利用“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動平臺等信息化科技手段，推進“智慧工地”建設(shè)，實現(xiàn)“智慧建造”，為建設(shè)“品質(zhì)工程”提供有力支撐。依托物聯(lián)網(wǎng)的公路瀝青路面施工質(zhì)量智能管控技術(shù)，提高瀝青路面施工質(zhì)量的整體管理效率，提升瀝青路面施工質(zhì)量。基于物聯(lián)網(wǎng)的公路工程施工質(zhì)量管控技術(shù)，彌補了傳統(tǒng)方法在工程建設(shè)管理中的不足，實現(xiàn)對人、機、料、法、環(huán)的全方位實時可視化監(jiān)控和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時收集、分析、預(yù)警實時收集、分析、預(yù)警。變被動“監(jiān)督”為主動“監(jiān)控”，把公路施工質(zhì)量管理從事后把關(guān)，轉(zhuǎn)向事前控制，實現(xiàn)預(yù)防為主，施工全過程控制的全新管理模式。

物聯(lián)網(wǎng); 智能化管控; 全過程控制; 全新管理模式; 施工質(zhì)量管理

U415.6 A

［定稿日期］2022-09-22

［作者簡介］程劍（1977—），男，本科，工程師，研究方向為路橋施工技術(shù)。

浙江省交通運輸廳提出“對標江蘇、提升路面品質(zhì)，高速公路路面10年不大修，路面中修周期5年以上”的要求。路面施工物聯(lián)網(wǎng)平臺是利用互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的傳感技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，實時采集路面施工過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，包括瀝青混合料的拌合、運輸、攤鋪、碾壓等環(huán)節(jié)，通過物聯(lián)網(wǎng)及時上傳到中心服務(wù)器。并利用高精度GPS定位，與現(xiàn)場樁號一一對應(yīng)，現(xiàn)場施工實時糾偏。把瀝青路面的施工質(zhì)量從事后把關(guān)，轉(zhuǎn)向事前控制，實現(xiàn)預(yù)防為主、生產(chǎn)施工過程控制的質(zhì)量保證體系，進一步提高工程質(zhì)量監(jiān)管水平，降低后期運營養(yǎng)護成本［1］。

1 目前瀝青路面施工質(zhì)量管理基本現(xiàn)狀

目前的高速公路瀝青路面施工管理基本現(xiàn)狀，主要通過工程管理人員，在施工現(xiàn)場實時巡視、旁站監(jiān)督指導(dǎo)實現(xiàn)的。施工管理和質(zhì)量的優(yōu)劣，取決于現(xiàn)場工程管理人員專業(yè)素質(zhì)的高低［2］。在傳統(tǒng)高速公路瀝青路面施工質(zhì)量管理中，由于缺乏必要的技術(shù)手段，不能對重要工序、環(huán)節(jié)進行實時有效的全過程監(jiān)控和管理，易導(dǎo)致施工出現(xiàn)不穩(wěn)定和不均勻現(xiàn)象［3］。瀝青路面一旦出現(xiàn)質(zhì)量缺陷和早期病害，傳統(tǒng)的施工管理方法很難判斷質(zhì)量問題出在瀝青路面施工的哪一個環(huán)節(jié)，導(dǎo)致無法準確分析和判斷瀝青路面質(zhì)量問題的原因，給后期的整治帶來了極大的困難。

2 物聯(lián)網(wǎng)智能化管控瀝青路面施工

物聯(lián)網(wǎng)智能化管控實現(xiàn)了對瀝青拌和樓生產(chǎn)狀態(tài)、混合料運輸、攤鋪、碾壓等過程的關(guān)鍵參數(shù)實時監(jiān)控。降低了拌和時間和各材料用量的誤差波動，提高了混合料拌和質(zhì)量的穩(wěn)定性，瀝青路面施工前場操作的規(guī)范性，節(jié)約了人力資源成本及材料誤差成本，產(chǎn)生了很好的社會經(jīng)濟效益。物聯(lián)網(wǎng)智能化管控技術(shù)，使公路工程建設(shè)施工的管理方式更加科學(xué)化，管理手段更加多樣化，項目運行方式更加有效化，實現(xiàn)預(yù)防為主、生產(chǎn)施工過程控制的質(zhì)量保證體系。

