專利名稱：心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水利水電工程施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法。特別是涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)心墻 堆石壩施工質(zhì)量的精細(xì)化管理，以保證和提高工程施工質(zhì)量的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí) 監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
心墻堆石壩填筑碾壓質(zhì)量，尤其是防滲體心墻的施工質(zhì)量，直接關(guān)系到大壩的運(yùn)行 安全。在心墻堆石壩施工過程中，有效地控制壩料性質(zhì)和填筑密實(shí)度是保證大壩施工質(zhì) 量的關(guān)鍵?，F(xiàn)有心墻堆石壩施工質(zhì)量控制的方法和手段主要遵循《碾壓式土石壩施工規(guī) 范》(DL/T 5129-2001)規(guī)定。根據(jù)該規(guī)范規(guī)定，土石壩填筑碾壓質(zhì)量主要通過施工過 程中的壓實(shí)參數(shù)(鋪層厚度、土石料性質(zhì)、碾壓遍數(shù)、碾壓行車速度、激振力等)以及 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(單元驗(yàn)收的抽樣試驗(yàn)結(jié)果，如壓實(shí)度或干密度、含水量和級(jí)配等)來的控制； 而且壩料壓實(shí)質(zhì)量檢査，應(yīng)以控制碾壓參數(shù)為主，試坑取樣為輔。然而，常規(guī)的依靠監(jiān) 理和施工人員人為控制這些壓實(shí)參數(shù)，由于受人為因素干擾大，管理粗放，故質(zhì)量控制 的精度不高。所以，實(shí)際工程實(shí)施中，心墻堆石壩施工質(zhì)量控制主要還是以單元驗(yàn)收時(shí) 的試坑檢測(cè)結(jié)果為判斷依據(jù)。這樣做帶來的問題是用有限個(gè)試坑檢測(cè)結(jié)果去反映整個(gè) 施工單元倉(cāng)面的碾壓質(zhì)量，存在很大的誤差；此外，由于過多的挖坑作業(yè)會(huì)對(duì)大壩倉(cāng)面 施工作業(yè)帶來干擾，從而影響施工進(jìn)度，也難以滿足以高強(qiáng)度、高機(jī)械化為特點(diǎn)的大型 土石壩工程施工的要求。因此，采用具有實(shí)時(shí)性、全天候、高精度等特點(diǎn)的心墻堆石壩 施工質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)，對(duì)心墻堆石壩的填筑碾壓和壩料運(yùn)輸過程進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和反饋 控制，對(duì)于實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)精細(xì)化管理、確保施工質(zhì)量具有十分重要的意義。
目前，國(guó)內(nèi)外尚未有針對(duì)心墻堆石壩施工質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)控方面的研究。在國(guó)內(nèi)類似 的研究是武漢大學(xué)開發(fā)了混凝土面板堆石壩填筑施工質(zhì)量的GPS實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)(水力發(fā) 電，2002(10) :30-32)。該系統(tǒng)利用GPS技術(shù)，實(shí)時(shí)跟蹤碾壓機(jī)械的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而計(jì)算 運(yùn)行速度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)。但是，該系統(tǒng)針對(duì)混凝土面板堆石壩施工特點(diǎn)開發(fā)，而心 墻堆石壩施工無論從施工工藝還是填筑碾壓過程的控制(尤其是表現(xiàn)在對(duì)于心墻防滲體 的填筑碾壓質(zhì)量的控制)，都與面板堆石壩施工有著本質(zhì)的區(qū)別；此外，該系統(tǒng)對(duì)于堆 石體的填筑碾壓監(jiān)控也沒有涉及碾壓重要參數(shù)之一——碾壓機(jī)械輸出的激振力，更沒有
對(duì)壩料運(yùn)輸進(jìn)行有效監(jiān)控，所以該系統(tǒng)并不能適用于心墻堆石壩施工質(zhì)量的全面控制。 國(guó)外的相關(guān)研究也只是集中在交通道路施工領(lǐng)域。
文獻(xiàn)"01oufa， Amr A. ， Do Won-seok， Thomas H Randolph. Automated monitoring of compaction using GPS[A] ASCE Construction Congress Proceedings[C]，Minneapolis, MN， USA， 1997: 1004-1011" ， " Do Won-Seok， Oloufa Amr A. ， Thomas H Randolph. Evaluation of global positioning system devices for a quality control system for compaction operations [J]. Transportation Research Record, 1999， 1675: 67_74，， ， " David J White, Mark J Thompson, Kari Jovaag, et al. Field Evaluation of Compaction Monitoring Technology: Phase II [R]. Iowa State University, 2006，，， 都是利用GPS技術(shù)，對(duì)路基土石方碾壓過程進(jìn)行監(jiān)控，以控制路基碾壓的密實(shí)程度。綜 上所述，這些研究并能不適應(yīng)心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可實(shí)現(xiàn)心墻堆石壩施工過程中碾壓參數(shù)， 以及壩料上壩運(yùn)輸過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，可對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行多途徑的實(shí) 時(shí)報(bào)警和反饋控制的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，通過安裝在 碾壓機(jī)械上的監(jiān)測(cè)終端和壩料運(yùn)輸車上的監(jiān)測(cè)終端，實(shí)時(shí)采集碾壓機(jī)械的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、激
