[发明专利]一种路基路面智能压实决策系统

说明书

本发明提供了一种路基路面智能压实决策系统，其包括①碾压施工控制数据智能预估系统、②智能云计算服务系统、③高精度定位系统、④无线网络通信系统、⑤远程智能质量监控系统、⑥碾压质量检测系统。其中①依据路基、路面场景实时智能高效决策碾压的施工控制数据；②主要实现了集群作业大数据存储、处理，及决策模型更新；③该系统为整个碾压系统提供了高精度的定位数据；④为系统搭建了高速无线通信链路；⑤实现了本地化对作业过程实时智能化监控，充分保障了作业过程的碾压质量；⑥实现对碾压质量的实时检测功能。与当前已有的智能碾压机技术相比，本发明的决策系统具有云计算和存储、智能决策模型化，且具有自适应作业场景功能。

技术领域

本发明属于路基路面工程技术领域，特别涉及一种路基路面智能压实决策系统，主要用于公路、铁路、机场、堤坝、桥梁、港口等领域路基路面填筑碾压质量控制。

背景技术

压实是填筑材料的体积减小以增加其密度的过程。有效的压实质量控制对于路基路面工程的安全稳定运行至关重要。根据现有的路基路面工程施工规范，压实质量主要取决于施工过程中碾压机控制数据和施工后的随机现场试验。然而，存在若干与传统压实质量控制方法相关的问题：1)压实参数的控制由现场施工人员执行，因此，在经验控制方法下进行分类控制将导致更多的控制误差和质量缺陷；2)具有破坏性特征的现场试验费时费力，不能满足现代机械化施工的要求；3)整个碾压施工的压实质量不能实时记录，数据可追溯性极差。因此，传统的控制方法不仅不能有效控制施工区域的压实质量，而且还无法满足越来越严格的路基路面施工质量的控制要求。

路基路面压实监控系统，包括连续压实控制(CCC)系统，碾压机集成压实监控(RICM)系统和智能压实(IC)系统，这些系统已被研究多年并用以提高路基路面工程压实质量和施工效率。CCC系统是安装在压实设备上的数据采集系统，用于连续收集与碾压机的操作和性能有关的实时信息。自从引入CCC技术以来，已经进行了若干研究以将碾压机集成测量值与各种位置特定测量值(如密度、模量、贯入阻力、加州承载比和碾压温度)相关联，进而控制路基路面的压实质量。

RICM技术由安装在碾压机上的内在传感器组成，用于监测振动信息，如谐波频率和加速度，以确定RICM测量值(RICMMV)，用于表征压实材料的实时压实状态(路基土、粒状土和沥青)。带有坚固显示屏和全球定位卫星(GPS)系统的机载计算机，用于绘制碾压机的实时空间位置，作为RICM技术的一部分也被安装在碾压机上。作为路基路面工程的压实质量控制工具，RICM为确保投资、施工质量和促进施工进度提供了巨大的潜力。最近美国和欧洲的研究工作重点关注RICM技术如何用于道路建设，以及其参数如何与机械路面设计值相关。目前，一些制造商提供RICM技术，用于监控颗粒材料和沥青压实质量的平滑轮振动碾压机的配置，以及用于监控粘性材料压实质量的非振动碾压机的配置。这些制造商定义了不同的RICMMV，用于表征土、骨料和热拌沥青(HMA)的实时压实质量，例如Geodynamic公司使用的压实密度值(CMV)，Ammann公司使用的k_s，Caterpillar公司使用的机器驱动功率(MDP)，和由Bomag公司使用的OMEGA指标。为了实现这些期望并加速RICM的实时，需要进行详细和基于统计原则的现场试验研究，以提高对RICMMV与各种压实指标之间关系的理解。因此，White等人使用5种颗粒材料进行了30m测试试验条带的现场试验，以评估基于CMV和MDP指标的碾压机集成压实技术。另外，Zhong等人利用RICM技术实现压实参数的精确在线自动全过程监控，包括压实遍数、压实轨迹、行车速度、振动状态和压实厚度。该方法为高心墙堆石坝的施工质量控制提供了新的途径。基于Zhong的研究和RICM技术，Liu等人搜集了土石坝心墙区的砾石混合粘性土的行车速度、压实遍数、振动状态和压实厚度的实时现场运行数据，以及用于控制土石坝施工质量的坝体填筑材料的相应含水量和级配。为了克服由Liu等提出的CV指标和CMV指标在表征堆石料压实质量方面的不足，Zhang等人首先提出了用于确定堆石料压实质量的碾压机集成声波检测技术。