3 物聯(lián)網(wǎng)智能化管控瀝青路面功能

3.1 瀝青拌和站生產(chǎn)管控功能

通過采用先進的技術(shù)手段，對瀝青拌和樓進行軟件安裝和加裝數(shù)據(jù)采集發(fā)送終端，使得系統(tǒng)可以自動采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，獲取海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)提供給管控系統(tǒng)分析使用。拌和樓出料口測溫設(shè)備對瀝青混合料溫度進行實時采集，并通過LED顯示屏實時顯示，方便拌和樓生產(chǎn)人員隨時查看混合料溫度，當混合料溫度異常通過蜂鳴預(yù)警器，提醒拌合站生產(chǎn)人員采取必要措施保證混合料質(zhì)量。實現(xiàn)混合料關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)生產(chǎn)全過程監(jiān)控，保證混合料的生產(chǎn)質(zhì)量。

實時監(jiān)控每盤混合料的級配、油石比、溫度、拌和時間等質(zhì)量指標。 隨時查看生產(chǎn)情況，實時動態(tài)分析混合料的級配、油石比等指標波動情況。按照時間及各類條件進行歷史數(shù)據(jù)查詢。實時短信預(yù)警，確保在第一時間獲取拌和站超標信息，及時通知整改。

3.2 瀝青混合料運輸管控功能

在混合料運輸管控系統(tǒng)是通過安裝在運輸車上定位設(shè)備及射頻識別終端，實時監(jiān)控運輸車輛接料信息、運輸時長，實現(xiàn)運輸時間超標預(yù)警功能。對每一車混合料從拌和樓到現(xiàn)場攤鋪全過程監(jiān)測，為質(zhì)量問題回溯提供相應(yīng)依據(jù)。質(zhì)量溯源，可查詢到任意樁號的混合料運輸信息，包括開始運輸時間、開始攤鋪時間、結(jié)束攤鋪時間、攤鋪樁號、攤鋪軌跡?？刹樵兊饺我卉囕v的運輸信息，包括運輸周期、軌跡等信息，對于運輸周期予以限制。

3.3 瀝青混合料攤鋪施工管控功能

通過對瀝青攤鋪機設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)改造，能夠?qū)崟r采集溫度、速度等相關(guān)的模擬量和數(shù)字量數(shù)據(jù)；定時輪詢、告警主動上報功能，具有本地和遠程管理功能；支持SMS短消息、GPRS、CDMA，支持主備從通道切換，多中心上報；具有歷史數(shù)據(jù)存儲、報警事件存儲、系統(tǒng)日志存儲、實時數(shù)據(jù)存儲、終端參數(shù)存儲、補報報文存儲等功能。通過對攤鋪過程中關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)如攤鋪溫度、攤鋪速度等進行實時監(jiān)控，確保攤鋪質(zhì)量可控，為碾壓做好準備。實時觀測瀝青攤鋪機的攤鋪速度、攤鋪面的溫度及整個斷面的溫度分布情況。根據(jù)攤鋪機編號、樁號等條件，查詢攤鋪作業(yè)狀態(tài)，包括攤鋪具體位置、攤鋪速度等信息。

3.4 瀝青混合料碾壓管控功能

瀝青壓路機施工監(jiān)測系統(tǒng)集衛(wèi)星精確定位、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感監(jiān)測、云計算等最新技術(shù)于一體，實時采集壓路機的碾壓溫度、碾壓速度以及碾壓遍數(shù)，能夠及時反饋壓實控制情況。能夠?qū)崟r查詢壓路機的作業(yè)狀態(tài)，包括設(shè)備的具體位置、行駛軌跡等信息。

實時獲取壓路機碾壓速度和碾壓遍數(shù)，碾壓溫度、碾壓速度和碾壓遍數(shù)彩圖通過平板電腦、LED顯示屏實時展示，指導(dǎo)操作手快速識別欠壓或超壓區(qū)域［3］。安裝在駕駛室內(nèi)的互聯(lián)反饋系統(tǒng)，可以使操作手了解到施工段落出現(xiàn)“漏壓、超壓”的具體位置，指導(dǎo)施工人員規(guī)范操作?？梢詫崟r監(jiān)控任意樁號段落路面工程的碾壓質(zhì)量，包括碾壓遍數(shù)、碾壓溫度、碾壓速度等信息，科學(xué)、公正、客觀評價各標段的施工質(zhì)量。

4 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備配置

4.1 瀝青拌和樓數(shù)據(jù)采集模塊

瀝青拌和樓監(jiān)控瀝青混合料關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)生產(chǎn)全過程監(jiān)控，拌合站數(shù)據(jù)采集設(shè)備對混合料拌和生產(chǎn)過程中的料倉溫度、瀝青溫度、拌和溫度、出料溫度、礦料質(zhì)量、瀝青質(zhì)量、礦粉質(zhì)量及拌和時間實時采集。并將數(shù)據(jù)發(fā)送至物聯(lián)監(jiān)控平臺，實時分析關(guān)鍵指標的波動情況，對異常數(shù)據(jù)進行智能預(yù)警（圖1）。

