贺晓锦
甘肃长达路业有限责任公司 甘肃 兰州 730000
摘要：在当前高速公路建设工作中，信息技术和智能化技术主要是实现信息采集和信息智能化处理，并能够根据信息反馈的结果来快速做出反应。甘肃渭武高速建设项目将信息技术应用于高速公路建设工作中，通过研发和应用沥青路面施工智能管控系统、原材料运输管理系统和试验室管理系统，有效地提升高速公路的建设水平，更好地满足社会的需求。
关键词：沥青路面施工；智能监测；数据管控；信息化；北斗定位
0 引 言
随着“互联网+”概念被逐渐推广，信息化在各个方面的应用扑面而来。在高速公路建设中常存在着监理困难、信息记录不全面、施工质量管理监测手段不直观等问题，因此也亟需融入信息化系统[1]。甘肃省高速公路通车里程不断增加，公路建设的质量和服务水平要求也不断提高。
本文针对传统路面施工管理方法的不足，在甘肃渭武高速陇南段公路建设项目中，应用路面信息化管理技术，通过合理布设各类传感器和定位设备，达到数据实时、连续采集、传输、统计分析和信息反馈的目标，实现施工过程控制、整体检验、实时反馈。保证了路面施工质量，及试验数据的真实性、规范性、准确性，迎合目前公路工程建设精细化和信息化的要求。
1 系统框架
路面信息化管理基于“物联网”技术[2]，其在计算机互联网基础上，将数据采集设备安装在沥青混合料拌和楼、运输车、摊铺机、压路机和各类试验仪器上，通过无线数据通讯技术构造一个覆盖路面施工全过程的网络[3]，将信息传感设备与互联网连接起来[4]，进行信息交换，以实现智能化识别和管理[5]。
2 渭武高速信息化系统构成
甘肃渭武高速公路陇南段建设过程中应用了原材料运输管理系统、试验室管理系统和沥青路面智能化管控系统，以上三个系统构成了渭武高速路面共车顶信息化管理系统，实现原材料运输管理、试验室监控、沥青路面施工全过程的智能化管理。
2.1 原材料运输管理
原材料运输管理系统基于射频识别技术与北斗定位系统，采集车辆信息、实时获取运输车的位置信息，实现实时位置及历史轨迹查询，实时了解车辆当前工作状态，并可通过设置电子围栏，实现位置偏移预警提醒。
2.2 试验室管理
试验室试验数据管理系统提供视频监控和试验报告自动生成两大功能。该系统对试验室沥青性能试验、出具的报告、养护室环境、抗折抗压试验机、回弹仪及钢筋保护层仪等进行实时采集及上传，并进行相应的数据查询和汇总；实现监理月报及检测月报的填报并上传，自动生成统一格式的周报、月报，便于查看和打印。
2.3 沥青混合料拌和
拌和楼管控系统对生产过程中关键指标数据进行采集，并实时传输至后台数据中心。数据中心对生产数据进行存储、计算分析和智能反馈，实现沥青混合料级配、油石比、出料温度等数据的实时控制。
2.4 沥青混合料运输
在混合料运输环节，基于射频识别技术，识别混合料开始装料时间、车辆信息以及混合料开始、结束卸料时间和车辆信息，建立路面铺装质量问题追溯数据库。
2.5 沥青混合料摊铺
在沥青路面摊铺环节，通过布设红外传感器阵列，实时获取摊铺断面温度数据。通过北斗定位系统实现厘米级定位，获取摊铺机行驶速度。现场LED显示屏实时展示摊铺温度与速度信息。
2.6 沥青混合料碾压
在碾压环节，通过基站与移动站的差分计算，实现压路机厘米级定位，实时获取压路机碾压速度，通过红外温度传感器获取碾压温度。碾压温度、碾压速度通过LED显示屏实时展示。
3 实例应用
渭武都高速公路建设项目路线全长238.35公里，其中，陇南段路面施工单位总计4个标段，分别为WWLM04、WWLM05、WWLM06、WWLM07，主线全长133.4公里。2018年7月，路面施工智能管控系统在渭武高速陇南段路面工程正式应用，至2019年12月渭武高速陇南段全线施工结束，该系统共服役近16个月，共采集460余万条施工数据，软硬件设备在施工过程中运行稳定。本文以渭武高速陇南段WWLM04标（渭武4标）数据为基础进行应用分析。
3.1 原材料运输管理系统
渭武高速公路工程中运用原材料运输管理系统监测沥青和集料两种原材料的运输过程。通过射频识别技术采集车辆出发时间和车辆到达时间；通过北斗定位设备，实时定位车辆位置。系统可选定对应车辆的车牌号和运输时间，系统自动显示车辆的运输轨迹统计车辆行驶总里程，限制车辆行驶路线，预防人员离岗；统计运输车辆停留超时时长，展示在运输系统查询页面中。
3.2 试验室管理系统
该系统提供试验室场景视频监控功能，系统可实时查看试验室状况，并支持视频回放；实现试验报告的填报并上传，系统自动汇总分析试验报告，并在查询界面展示。如图1所示，渭武4标试验总数10403次，不合格数6次，总体合格率较好，为99.94%。试验列表下可查看具体的不合格情况，能直接的反映试验检测结果。
3.3 沥青混合料拌和智能管控系统
渭武4标沥青层上面层为改性沥青SMA-13，沥青混合料拌和智能管控系统对此进行匹配采集。
3.3.1生产状况实时监控
其指标包括各热料仓计量数据、油石比、生产级配等。通过调取合成级配图可以发现，虽然生产级配出现一定的波动，但波动幅度在允许范围之内，未发生级配超限现象，如图2所示。
