沥青混合料质量动态监控系统开发与应用分析

赵悦阳

（北京九通衢检测技术股份有限公司，北京 100000）

当前，国内高速公路建设不断加快，且多是沥青路面形态，但很多路面却无法达到设计所需的寿命要求，使用时间较短，对道路和车辆通行安全产生很大影响，经常要大范围维修，造成巨大的经济损失和社会影响。生产合格的沥青混合料是路面施工的首要环节，其质量是路面质量的基础。

1 沥青混合料生产问题

1.1 样品量较少

检测沥青混合料时，抽取的样本量较少，对需求较大的工程而言，抽取代表性样本有较大难度，而且实验非常繁琐复杂，很多检测结果并不能反映沥青质量，也就很难按照检测数据做出正确判断，影响后续措施的实施。单一检测方式很难控制大批量的沥青混合料质量。

1.2 操作不规范

拌合机操作人员对设备虽然很熟悉，但对混合料的质量控制环节却了解较少。试验人员按照相关规定的频率随机取样检测，导致混合料的生产环节与检测环节脱节。而且很难避免热仓料的变异性，热料的取样与筛分比较困难，造成检验量不够，实际调整时缺乏相关数据支持。

2 动态质量监控系统开发

为了实时动态化监控沥青混合料的整个生产过程，欧美国家首先开发了动态监控系统。近年，国内相关机构也加强了研究，具体介绍如下：

2.1 系统模块

（1）数据采集软件。可以在沥青拌和站及施工现场的机械设备中安装专用的采集数据软件，把生产相关数据实时传输到服务器内，服务器使用B/S模式，以网络应用为基础，用户在电脑中打开浏览器，输入相关ID并登陆，进入系统查看、分析生产状况。

（2）数据采集硬件。主要是在拌和站、压路机或摊铺机等系统内安装采集数据所需的黑匣子设备，只需一次配置，进行初始化，就可采集、发送数据，借助物联网技术和网络科技，使数据无线传输。

（3）数据处理系统。包含配合比的计算和调整系统，实时监控、统计及辅助专家决策等系统。此环节主要以数据库建构为基础，其核心是开发数据库计算模型，借助相关软件实时分析和处理数据，然后使用人机界面查询系统，按照用户需要，显示相关的图标数据，提升判断质量。

（4）网络传输系统。主要开发网络程序，建设相关网站并调试服务器，以相关服务器为基础，远距离实时传输数据，技术员浏览相关网页就能随时得到所需的各种数据。

2.2 系统功能

（1）采集数据。可以准确采集沥青拌和站在生产时的各种数据，包括每次投放的矿粉、骨料等，还包括沥青质量、拌和与出料的温度等数据。

（2）数据分析。分析沥青量与矿料的配比。系统采集到相关数据后，可以有效计算每次拌和时矿料的比例与沥青量，按照矿料的比例，计算混合料矿料合成的通过率，然后与标准级配相比较。

（3）统计分析。统计具体时间段生产的混合料总量，例如具体每小时或一天等时间段，能够生成级配曲线，然后与相关级配范围相比较，判断级配稳定性。

（4）超限情况自动提示。系统能够监控整个混合料过程，对发现的异常状况，以短信形式发送至相关人员手机内，不仅能提示拌合站的管理操作人员，还方便管理人员监督操作人员，避免恶意操作。

（5）监控数据的共享。对管理或技术人员而言，如果生产出现异常时，可以直观了解生产全过程的数据，按照相关数据正确处理。这一系统不需要管理和技术人员亲自前往拌和站，只需借助网络查看整个生产过程的数据。系统可借助无线数据传输，从拌和站收集的各种数据借助网络传输至相关服务器，管理或技术人员借助网络查看数据，实施远距离监控。

