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CN107460813B - 一种基于大数据的压实度随车检测方法与系统 - Google Patents

一种基于大数据的压实度随车检测方法与系统 Download PDF

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CN107460813B
CN107460813B CN201710718345.4A CN201710718345A CN107460813B CN 107460813 B CN107460813 B CN 107460813B CN 201710718345 A CN201710718345 A CN 201710718345A CN 107460813 B CN107460813 B CN 107460813B
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    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/288—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows adapted for monitoring characteristics of the material being compacted, e.g. indicating resonant frequency, measuring degree of compaction, by measuring values, detectable on the roller; using detected values to control operation of the roller, e.g. automatic adjustment of vibration responsive to such measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明公开了一种基于大数据的压实度随车检测方法，包括以下步骤：S01：采集土壤中振动轮的加速度信号，进行AD转换将电荷信号转换为数字信号；S02：将数字信号进行傅里叶变换成频域信号；S03：将该压实对象的当前数据连同位置信息上传至云平台储存；S04：将实时上传的数据与数据样本库进行匹配计算，匹配的相关度最高的样本数据为当前参考数据，并输出样本数据压实度作为实时采集数据的路面压实度；S05：将计算得出的压实度发送至单车系统；S06：单车系统对压实度信息进行显示。本发明还提供一种包含振动传感器、专用控制器、数据终端、显示器和云服务器及云计算主机的随车检测系统。本发明提供的一种基于大数据的压实度随车检测方法与系统，可以实现随车实时检测压实度、能够对实时压实信息进行储存且提高输出结果准确性。

