拌合到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攤鋪、碾壓的全過(guò)程的控制和管理，運(yùn)用質(zhì)量動(dòng)態(tài)管理的方法，采用軟、硬件相結(jié)合的手段，通過(guò)改造和利用現(xiàn)有的各類(lèi)設(shè)備，對(duì)瀝青混合料的后場(chǎng)拌合和前場(chǎng)施工過(guò)程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集上傳至服務(wù)器。同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)提供數(shù)據(jù)分析和自動(dòng)預(yù)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各參建方對(duì)工程質(zhì)量的動(dòng)態(tài)控制，系統(tǒng)的整體框架如圖1所示[4-5]。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)瀝青路面施工質(zhì)量管控系統(tǒng)整體構(gòu)架

2 系統(tǒng)的功能構(gòu)建

系統(tǒng)主要分為前場(chǎng)管理和后場(chǎng)管理兩大部分；①后場(chǎng)；能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有生產(chǎn)監(jiān)控、理論配合比、拌合時(shí)間、材料用量查詢(xún)、溫度查詢(xún)和合成級(jí)配查詢(xún)。②前場(chǎng)；能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有攤鋪設(shè)備的攤鋪溫度、攤鋪速度、碾壓設(shè)備的碾壓溫度、碾壓速度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖2所示。

圖2 質(zhì)量管控系統(tǒng)功能圖

不同的模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能也不同，①后場(chǎng)；生產(chǎn)監(jiān)控：生產(chǎn)監(jiān)控的主要內(nèi)容是生產(chǎn)過(guò)程中的骨料加熱溫度、瀝青加熱溫度和出場(chǎng)溫度的控制，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。配合比監(jiān)控：配合比監(jiān)控的主要內(nèi)容是標(biāo)準(zhǔn)合成級(jí)配、實(shí)際合成級(jí)配、誤差和預(yù)警值分析，動(dòng)態(tài)的進(jìn)行級(jí)配的管控。拌合時(shí)間：控制材料的拌合時(shí)間防止因?yàn)榘韬蠒r(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短造成的質(zhì)量問(wèn)題。材料用量系統(tǒng)：可以直觀(guān)的查找不同材料的用量，并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析偏差存在的原因。溫度查詢(xún)：分析出場(chǎng)溫度，判斷機(jī)械是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。合成級(jí)配查詢(xún)：查詢(xún)錄入的各材料級(jí)配及配比控制范圍區(qū)間。②前場(chǎng)；通過(guò)安裝在攤鋪、碾壓設(shè)備上的紅外測(cè)溫、測(cè)速探頭實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)備仠囟?、攤鋪速度、碾壓溫度、碾壓速度并?shí)時(shí)顯示在設(shè)備的LED屏幕上。

3 瀝青路面施工質(zhì)量管控技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

265省道金壇段新建工程起于常州金壇市與鎮(zhèn)江丹徒區(qū)交界處，接265省道鎮(zhèn)江段，路線(xiàn)全長(zhǎng)24.849km。S265省道金壇段共分2個(gè)施工標(biāo)段，A1施工標(biāo)段范圍K0+000-K13+980，A2施工標(biāo)段K13+980-K24+849.137。本次應(yīng)用實(shí)例數(shù)據(jù)采集于A1標(biāo)段。

圖3 瀝青路面施工質(zhì)量管控系統(tǒng)界面

3.2 系統(tǒng)硬件安裝

分別針對(duì)后場(chǎng)拌合和前場(chǎng)施工兩部分進(jìn)行硬件的安裝，主要的硬件設(shè)備有數(shù)據(jù)采集終端、 GSM天線(xiàn)、溫度傳感器和 GPS天線(xiàn)、 LED顯示屏、力學(xué)試驗(yàn)機(jī)采集設(shè)備、聲音告警器、 車(chē)輛身份電子標(biāo)簽、 CORS北斗參考站接收機(jī)、 GNSS天線(xiàn)、導(dǎo)航平板、北斗基站接收機(jī)等。

圖4 瀝青路面施工質(zhì)量管控系統(tǒng)設(shè)備安裝一覽表

3.3 瀝青路面施工質(zhì)量管控技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

3.3.1 后場(chǎng)管控

3.3.1.1 生產(chǎn)監(jiān)控

以 265省道應(yīng)用為例，本項(xiàng)目利用瀝青路面施工質(zhì)量管控技術(shù)進(jìn)行全面的生產(chǎn)監(jiān)控，在系統(tǒng)界面上能夠直觀(guān)的看到骨料的加熱溫度 173℃、瀝青的加熱溫度150℃，對(duì)生產(chǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)控，了解整體運(yùn)行情況。通過(guò)系統(tǒng)控制界面能夠完整的觀(guān)看到生產(chǎn)溫度的具體數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解生產(chǎn)溫度的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，能夠及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)偏差，尋找偏差存在的原因進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)。