振力輸出狀態(tài)，以及壩料運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、空滿載狀態(tài)和卸料點(diǎn)坐標(biāo)，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí) 時(shí)發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中；然后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器端的應(yīng)用程序 實(shí)時(shí)分析判斷碾壓機(jī)的行車速度、激振力輸出是否超標(biāo)，壩料卸料點(diǎn)是否匹配，并通過 駕駛室報(bào)警器和便攜式PDA發(fā)出相應(yīng)報(bào)警；接著，現(xiàn)場(chǎng)分控站和總控中心的監(jiān)控終端計(jì) 算機(jī)通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線WiFi網(wǎng)絡(luò)，讀取上述數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析，包 括壩面碾壓質(zhì)量參數(shù)以及運(yùn)輸上壩監(jiān)控參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析；再將這些實(shí)時(shí)計(jì)算和分 析的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)作比較，根據(jù)偏差，通過PDA以及總控中心和現(xiàn)場(chǎng)分控站的
監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警，指導(dǎo)相關(guān)人員做出現(xiàn)場(chǎng)反饋與控制措施。 具體包括如下階段
(1) 確定施工倉(cāng)面，進(jìn)行倉(cāng)面劃分；
(2) 設(shè)定監(jiān)控倉(cāng)面的屬性，開始接收監(jiān)測(cè)信息；
(3) 碾壓過程信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送；
(4) 壩料上壩運(yùn)輸信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送；
(5) 根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)資料，預(yù)先設(shè)定心強(qiáng)堆石壩施工質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)，然后分別進(jìn)入 第6、 8階段；
(6) 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器端的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)分析判斷碾壓機(jī)的行車速 度、激振力輸出是否達(dá)標(biāo)，壩料卸料點(diǎn)是否匹配，是，分別進(jìn)入第12、 13階段，否則進(jìn) 入下一階段；
(7) 第一類報(bào)警超速、激振力和卸料點(diǎn)不符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行報(bào)警，然后進(jìn)入第11階
段；
(8) 現(xiàn)場(chǎng)分控站或總控中心實(shí)時(shí)計(jì)算和監(jiān)控施工質(zhì)量參數(shù)；(9) 將實(shí)時(shí)計(jì)算得到的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)作比較，分析判斷碾壓遍數(shù)、 壓實(shí)厚度以及監(jiān)測(cè)道路的行車密度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是，分別進(jìn)入第12、 13階段，否則進(jìn) 入下一階段；
(10) 第二類報(bào)警對(duì)碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度和道路行車密度的報(bào)警；
(11) 現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量的反饋與控制； 當(dāng)監(jiān)控的施工質(zhì)量參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理和施工人員采取相應(yīng)的施工調(diào)整措
施和補(bǔ)救措施。-
(12) 倉(cāng)面單元施工結(jié)束時(shí)，輸出監(jiān)控結(jié)果，作為質(zhì)量驗(yàn)收的材料；
(13) 同時(shí)，將施工倉(cāng)面的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，供后續(xù)査詢和分析。 階段3中所述的碾壓過程信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送的實(shí)現(xiàn)方法是通過安裝在碾壓
機(jī)械上的高精度GPS接收機(jī)，按設(shè)定的時(shí)間間隔定位碾壓機(jī)械當(dāng)前坐標(biāo)，并通過無線電 信號(hào)，接收GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的坐標(biāo)差分信息，修正當(dāng)前坐標(biāo)；同時(shí)，通過激振力實(shí)時(shí)釆 集裝置，實(shí)時(shí)識(shí)別當(dāng)前碾壓機(jī)械輸出的激振力狀態(tài)信號(hào)，將修正后的碾壓機(jī)當(dāng)前坐標(biāo)、 當(dāng)前時(shí)間以及激振力輸出狀態(tài)，通過GSM模塊，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
階段6中所述的碾壓機(jī)行車速度的計(jì)算，是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)時(shí)接收到的兩個(gè)相 鄰時(shí)間點(diǎn)的碾壓機(jī)械位置坐標(biāo)，動(dòng)態(tài)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻車輛速度，即兩點(diǎn)距離除以時(shí)間間隔。
階段6中所述的實(shí)時(shí)分析判斷壩料卸料點(diǎn)是否匹配，包括如下步驟
1) 上壩運(yùn)輸車到達(dá)卸料點(diǎn)后，司機(jī)觸發(fā)卸料開關(guān)，同時(shí)利用車載GPS確定卸料點(diǎn)位 置，并將卸料點(diǎn)位置和該車編號(hào)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；在該倉(cāng)面開始施工時(shí)，將上 壩車輛編號(hào)和壩料來源及名稱地綁定，從而確定該車所裝載的壩料名稱；
2) 將卸料坐標(biāo)點(diǎn)和施工倉(cāng)面高程上所有大壩分區(qū)數(shù)字地圖做圖形包含分析，確定該 卸料點(diǎn)所屬的大壩分區(qū)；
3) 由對(duì)應(yīng)的大壩分區(qū)，根據(jù)大壩設(shè)計(jì)，確定所需壩料的名稱；
4) 將該車所裝載的壩料名稱和卸料點(diǎn)所在分區(qū)的所需壩料名稱作匹配判斷，考慮同 一分區(qū)可對(duì)應(yīng)多種壩料的情況，兩者如一致，則說明卸料匹配；否則，說明卸料不匹配， 即卸料地點(diǎn)錯(cuò)誤；
5) 如發(fā)生卸料不匹配，則實(shí)時(shí)地向相關(guān)人員的便攜式PDA以及分控站和總控中心的 監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，指導(dǎo)卸料錯(cuò)誤的糾正。
