沥青混凝土路面施工机群施工过程智能化控制方法技术

本发明专利技术属于工程机械、施工机械、建筑机械的智能化控制技术领域。沥青混凝土路面施工机群施工过程智能化采用分布－分层式树状智能控制方式，智能控制分布在中央智能控制、拌合智能控制、摊铺智能控制和压实智能控制四个智能控制单元上，中央智能控制单元控制拌合、摊铺和压实智能控制单元，并协调运输系统。拌合智能控制单元控制智能化装载机、智能化搅拌设备进行生产和自卸汽车装运。摊铺智能控制单元控制自卸汽车和智能化摊铺机，在物料流连续和摊铺温度稳定的条件下，进行路面摊铺作业。压实智能控制单元控制智能化压路机进行路面的初压、复压和终压作业。本发明专利技术具有分布式智能、较强容错性，较高系统可靠性和施工优质高效的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Intelligent control method for construction process of asphalt concrete pavement construction cluster

The invention belongs to the technical field of intelligent control of construction machinery, construction machinery and construction machinery. The asphalt concrete pavement construction process using cluster intelligent distributed layered tree intelligent control, intelligent control, distributed in the central intelligent control, intelligent control, mixing paver intelligent control and intelligent compaction control four intelligent control unit, the central intelligence control unit controls the mixing, paving and compaction of the intelligent control unit, and coordinate transportation system. The mixing intelligent control unit controls the Intelligent Loader and the intelligent mixing equipment for the production and the unloading of the dump truck. The paver intelligent control unit controls the dump truck and the intelligent paver, and carries out the road paving operation under the condition that the material flow is continuous and the paving temperature is stable. The compaction intelligent control unit controls the intelligent roller to perform the initial pressure, re pressure and final pressure operation on the road surface. The invention has the advantages of distributed intelligence, strong fault tolerance, high system reliability and high quality and high efficiency of construction. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化
，特别是涉及工程机械、施工机械、建筑机械的智能化控制
针对沥青混凝土路面施工过程的特点，可将施工过程总体框架分为三个层次(参见附图2)管理层、执行层和施工层。管理层是整个施工项目的管理机构，项目总经理具有最高决策权，依据经验和施工设计要求对施工工程进行总体调度；执行层按管理层旨意和特定的施工工艺，由施工经理对施工层若干施工机械进行管理，完成特定的施工工序；施工层由分布在执行层下的施工机械组成。在整个施工过程中信息交流由纵向、横向和内部三种形式。纵向指由管理层、执行层和施工层间建立的关系，这种关系是上下级之间的关系；横向指执行层间建立的关系，是同行间的信息交流。内部指施工层间建立的协调关系。在沥青混凝土路面施工过程中施工机群同时在8～50公里标段上施工，整个施工机群的调度和生产依赖于经验，而纵向、横向间的信息交流是通过点对点式的移动通讯实现。这种信息交流方式和依据经验进行施工管理，造成了资源配置不合理；施工信息交换量少，实时性差；出现物料断流和积压；能耗大，生产率低；施工质量与管理水平差等诸多问题。沥青混凝土路面施工机群施工过程智能化控制采用基于多智能控制的分布—分层式树状控制体系。它将施工层面划分为四个智能控制单元(即中央智能控制、摊铺智能控制、压实智能控制和拌合智能控制)(参见附图3)，每一智能控制单元下分布有智能化施工机械和施工质量检测单元，由此构成了高等级公路施工机群分布—分层式树状结构。在该结构中，不同层次的功能实体意义有所不同，在第一层中央智能控制单元与摊铺智能控制、压实智能控制和拌合智能控制单元间构成一个强大的多智能实体，中央智能控制是第一层的核心，有最大的权限，负责监督、协调工程现场，综合现场的各种信息，在物流连续和物料温度稳定的约束下，以最佳的施工效率和资源消耗为目标提供施工策略，并负责对其进行解释、任务分解，并将任务分配给各智能控制单元。