張占彪　焦楊陽

摘 要：針對現(xiàn)有的傳統(tǒng)熱熔式標(biāo)線機(jī)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(biāo)線機(jī)進(jìn)行機(jī)械機(jī)構(gòu)、電氣電路和控制軟件進(jìn)行重新設(shè)計與改進(jìn)，開發(fā)涂料溫度數(shù)采系統(tǒng)，通過采集系統(tǒng)實(shí)時獲取涂料溫度并與控制溫度相比較，達(dá)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(shí)際標(biāo)線施工作業(yè)時實(shí)測參數(shù)與閾值參數(shù)進(jìn)行智能參照、告警和記錄等，實(shí)現(xiàn)了操作圖形化、智能化、方便化及歷史標(biāo)線機(jī)工作數(shù)據(jù)的追溯。

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

中圖分類號：U416 文獻(xiàn)標(biāo)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(biāo)識、地面引導(dǎo)等信息的劃線工作，一般采用不同形式的標(biāo)線機(jī)來完成，手推式熱熔標(biāo)線機(jī)是我國施工領(lǐng)域常用的劃線機(jī)。

地面線標(biāo)的質(zhì)量主要通過標(biāo)線的厚度和逆反射系數(shù)來評定，也就是標(biāo)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(biāo)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(biāo)線施工作業(yè)中，涂料的溫度和標(biāo)線機(jī)運(yùn)行速度對標(biāo)線質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，標(biāo)線施工時涂料溫度不足將直接導(dǎo)致玻璃珠無法嵌入標(biāo)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(biāo)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(biāo)線無外漏，影響標(biāo)線逆反射系數(shù)，同時玻璃珠的流量與運(yùn)行速度的配合也是影響標(biāo)線成本的主要因素。

1 傳統(tǒng)熱熔標(biāo)線機(jī)智能化改造方案

傳統(tǒng)簡易的熱熔標(biāo)線機(jī)，其性價比較高，使用方便，相比大型車載式、乘駕式道路標(biāo)線機(jī)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(jìn)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(biāo)線機(jī)進(jìn)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(jìn)行離線分析?？傮w改造思路主要是針對標(biāo)線機(jī)的涂料溫度、涂料流量、玻璃珠流量、標(biāo)線機(jī)工作狀態(tài)等物理量進(jìn)行測量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)警告、歷史存儲和離線數(shù)據(jù)分析。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要對現(xiàn)有的傳統(tǒng)熱熔標(biāo)線機(jī)進(jìn)行機(jī)械和電氣改造并新增設(shè)備，其邏輯框圖如圖1所示。

2 標(biāo)線機(jī)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(shí)際測量點(diǎn)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(shí)現(xiàn)溫度實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)際溫度來調(diào)整煤氣開口度，進(jìn)而控制涂料溫度。

標(biāo)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(biāo)線機(jī)的運(yùn)行速度和噴涂時間間接的計算出涂料流量。

3 標(biāo)線機(jī)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(jìn)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(shí)際需要進(jìn)行開口度控制進(jìn)而控制玻璃珠流量。

4 標(biāo)線機(jī)智能控制系統(tǒng)

為了實(shí)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(biāo)線機(jī)運(yùn)行速度、傳感器可用標(biāo)記、線號、線寬信息、操作按鈕。

改造完成后的熱熔式標(biāo)線機(jī)，操作人員可以進(jìn)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(jìn)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(biāo)線機(jī)增加了標(biāo)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(shí)現(xiàn)界面化操作、系統(tǒng)智能運(yùn)行及數(shù)據(jù)實(shí)時存儲等功能，使得整個項目中標(biāo)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(shí)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(jìn)一步節(jié)約了標(biāo)線涂料，使得標(biāo)線施工更加經(jīng)濟(jì)，避免了涂料的浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸季挺.離心噴涂式熱熔道路標(biāo)線劃線機(jī)及應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2006，23（11）：27-28.

[2] 周琦.國產(chǎn)熱熔標(biāo)線施工機(jī)械[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，1995（1）：26-27.

[3] 王國軍，孫河山，馮巍，等.手推式熱熔劃線機(jī)在高速公路標(biāo)線施工中的應(yīng)用[J].北方交通，2006（5）：132-134.

[4] 王東，張茂麗.熱熔型道路標(biāo)線的發(fā)展和應(yīng)用[J].浙江化工，2008，39（8）：19-23.

[5] 黃祥.熱熔標(biāo)線施工的關(guān)鍵技術(shù)及常見問題的探討[J].科技風(fēng)，2009（17）：107-108.

[6] 張文.淺議高速公路熱熔標(biāo)線施工技術(shù)[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2012（8）：360-362.