階段7中所述的第一類報(bào)警是通過安裝在駕駛室的報(bào)警器，向司機(jī)發(fā)送報(bào)警信息 和聲音提示；同時(shí)，通過便攜式PDA，將相同信息發(fā)送給壩面監(jiān)理和施工管理人員；此外， 在現(xiàn)場(chǎng)分控站和總控中心的監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)上，也發(fā)出相同報(bào)警信息。
階段8中所述的實(shí)時(shí)計(jì)算施工質(zhì)量參數(shù)包括碾壓遍數(shù)、碾壓高程、壓實(shí)厚度在內(nèi)的 壩面碾壓質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，以及包括道路行車密度、運(yùn)輸上壩強(qiáng)度在內(nèi)的運(yùn)輸上壩 監(jiān)控參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算。
所述的碾壓遍數(shù)的計(jì)算是以像素為單位，以不同顏色表示碾壓遍數(shù)，具體是碾壓條帶經(jīng)過時(shí)給所覆蓋的每個(gè)像素設(shè)置顏色屬性，首先判斷該像素當(dāng)前顏色，換算得到當(dāng)前顏 色表示的碾壓遍數(shù)數(shù)值，然后將當(dāng)前碾壓遍數(shù)數(shù)值加1對(duì)應(yīng)的顏色賦予該像素，在査詢 遍數(shù)時(shí)，應(yīng)用顏色值返回函數(shù)捕獲鼠標(biāo)所在位置像素的顏色值，顯示該顏色值代表的碾 壓遍數(shù)；碾壓條帶是以碾壓軌跡為軸線、以半碾輪寬向兩邊垂直擴(kuò)展形成的碾壓條帶， 視為線寬等于碾輪寬度的線段，應(yīng)用移動(dòng)畫筆法進(jìn)行繪制，不同碾壓機(jī)軌跡定義為不同 的色彩；碾壓軌跡的組成單元是每秒鐘的軌跡段，即相鄰碾壓機(jī)械位置點(diǎn)間的線段，其 繪制采用線段生成技術(shù)中的Bresenham算法來實(shí)現(xiàn)；碾壓高程的計(jì)算精確到像素，以灰 度階值表示碾壓高程，具體是以時(shí)間順序繪制帶有高程信息的碾壓條帶在監(jiān)控倉(cāng)面單元 平面上進(jìn)行覆蓋與疊加，取位于最上層的軌跡點(diǎn)為離散點(diǎn)進(jìn)行高程數(shù)據(jù)的插值計(jì)算，依 據(jù)插值結(jié)果對(duì)碾壓條帶覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個(gè)像素進(jìn)行灰度賦值，灰度區(qū)間對(duì)應(yīng)高程區(qū)間， 在查詢高程時(shí)，應(yīng)用灰度值返回函數(shù)拾取各像素的灰度值，將該灰度值轉(zhuǎn)化為碾壓高程 數(shù)值；壓實(shí)厚度是該倉(cāng)面單元與其下層若干監(jiān)控倉(cāng)面單元豎向?qū)?yīng)位置間碾壓高程之差。 所述的運(yùn)輸上壩強(qiáng)度的計(jì)算是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的卸車記錄，統(tǒng)計(jì)某一時(shí)段內(nèi)上壩 運(yùn)輸車輛的卸車次數(shù)，以及卸車車輛號(hào)，則可計(jì)算出該時(shí)段內(nèi)某種壩料的上壩運(yùn)輸強(qiáng)度
及總的上壩運(yùn)輸強(qiáng)度；所述的道路行車密度統(tǒng)計(jì)方法包括
1) 生成大壩料源料場(chǎng)和上壩運(yùn)輸?shù)缆返膱?chǎng)地布置數(shù)字地圖，并在需要監(jiān)測(cè)的道路處 設(shè)置監(jiān)測(cè)標(biāo)志線；
2) 通過跟蹤上壩運(yùn)輸車輛的行駛軌跡，采用兩線相交的圖形判別算法，動(dòng)態(tài)判斷所 有車輛軌跡在設(shè)定時(shí)段間隔內(nèi)與標(biāo)志線的相交次數(shù)，即為該道路的雙向行車密度。
階段12中所述的輸出監(jiān)控結(jié)果包括反映超速和激振力狀況的碾壓軌跡線圖、碾壓 遍數(shù)圖、壓實(shí)厚度圖、壓實(shí)高程圖、卸料錯(cuò)誤表、道路行車密度統(tǒng)計(jì)圖和壩料運(yùn)輸上壩 強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)圖。
本發(fā)明的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，在符合心墻堆石壩施工質(zhì)量控制的流 程和工藝要求的前提下，全面地實(shí)現(xiàn)了心墻堆石壩施工中碾壓質(zhì)量控制參數(shù)和壩料上壩 運(yùn)輸過程的監(jiān)控;具備了遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)時(shí)性，將碾壓參數(shù)和壩料運(yùn)輸上壩監(jiān)控參數(shù)經(jīng)GPRS 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，保證了遠(yuǎn)程總控中心和監(jiān)理分控站數(shù)據(jù)分析的同步性， 克服了將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在車輛監(jiān)測(cè)終端，而無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)同步所造成的分析滯后的弊端； 釆用了基于像素的碾壓參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算和分析方法，克服了采用網(wǎng)格離散化算法的弊端， 有效地提高了心墻堆石壩施工質(zhì)量監(jiān)控的精度和圖形計(jì)算的靈活性。


圖l是本發(fā)明的整體流程圖2是本發(fā)明的信息流程示意圖3是心墻堆石壩碾壓過程實(shí)時(shí)監(jiān)控效果圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法做出詳細(xì)說明。
如圖2所示，本發(fā)明的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，通過安裝在碾壓機(jī)械上 的監(jiān)測(cè)終端和壩料運(yùn)輸車上的監(jiān)測(cè)終端，實(shí)時(shí)采集碾壓機(jī)械的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、激振力輸出狀 態(tài)，以及壩料運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、空滿載狀態(tài)和卸料點(diǎn)坐標(biāo)，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送至遠(yuǎn) 程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中；然后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器端的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)分析判 斷碾壓機(jī)的行車速度、激振力輸出是否超標(biāo)，壩料卸料點(diǎn)是否匹配，并通過駕駛室報(bào)警 器和相關(guān)人員的PDA發(fā)出相應(yīng)報(bào)警；接著，現(xiàn)場(chǎng)分控站和總控中心的監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)通 過有線網(wǎng)絡(luò)或無線WiFi網(wǎng)絡(luò)，讀取上述數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析，包括壩面 碾壓質(zhì)量參數(shù)(含行車軌跡、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)高程和壓實(shí)厚度)以及運(yùn)輸上壩監(jiān)控參數(shù) (含道路行車密度和運(yùn)輸上壩強(qiáng)度)的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析；再將這些實(shí)時(shí)計(jì)算和分析的結(jié) 果與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)作比較，根據(jù)偏差，通過相關(guān)人員的PDA以及總控中心和現(xiàn)場(chǎng)分控 站的監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警，指導(dǎo)相關(guān)人員做出現(xiàn)場(chǎng)反饋與控制措施。
