基于GPS技术的压实度实时检测系统-论文.pdf

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1、第22卷第3期厦门理工学院学报Vo1．22No．32014年6月JournalofXiamenUniversityofTechnologyJun．2014基于GPS技术的压实度实时检测系统丁伟峰，曹源文(重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆400074)[摘要]为了解决道路压实度传统检测方法的滞后性、局限性等问题，提高道路质量和压实效率，通过传感技术采集振动压路机的振动信号，结合压路机加速度与道路压实度的理论关系，判断道路压实度情况．利用DGPS技术对压路机进行定位，获取压路机的地理位置；利用无线网络技术及时将压实度及其位

2、置坐标捆绑式反馈给驾驶室或者质量监控中心．经过分析论证可知，提出的压实度检测方法能够迅速地检测道路压实度，避免了传统检测方法的盲目性和局限性．[关键词]实时检测；GPS实时定位；压实度[中图分类号]U415．521[文献标志码]A[文章编号]1673—4432(2014)03—0076—06近年来，随着道路工程的迅猛发展，铺设高质量、长寿命的道路成为业界追求的共同目标．道路压实度作为影响路面质量的一个重要因素，成为工程施工人员重点控制对象．如何在施工中控制道路压实度，成为道路施工人员长期以来的难题．现代道路施工大多采用传统

3、压实度检测方法，主要包括环刀法、灌砂法、水袋法、核子密实度法等．这些检测方法是在道路施压完成后，在道路上选取试点，钻孔、取样，然后进行测试．此类压实度检测方法多是事后处理、抽样调查，无法及时发现问题，而且很难代表整个路段的质量情况，从而为道路质量埋下隐患．GPS全球定位技术以及无线网络技术的日趋成熟，为压实度实时检测提供了全新的思路．由于GPS全球定位技术已经从最初的取代常规大地测量，逐渐发展到精密工程测量、航空摄影测量、交通管制等各个领域，且其定位精度十分精准，完全满足工程现实应用的需要．特别是差分GPS定位技术大大提高

4、了定位精度，因此，在道路压实度实时监控中采用差分定位技术就可以满足工程需要．本中提出的道路压实度连续定位监控系统集GPS全球定位技术与无线网络技术于一体，实现了远程实时检测道路施工中道路压实情况，可以随时定位质量不合格的路段，及时全面地发现道路压实问题．1加速度一压实度关系理论基础将ICP加速度传感器安装在压路机振动轴上或者其他能够代表振动轮振动规律的地方．经过研究发现，随着路面的不断压实，路面刚度不断增大，振动压路机振动幅值也不断增大，进而加速度传感器采集到的电压有效值信号也不断增大．如果将加速度传感器采集到的压路机振动

5、轮由于振动而产生的电压信号经过滤波、统计、数学运算转换为加速度信号，进而转换成压实度信号，将会对压实度检测提供更好的方法．由于振动轮受到简谐振动的作用，因此，其垂直方向的加速度信号与压实度的关系如下一引：lI=[一Ho／(1+e。)／]．(1)式(1)中：e。为被压土的初始孔隙比；为土的压实度；Ho为被压土的初始高度；ll为振动轮加[收稿日期]2014一O3—21[修回日期]2014—06—25[基金项目]重庆市自然科学基金计划项目(cstc201ljjA30006)[作者简介]丁伟峰(1987一)，男，硕士生，研究方向为

6、工程机械系统优化与智化技术．通信作者：曹源文(1963一)，女，教授，硕士，研究方向为机械设计方法与理论等．E-mail：37532992@qq．com第3期丁伟峰，等：基于GPS技术的压实度实时检测系统速度值；为振动角频率．经过运算，可得到=风／{(1+e0)[／to∞一l1]}．(2)至此把振动轮的振动情况变为压实度信号．研究中，只需要研究振动轮加速度信号，施工人员就可以顺利地了解道路是否被压实．在此基础上，引入GPS定位技术，就可以对压实度的位置进行连续实时定位，准确判断未被压实的路段．2基于GPS差分定位技术的压实

7、度连续检测技术本设计中涉及的GPS压实度连续检测定位系统利用GPS实时差分定位技术，可以实时定位出施压路段的压实度情况，及时发现道路“欠压”或“过压”路段，进而指导后续压实工序的改善．采用这种实时定位技术，将采集到的路面压实度与该位置点的位置信息通过无线网络，传输到压路机驾驶室的监控平台及时提醒驾驶员改变压实方法，或者传输到远程的质量监控中心，指导后续压实工作如何进行．1)基本原理GPS压实度差分定位原理图1所示．在施压路段起始位置设置GPS接收机i作为基准站，并将流动站GPS接收机k设置在压路机驾驶室内，同时在压路机振动

8、轮上安装可以检测压路机振动信息的加速度传感器．由于加速度传感器可以采集振动轮垂直方向的振动加速度，随着压实度的不断提高，路面刚度不断增大，振动轮加速度增大，产生的激振信lIGPS接收机驾驶室号幅值不断增大，通过建立起压实度与激振信号电压有(压路机)——_1．数无显示屏效值之间的关系，可以将传感器检测到的