可實時采集每一盤料的拌和時間、各熱料的投放質(zhì)量、瀝青的投放質(zhì)量、礦粉和添加劑的投放質(zhì)量、瀝青溫度、集料溫度和混合料出料溫度等數(shù)據(jù)［4］。主要是對級配、溫度和油石比進行統(tǒng)計分析。對瀝青溫度、混合料溫度、拌和時間、油石比、混合料級配、添加劑用量及出料溫度關(guān)鍵指標設(shè)定判定范圍，采集和預(yù)警數(shù)據(jù)能夠及時傳輸至物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺，并通過短信將預(yù)警信息發(fā)送至各參建單位人員。拌和樓出料口測溫設(shè)備對瀝青混合料溫度進行實時采集，并通過LED顯示屏實時顯示，方便拌和樓生產(chǎn)人員隨時查看混合料溫度。當混合料溫度異常，通過蜂鳴預(yù)警器提醒拌合站生產(chǎn)人員，采取必要措施保證混合料質(zhì)量。通過系統(tǒng)控制界面能夠完整觀看到生產(chǎn)溫的具體數(shù)值，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，了解生產(chǎn)溫度的運轉(zhuǎn)狀況，能夠及時有效地發(fā)現(xiàn)偏差，尋找偏差存在的原因進行針對性的改進［5］。

4.2 瀝青混合料運輸車輛識別模塊

拌和樓出料口測溫設(shè)備集成車輛身份識別模塊，記錄和識別車輛信息。在瀝青混合料運輸車上安裝定位設(shè)備，實時監(jiān)控瀝青混合料運輸車輛行駛軌跡、運輸時長，系統(tǒng)具有電子圍欄功能，可以在系統(tǒng)地圖中為運輸車輛圈定行駛范圍，實現(xiàn)運輸時間超標和軌跡偏離報警功能。利用射頻識別技術(shù)或車牌識別技術(shù)，對運輸車的裝料時間、出場時間和卸料時間等關(guān)鍵時間節(jié)點進行采集，實現(xiàn)對每一車混合料從拌和樓到現(xiàn)場攤鋪全過程監(jiān)測，為質(zhì)量問題回溯提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)（圖2）。

4.3 瀝青攤鋪機施工監(jiān)控系統(tǒng)

瀝青攤鋪機施工監(jiān)控系統(tǒng)對攤鋪過程中關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)，如攤鋪溫度、攤鋪速度、攤鋪位置和攤鋪時間等參數(shù)進行實時監(jiān)控，并支持多點位溫度采集，真實反映攤鋪斷面的溫度分布情況，為溫度離析提供參考數(shù)據(jù)。攤鋪機安裝LED顯示屏實現(xiàn)展示攤鋪溫度和攤鋪速度，當攤鋪速度和攤鋪溫度異常時，通過蜂鳴預(yù)警器實時預(yù)警提醒現(xiàn)場施工人員，及時采取必要措施保證路面攤鋪質(zhì)量。同時，在攤鋪機上安裝混合料運輸車輛身份識別模塊，實時采集運輸車輛信息。實現(xiàn)混合料攤鋪位置和攤鋪距離質(zhì)量溯源。能夠?qū)崟r采集溫度、速度等相關(guān)的模擬量和數(shù)字量數(shù)據(jù)（圖3）。

4.4 瀝青壓路機施工監(jiān)控系統(tǒng)

瀝青壓路機施工監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部集成高性能GNSS接收機支持衛(wèi)星定位，定位為厘米級定位精度，同時集成LTE高速無線數(shù)據(jù)傳輸單元和高速處理器保證數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸?shù)膶崟r性，結(jié)合高精度紅外測溫傳感器，采集壓路機準確的位置及碾壓信息，并以圖形和數(shù)值形式顯示壓實度、碾壓遍數(shù)、碾壓區(qū)域、碾壓薄弱區(qū)域等。內(nèi)置大容量數(shù)據(jù)存儲功能。以圖形化實時顯示、記錄壓實遍數(shù)、碾壓溫度、碾壓速度，通過安裝在駕駛室內(nèi)的指示平板引導(dǎo)壓路機操作手及時對薄弱區(qū)域加強碾壓，監(jiān)理及現(xiàn)場施工管理人員可通過移動終端APP及時有效的查看施工中存在的問題，常規(guī)檢測時可以針對薄弱區(qū)域進行選點，使檢測更具有針對性，消除質(zhì)量隱患、提高施工質(zhì)量（圖4、圖5）。