如圖1所示，具體包括如下階段
(1) 確定施工倉(cāng)面，進(jìn)行倉(cāng)面劃分。
根據(jù)要監(jiān)控的倉(cāng)面所在的分區(qū)，以及倉(cāng)面預(yù)計(jì)碾壓后的高程，生成該高程下該分區(qū) 的數(shù)字地圖，然后在該層面上根據(jù)實(shí)際的施工區(qū)域(由控制點(diǎn)施工坐標(biāo)確定)進(jìn)行倉(cāng)面 劃分。倉(cāng)面控制點(diǎn)坐標(biāo)來源于施工單位呈報(bào)的開倉(cāng)計(jì)劃表及準(zhǔn)填證。
根據(jù)大壩體形和分區(qū)設(shè)計(jì)，建立大壩分區(qū)三維模型，然后將三維模型和不同高程面 做平面剖切，可得到各分區(qū)所有高程倉(cāng)面的數(shù)字地圖。
(2) 設(shè)定監(jiān)控倉(cāng)面的屬性，開始接收監(jiān)測(cè)信息。 對(duì)劃分好的倉(cāng)面進(jìn)行屬性設(shè)置，包括輸入倉(cāng)面名稱，以及進(jìn)行施工車輛綁定，確定
該倉(cāng)面施工的碾壓機(jī)標(biāo)識(shí)號(hào)和向該倉(cāng)面供料的運(yùn)輸車輛標(biāo)識(shí)號(hào)。
打開該倉(cāng)面的數(shù)字地圖，施工開始，準(zhǔn)備接收碾壓機(jī)械和上壩運(yùn)輸車輛的監(jiān)測(cè)信息。
(3) 碾壓過程信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送； 所述的碾壓過程信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送的實(shí)現(xiàn)方法是通過安裝在碾壓機(jī)械上的
高精度GPS接收機(jī)，按設(shè)定的時(shí)間間隔(如ls)定位碾壓機(jī)械當(dāng)前坐標(biāo)(x，乂力，并通 過無線電信號(hào)，接收GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的坐標(biāo)差分信息，修正當(dāng)前坐標(biāo)；同時(shí)，通過激振 力實(shí)時(shí)采集裝置，實(shí)時(shí)識(shí)別當(dāng)前碾壓機(jī)械輸出的激振力狀態(tài)信號(hào)，將修正后的碾壓機(jī)當(dāng) 前坐標(biāo)、當(dāng)前時(shí)間以及激振力輸出狀態(tài)，通過GSM模塊，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù) 服務(wù)器。
具體是通過安裝在碾壓機(jī)上碾壓參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置(包括衛(wèi)星天線、差分電臺(tái)天線、
高精度GPS接收機(jī)——如天寶5700S、激振力感應(yīng)裝置、GSM無線傳輸模塊——如西門子 MC39i或華為GTM900b，等)，獲得大壩填筑碾壓施工過程中的碾壓機(jī)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)(通過差分修正)、當(dāng)前時(shí)間、激振力輸出狀態(tài)和該碾壓車標(biāo)識(shí)號(hào)等信息，然后將有效的監(jiān)測(cè)結(jié) 果連續(xù)、實(shí)時(shí)地(每ls—個(gè)數(shù)據(jù))通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，上傳至遠(yuǎn)程中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，以 供后續(xù)應(yīng)用分析。
根據(jù)碾壓機(jī)械電路特性，激振力輸出狀態(tài)通過檔位開關(guān)來確定， 一般有高頻低振、 低頻高振和不開三種狀態(tài)，檔位開關(guān)都是通過電壓高低來觸發(fā)。所以，可以通過電子電 路AD轉(zhuǎn)換芯片，將開關(guān)的電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)的激振力輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
GPS差分基準(zhǔn)站主要包括GPS接收機(jī)、GPS衛(wèi)星天線、PDL無線電臺(tái)、差分信號(hào)無線 發(fā)送天線等。雙頻GPS接收機(jī)單點(diǎn)(一臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)解算)精度只能達(dá)到亞米 級(jí)的觀測(cè)精度，這顯然無法滿足實(shí)際工程需要，為了提高碾壓機(jī)械GPS接收機(jī)的計(jì)算精 度，使用GPSRTK(動(dòng)態(tài)差分)技術(shù)，利用已知的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)來修正實(shí)時(shí)獲得的測(cè)量結(jié)果。 通過數(shù)據(jù)鏈，將基準(zhǔn)站的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)和已知位置信息實(shí)時(shí)發(fā)送給碾壓機(jī)車載的GPS接 收機(jī)，與碾壓機(jī)車載的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行載波相位差分?jǐn)?shù)據(jù)處理，從而計(jì)算出更高 精度的碾壓機(jī)位置坐標(biāo)，使精度提高到厘米級(jí)，具體為平面精度一般小于3cm，高程精度 一般小于5cm，這樣就可滿足心墻堆石壩碾壓質(zhì)量控制的要求。
(4) 壩料上壩運(yùn)輸信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送； 安裝在壩料運(yùn)輸車輛上的GPS接收機(jī)(如四維GV-IV型)，按足夠小的時(shí)間間隔(如
lmin)定位運(yùn)輸車輛的當(dāng)前坐標(biāo)；并通過安裝在運(yùn)輸車上的裝卸料觸發(fā)按鈕，識(shí)別車輛 空滿載狀態(tài)，并在觸發(fā)卸料按鈕時(shí)，通過GPS主機(jī)同步定位卸料點(diǎn)坐標(biāo)；將運(yùn)輸車輛的 當(dāng)前坐標(biāo)、當(dāng)前時(shí)間以及車輛空滿載狀態(tài)、卸料點(diǎn)坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)時(shí)間，通過GSM通訊模塊 (西門子MC39i或華為GTM900b)，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