3 动态质量监控系统的应用

（1）准备环节。需要按照当地的地理地质、原材料、气候等因素，用工程中实际使用的材料，借助实验计算混合料目标配合比，确定沥青的最佳用量，上下不超过0.3%，然后通过马歇尔实验，借助拌和机的取样，确定生产配合比，按照配合比试拌，并铺设一段实验路程，试验路铺设后进行取样分析，检测配比与沥青用量，通过验证后，才能确定最终施工的配合比，并制定级配控制的范围。准备工作结束后，要把混合料的级配实施监控系统与控制室电脑相连接，具体菜单都能够单一进行列表，并含有相关命令，菜单栏中有“设置”按钮，单击某个菜单，会弹出相应的对话框，然后单击列表内的命令执行。还可以根据每档资料设置好报警的界限，全部录入结束点击确定。

（2）拌和时监控接收数据的电脑软件。会按照之前设定的热料仓比例范围，绘制其级配的上下限，如果某个仓料生产时出现了异常，配比曲线就会超过之前的控制线，曲线颜色也会出现变化，并发出报警声音提示相关人员，然后检查产生报警信号的原因，并采取针对性措施，其监控的界面一般都是使用图像显示，非常清晰明了。配合比实时控制的曲线图，在一幅界面满后自动截屏，而且拌和站料仓在出现调整时，其数据表格就能够自动区分，每日监控的数据可以自动保存为表格，管理人员方便打印或存档。

（3）数据库的构建。系统可以对相关决策进行辅助，实时采集、分析和处理各种数据，所以，建构数据库就是系统核心，分析实时监控系统相关需求，发现为了使各种数据能够被实时分析、处理和发布，需要构建开放与动态化的数据库，可以储存大量信息数据，便于用户查询分析，还能使不同机构的数据方便传递。

（4）数据处理技术。监控系统处理数据，包含数据采集、接收、计算、分析和发送等环节，采集和发送主要借助C/S结构进行，而接收和计算分析主要借助数据库进行。数据库的接收端在接收各种数据后，可以根据不同字段使其储存在对应数据表内，然后按照现行标准处理、加工数据等操作，最后，借助B/S结构发布数据。

（5）数据采集和发送。在拌和站需要安装相应的提取和发送数据软件，成功安装相关软件后，在每次拌和启动时，软件也会自动启动，软件在启动时首选需要对其初始化操作，之后程序会启动计时器，如果拌和站有了新的数据，就会自动发出数据采集命令，程序就会进入相应数据库内寻找到数据，对其压缩、加工，然后传送至远端的数据中心，如果拌和站的生产停止，程序也会自动关闭。

（6）接收数据、计算和分析。在数据中心，服务器每次启动时，接收数据系统也会启动，接收到拌和机的相关信号，在接收具有作用的数据后，会存储在数据库内，服务器关闭，接收系统也会关闭。系统可以按照各热仓的实时结果，提供最优化的热仓比例，使热仓与冷仓之间的比例尽可能实现协调，降低溢料和等料情况。计算机可以显示每盘料及配图，还可以按照用户自己设定的相关条件，显示已拌和的混合料、筛孔、油石比等统计图，记忆后台的程序，使收集到的原始数据得到转换，用图表等形式显示，监控混合料指标。而且监控界面的左上部还可以实时显示报警情况，如果出现了异常数据，点击这一区域，可以弹出相应对话框，会对其求解和规划，改善异常情况。

4 系统效用

首先，能够确保混合料的质量。沥青混合料借助监控系统能监控整个生产环节，采集和发送相关数据，借助图表形式实时反映相关数据变化状况，对确保整个混合料质量有很大帮助。其次，提升机械化水平和质量控制能力，系统的使用可以提升混合料拌和的质量，确保级配均匀，控制沥青用量，有效提升工程的机械化水平和质量控制能力。最后，提升路面的质量，降低养护费用。监控整个混合料的生产过程，可提升混合料质量，对路面施工的质量有很大保障，降低路面在早期就被破坏的概率，提升路面耐久性，降低日后养护的费用。

5 结束语

总之，沥青混合料实时质量监控系统非常重要，需要引起相关人员重视，加强研究和创新，使用各种新技术，不断改善系统，有效提升混合料质量，为国内道路施工建设提供保障。