鮮麗菊 張林

（新疆交通建設集團股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830016）

0 引言

伴隨著國家“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略，截至2019 年底，新疆公路通車總里程達19.42 萬公里，公路建設實現了持續(xù)快速遞增。與此同時，瀝青路面早期病害日益突出，局部路段通車2～3 年內出現了車轍、泛油、推移、擁包、麻面、坑槽等典型病害。在高速公路工程瀝青路面施工中，拌合站是必不可少的設備，其生產的瀝青混合料是高速公路工程中的基本材料，它們用量大，品種多，原材料復雜[1]。瀝青混合料的質量、穩(wěn)定性、變異性，直接影響到瀝青路面的路用性能、使用壽命。因此，在高速公路工程施工管理中，對于瀝青混合料的監(jiān)控就顯得尤為重要[2]。

傳統(tǒng)的高速公路工程建設中，拌合站混合料質量監(jiān)控需要派技術人員長時間在現場進行監(jiān)督，查看拌合站生產廠家是否按試驗室所給出的配方進行生產[3]，且生產過程材料信息無法共享，當誤差超標時也無法及時預警，生產的混凝土用途也沒有進行記錄，后期無法進行數據追溯。管理過程繁雜，且影響生產效率，耗時又耗力[4]。

信息技術從工業(yè)經濟時代開始就發(fā)揮著作用，在當前信息時代下，以芯片技術、光通信技術、網絡技術以及軟件技術為代表的信息技術的迅速發(fā)展，并滲透到舊的工業(yè)體系中去，促進了工業(yè)化和信息化的深度融合[5]。新疆作為“絲綢之路經濟帶”核心區(qū)，對外貿易的橋頭堡，在一帶一路戰(zhàn)略背景下，應用信息技術促進當地產業(yè)的發(fā)展成為必須，充分利用先進的物聯網技術和相應的信息處理技術極大提高運作效率，進而提高公路建設行業(yè)的經濟效益、社會效益和競爭能力[6]。

基于此，墩那高速公路項目結合自身生產的實際需求，開發(fā)瀝青混凝土拌合站動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測瀝青混合料生產過程中的集料配合比、關鍵篩孔通過率、油石比、溫度、拌合時間、每盤重量等關鍵指標，實現智能提示、超量(范圍)報警、實時指導糾偏的監(jiān)測效果。

1 項目概況

國道218 線墩麻扎至那拉提高速公路項目（簡稱墩那高速）位于新疆伊犁哈薩克自治州伊犁河谷，是新疆交通運輸“57712”工程規(guī)劃“五橫七縱”高速、高等級公路網中“第5橫”的重要組成路段。項目起點順接伊墩高速公路終點，途經墩麻扎、鞏乃斯種羊場、七十二團、則克臺、吐爾根、阿熱勒托別，終點位于那拉提，路線全長202.939 公里。雙向四車道一級公路，路基寬26米，設計時速100km/h，沿線共設大橋19座、分離式立交24 處、通道78 道、互通立交7 處、服務區(qū)4處，瀝青面層厚度12cm。該項目的建設將進一步優(yōu)化伊犁地區(qū)路網結構，提高道路通行能力，改善投資環(huán)境、旅游環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，促進當地經濟發(fā)展，提高人民生活水平，具有十分重要的意義。

2 瀝青拌合站監(jiān)控系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)概述

瀝青拌合站監(jiān)控系統(tǒng)是通過在拌合站的攪拌機上安裝監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)是集實時監(jiān)控、超標預警、超標處理、數據分析統(tǒng)計于一體的在線實時監(jiān)控管理平臺，通過對拌合樓生產數據的實時采集和上傳，可對其拌合生產中的配合比、材料用量、加工溫度和拌和時間等控制性參數進行實時采集和無線傳輸，結合視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)，并根據設定好的標準進行誤差判斷，發(fā)現異常數據進行記錄和報警，對質量、產能等進行自動統(tǒng)計分析，對已攤鋪的路段進行質量追溯，在出現質量問題時，實現數據快速查詢，追溯不合格數據來源，從技術角度分析原因，通過云平臺，為施工質量評判提供大數據支持，數據可共享、可追溯，實現對拌和質量的實時、遠程監(jiān)控和動態(tài)管理，并節(jié)省人力，做到了混合料質量的事前控制，確保工程主體結構的質量安全。

2.2 系統(tǒng)原理

監(jiān)控系統(tǒng)主要指將拌合站PLC(可編程邏輯控制器)所計算及記錄瀝青混合料生產過程中的各項原始參數指標(包括各檔料重量、瀝青溫度及拌合溫度)通過GPRS上傳到服務器。之后通過服務器的內置平臺系統(tǒng)對所上傳數據進行處理，同時與現行公路瀝青路面施工技術規(guī)范進行對比，當某檔料超出規(guī)范所規(guī)定范圍時，由平臺系統(tǒng)發(fā)送報警短信。