裝卸料觸發(fā)按鈕實(shí)際上是一個(gè)電路開關(guān)，要求司機(jī)在裝料和卸料時(shí)分別按相應(yīng)的按 鈕，然后可將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)卸料或裝料狀態(tài)的數(shù)字信號(hào)。
(5) 根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)資料，預(yù)先設(shè)定心強(qiáng)堆石壩施工質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)；如行車速度小 于3km/h，碾壓遍數(shù)大于10遍，壓實(shí)厚度小于30cm，各料源地供應(yīng)大壩分區(qū)等。然后， 分別進(jìn)入第6、 8階段；
(6) 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器端的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)分析判斷碾壓機(jī)的行車速 度、激振力輸出是否達(dá)標(biāo)，壩料卸料點(diǎn)是否匹配，是，分別進(jìn)入第12、 13階段，否則進(jìn) 入下一階段；
所述的碾壓機(jī)行車速度的計(jì)算，是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)時(shí)接收到的兩個(gè)相鄰時(shí)間點(diǎn) 的碾壓機(jī)械位置坐標(biāo)，動(dòng)態(tài)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻車輛速度，即兩點(diǎn)距離除以時(shí)間間隔。 所述的實(shí)時(shí)分析判斷壩料卸料點(diǎn)是否匹配，包括如下步驟
1) 上壩運(yùn)輸車到達(dá)卸料點(diǎn)后，司機(jī)觸發(fā)卸料開關(guān)，同時(shí)利用車載GPS確定卸料點(diǎn)位 置，并將卸料點(diǎn)位置和該車編號(hào)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；在該倉(cāng)面開始施工時(shí)，將上 壩車輛編號(hào)和壩料來源及名稱地綁定，從而確定該車所裝載的壩料名稱；
2) 將卸料坐標(biāo)點(diǎn)和施工倉(cāng)面高程上所有大壩分區(qū)數(shù)字地圖做圖形包含分析，確定該卸料點(diǎn)所屬的大壩分區(qū)；
3) 由對(duì)應(yīng)的大壩分區(qū)，根據(jù)大壩設(shè)計(jì)，確定所需壩料的名稱；
4) 將該車所裝載的壩料名稱和卸料點(diǎn)所在分區(qū)的所需壩料名稱作匹配判斷，考慮同 一分區(qū)可對(duì)應(yīng)多種壩料的情況，兩者如一致，則說明卸料匹配；否則，說明卸料不匹配， 即卸料地點(diǎn)錯(cuò)誤；
5) 如發(fā)生卸料不匹配，則實(shí)時(shí)地向相關(guān)人員的便攜式PM以及分控站和總控中心的 監(jiān)控終端PC發(fā)出報(bào)警信息，指導(dǎo)卸料錯(cuò)誤的糾正。
(7) 第一類報(bào)警超速、激振力和卸料點(diǎn)不符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行報(bào)警，然后進(jìn)入第11階
段；
所述的第一類報(bào)警是通過安裝在駕駛室的報(bào)警器，向司機(jī)發(fā)送報(bào)警信息和聲音提 示；同時(shí)，通過便攜式PDA (如HP iPAQ rw6818)，將相同信息發(fā)送給壩面監(jiān)理和施工 管理人員；此外，在現(xiàn)場(chǎng)分控站和總控中心的監(jiān)控終端的計(jì)算機(jī)上，也會(huì)發(fā)出相同報(bào)警 信息。在碾壓機(jī)駕駛室內(nèi)安裝超速報(bào)警器是一個(gè)可編程的智能手機(jī)作為主機(jī)，以不限量 接收?qǐng)?bào)警短信(當(dāng)短信容量超過內(nèi)存時(shí)，自動(dòng)刪除最早先短信)；采用太陽能電池自動(dòng) 供電，以避免人工充電帶來的弊端。
所述現(xiàn)場(chǎng)分控站需設(shè)置在大壩施工作業(yè)面附近，以方便現(xiàn)場(chǎng)信息傳遞和反饋，并根 據(jù)大壩建設(shè)進(jìn)程調(diào)整分控站位置；需24小時(shí)常駐監(jiān)理(三班倒)，便于監(jiān)理人員在施工 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控碾壓質(zhì)量， 一旦出現(xiàn)質(zhì)量偏差，可以在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行糾偏工作。分控站設(shè) 備主要由網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備(有線網(wǎng)或無線WiFi網(wǎng)絡(luò))、高性能計(jì)算機(jī)多臺(tái)、雙向?qū)χv機(jī)等。
所述總控中心一般設(shè)在離施工現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)距離的業(yè)主營(yíng)地，主要包括服務(wù)器系統(tǒng)(數(shù) 據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器)、計(jì)算工作站系統(tǒng)(高性能計(jì)算機(jī)多臺(tái))等?？偪刂行呐浜?現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，對(duì)壩面碾壓質(zhì)量和壩料上壩運(yùn)輸過程進(jìn)行監(jiān)控；尤其是當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)分控站出現(xiàn)意 外，如通訊中斷、現(xiàn)場(chǎng)斷電時(shí)，代替現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理完成其相應(yīng)工作。
(8) 現(xiàn)場(chǎng)分控站或總控中心實(shí)時(shí)計(jì)算和監(jiān)控施工質(zhì)量參數(shù)； 所述的實(shí)時(shí)計(jì)算和監(jiān)控施工質(zhì)量參數(shù)包括碾壓遍數(shù)、碾壓高程、壓實(shí)厚度在內(nèi)的壩
面碾壓質(zhì)量參數(shù)(監(jiān)控圖見圖3)，以及包括道路行車密度、運(yùn)輸上壩強(qiáng)度在內(nèi)的運(yùn)輸上 壩監(jiān)控參數(shù)。
所述的碾壓遍數(shù)的計(jì)算是以像素為單位，以不同顏色表示碾壓遍數(shù)，具體是碾壓條 帶經(jīng)過時(shí)給所覆蓋的每個(gè)像素設(shè)置顏色屬性，首先判斷該像素當(dāng)前顏色，換算得到當(dāng)前 顏色表示的碾壓遍數(shù)數(shù)值，然后將當(dāng)前碾壓遍數(shù)數(shù)值加1對(duì)應(yīng)的顏色賦予該像素，在査 詢遍數(shù)時(shí)，應(yīng)用顏色值返回函數(shù)捕獲鼠標(biāo)所在位置像素的顏色值，顯示該顏色值代表的 碾壓遍數(shù)。
