一种施工工序约束下的移动式分区洒水反馈控制方法及系统与流程

本发明属于工程施工智能控制，尤其是涉及一种施工工序约束下的移动式分区洒水反馈控制方法及系统。

背景技术：

1、在路基填筑、土方施工、场坪施工等工程施工过程中，施工材料的含水率会直接影响后续整平、压实等施工工序的实施效果。施工材料含水率偏低时，需要通过洒水提高施工材料的含水状态；洒水量过大时，又容易造成局部积水、材料过湿或者后续压实作业无法及时开展。因此，需要根据施工区域的实际含水状态以及施工工序要求合理控制洒水量。

2、现有施工现场通常采用人工经验控制洒水车辆的行驶速度、喷水时间和喷水强度，或者根据施工区域设置的湿度检测装置判断是否需要洒水。部分自动洒水方案能够根据检测得到的含水率与目标含水率之间的差值调节水泵流量或者阀门开度，从而减少完全依赖人工判断造成的洒水量波动。

3、但是，施工区域通常沿施工路线连续分布，洒水车辆又处于移动状态，湿度检测位置、车辆当前位置和实际喷水落点之间存在空间差异。阀门动作、水泵供水以及管路内水流建立还存在一定响应时间，仅根据车辆当前位置对应的湿度值控制喷水，容易导致实际喷水区域与待调节施工区域发生偏移。

4、另一方面，不同施工材料的干密度、填筑厚度和吸水特性不同，同样的含水率差值对应的实际补水需求并不相同。施工材料完成洒水后还需要经过一定的入渗过程，喷水结束时的表层湿度不能直接表征施工材料稳定后的实际含水状态。现有控制方式较少利用同一施工区域洒水前后的实际含水率变化和实际供水量对后续洒水参数进行修正，导致控制参数难以适应施工材料状态和现场条件的连续变化。

5、此外，施工区域的含水率控制目标与后续施工工序存在直接关系。对于即将进入压实工序的施工区域，需要考虑施工材料从完成洒水至开始压实之间的时间以及该时间内发生的蒸发、降雨等水分变化，使施工材料在进入压实工序时处于对应的允许含水率范围。现有按照当前含水率直接控制洒水的方式难以建立洒水作业与后续施工工序之间的对应关系。

6、因此，有必要提供一种能够按照施工区域空间位置形成洒水控制单元，并结合施工材料属性、施工工序、车辆运动状态以及洒水后的实际增湿结果动态确定供水量的移动式洒水控制方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种施工工序约束下的移动式分区洒水反馈控制方法及系统，以至少解决背景技术中的一个问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种施工工序约束下的移动式分区洒水反馈控制方法，包括：

4、获取沿施工路线设置的多个湿度监测节点的位置和含水率数据，以及洒水车辆的位置、行驶方向和行驶速度；按照施工路线和洒水覆盖宽度将施工区域划分为连续的洒水控制单元，并关联各洒水控制单元的施工材料类别和施工工序；

5、根据湿度监测节点位置在车辆行驶方向上的投影，将位于车辆前方的湿度监测节点作为前向监测节点，利用前向监测节点的含水率数据确定对应洒水控制单元的当前含水状态；

6、根据施工试验确定的所述施工材料类别在所述施工工序下的目标含水率及允许偏差，确定施工允许含水率区间，并根据当前含水状态与施工允许含水率区间的差值以及单位水量增湿响应系数，计算单位面积供水量；

7、根据行驶速度、喷水组件相对车辆定位点的安装距离和供水执行链路的响应时延，确定对应洒水控制单元的控制指令触发位置，并在车辆到达所述控制指令触发位置时按照单位面积供水量执行洒水；

8、车辆驶过已洒水控制单元后，将车辆后方且对应已洒水控制单元的湿度监测节点作为反馈监测节点，所述反馈监测节点为洒水前参与对应洒水控制单元当前含水状态计算的同一湿度监测节点；在达到与施工材料类别对应的入渗观察时段后获取反馈含水率，结合洒水前含水率、反馈含水率和实际单位面积供水量更新所述单位水量增湿响应系数，并将更新结果用于后续施工材料类别和施工工序相同的洒水控制单元。

9、进一步的，按照施工路线的里程方向确定各洒水控制单元的纵向边界，按照喷水组件的有效洒水覆盖宽度确定各洒水控制单元的横向边界；

10、根据各湿度监测节点的安装坐标确定湿度监测节点所属的洒水控制单元，并根据湿度监测节点位置在车辆行驶方向上的投影与车辆当前位置之间的关系，对同一湿度监测节点的前向监测状态和反馈监测状态进行转换。

11、进一步的，确定所述当前含水状态时，从对应洒水控制单元及相邻洒水控制单元中选取前向监测节点，根据前向监测节点与对应洒水控制单元中心位置之间的空间距离以及无线通信信号质量确定各前向监测节点的计算权重，根据各前向监测节点的含水率数据和计算权重得到对应洒水控制单元的当前含水率；

12、当一个前向监测节点的无线通信发生中断时，采用与该前向监测节点相邻且属于相同施工材料类别的湿度监测节点计算对应洒水控制单元的当前含水率。

13、进一步的，所述施工允许含水率区间由对应施工材料的现场施工试验结果确定，现场施工试验结果至少包括不同含水率条件下获得的压实度检测结果和对应的施工工序；

14、当对应洒水控制单元的下一施工工序为压实工序时，获取下一施工工序的计划进入时间，并根据当前施工工序结束至下一施工工序开始期间的水分变化量，对单位面积供水量进行限制，使对应洒水控制单元进入压实工序时的预计含水率位于压实工序对应的施工允许含水率区间内。