3 項目應用效果

3.1 拌合設備

墩那高速采用的瑪連尼4000 型瀝青混合料拌合樓，為不影響拌合站原有系統(tǒng)及其數據庫的正常運行，先利用數據庫密碼查看工具，查看數據庫密碼之后，利用自行編制的數據庫瀏覽軟件，查看數據庫相關參數格式，例如各檔料以及瀝青參數的先后順序。

3.2 服務器項目建立

服務器平臺網站建立相應的項目，并設置填寫相應的項目信息，之后進行項目上傳數據格式配置，包括開始讀取數據標志、結束數據讀取標志、配方編號、攪拌時間、瀝青加熱溫度及各料倉重量數據。同時輸入實驗室給定篩分實驗結果，本項目下面層篩分實驗結果見圖2、圖3。

圖1 拌合站生產質量超標查詢、報警功能圖

圖2 篩分級配設置圖

圖3 級配上下限設置

3.3 試驗對比分析

3.3.1 拌合溫度對比分析。試驗采用手持激光溫槍測量的瀝青混合料的出料溫度（距離混合料3m～4m）和拌合站監(jiān)測系統(tǒng)的采集溫度進行對比分析，其中最后一鍋采用插入式溫度計進行測量，來確定監(jiān)測溫度是否準確，采集數據如表1。

表1 拌合站瀝青混合料溫度記錄表

由表2、圖5 可知，距離瀝青混合料3m 采用手持激光測溫，測量溫度145℃～155℃占測量溫度總量的80.2 %，比較穩(wěn)定；由采用插入式溫度計測量每車最后一鍋料的溫度在170℃上下浮動可知，瑪連尼拌合站性能較為穩(wěn)定，由圖4、圖5 可以看出，系統(tǒng)采集的溫度變化浮動比較大，經分析知，拌合站成品料的溫度無法獲取，采集骨料溫度、瀝青溫度、結合原料比例計算出溫度。

表2 檢測溫度分布

圖4 溫度折線圖

圖5 溫度分布直方圖

3.3.2 混合料級配對比分析。由表3 及圖6 可知，拌合站采集溫度和試驗數據基本重合，能夠實際反應混合料級配。

表3 拌合站生產配合比與實驗數據匯總表

圖6 拌合站系統(tǒng)采集配合比與試驗數據曲線圖

3.3.3 油石比對比分析。由表4、圖7可以看出，試驗室和系統(tǒng)測定的油石比在3.8%范圍浮動，比較穩(wěn)定，系統(tǒng)能反應出實際瀝青混合料的瀝青含量。

表4 油石比含量采集表

表4 （續(xù)表）

圖7 油石比折線圖

3.3.4 激光測溫和插入式測溫的數據對比分析。從表5、圖8 可以看出，激光測溫和插入式測溫測得溫度趨勢基本一致。平均相差12℃左右。

表5 針入測溫與紅外測溫數值匯總

圖8 激光測溫和插入式測溫折線圖

3.3.5 施工全過程溫度變化分析。由表6、圖9可以看出，拌合站生產溫度與攤鋪溫度平均溫差為18℃左右，攤鋪后溫度與初壓溫度平均溫差為14℃，初壓溫度與復壓溫度平均溫差為18℃，復壓溫度與終壓溫度平均溫差為33℃。攤鋪溫度均值為153℃（規(guī)范＞130℃），初壓溫度為139℃（規(guī)范＞125℃），復壓溫度為121℃，終壓溫度為89℃（規(guī)范＞60℃）。瀝青路面施工質量動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在墩那高速公路一標瀝青路面的下面層和中面層施工過程中應用。

表6 拌合站—攤鋪—碾壓各環(huán)節(jié)間溫度記錄表

圖9 施工全過程溫度變化折線圖

3.4 施工過程控制

可以根據拌合站、級配類型、日期、類型選擇查詢所需要的數據，點擊數據中查看按鈕，在此處可以查看每盤料油石比、溫度、級配曲線，如圖10～12所示。

圖10 實時生產數據查詢

圖11 歷史數據統(tǒng)計

圖12 單批次集配曲線圖

4 結語

通過在瀝青路面施工中應用瀝青路面施工動態(tài)質量監(jiān)控技術，保持數據鏈完整，保證數據傳輸質量；短信嵌入監(jiān)控系統(tǒng)并實現短信智能報警技術；直接從PLC上讀取終端傳感器數據。

與傳統(tǒng)拌合站管理相比，拌合站信息化管理可以從源頭上對混凝土質量進行了把控，減少了由于返工和不合格瀝青混合料的廢棄而造成的經濟損失，降低管理成本，提高工程質量，保障施工進度，提高工作效，本系統(tǒng)開發(fā)經驗推動新疆高速公路工程施工項目信息化管理進程。