在繪制碾壓條帶前須將監(jiān)控單元內(nèi)像素填充碾壓遍數(shù)0所對(duì)應(yīng)的顏色，采用種子填 充算法對(duì)所監(jiān)控的施工倉(cāng)面多邊形進(jìn)行區(qū)域填充先將區(qū)域內(nèi)的一像素定為種子點(diǎn)，賦 予指定的顏色，然后將該像素的顏色值擴(kuò)展到整個(gè)區(qū)域內(nèi)其他的像素。碾壓條帶是以碾壓軌跡為軸線、以半碾輪寬向兩邊垂直擴(kuò)展形成的碾壓條帶，可視為 線寬等于碾輪寬度的線段，則可應(yīng)用移動(dòng)畫筆法進(jìn)行繪制，其實(shí)現(xiàn)方法為采用方形畫 筆，將畫筆寬度設(shè)置為代表碾輪寬度的數(shù)值，畫筆中心沿軌跡線段移動(dòng)即可產(chǎn)生相應(yīng)的 碾壓條帶。此外，不同碾壓機(jī)軌跡定義為不同的色彩，以便于區(qū)分。
碾壓軌跡的組成單元是每秒鐘的軌跡段，即相鄰碾壓機(jī)械位置點(diǎn)間的線段，其繪制可 采用線段生成技術(shù)中的Bresenham算法來實(shí)現(xiàn)。如果相鄰兩秒的碾壓機(jī)位置坐標(biāo)為 (U)、 (X2，Y2)，此兩點(diǎn)間的軌跡段生成步驟為
1) 畫點(diǎn)(Xi，Y!)， dx= X2-Xu dy= Y2-Y"誤差初值為P產(chǎn)2dy-dx。
2) 令1=1，畫直線段的下一點(diǎn)像素坐標(biāo)(Xw，Yw);若Pi〉0，則Yi+產(chǎn)Yi+l，否則
Yi+1=
3) 求下一個(gè)誤差；若1+1= Yi+1，則Pi+產(chǎn)Pi+2dy-2dx，否則Pi+1= Pi+2dy。 i=i+l;若Kdx+l，則轉(zhuǎn)入步驟2)，否則畫線結(jié)束。
碾壓高程的計(jì)算精確到像素，以灰度階值表示碾壓高程，具體是以時(shí)間順序繪制帶 有高程信息的碾壓條帶在監(jiān)控倉(cāng)面單元平面上進(jìn)行覆蓋與疊加，取位于最上層的軌跡點(diǎn) 為離散點(diǎn)進(jìn)行高程數(shù)據(jù)的插值計(jì)算，依據(jù)插值結(jié)果對(duì)碾壓條帶覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個(gè)像素進(jìn) 行灰度賦值，灰度區(qū)間對(duì)應(yīng)高程區(qū)間，在査詢高程時(shí)，應(yīng)用灰度值返回函數(shù)拾取各像素 的灰度值，將該灰度值轉(zhuǎn)化為碾壓高程數(shù)值；壓實(shí)厚度是該倉(cāng)面單元與其下層若干監(jiān)控 倉(cāng)面單元豎向?qū)?yīng)位置間碾壓高程之差。
所述的運(yùn)輸上壩強(qiáng)度的計(jì)算是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的卸車記錄，統(tǒng)計(jì)某一時(shí)段內(nèi)上 壩運(yùn)輸車輛的卸車次數(shù)，以及卸車車輛編號(hào)(由該車輛號(hào)確定車輛載重量/方量，以及所
載壩料名稱)，則可計(jì)算出該時(shí)段內(nèi)某種壩料的上壩運(yùn)輸強(qiáng)度及總的上壩運(yùn)輸強(qiáng)度；所 述的道路行車密度統(tǒng)計(jì)方法包括
1) 生成大壩料源料場(chǎng)和上壩運(yùn)輸?shù)缆返膱?chǎng)地布置數(shù)字地圖，并在需要監(jiān)測(cè)的道路處 設(shè)置監(jiān)測(cè)標(biāo)志線；
2) 通過跟蹤上壩運(yùn)輸車輛的行駛軌跡，采用兩線相交的圖形判別算法，動(dòng)態(tài)判斷所 有車輛軌跡在設(shè)定時(shí)段間隔內(nèi)(如1小時(shí))與標(biāo)志線的相交次數(shù)，即為該道路的雙向行 車密度。
(9) 將實(shí)時(shí)計(jì)算得到的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)作比較，分析判斷碾壓遍數(shù)、 壓實(shí)厚度以及監(jiān)測(cè)道路的行車密度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是，分別進(jìn)入第12、 13階段，否則進(jìn) 入下一階段；
(10) 第二類報(bào)警對(duì)碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度和道路行車密度的報(bào)警；
當(dāng)碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度以及監(jiān)測(cè)道路的行車密度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，通過現(xiàn)場(chǎng)分控 站和總控中心的監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，提示超標(biāo)內(nèi)容以及超標(biāo)區(qū)域等。
(11) 現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量的反饋與控制； 當(dāng)監(jiān)控的施工質(zhì)量參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理和施工人員采取相應(yīng)的施工調(diào)整措施和補(bǔ)救措施。對(duì)于第一類報(bào)警，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理指導(dǎo)施工人員和司機(jī)糾正速度、激振力和卸 料點(diǎn)。對(duì)于第二類報(bào)警，當(dāng)碾壓遍數(shù)不足或壓實(shí)厚度過大時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理通過對(duì)講機(jī)給施 工人員發(fā)出指令，進(jìn)行補(bǔ)碾；當(dāng)某個(gè)道路口行車密度過大時(shí)，監(jiān)理通知施工單位對(duì)運(yùn)輸 上壩車輛進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。
(12) 倉(cāng)面單元施工結(jié)束時(shí)，輸出監(jiān)控結(jié)果，作為質(zhì)量驗(yàn)收的材料； 所述的輸出監(jiān)控結(jié)果包括反映超速和激振力不符標(biāo)準(zhǔn)軌跡的碾壓軌跡線圖、碾壓
遍數(shù)圖、壓實(shí)厚度圖、壓實(shí)高程圖、卸料錯(cuò)誤表、道路行車密度統(tǒng)計(jì)圖和壩料運(yùn)輸上壩 強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)圖。
在每個(gè)倉(cāng)面施工完成時(shí)，分控站監(jiān)理輸出心強(qiáng)堆石壩施工質(zhì)量的監(jiān)控結(jié)果，包括碾 壓軌跡線圖(反映超速和激振力不符標(biāo)準(zhǔn)的軌跡)、碾壓遍數(shù)圖、壓實(shí)厚度圖、壓實(shí)高 程圖、卸料錯(cuò)誤表、道路行車密度統(tǒng)計(jì)圖和壩料運(yùn)輸上壩強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)圖等，作為倉(cāng)面驗(yàn)收 的輔助材料和依據(jù)。
(13) 同時(shí)，將施工倉(cāng)面的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，供后續(xù)查詢和分析。
權(quán)利要求