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图1 数据汇总分析 图2 混合料合成级配曲线
3.3.2生产数据波动分析
其指标包括关键筛孔通过率波动、油石比波动、拌和周期及混合料出料温度波动等，表1为料仓计量数据波动情况。
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通过表1的分析，各仓实际用量与设定的生产配比在个别时间段存在0.1%~0.3%的偏差，各料仓配比执行情况总体较好。
3.4 沥青混合料运输智能管控系统
沥青混合料运输智能管控系统通过射频识别设备，将车辆信息、拌和信息、运输信息和摊铺信息统一展示，实现路面质量问题可追溯，如图3所示。查询2019年8月8日至2019年8月14日周期内混合料运输情况，运输时间平均值为52.4min，69车次运输过程中无超时情况，混合料运输总体时长控制较好。
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图3 沥青混合料运输数据分析
3.5 沥青混合料摊铺智能管控系统
经统计，渭武4标上面层摊铺里程为48.24km。统计摊铺全过程速度数据，（图4）摊铺速度平均值为2.1m/min，标准差为0.4m/min，虽然速度具有一定波动，但是符合沥青路面摊铺速度要求，需要进一步提升稳定性。从图5可以看出，摊铺平均温度为168℃，存在个别摊铺温度低于下限，经项目组现场测试，发现原因如下：①系统采用红外温度传感器采集路表温度，与路面内部温度存在偏差；②部分施工区域风速大，路表温度散失速度快，且风速对温度采集精度存在干扰。总体温度控制情况符合施工要求，系统能够较好的辅助摊铺工作。
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图4 摊铺速度数据统计分析 图5 摊铺温度数据统计分析
3.6 沥青混合料碾压智能管控系统
在渭武4标路面施工的碾压过程中，监测指标主要有碾压温度、碾压速度、碾压遍数三个指标，系统对各项指标的平均值、变异系数、合格率等数据特征进行统计分析。
（1）碾压温度
通过对碾压温度数据统计分析得到，从图6可以看出，路面碾压温度平均值为132℃，变异系数为15.83%。压路机存在混用的现象，导致个别温度数据低于下限的情况，温度总体都控制在施工要求的上下限范围内，偏差不大，符合沥青路面碾压的温度要求。
（2）碾压速度
路面碾压速度平均值为4.5km/h，标准差为0.6km/h路面碾压速度，从图7可以看出，尽管碾压速度值大部分都分布在系统设定的上限、下限范围内，但速度曲线存在波动，施工单位需尽快做出调整，及时提醒操作手保证碾压速度的均匀性及稳定性，保障沥青路面压实质量。
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图6 碾压温度数据统计分析 图7 碾压速度数据统计分析。
（3）碾压遍数
在路面压实环节，系统绘制碾压遍数彩图并通过车载平板电脑实时显示，并有效指导操作手施工，如图8所示。综合分析施工全过程数据，碾压合格率为100%，系统对碾压具有较好的指导作用，数据存在一定波动性，需要提高操作手使用设备能力和压实工作技术水平以提高压实作业稳定性。
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图8 碾压遍数数据统计分析
4 结 语
随着信息技术与交通行业建设管理的逐步融合，渭武高速陇南项目管理办公室借助信息化、智能化技术对公路工程进行更加高效、精准的管理，对提升施工管理精细化、建设品质工程具有重要意义。应用结果表明，路面施工从原材料运输管理、远程试验数据管理、沥青路面施工智能管控对路面施工全过程进行了实时动态的数据化管控。原材料运输管理系统实现了车辆轨迹和运输时间等基本数据监测，有效避免了运输人员离岗、误时的问题。试验室管理系统实现了项目建设过程中的各项数据统一与完善，确保了试验数据的规范性、真实性、准确性。沥青路面施工智能管控系统实现了路面施工质量的整体检验和全过程数据监测，动态、真实的反映工程质量情况，对施工数据合格率控制较好，但数据在限值范围内存在一定的波动性，还需进一步加强控制。利用信息化手段对项目质量的把控是道路施工高质量发展的
参考文献
[ 1 ] 张岩, 程伟. 路面信息化系统在高速公路建设中的应用[J].公路交通科技(应用技术版), 2016,12(02):25-26.
[ 2 ] 王宣, 唐建亚, 邢永忠. 基于物联网的智能监控系统在沥青路面施工中的应用研究[J]. 公路交通技术, 2017(3).
[ 3 ] 马巧梅. 物联网发展与关键技术研究综述[J]. 微型电脑应用, 2013, 29(4):29-31.
[ 4 ] 马德林. 基于物联网的智能监控系统在沥青路面施工质量管控中的应用研究[J]. 价值工程, 2018(14):232-234.
作者简介：姓名：贺晓锦（1982.02）；性别：男，民族：汉，籍贯：甘肃平凉人，学历：本科；现有职称：副高级工程师；研究方向：工程管理