而摊铺智能控制、压实智能控制和拌合智能控制单元负责各自的专项工作，有相对的局部权限，以一定的协议相互协调访问，在自己局部专家智能系统的驱动下完成各自特定的工作，同时通过智能控制单元间的协调与合作共同完成整个施工任务。构成了基于多智能控制的以物流控制为核心的机群施工过程智能化控制系统。基于多智能控制的以物流控制为核心的机群施工过程智能化控制可概述为中央智能控制单元接收到铺路任务后，首先从资源配置模块和施工数据库中获得施工机械资源配置、施工要求和地理、环境等信息(如摊铺路面的长度、宽度、密实度和平整要求，拌和设备的类型及数量，自卸汽车的数量与运距，摊铺机的类型及数量，压路机的数量等等)，通过专家系统进行任务的分解和分配，确定投入工作的拌合设备的编码及混合料配比、自卸汽车的编码及运输速度、摊铺机的编码及摊铺速度等，并且制定一个初始任务序列，信息接收与处理模块通过GSM/GPRS移动通讯系统向摊铺智能控制、压实智能控制和拌和智能控制单元分配任务(参见附图4)。摊铺智能控制、压实智能控制和拌合智能控制单元通过信息接收与处理模块接受到任务指令后，同样通过专家系统进行任务的规划和分解，确定各智能化施工机械的工作参数和工作方式，然后通过短距离无线通讯方式将工作指令下达给各智能化施工机械，各智能化施工机械收到任务后进入准备工作状态。拌合智能控制单元通过协调智能化装载机、智能化搅拌设备进行混合料生产，自卸汽车在中央智能控制主体规划下不断地将混合料运输至摊铺现场；摊铺智能控制单元通过协调自卸汽车和智能化摊铺机，在混合料连续和规定温度下进行摊铺作业，同时通过GSM/GPRS移动通讯系统与拌和智能控制单元进行混合料需求协调，在物料存量水平和物料运输延时允许的条件下，使物料流的连续和稳定地运行。压实智能控制单元通过规划协调智能化压路机进行初压、复压和终压作业。在施工过程中，各智能控制单元中的质量监测通过短距离通讯系统将施工质量信息反馈给摊铺智能控制、压实智能控制和拌合智能控制单元，对这些信息融合后进行动态的调控，从而获得最佳的施工质量。在整个施工过程中，中央控制智能单元依据GSM/GPRS移动通讯系统动态采集各个主体的子任务执行情况、路面摊铺质量信息以及故障诊断与状态监测提供的机群的状态信息，在物料流连续的约束条件下，以最佳的工作效率和资源消耗最小为原则，对当前的任务分配方案进行优化，优化后再将任务分配到各个智能控制单元去分别完成，进行宏观调控，获得最佳的资源配置和工作效率。本专利技术采用的技术方案采用分布—分层式树状智能控制方式，其特征是智能控制分布在中央智能控制、拌合智能控制、摊铺智能控制和压实智能控制四个智能控制单元上，中央智能控制单元控制拌合智能控制、摊铺智能控制和压实智能控制单元，并协调运输系统进行混合料运输；拌合智能控制单元控制智能化装载机、智能化搅拌设备进行混合料生产和自卸汽车进行混合料运输。摊铺智能控制单元控制自卸汽车和智能化摊铺机，在物料流连续和摊铺温度稳定的条件下，进行路面摊铺作业。压实智能控制单元控制智能化压路机进行路面的初压、复压和终压作业。本专利技术还可以采取如下技术措施上述的，其特点是中央智能控制单元由机群施工控制器、故障诊断器、施工状态监控器组成，机群施工控制器根据监控、诊断及施工数据库信息进行机群资源预配置和施工过程控制，机群施工控制器建有知识库，控制器接收拌合、摊铺和压实智能控制单元的信息与知识，随时更新补充知识库，机群施工控制器在进行机群施工控制时，依靠专家式的逻辑分析、优化控制方法和知识库知识生成制控制指令序列，进行实时动态控制。上述的，其特点是拌合智能控制单元接收机群施工控制器指令和摊铺智能控制单元指令，依靠专家式的逻辑分析、优化控制方法和自身知识库的知识生成控制指令序列，确定智能化施工机械的工作参数和工作方式，然后将指令下达给智能化装载机、智能化搅拌设备进行混合料生产，并协调自卸汽车进行混合料运输。上述的，其特点是摊铺智能控制接收机群施工控制器指令，依靠专家式的逻辑分析、优化控制方法和自身知识库的知识生成控制指令序列，确定智能化施工机械的工作参数和工作方式，然后将指令下达给自卸汽车和智能化摊铺机在物料流连续和摊铺温度稳定的条件下，进行摊铺作业。上述的，其特点是压实智能控制单元接收机群施工控制器指令，依靠专家式的逻辑分析、优化控制方法和自身知识库的知识生成控制指令序列，确定智能化施工机械的工作参数和工作方式，然后将指令下达智能化压路机进行路面初压、复压和终压作业。上述的，其特点是拌合智能控制、摊铺智能控制和压实智能控制单元通过质量监测模块得到施工质量信息反馈，对这些信息融合后进行动态的调控；中央控制智能单元动态采集拌合智能控制、摊铺智能控制和压实智能控制单元的子任务执行情况、路面摊铺质量信息以及故障诊断与状态监测模块提供的施工机群的状态信息，综合现场的各种信息，进行智能化控制分析，实时将任务分配给各智能控制单元。上述的，其特点是中央智能控制单元和拌合智能控制单元、摊铺智能控制单元、压实智能控制单元之间由信息发送、接收与处理模块通过GSM/GPRS移动通讯系统进行一点对多点、多点对一点或点对点信息交换。上述的，其特点是央智能控制单元由机群施工控制器、故障诊断控制器、施工状态监控器制定控制指令，本文档来自技高网...

【技术保护点】
沥青混凝土路面施工机群施工过程智能化控制方法，采用分布－分层式树状智能控制方式，其特征是：智能控制分布在中央智能控制、拌合智能控制、摊铺智能控制和压实智能控制四个智能控制单元上，中央智能控制单元控制拌合智能控制、摊铺智能控制和压实智能控制单元，并协调运输系统进行混合料运输；拌合智能控制单元控制智能化装载机、智能化搅拌设备进行混合料生产和自卸汽车进行混合料的装运；摊铺智能控制单元控制自卸汽车和智能化摊铺机，在物料流连续、稳定的条件下，进行路面摊铺作业；压实智能控制单元控制智能化压路机进行路面初压、复压和终压作业。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王福山，郑尚龙，李学忠，吴国祥，乔宇，张明路，钱明刚，王振刚，
申请(专利权)人：天津工程机械研究院，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]