1.一種心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，通過安裝在碾壓機(jī)械上的監(jiān)測(cè)終端和壩料運(yùn)輸車上的監(jiān)測(cè)終端，實(shí)時(shí)采集碾壓機(jī)械的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、激振力輸出狀態(tài)，以及壩料運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、空滿載狀態(tài)和卸料點(diǎn)坐標(biāo)，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中；然后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器端的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)分析判斷碾壓機(jī)的行車速度、激振力輸出是否超標(biāo)，壩料卸料點(diǎn)是否匹配，并通過駕駛室報(bào)警器和便攜式PDA發(fā)出相應(yīng)報(bào)警；接著，現(xiàn)場(chǎng)分控站和總控中心的監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線WiFi網(wǎng)絡(luò)，讀取上述數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析，包括壩面碾壓質(zhì)量參數(shù)以及運(yùn)輸上壩監(jiān)控參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析；再將這些實(shí)時(shí)計(jì)算和分析的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)作比較，根據(jù)偏差，通過PDA以及總控中心和現(xiàn)場(chǎng)分控站的監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警，指導(dǎo)相關(guān)人員做出現(xiàn)場(chǎng)反饋與控制措施。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，具體包 括如下階段(1) 確定施工倉(cāng)面，進(jìn)行倉(cāng)面劃分；(2) 設(shè)定監(jiān)控倉(cāng)面的屬性，開始接收監(jiān)測(cè)信息；(3) 碾壓過程信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送；(4) 壩料上壩運(yùn)輸信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送；(5) 根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)資料，預(yù)先設(shè)定心強(qiáng)堆石壩施工質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)，然后分別進(jìn)入 第6、 8階段；(6) 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器端的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)分析判斷碾壓機(jī)的行車速 度、激振力輸出是否達(dá)標(biāo)，壩料卸料點(diǎn)是否匹配，是，分別進(jìn)入第12、 13階段，否則進(jìn) 入下一階段；(7) 第一類報(bào)警超速、激振力和卸料點(diǎn)不符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行報(bào)警，然后進(jìn)入第11階段；(8) 現(xiàn)場(chǎng)分控站或總控中心實(shí)時(shí)計(jì)算和監(jiān)控施工質(zhì)量參數(shù)；(9) 將實(shí)時(shí)計(jì)算得到的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)作比較，分析判斷碾壓遍數(shù)、 壓實(shí)厚度以及監(jiān)測(cè)道路的行車密度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是，分別進(jìn)入第12、 13階段，否則進(jìn) 入下一階段；(10) 第二類報(bào)警對(duì)碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度和道路行車密度的報(bào)警；(11) 現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量的反饋與控制； 當(dāng)監(jiān)控的施工質(zhì)量參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理和施工人員采取相應(yīng)的施工調(diào)整措施和補(bǔ)救措施。(12) 倉(cāng)面單元施工結(jié)束時(shí)，輸出監(jiān)控結(jié)果，作為質(zhì)量驗(yàn)收的材料；(13) 同時(shí)，將施工倉(cāng)面的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，供后續(xù)査詢和分析。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，階段3中所述的碾壓過程信息自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)發(fā)送的實(shí)現(xiàn)方法是通過安裝在碾壓機(jī)械上的高 精度GPS接收機(jī)，按設(shè)定的時(shí)間間隔定位碾壓機(jī)械當(dāng)前坐標(biāo)，并通過無線電信號(hào)，接收 GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的坐標(biāo)差分信息，修正當(dāng)前坐標(biāo)；同時(shí)，通過激振力實(shí)時(shí)采集裝置，實(shí)時(shí) 識(shí)別當(dāng)前碾壓機(jī)械輸出的激振力狀態(tài)信號(hào)，將修正后的碾壓機(jī)當(dāng)前坐標(biāo)、當(dāng)前時(shí)間以及激振力輸出狀態(tài)，通過GSM模塊，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，階段6 中所述的碾壓機(jī)行車速度的計(jì)算，是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)時(shí)接收到的兩個(gè)相鄰時(shí)間點(diǎn)的 碾壓機(jī)械位置坐標(biāo)，動(dòng)態(tài)計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻車輛速度，即兩點(diǎn)距離除以時(shí)間間隔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，階段6 中所述的實(shí)時(shí)分析判斷壩料卸料點(diǎn)是否匹配，包括如下步驟1) 上壩運(yùn)輸車到達(dá)卸料點(diǎn)后，司機(jī)觸發(fā)卸料開關(guān)，同時(shí)利用車載GPS確定卸料點(diǎn)位 置，并將卸料點(diǎn)位置和該車編號(hào)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；在該倉(cāng)面開始施工時(shí)，將上壩車輛編號(hào)和壩料來源及名稱地綁定，從而確定該車所裝載的壩料名稱；2) 將卸料坐標(biāo)點(diǎn)和施工倉(cāng)面高程上所有大壩分區(qū)數(shù)字地圖做圖形包含分析，確定該 卸料點(diǎn)所屬的大壩分區(qū)；3) 由對(duì)應(yīng)的大壩分區(qū)，根據(jù)大壩設(shè)計(jì)，確定所需壩料的名稱；4) 將該車所裝載的壩料名稱和卸料點(diǎn)所在分區(qū)的所需壩料名稱作匹配判斷，考慮同 一分區(qū)可對(duì)應(yīng)多種壩料的情況，兩者如一致，則說明卸料匹配；否則，說明卸料不匹配， 即卸料地點(diǎn)錯(cuò)誤；5) 如發(fā)生卸料不匹配，則實(shí)時(shí)地向相關(guān)人員的便攜式PDA以及分控站和總控中心的 監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，指導(dǎo)卸料錯(cuò)誤的糾正。