15、进一步的，所述单位水量增湿响应系数用于表征单位面积供水量引起的施工材料含水率变化量；

16、对于施工材料类别和施工工序的一个组合，首次执行洒水时，单位水量增湿响应系数采用对应施工材料现场洒水试验得到的含水率变化量与单位面积试验供水量之间的对应关系确定；

17、完成洒水反馈后，根据反馈含水率与洒水前含水率之间的差值以及实际单位面积供水量得到本次洒水对应的增湿响应值，并利用所述增湿响应值修正同一施工材料类别和施工工序对应的单位水量增湿响应系数。

18、进一步的，所述入渗观察时段通过对应施工材料的现场洒水试验确定，在现场洒水试验中，自停止供水时刻开始连续采集施工材料的含水率，当相邻采样时刻的含水率变化量进入湿度监测节点的测量误差范围时，将停止供水时刻至当前采样时刻之间的时间作为对应施工材料的入渗观察时段；

19、反馈监测节点在经过所述入渗观察时段后采集的含水率作为所述反馈含水率。

20、进一步的，所述供水执行链路的响应时延包括电磁阀自接收到开启指令至达到工作开度的阀门响应时间，以及水流自电磁阀动作至喷水组件出口流量达到对应供水流量的管路响应时间；

21、根据车辆定位点至喷水落点中心沿车辆行驶方向的纵向距离以及行驶速度与所述响应时延的乘积确定控制提前距离，根据对应洒水控制单元的位置和所述控制提前距离确定控制指令触发位置。

22、进一步的，获取对应洒水控制单元完成洒水后至下一施工工序开始期间的降雨量、蒸发量和环境温度，根据降雨导致的含水率增加量以及蒸发导致的含水率降低量确定所述水分变化量；

23、当计算得到的单位面积供水量会使对应洒水控制单元在下一施工工序开始时超过施工允许含水率区间的上限时，降低单位面积供水量；当降雨导致的含水率增加量已经能够补偿对应洒水控制单元的含水率不足量时，停止对对应洒水控制单元执行洒水。

24、进一步的，本方案公开了一种施工工序约束下的移动式分区洒水反馈控制系统，包括湿度监测节点、车辆定位单元、车辆运行信息获取单元、供水流量检测单元、喷水组件和边缘控制单元；

25、多个所述湿度监测节点沿施工路线分布设置，用于采集施工区域的含水率数据并发送湿度监测节点的位置和含水率数据；

26、所述车辆定位单元用于获取洒水车辆的位置，所述车辆运行信息获取单元用于获取洒水车辆的行驶方向和行驶速度，所述供水流量检测单元用于检测喷水组件的实际供水流量；

27、所述边缘控制单元用于按照施工路线和洒水覆盖宽度形成连续的洒水控制单元，根据湿度监测节点与洒水车辆之间的位置关系使同一湿度监测节点在车辆到达前参与对应洒水控制单元的当前含水状态计算，并在车辆驶过后参与对应洒水控制单元的洒水效果反馈；

28、所述边缘控制单元还用于根据施工材料类别和施工工序对应的施工允许含水率区间以及单位水量增湿响应系数计算单位面积供水量，根据车辆行驶速度、喷水组件安装位置和供水执行链路的响应时延确定控制指令触发位置，并根据洒水前含水率、反馈含水率和实际单位面积供水量更新单位水量增湿响应系数。

29、进一步的，所述喷水组件包括沿车辆横向排列的多个喷水支路，各喷水支路分别设置流量控制阀；

30、所述边缘控制单元根据各喷水支路覆盖范围与洒水控制单元之间的空间对应关系，分别确定各喷水支路对应的单位面积供水量，并根据供水流量检测单元记录的各喷水支路实际供水量确定对应洒水控制单元的实际单位面积供水量；

31、所述边缘控制单元将完成反馈修正后的单位水量增湿响应系数与施工材料类别和施工工序建立对应关系，并在车辆进入后续施工材料类别和施工工序相同的洒水控制单元时调用对应的单位水量增湿响应系数。

32、相对于现有技术，本发明所述的一种施工工序约束下的移动式分区洒水反馈控制方法及系统具有以下优势：

33、（1）本发明按照施工路线和喷水覆盖范围划分洒水控制单元，利用同一湿度监测节点分别获取对应洒水控制单元洒水前和洒水后的含水状态，并结合实际单位面积供水量修正单位水量增湿响应系数，使前一施工单元的实际洒水结果能够用于后续相同施工材料和施工工序对应施工单元的供水量计算，提高移动洒水过程中供水量与施工材料实际增湿需求的匹配程度；

34、（2）本发明根据施工材料干密度、填筑层厚度和含水率差确定补水需求，并结合下一施工工序的允许含水率范围以及施工工序进入时间进行供水控制；同时根据车辆行驶速度、喷水组件安装位置和供水执行链路响应时延确定控制指令触发位置，使喷水量和喷水位置分别与施工材料实际补水需求和目标洒水控制单元相对应，降低移动洒水过程中出现局部过湿、供水不足或者喷水位置偏移的可能性。