一种沥青运料过程温度监测方法及系统技术方案

本发明专利技术为一种沥青运料过程温度监测方法及系统，该方法包括步骤一、采集多组数据，每组数据包括风速、气温、沥青混合料向外辐射温度和各个测温点处的沥青混合料实际温度这四种参数；步骤二、构建温度监测模型；步骤三、利用步骤二得到的温度监测模型进行沥青混合料运输过程中的温度监测。该系统包括智能处理设备、数据采集仪、非接触式红外温度探测仪、接触式温度探针、风速传感器和温度计；所述数据采集仪与智能处理设备通信，非接触式红外温度探测仪和接触式温度探针均与数据采集仪连接；风速传感器和温度计将采集的数据传输至智能处理设备。该方法实现运输过程中无接触式智能监测，解决了沥青混合料运料过程中温度不易实时监测的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青运料过程温度监测方法及系统
本专利技术涉及道路施工
，具体是一种沥青运料过程温度监测方法及系统。
技术介绍
由于沥青是一种粘弹性材料，沥青的各种参数和性能受温度影响的程度较大，特别是沥青混合料用于摊铺碾压成型时的温度会直接影响到沥青路面的摊铺和压实质量。温度较高时可以用较少的碾压次数得到较高的密实度和较好的压实效果，但碾压温度过高会产生横向裂纹或路面推移凹凸不平，在使用过程中，易因车辆行驶形成坑槽；而碾压温度过低，沥青混合料的流动性太差，路面难以压实，容易形成较大空隙导致水分渗入，降低粘结力使沥青从表面剥落，使沥青易与大气接触，加速老化，影响路面使用寿命。目前路面摊铺施工中，控制沥青用料温度的方法是，在拌合站进行拌合时，使出料时的沥青温度比实际使用温度高出20℃左右，以克服在运料途中的热量损失。但是现有的沥青运输过程中，并没有任何手段监测沥青温度，会出现沥青摊铺和初步碾压时的温度并没有达到使用要求的情况。传统测量沥青温度的方法一种是使用探针等接触式传感器直接手动测量，这种测量方式通常是随机选取一些点，进行抽查，只能得到某点处的温度，既不能测得较深处的沥青温度，也无法得到沥青温度的衰减情况，所能反映的沥青温度分布信息有限。另一种是将接触式传感器安装在车斗内固定位置，接触式传感器实时测量温度数据，但实际上运料车装卸沥青混合料的受力可达到三吨，接触式传感器无法承受此力，极易损坏接触式传感器或出现位置偏移，导致测量不准。综上所述，本专利技术提出的沥青运料过程温度监测方法能够实现沥青混合料的无接触式实时监测。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种沥青运料过程温度监测方法及系统。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是：一种沥青运料过程温度监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、采集多组数据，每组数据包括风速、气温、沥青混合料向外辐射温度和各个测温点处的沥青混合料实际温度这四种参数；步骤二、构建温度监测模型；(1)数据标准化处理：将步骤一采集的数据进行标准化处理，将标准化后的数据以组为单位划分训练集和测试集；(2)设计BP神经网络模型：BP神经网络输入层节点数为四个，分别为沥青混合料向外辐射温度、气温、风速以及有无保温材料；BP神经网络的输出层节点数为一个，即沥青混合料实际温度；BP神经网络包含一个隐含层；(3)训练BP神经网络模型；(4)测试BP神经网络模型；步骤三、利用步骤二得到的温度监测模型进行沥青混合料运输过程中的温度监测。步骤一的具体过程是：利用非接触式红外温度探测仪采集沥青混合料向外辐射温度，风速传感器采集风速，温度计采集气温；将运料车斗划分为多个区域，每个区域至少有一个接触式温度探针采集温度；将接触式温度探针竖直插入沥青混合料的二分之一深度处，利用接触式温度探针上的多个测温点采集不同深度处的温度，即沥青混合料实际温度；数据采集仪以固定采样频率实时同步记录和保存沥青混合料向外辐射温度和沥青混合料实际温度。每个测温点处均构建一个温度监测模型，实际应用时通过调用所有测温点处的温度监测模型，对每个测温点进行温度监测，得到整体的温度分布状况，实现车斗内沥青混合料的整体监测；或者通过调用某个区域内所有测温点处的温度监测模型，实现对这一区域的重点监测；或者通过调用某个测温点处的温度监测模型，实现对该测温点处的重点监测。步骤二中，有无保温材料以0/1形式输入，有保温材料则输入1，无保温材料则输入0。本专利技术还提供一种沥青运料过程温度监测系统，其特征在于，该系统包括智能处理设备、数据采集仪、非接触式红外温度探测仪、接触式温度探针、风速传感器和温度计；所述数据采集仪与智能处理设备通信，非接触式红外温度探测仪和接触式温度探针均与数据采集仪连接；非接触式红外温度探测仪采集沥青混合料向外辐射温度；接触式温度探针插入沥青混合料中，用于采集沥青混合料的实际温度，数据采集仪将采集的数据传输至智能处理设备；风速传感器和温度计用于采集风速和天气气温，并将采集的数据传输至智能处理设备。所述接触式温度探针包括不锈钢钢管和数据传输线，数据传输线内自上而下等间距布置多个数字温度传感器芯片，数据传输线和不锈钢钢管钢管之间填充有隔热材料，多个数字温度传感器芯片均置于数据传输线内部，数字温度传感器芯片用于测量沥青混合料的温度，每个数字温度传感器芯片的位置即为一个测温点，故接触式温度探针上分布有多个测温点。所述接触式温度探针的探头采用尖头设计，探针尾部设置有耐高温手握把手，手握把手与不锈钢钢管上端通过螺栓固定，同时进行加固处理，热熔胶密封固定。