4.5 手機配套APP軟件的開發(fā)

在搭建系統(tǒng)平臺的同時開發(fā)對應(yīng)的手機客戶端軟件，軟件版本支持市場主流的Android（安卓）和IOS（蘋果）兩大手機操作系統(tǒng)，根據(jù)手機系統(tǒng)環(huán)境（如手機性能、屏幕尺寸等）對用戶界面UI和系統(tǒng)功能進行適當?shù)膬?yōu)化。通過開發(fā)手機APP可以提高管控系統(tǒng)使用的便利性，進一步提升管控系統(tǒng)的用戶體驗。手機APP會對每天的生產(chǎn)情況進行分析匯總自動生成生產(chǎn)日報，方便用戶通過手機了解管控系統(tǒng)每天的運行情況（圖6）。

5 用戶組織結(jié)構(gòu)、職責(zé)及權(quán)限設(shè)置

5.1 用戶組織結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控系統(tǒng)平臺，覆蓋施工質(zhì)量過程中所有環(huán)節(jié)的相關(guān)人員，嚴格按照相關(guān)業(yè)務(wù)標準劃分人員的組織結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的權(quán)限功能，滿足路面施工質(zhì)量管控項目所有用戶使用。

5.2 權(quán)限設(shè)置

聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)計主要以“角色”的概念，根據(jù)業(yè)主單位、監(jiān)理單位、施工單位等角色的定位，以此形成一個組件，方便不同項目重復(fù)使用權(quán)限系統(tǒng)。同時，除了功能權(quán)限的設(shè)計，還進行單位權(quán)限的設(shè)置，以滿足同一角色內(nèi)不同崗位人員的需求。系統(tǒng)運行過程中用戶角色主要包括：業(yè)主單位、監(jiān)理辦、項目部等參建單位主管領(lǐng)導(dǎo)、現(xiàn)場負責(zé)人、現(xiàn)場管理人員，技術(shù)人員。根據(jù)其角色決定該角色的權(quán)限。

5.3 工程業(yè)主單位職責(zé)

業(yè)主單位負責(zé)項目路面物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理、監(jiān)督抽查及高級預(yù)警閉合審核。高級預(yù)警施工單位處理完成后，提交路面專監(jiān)審核通過后，提交業(yè)主單位試驗檢測管理人員審核結(jié)果合格，則預(yù)警閉合，預(yù)警解除，否則返回施工單位重新處理。

業(yè)主單位工程處試驗檢測管理崗位人員，負責(zé)管理項目路面物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)運行情況進行監(jiān)督抽查，路面物聯(lián)網(wǎng)中級、高級預(yù)警閉合審核；協(xié)調(diào)處理路面物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)事項。

中級預(yù)警施工單位處理完成后，提交路面專監(jiān)審核結(jié)果合格，則預(yù)警閉合，預(yù)警解除，否則返回施工單位重新處理。

5.4 監(jiān)理單位職責(zé)

路基專監(jiān)負責(zé)所轄標段物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)督抽查、復(fù)核預(yù)警閉合；監(jiān)理單位試驗檢測人員負責(zé)自身路面試驗檢測物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)上傳。路基專監(jiān)負責(zé)審核施工單位中級、高級預(yù)警閉合資料，同意后提交業(yè)主單位工程處試驗檢測管理人員審核；路基專監(jiān)對施工單位初級預(yù)警閉合情況定期進行抽查。

5.5 施工單位職責(zé)

施工技術(shù)負責(zé)人監(jiān)督所轄標段各班組生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時上傳，按照業(yè)主單位下發(fā)的作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)范操作。初級預(yù)警信息由施工單位通過手機APP在規(guī)定時間內(nèi)上傳處理預(yù)警閉合資料，施工單位技術(shù)負責(zé)人進行審核。

6 預(yù)警處理流程

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控系統(tǒng)產(chǎn)生預(yù)警信息后根據(jù)閾值設(shè)定的范圍系統(tǒng)自動進行分級，通過短信向相應(yīng)的人員推送預(yù)警信息，施工單位在收到預(yù)警信息后及時根據(jù)預(yù)警處置預(yù)案進行處理。預(yù)警處置過程中，涉及到中級預(yù)警由監(jiān)理單位路基專監(jiān)、業(yè)主單位試驗檢測管理人員負責(zé)預(yù)警的審核管理，涉及到高級預(yù)警時由業(yè)主單位總師辦介入進行預(yù)警處置的監(jiān)督，預(yù)警處置完畢后預(yù)警解除。