圖5 生產(chǎn)監(jiān)控

3.3.1.2 配合比監(jiān)控

配合比的監(jiān)控主要是監(jiān)控基準(zhǔn)合成級(jí)配、實(shí)際合成級(jí)配和誤差分析，可以從圖 6中看到不同級(jí)配之間的對(duì)比，分析出現(xiàn)偏差的上下浮動(dòng)的數(shù)值，觀(guān)察實(shí)際的級(jí)配是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，圖中所示配比在規(guī)定范圍內(nèi)。如圖 6所示，實(shí)施觀(guān)察允許波動(dòng)的上限為82.8，允許波動(dòng)的下限為72.8，標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配為77.8，實(shí)際施工過(guò)程中的級(jí)配為75.24，當(dāng)上限超過(guò)79.8、下限低于75.8時(shí)則會(huì)出現(xiàn)預(yù)警信息發(fā)送。

圖6 配合比監(jiān)控

3.3.1.3 拌合時(shí)間

通過(guò)生產(chǎn)周期和拌合時(shí)間查詢(xún)，了解材料的生產(chǎn)時(shí)間，判斷材料的可靠性，如圖7所示，A1標(biāo)，拌合站名稱(chēng)為A1標(biāo)瀝青拌合站，2017-11-06 13:58:33生產(chǎn)的瀝青混合料拌合時(shí)間為59s。

圖7 拌合時(shí)間

3.3.1.4 材料用量查詢(xún)

進(jìn)行材料的實(shí)際用量的走勢(shì)圖可以看出材料用量的平穩(wěn)性，如果出現(xiàn)顯著的波動(dòng)，則說(shuō)明在實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)了質(zhì)量的偏差，通過(guò)數(shù)據(jù)偏差分析能夠有效的指導(dǎo)進(jìn)行及時(shí)糾偏，能夠直觀(guān)的觀(guān)察到實(shí)際用量走勢(shì)圖。2017年 11月 5日15:18:33，石料1為974Kg、石料2為362Kg、石料3為737Kg、石料4為805Kg、石料5為691Kg、礦粉1為85.5Kg、瀝青為145Kg，如圖8所示。除此之外還能夠看到每種材料的用量走勢(shì)以及誤差走勢(shì)分析，2017年11月5日15:18:33，石料1為-0.85%、石料2為-0.09%、石料3為+0.17%、石料4為+0.53%、石料5為-0.09%、礦粉1為+0.34%、瀝青為+0.02%，如圖9所示，能夠直觀(guān)的看出材料的波動(dòng)情況，并針對(duì)性的根據(jù)每種材料的用量偏差出現(xiàn)的原因，進(jìn)行針對(duì)性的分析。

圖8 材料用量走勢(shì)圖

圖9 誤差走勢(shì)圖

3.3.1.5 溫度查詢(xún)

分析出料溫度，A1標(biāo)2017-11-04，16:12:26，出料口溫度181.01℃，溫度是瀝青拌合料的主要控制指標(biāo)，是進(jìn)行施工過(guò)程中的主要控制項(xiàng)目，瀝青混合料的溫度高低直接影響到整體路面的施工質(zhì)量。

圖10 溫度查詢(xún)

3.3.1.6 合成級(jí)配查詢(xún)

通過(guò)錄入各材料的級(jí)配數(shù)值及目標(biāo)配合比級(jí)配區(qū)間范圍，可以與進(jìn)場(chǎng)的原材料檢測(cè)數(shù)據(jù)相互校核，及時(shí)比對(duì)材料的離散偏差。

圖11 合成級(jí)配查詢(xún)

3.4 前場(chǎng)管控

3.4.1 攤鋪監(jiān)控系統(tǒng)

瀝青混合料攤鋪時(shí)，在攤鋪設(shè)備上安裝了高精度定位系統(tǒng)、紅外傳感儀器和LED屏顯示器。高精度的定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于攤鋪過(guò)程中的速度的實(shí)施監(jiān)控；紅外傳感儀器的安裝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于攤鋪溫度的有效、實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于瀝青攤鋪溫度的監(jiān)控；LED屏實(shí)時(shí)顯示的攤鋪溫度、速度能夠讓現(xiàn)場(chǎng)施工人員在第一時(shí)間知曉。

圖12 攤鋪溫度查詢(xún)

圖13 攤鋪速度查詢(xún)

