一种非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置的制作方法

1.本发明涉及一种沥青路面施工检测装置，具体涉及一种非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置，本发明涉及路面施工检测技术领域。


背景技术：

2.在沥青面层施工过程中应对施工温度进行检测，因为温度对沥青混合料压实质量有着重要影响。沥青混合料层被碾压区域温度过高会出现压路机碾轮前“滚料”、碾轮两侧沥青混合料隆起、混合料粘轮、被碾压层裂纹等问题；除此，高温还会加速沥青的老化，影响沥青混合料性能。温度过低时，沥青粘度增大致使沥青混合料难以压实，必须通过增大压实功来提高压实度，但当压实功太大时可能会将集料压碎，改变混合料级配，影响混合料路用性能。因此，对施工温度的检测显得尤为重要。
3.目前，对于沥青面层施工温度检测方法而言，主要分为接触式和非接触式测温。接触式测温方法采用温度计插入到沥青混合料内部获得其温度，这种检测方法能够准确获得沥青混合料内部温度；但其是以人工测量为主的点式检测，存在检测效率低、数量有限、以点代面等问题，无法实现施工区域温度的连续实时检测。非接触式测温方法主要以红外测温为主，其能够克服接触式测温方法的不足，实现对沥青面层施工温度的连续检测，但这种方法只能测得沥青混合料表面温度而无法获得内部温度，而沥青混合料在施工过程中由于受到太阳辐射、风速、环境温度、环境湿度等外场因素的影响导致表面温度与内部温度并不一致，红外测温结果并不能准确反映沥青混合料内部真实温度状况。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有的对于沥青面层施工温度检测装置不能准确反映沥青混合料内部真实温度状况的问题，进而提供一种非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置。
5.本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
6.本发明它包括网络控制器和支架，一种非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置还包括测温组件和外场因素测试组件，测温组件与支架连接，所述外场因素测试组件和所述测温组件均通过数据线与网络控制器的数据接收端连接。
7.进一步地，测温组件包括多个红外测温传感器，多个红外测温传感器沿支架的长度方向均布安装在支架上，每个红外测温传感器的信号输出端分别通过数据线与网络控制器的数据接收端连接。
8.进一步地，所述外场因素测试组件包括太阳辐射照度传感器、风速传感器和温湿度传感器，太阳辐射照度传感器、风速传感器和温湿度传感器的信号输出端分别通过数据线与网络控制器的数据接收端连接。
9.进一步地，所述红外测温传感器的测温范围为
‑
70℃～380℃，测量精度为
±
0.5℃，分辨率为0.1℃，响应时间为1s。
10.进一步地，所述太阳辐射照度传感器对太阳辐射照度的测量范围为0～1500w/m2，测量光谱范围为300～3000nm。
11.进一步地，风速传感器的量程为0～30m/s，分辨率为0.1m/s，系统误差为
±
3％。
12.进一步地，所述温湿度传感器的温度测量范围为
‑
40℃～80℃、分辨率为0.1℃、测量精度为
±
0.5℃。
13.进一步地，所述支架为l型板体。
14.进一步地，所述一种非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置还包括多个吸附磁座，多个吸附磁座沿支架的长度方向设置并安装在支架竖板的背部。
15.本发明的有益效果是：
16.1、本发明通过测温部分可实时连续检测沥青路面的表面温度；外场因素测试部分可随测温部分同步测试外场因素，基于采集到的外场因素数据，通过支持向量机的沥青路面内部高精度温度预测模型，可准确预测沥青路面内部的温度；
17.2、本发明采用吸附式安装方式，便于拆卸携带，可安装于多种施工机具；
18.3、采集、计算到的数据可实时传输至技术人员处，便于技术人员及时根据数据制定相应施工措施以及评价施工质量。
附图说明
19.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
20.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置，它包括网络控制器1和支架2，其特征在于：一种非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置还包括测温组件和外场因素测试组件，测温组件与支架2连接，所述外场因素测试组件和所述测温组件均通过数据线与网络控制器1的数据接收端连接。
21.网络控制器1采用高性能工业级32位处理器，是一款结合网络io功能、网关功能的综合产品，最多可支持24个传感器同时接入，可以满足测温装置中多路传感器的接入。设备可将传感器采集的数据无线传输至云平台，传输速度相当于4g网络的传输速度。可在
‑
20～70℃、rh5～95％环境下工作，且其体积小巧、便于携带，可满足在沥青路面施工过程中对温度及外场因素数据采集的需求。
22.非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置采用的所有传感器均遵循标准modbus rtu协议，输出信号均为rs485信号，将所有传感器接入到网络控制器的rs485接口，并通过串口调试软件进行调试，对传感器的采集时间间隔进行调整，将采集数据时间间隔设定为20s。网络控制器将采集到的数据以4g网络的速度实时传输至云平台，通过手机端9或者pc端8可查看传感器检测到的实时数据及历史数据。