所述智能处理设备为云端服务器或上位机，智能处理设备通过无线传输模块与数据采集仪、风速传感器、温度计通信。风速传感器为三杯式风速传感器，温度计为电子温度计。该系统还包括接收设备；所述接收设备为平板电脑或手机或车载终端。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的方法通过温度监测模型建立了沥青混合料向外辐射的温度与实际温度之间的关系，实际应用时非接触式红外温度探测仪采集沥青混合料向外辐射的温度，经过温度监测模型后，得到测温点处沥青混合料的实际温度，实现运输过程中无接触式智能监测，解决了沥青混合料运料过程中温度不易测量的问题，填补沥青混合料运输过程温度监测的空白。2、本专利技术在各个测温点处均构建了温度监测模型，实际应用时，可以调用所有测温点处的温度监测模型，对每个测温点进行温度监测，实现车斗内沥青混合料的整体监测，得到整体的温度分布状况；或者调用某个区域内所有测温点处的温度监测模型，实现对这一区域的重点监测；或者调用某个测温点处的温度监测模型，实现对某点处的重点监测。3、根据本专利技术采集的温度参数得到沥青混合料的温度衰减情况，为运料车的调度、沥青混合料运输过程保温方案的研究、质量追溯等提供依据，节约人力物力，降低了施工成本。4、本专利技术的沥青运料过程温度监测系统可以接入现有的施工管理系统，施工管理系统通常包括沥青生产质量监控模块、沥青运输监控模块、摊铺碾压智能监控模块等，即可形成生产全过程的智能施工管理系统。5、非接触式红外温度探测仪通过强磁安装在车斗上，不需要与沥青混合料直接接触，因此可以有效降低非接触式红外温度探测仪损坏概率，延长使用寿命。6、本专利技术的接触式温度探针采用不锈钢钢管构成，刚度大，不易变形，能做成大尺寸的探针，且适用于沥青混合料运输过程中使用，探针能顺利不变形的插入沥青中，同时把手的加固设计，又能使探针在运输结束时方便拔出，使用方便。每个探针中均包含高度方向上的多个测温点，能同时测量同一位置不同深度处的温度。附图说明图1为本专利技术的方法整体流程图；图2为本专利技术的实施例中接触式温度探针的测量状态图；图3为本专利技术的实施例中运料车车斗的区域划分示意图；图4为本专利技术的系统的控制框图；图中，1、智能处理设备；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沥青运料过程温度监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、采集多组数据，每组数据包括风速、气温、沥青混合料向外辐射温度和各个测温点处的沥青混合料实际温度这四种参数；/n步骤二、构建温度监测模型；/n(1)数据标准化处理：将步骤一采集的数据进行标准化处理，将标准化后的数据以组为单位划分训练集和测试集；/n(2)设计BP神经网络模型：BP神经网络输入层节点数为四个，分别为沥青混合料向外辐射温度、气温、风速以及有无保温材料；BP神经网络的输出层节点数为一个，即沥青混合料实际温度；BP神经网络包含一个隐含层；/n(3)训练BP神经网络模型；/n(4)测试BP神经网络模型；/n步骤三、利用步骤二得到的温度监测模型进行沥青混合料运输过程中的温度监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种沥青运料过程温度监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采集多组数据，每组数据包括风速、气温、沥青混合料向外辐射温度和各个测温点处的沥青混合料实际温度这四种参数；
步骤二、构建温度监测模型；
(1)数据标准化处理：将步骤一采集的数据进行标准化处理，将标准化后的数据以组为单位划分训练集和测试集；
(2)设计BP神经网络模型：BP神经网络输入层节点数为四个，分别为沥青混合料向外辐射温度、气温、风速以及有无保温材料；BP神经网络的输出层节点数为一个，即沥青混合料实际温度；BP神经网络包含一个隐含层；
(3)训练BP神经网络模型；
(4)测试BP神经网络模型；
步骤三、利用步骤二得到的温度监测模型进行沥青混合料运输过程中的温度监测。


2.根据权利要求1所述的沥青运料过程温度监测方法，其特征在于，步骤一的具体过程是：
利用非接触式红外温度探测仪采集沥青混合料向外辐射温度，风速传感器采集风速，温度计采集气温；将运料车斗划分为多个区域，每个区域至少有一个接触式温度探针采集温度；将接触式温度探针竖直插入沥青混合料的二分之一深度处，利用接触式温度探针上的多个测温点采集不同深度处的温度，即沥青混合料实际温度；数据采集仪以固定采样频率实时同步记录和保存沥青混合料向外辐射温度和沥青混合料实际温度。


3.根据权利要求2所述的沥青运料过程温度监测方法，其特征在于，每个测温点处均构建一个温度监测模型，实际应用时通过调用所有测温点处的温度监测模型，对每个测温点进行温度监测，得到整体的温度分布状况，实现车斗内沥青混合料的整体监测；或者通过调用某个区域内所有测温点处的温度监测模型，实现对这一区域的重点监测；或者通过调用某个测温点处的温度监测模型，实现对该测温点处的重点监测。


4.根据权利要求1-3任一所述的沥青运料过程温度监测方法，其特征在于，步骤二中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家乐，程驰，王雪菲，马国伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12