[发明专利]一种接触式碾压机集成压实动量检测系统与方法

权利要求书

1.一种接触式碾压机集成压实动量检测系统，其特征在于，包括振动传感器(1)、数据采集仪(2)、工控机(3)、GPS/BDS接收机(4)与机载显示器(5)；

所述振动传感器(1)用于获取碾压机振动轮与土体碾压层(13)相互作用时产生的竖向振动信号；

所述GPS/BDS接收机(4)用于获取与碾压位置相关的空间位置信号；

所述数据采集仪(2)用于同步采集所述竖向振动信号及与碾压位置相关的空间位置信号，并传输至所述工控机(3)；

所述工控机(3)对所述竖向振动信号进行滤波和速度峰值捕捉，计算得到振动轮的极限压实动量，进而计算出动量压实值，所述动量压实值能够反映当前填筑碾压区域的实时压实度值，用于表征填筑碾压区域的压实质量；并结合碾压机的当前位置坐标，生成现场填筑碾压作业时的碾压区域时空压实度指标分布图；

所述机载显示器(5)用于实时显示所述碾压区域时空压实度指标分布图。

2.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动量检测系统，其特征在于，所述振动传感器(1)固设于固定支架上，所述固定支架与碾压机的振动轮直接连接，所述固定支架为碾压机振动马达或振动泵与碾压机滚轴之间的连接支架。

3.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动量检测系统，其特征在于，所述极限压实动量为单周期内的竖向振动动量P(t)的峰值P_c，则所述动量压实值I_p的计算公式如下：

其中，P_q为碾压试验确定的合格压实振动动量，P(t)的计算公式如下：

P(t)＝mv(t)

其中，m为碾压机振动轮的质量，v(t)是振动轮的竖向振动速度，当单周期内的v(t)取峰值时，即获得单周期内的竖向振动动量P(t)的峰值P_c。

4.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动量检测系统，其特征在于，根据所述空间位置信号，确定碾压区域并分析记录碾压机的压实轨迹、行车速度和碾压遍数，以所述动量压实值I_p为压实度指标值，形成碾压区域时空压实度指标分布图。

5.根据权利要求4所述接触式碾压机集成压实动量检测系统，其特征在于，所述形成碾压区域时空压实度指标分布图的具体方法为：

1)将碾压机沿振动轮宽度在设定时间段Δt内行驶的弧形曲线或直线作为时空压实度指标分布图的横轴，将碾压机沿行驶方向在设定时间段Δt内行驶的弧形曲线或直线作为时空压实度指标分布图的纵轴，以米为单位，横轴和纵轴形成的区域为设定时间段Δt内碾压机振动轮形成的碾压区域；

2)根据碾压机当前位置信息以及行车速度、碾压遍数，实时将相应的压实度指标值填充至填充区域，填充区域为设定时间段Δt内碾压机振动轮形成的碾压区域；

3)当碾压机完成当前整个碾压区域一遍碾压后，即形成时空压实度指标分布图。

6.根据权利要求5所述接触式碾压机集成压实动量检测系统，其特征在于，所述时空压实度指标分布图为2D云图形式或3D云图形式，所述2D云图形式，以空间平面形式展示，所述3D云图形式以空间曲面形式展示；

所述2D云图形成方法如下：

将压实度指标值以5％～10％间隔分级，将经过间隔分级的由大到小的压实度指标值与由浅色到深色的色彩进行映射，并将映射后得到的色彩填充至设定时间段Δt内碾压机振动轮形成的碾压区域，形成2D云图；

所述3D云图形成方法如下：

在2D云图基础上，将压实度指标值按照数值大小映射至三维坐标系的Z轴方向，与横轴、纵轴共同构成3D云图。

7.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动量检测系统，其特征在于，所述振动传感器(1)采用速度传感器，直接获取碾压机振动轮竖向振动速度，或采用加速度传感器，通过积分获得相应的速度值。

8.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动量检测系统，其特征在于，所述机载显示器(5)利用内置反馈控制模块给碾压机作业员及现场监理人员提供压实作业情况的反馈信息。