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，階段7 中所述的第一類報(bào)警是通過安裝在駕駛室的報(bào)警器，向司機(jī)發(fā)送報(bào)警信息和聲音提示； 同時(shí)，通過便攜式PDA，將相同信息發(fā)送給壩面監(jiān)理和施工管理人員；此外，在現(xiàn)場(chǎng)分控 站和總控中心的監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)上，也發(fā)出相同報(bào)警信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，階段8 中所述的實(shí)時(shí)計(jì)算施工質(zhì)量參數(shù)包括碾壓遍數(shù)、碾壓高程、壓實(shí)厚度在內(nèi)的壩面碾壓質(zhì) 量參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，以及包括道路行車密度、運(yùn)輸上壩強(qiáng)度在內(nèi)的運(yùn)輸上壩監(jiān)控參數(shù)的 實(shí)時(shí)計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，所述的 碾壓遍數(shù)的計(jì)算是以像素為單位，以不同顏色表示碾壓遍數(shù)，具體是碾壓條帶經(jīng)過時(shí)給 所覆蓋的每個(gè)像素設(shè)置顏色屬性，首先判斷該像素當(dāng)前顏色，換算得到當(dāng)前顏色表示的 碾壓遍數(shù)數(shù)值，然后將當(dāng)前碾壓遍數(shù)數(shù)值加1對(duì)應(yīng)的顏色賦予該像素，在查詢遍數(shù)時(shí)， 應(yīng)用顏色值返回函數(shù)捕獲鼠標(biāo)所在位置像素的顏色值，顯示該顏色值代表的碾壓遍數(shù)； 碾壓條帶是以碾壓軌跡為軸線、以半碾輪寬向兩邊垂直擴(kuò)展形成的碾壓條帶，視為線寬等于碾輪寬度的線段，應(yīng)用移動(dòng)畫筆法進(jìn)行繪制，不同碾壓機(jī)軌跡定義為不同的色彩； 碾壓軌跡的組成單元是每秒鐘的軌跡段，即相鄰碾壓機(jī)械位置點(diǎn)間的線段，其繪制采用 線段生成技術(shù)中的Bresenham算法來實(shí)現(xiàn)；碾壓高程的計(jì)算精確到像素，以灰度階值表 示碾壓高程，具體是以時(shí)間順序繪制帶有高程信息的碾壓條帶在監(jiān)控倉(cāng)面單元平面上進(jìn) 行覆蓋與疊加，取位于最上層的軌跡點(diǎn)為離散點(diǎn)進(jìn)行高程數(shù)據(jù)的插值計(jì)算，依據(jù)插值結(jié) 果對(duì)碾壓條帶覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個(gè)像素進(jìn)行灰度賦值，灰度區(qū)間對(duì)應(yīng)高程區(qū)間，在査詢高 程時(shí)，應(yīng)用灰度值返回函數(shù)拾取各像素的灰度值，將該灰度值轉(zhuǎn)化為碾壓高程數(shù)值；壓 實(shí)厚度是該倉(cāng)面單元與其下層若干監(jiān)控倉(cāng)面單元豎向?qū)?yīng)位置間碾壓高程之差。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，所述的 運(yùn)輸上壩強(qiáng)度的計(jì)算是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的卸車記錄，統(tǒng)計(jì)某一時(shí)段內(nèi)上壩運(yùn)輸車輛 的卸車次數(shù)，以及卸車車輛號(hào)，則可計(jì)算出該時(shí)段內(nèi)某種壩料的上壩運(yùn)輸強(qiáng)度及總的上 壩運(yùn)輸強(qiáng)度；所述的道路行車密度統(tǒng)計(jì)方法包括1) 生成大壩料源料場(chǎng)和上壩運(yùn)輸?shù)缆返膱?chǎng)地布置數(shù)字地圖，并在需要監(jiān)測(cè)的道路處 設(shè)置監(jiān)測(cè)標(biāo)志線；2) 通過跟蹤上壩運(yùn)輸車輛的行駛軌跡，采用兩線相交的圖形判別算法，動(dòng)態(tài)判斷所 有車輛軌跡在設(shè)定時(shí)段間隔內(nèi)與標(biāo)志線的相交次數(shù)，即為該道路的雙向行車密度。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，階段 12中所述的輸出監(jiān)控結(jié)果包括反映超速和激振力狀況的碾壓軌跡線圖、碾壓遍數(shù)圖、 壓實(shí)厚度圖、壓實(shí)高程圖、卸料錯(cuò)誤表、道路行車密度統(tǒng)計(jì)圖和壩料運(yùn)輸上壩強(qiáng)度統(tǒng)計(jì) 圖。
全文摘要
一種心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，通過安裝在碾壓機(jī)械上和壩料運(yùn)輸車上的監(jiān)測(cè)終端，實(shí)時(shí)采集碾壓機(jī)械的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、激振力輸出狀態(tài)，壩料運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、空滿載狀態(tài)和卸料點(diǎn)坐標(biāo)，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中；服務(wù)器實(shí)時(shí)分析判斷碾壓機(jī)的行車速度、激振力輸出是否超標(biāo)，壩料卸料點(diǎn)是否匹配，并通過報(bào)警器和PDA發(fā)出相應(yīng)報(bào)警；現(xiàn)場(chǎng)分控站和總控中心的監(jiān)控終端通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行包括壩面碾壓質(zhì)量參數(shù)以及運(yùn)輸上壩監(jiān)控參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析并與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)作比較，根據(jù)偏差，通過PDA以及總控中心和現(xiàn)場(chǎng)分控站的監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警，指導(dǎo)相關(guān)人員做出現(xiàn)場(chǎng)反饋。本發(fā)明有效地提高了心墻堆石壩施工質(zhì)量監(jiān)控的精度和圖形計(jì)算的靈活性。
文檔編號(hào)G01S1/00GK101582198SQ20091006924
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者劉東海, 博 崔, 張社榮, 楊晉生, 鐘登華 申請(qǐng)人:天津大學(xué)