23.具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述测温组件包括多个红外测温传感器3，多个红外测温传感器3沿支架2的长度方向均布安装在支架2上，每个红外测温传感器3的信号输出端分别通过数据线与网络控制器1的数据接收端连接。
24.其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
25.具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述外场因素测试组件包括太阳辐射照度传感器4、风速传感器5和温湿度传感器6，太阳辐射照度传感器4、风速传感器5和温湿度传感器6的信号输出端分别通过数据线与网络控制器1的数据接收端连接。
26.其它组成以连接关系与具体实施方式一或二相同。
27.具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述红外测温传感器3的测温范围为
‑
70℃～380℃，测量精度为
±
0.5℃，分辨率为0.1℃，响应时间为1s。可在
‑
40～125℃环境下工作；可以满足对沥青混合料施工温度的检测需求。
28.其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
29.具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述太阳辐射照度传感器4对太阳辐射照度的测量范围为0～1500w/m2，测量光谱范围为300～3000nm。可在
‑
50～85℃、相对湿度rh≤100％环境下工作。
30.其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
31.具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述风速传感器5的量程为0～30m/s，分辨率为0.1m/s，系统误差为
±
3％。工作环境为温度
‑
20～55℃、相对湿度rh35～85％。
32.其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
33.具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述所述温湿度传感器6的温度测量范围为
‑
40℃～80℃、分辨率为0.1℃、测量精度为
±
0.5℃。相对湿度rh测量范围0～100％、分辨率1％、测量精度
±
3％；且可实现对环境温湿度的同步检测。
34.其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
35.具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述支架2为l型板体。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
36.具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种非接触式沥青路面施工温度高精度连续检测装置还包括多个吸附磁座7，多个吸附磁座7沿支架2的长度方向设置并安装在支架2竖板的背部。吸附磁座7的可以吸到施工车辆的车头，便于安装和拆卸。
37.其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
38.具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本发明中构建了两种路面内部温度预测模型。
39.第一种是基于多元回归的沥青路面内部高精度温度预测模型，以路表温度、太阳辐射、风速和环境温度为自变量，以沥青混合料层内部温度作为因变量。进行多元回归分析，获得回归模型如下式，调整后的r2为0.962，表明回归模型拟合程度较好。
[0040][0041]
式中：y为沥青混合料层内部温度，℃；x1为沥青混合料表面温度，℃；x2为太阳辐射照度，w/m2；x3为风速，m/s；x4为环境温度，℃。
[0042]
第二种是基于支持向量机的沥青路面内部高精度温度预测模型，即本发明装置采用的预测模型。支持向量机不同于bp神经网络需要大量样本数据去训练网络，其在处理小样本问题上表现出较好的效果。因此，支持向量机更适合于考虑外场因素的温度预测模型
构建。
[0043]
对两种模型预测结果的准确度进行对比分析，基于支持向量机模型的预测偏差显著小于回归模型，回归模型预测结果与真实值偏差均在10℃以上，甚至最大可达到14.4℃，平均偏差为12.0℃，而支持向量机模型平均偏差仅为1.5℃，最小偏差仅为0.1℃；基于支持向量机模型表现出优异的预测效果。因此选择基于支持向量机模型作为最终的温度预测模型。
[0044]
模型预测结果对比
[0045][0046][0047]
工作原理：
[0048]
将本发明安装于施工机具上，机具行驶至需要检测的施工路面上时，安装于装置上的各个传感器开始工作，阵列的红外测温传感器3可实时连续检测沥青路面的表面温度，风速传感器5获得当前的风速，温湿度传感器6收集环境温度，太阳辐射照度传感器4收集太阳辐射数据。网络控制器将采集到的数据实时传输至云平台，供用户提取使用。
[0049]
将以上数据输入至由室内试验数据所建立的、基于支持向量机的高精度温度预测模型中，可得到施工路面内部的温度精确预估值。
[0050]
由此可得到道路表面及内部温度。
[0051]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。