6.1 初級預(yù)警

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控系統(tǒng)產(chǎn)生初級預(yù)警會向相應(yīng)的人員推送預(yù)警信息，作業(yè)人員在收到預(yù)警信息后及時查看和處理，并提交處理結(jié)果，施工單位技術(shù)負責(zé)人審核處理結(jié)果，若結(jié)果合格，則預(yù)警閉合，預(yù)警解除，否則返回作業(yè)人員重新處理。

6.2 中級預(yù)警

中級預(yù)警的閉合：系統(tǒng)產(chǎn)生中級預(yù)警會向相應(yīng)的人員推送預(yù)警信息，施工單位在收到預(yù)警信息后及時查看和處理，并提交處理結(jié)果及附件（如需要），施工單位負責(zé)人審核處理后提交給監(jiān)理單位路基專監(jiān)、業(yè)主單位試驗檢測管理人員進行審核，若審核結(jié)果合格，則預(yù)警閉合，預(yù)警解除，否則返回施工單位重新處理。

6.3 高級預(yù)警

高級預(yù)警的閉合：系統(tǒng)產(chǎn)生高級預(yù)警會向相應(yīng)的人員推送預(yù)警信息，施工單位在收到預(yù)警信息后及時查看和處理，并提交處理結(jié)果及附件（如需要），施工單位負責(zé)人審核處理后提交給路基專監(jiān)、業(yè)主單位試驗檢測管理人員進行審核，若不合格返回施工單位重新處理；若審核結(jié)果合格則提交給業(yè)主單位總師辦進行審核，若業(yè)主單位總師辦審核結(jié)果合格，則預(yù)警閉合，預(yù)警解除，否則返回施工單位重新處理。

7 閾值設(shè)置范圍

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控系統(tǒng)不同關(guān)鍵指標的詳細閾值設(shè)置范圍，是在JTG F80/1-2004《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》、JTG-F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范標準的基礎(chǔ)上，業(yè)主、監(jiān)理、施工及檢測單位進行調(diào)研統(tǒng)計分析確定的。在系統(tǒng)運行同時，根據(jù)采集值與閾值的偏差程度一般設(shè)定初級、中級和高級預(yù)警級別，一一對應(yīng)于相應(yīng)的參建人員，在出現(xiàn)不同級別的預(yù)警時，預(yù)警信息將實時短信通知相關(guān)人員。預(yù)警對象及預(yù)警閾值匯總見表1、表2。

8 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控瀝青路面施工應(yīng)用實例

G25德清至G60桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡(luò)線湖州段LTJ01、LTJ02標段路面工程。主線及樞紐匝道路面結(jié)構(gòu)：AC-13細粒式瀝青混凝土136 563 m2，AC-20中粒式瀝青混凝土101 205 m2，SUP-25粗粒式瀝青混凝土492 975 m2，SUP-20中粒式

瀝青混凝土974 432 m2，SMA-13細粒式瀝青混凝土981 032 m2。全部采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控瀝青路面施工質(zhì)量，瀝青混凝土路面平整度檢測合格率為97%、壓實度檢測合格率為98%，其他檢測項目合格率為100%。

9 結(jié)束語

采用先進的信息化管理系統(tǒng)，暢通的信息傳遞渠道，提高施工管理效率，為施工管理決策提供全面、準確的信息數(shù)據(jù)，創(chuàng)建高效、和諧的文明工地。堅持“以人為本、優(yōu)質(zhì)耐久、安全舒適、社會認可”的宗旨，從全壽命周期角度建設(shè)公路路面，提升路面施工質(zhì)量。高速公路采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控瀝青路面施工質(zhì)量，是實現(xiàn)暢安舒美交通環(huán)境，增強人民群眾的出行獲得感，提高人民群眾的出行的駕乘舒適度的必要條件。G25德清至G60桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡(luò)線湖州段雙向6車道寬幅瀝青路面，從瀝青混合料的拌和生產(chǎn)、運輸、攤鋪、碾壓，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能管控寬幅瀝青路面施工質(zhì)量。全面提高了瀝青路面程施工的管理水平，切實提升了瀝青路面的施工質(zhì)量，確保了瀝青路面平順，使用性能良好，為高速公路物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能綜合管控施工質(zhì)量積累了經(jīng)驗和成功依據(jù)。

參考文獻

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