圖14 攤鋪速度的即時(shí)顯示

3.4.2 碾壓監(jiān)控系統(tǒng)

碾壓監(jiān)控系統(tǒng)主要是在碾壓設(shè)備上安裝位置差分信號(hào)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的自組WIFI網(wǎng)絡(luò)把所有的壓路機(jī)統(tǒng)一到同一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同壓路機(jī)之間的通訊工作，實(shí)現(xiàn)碾壓速度、溫度、遍數(shù)等參數(shù)的收集和整合分析，使路面壓實(shí)度得到保證，以引導(dǎo)施工人員操作。

圖15 碾壓溫度監(jiān)控預(yù)警圖

圖16 碾壓速度查詢(xún)

圖17 碾壓溫度、碾壓速度實(shí)時(shí)顯示

3.5 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析是管控系統(tǒng)中的數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能；①產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)功能：對(duì)拌合樓的生產(chǎn)量按照需求進(jìn)行每小時(shí)、每天、每月、每季度及總產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)匯總，監(jiān)控拌合樓的生產(chǎn)能力。②生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析功能：對(duì)比分析每盤(pán)混合料中各材料的實(shí)際用量、生產(chǎn)溫度、拌合時(shí)間、實(shí)際用量及理論用量的誤差比例，超出閾值以紅色字體預(yù)警顯示。③施工進(jìn)度統(tǒng)計(jì)功能：根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)量與理論生產(chǎn)量的分析，估算工程施工進(jìn)度，便于指導(dǎo)施工，調(diào)整施工計(jì)劃。④預(yù)警統(tǒng)計(jì)功能：對(duì)系統(tǒng)中所有指標(biāo)及數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，超出設(shè)定閾值范圍的數(shù)據(jù)，分別以初、中、高級(jí)預(yù)警的形式分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。⑤材料用量核算功能：對(duì)各材料用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析各材料實(shí)際用量與理論用量的偏差，判斷生產(chǎn)狀況。⑥人員考核功能：平臺(tái)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶(hù)登陸情況，作為對(duì)項(xiàng)目重視程度和績(jī)效考核的依據(jù)。

4 應(yīng)用亮點(diǎn)

（1）建立客戶(hù)端操作入口，實(shí)現(xiàn)了工程各參建方實(shí)時(shí)參與施工監(jiān)控與作業(yè)指導(dǎo)；

（2）建立可視化平臺(tái)如攤鋪碾壓LED顯示屏，供現(xiàn)場(chǎng)施工人員實(shí)時(shí)查看糾偏，直觀(guān)顯示施工詳情；

（3）建立路面施工全過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)混合料溯源功能，可查看拌合、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓全過(guò)程歷史數(shù)據(jù)；

（4）提供設(shè)備與系統(tǒng)的功能服務(wù)、設(shè)備的選型、安裝與調(diào)試服務(wù)以及后期的數(shù)據(jù)分析與施工質(zhì)量評(píng)價(jià)服務(wù)，最大限度的提高施工監(jiān)控質(zhì)量。

5 應(yīng)用后的優(yōu)化建議

（1）使用過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)開(kāi)機(jī)信息延遲、預(yù)警信息延遲、預(yù)警信息未發(fā)送、LED屏幕不顯示等情況。建議在后期使用過(guò)程中定期對(duì)管控設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)、保養(yǎng)。

（2）預(yù)警信息的分析、處理、解決、閉合流程稍顯不足。建議專(zhuān)人負(fù)責(zé)對(duì)各級(jí)別的預(yù)警信息進(jìn)行分析、處理、解決、閉合。同時(shí)針對(duì)各級(jí)別預(yù)警信息進(jìn)行分類(lèi)管理。

（3）定期對(duì)管控設(shè)備的測(cè)溫、測(cè)速設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)，保證設(shè)備的精準(zhǔn)度。

6 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)瀝青路面施工質(zhì)量管控技術(shù)成功的運(yùn)用于265省道金壇段新建工程中，將瀝青路面施工管理的模式從傳統(tǒng)的事后把關(guān)轉(zhuǎn)向事前控制，達(dá)到了預(yù)防為主，全程管控的效果。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)的管理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于大量數(shù)據(jù)的采集、分析處理和結(jié)構(gòu)展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本管控系統(tǒng)是對(duì)信息化技術(shù)與施工質(zhì)量管理有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理提供了有效的手段和方法。所以，本文從物聯(lián)網(wǎng)瀝青路面施工質(zhì)量管控技術(shù)的應(yīng)用出發(fā)，提供了一種解決問(wèn)題的新思路，以期望給今后的研究提供一定的參考意見(jiàn)。