Description

一种基于大数据的压实度随车检测方法与系统
技术领域
本发明涉及一种基于大数据的压实度随车检测方法与系统。
背景技术
当今社会城市化建设处于一个大跨步发展的阶段，人们对道路的铺设不管是质量还是数量的要求都达到了一个前所未有的高度。路堤、路基和基础材料的压实对于公路路面的性能至关重要，占国家高速公路建设预算的极大部分。土壤材料的多样性、设备和操作人员的变化性、以及含水量的不同，使得所需的土方压实难以实现。当前的质量控制和适量保证测试装置，通常用于评估不到1％的实际压实面积。
传统的检查压实度的方法，诸如环刀法，灌沙法，水泡法等。都是在压实结束后再对土壤进行抽样检查，这样方法都要依赖细心熟悉的手工操作，费工、费时，且只能提供在数量有限的测试点上获得的结果，因而往往带有较大的随机性。同时，传统的方法也不能在压实进行的过程中获得压实度的信息，因而在压实不足时，只能返工再压，而在过度压实时则白白浪费能量。因此长期以来人们一直希望能有一种随车检测压实度的装置，并且可以实时显示连续的压实度结果，给操作人员以及施工工艺以指导。
七十年代以来已先后有几种随车检测装置问世，例如在世界专利W082/01905，瑞典专利SE424455，该压实度的指标是无量纲的谐波比，即压实计值CMV，这种算法后来实践证明不具有普遍应用价值。
八十年代BOMAG、AMMANN开始制造连续控制压实产品。其原理都是压实计原理，采用谐波比类指标，如德国的10CMV。20世纪90年代后半叶，Bomag引进了土壤刚度测量的振动模量Evib。1999年，Ammann也引进了土壤刚度参数ks(也称为KB)。Evib及ks的引进，标志着向更机械化、与性能相关的土壤属性(例如：土壤刚度/模量)测量的重大演变。至今各大主机厂商都设计出了自己随车压实度监测装置与算法，但是关于压实度监测的方法都存在不足，并不具备普遍性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种可以实现随车实时检测压实度、能够对实时压实信息进行储存且提高输出结果准确性的基于大数据的压实度随车检测方法与系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于大数据的压实度随车检测方法，包括以下步骤：
S01：采集土壤中振动轮的加速度信号，进行AD转换将电荷信号转换为数字信号；
S02：将数字信号进行傅里叶变换成频域信号；
S03：将该压实对象的当前数据连同位置信息上传至云平台储存；
S04：将实时上传的数据与数据样本库进行匹配计算，匹配的相关度最高的样本数据为当前参考数据，并输出样本数据压实度作为实时采集数据的路面压实度；
S05：将计算得出的压实度发送至单车系统；
S06：单车系统对压实度信息进行显示；
S07：数据库维护人员根据实际压实度对储存数据进行封装标定，丰富并完善储存数据的压实数据样本库。
一种基于大数据的压实度随车检测系统，包括：
振动传感器，用于采集土壤中振动轮的加速度信号，进行AD转换将电荷信号转换为数字信号；
专用控制器，用于将数字信号进行傅里叶变换成频域信号；
云服务器及云计算机，用于储存实时上传的数据和与数据样本库进行匹配计算，匹配度最好的样本数据为当前参考数据，并输出压实度；数据终端，用于将该压实对象的当前数据连同位置信息上传储存和将云服务器及云计算机计算得出的压实度发送至单车系统；
显示器，用于单车系统上对数据终端接收的压实度信息进行显示。
专用控制器的CAN总线接收振动传感器的振动信息，在累计采样点后进行快速傅里叶变换，快速傅里叶变换后的频域信息按幅度和相位进行序列编组，通过CAN总线发送至移动到数据终端。
数据终端通过CAN总线接收专用控制器的频域信息，并将数据打包通过运营商移动网络发送至云服务器及云计算主机，同时移动终端实时接收云服务器及云计算主机下发的计算后的压实度结果。
S03中，压实对象数据包括：
数据生成时间；
数据主体内容A0，A1..A300，其中A0到A300分别代表0到300HZ频率的频域信息的幅频数据；
该样本坐标x，y，z,其中x y z分别代表经度、纬度、海拔。
实时对ρ进行冒泡排序，最终输出最大值，则此值对应的样本数据为当前的实时压实度的参考数据，将当前数据的压实度输出。
本发明提供的一种基于大数据的压实度随车检测方法与系统，具有如下有益效果：
第一、可以实现随车检测压实度，在施工过程中可以及时显示压实度的信息，供施工方及时作出改进措施，提供施工质量。
第二、数据云平台存储实时压实信息，方便操作人员回顾施工数据，便于监理与施工方对施工过程的监控。
第三、大量的施工同时丰富了云平台数据库的数据样本，使得检测的样本数据基数上升，输出结果更准确。
附图说明
图1是本发明一种基于大数据的压实度随车检测方法与系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种基于大数据的压实度随车检测系统，包括振动传感器、专用控制器、数据终端、显示器和云服务器及云计算主机。本发明包括以下步骤：
S01：振动传感器采集土壤中振动轮的加速度信号，进行AD转换将电荷信号转换为数字信号，需要对振动传感器的灵敏度、量程、频响、谐振频率、工作温度、防护等级、隔离方式、AD转换精度、输出形式、EMC指标、安装形式、系统供电电源、外壳防护措施、CAN总线输出通讯协议这些指标做了详细的设计。
S02：专用控制器的CAN总线接收振动传感器的振动信息，专用的通讯协议的内容，在累计采样点后进行快速傅里叶变换，快速傅里叶变换后的频域信息按幅度和相位进行序列编组，通过CAN总线发送至移动数据终端。
S03：移动终端通过CAN总线接收专用控制器的频域信息，并将数据打包通过运营商移动网络发送至云服务器及云计算主机，数据的格式为
其中，其中A0到A300分别代表0到300HZ频率的频域信息的数据，x y z分别代表经度、纬度、海拔。同时移动终端实时接收云服务器及云计算主机下发的计算后的压实度结果。
S04：云服务器及云计算主机将移动终端上传的频域信息与云服务器及云计算主机中的数据进行数据库相关度计算，借助后台计算机的强大的计算能力，将实时数据与数据库中的该类压实对象的每一组数据进行匹配计算，计算采用相似度函数得到相关度ρ。实时对ρ进行冒泡排序，最终输出最大值，则此值对应的样本数据为当前的实时压实度的参考数据。同时将实际压实度与上传的数据进行封装存储到云服务器及云计算主机中。
S05：云服务器及云计算主机将匹配相关度最高的数据形成压实度结果发送到移动终端。
S06：移动终端将匹配相关度最高的数据形成的压实度结果通过显示器显示，并且将压实度参数与设计指标进行比较并将结果进行颜色上的划分方便操作人员查看，并且显示器还具有回放显示压实过程及压实度参数的功能。
S07：数据库维护人员根据实际压实度对云服务器及云计算主机中数据进行封装标定，丰富并完善储存数据的压实数据样本库。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于大数据的压实度随车检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01：采集土壤中振动轮的加速度信号，进行AD转换将电荷信号转换为数字信号；
S02：将数字信号进行傅里叶变换成频域信号；
S03：将该压实对象的当前数据连同位置信息上传至云平台储存；
S04：将实时上传的数据与数据样本库进行匹配计算，匹配的相关度最高的样本数据为当前参考数据，并输出样本数据压实度作为实时采集数据的路面压实度；
S05：将计算得出的压实度发送至单车系统；
S06：单车系统对压实度信息进行显示；
S07：数据库维护人员根据压实度对储存数据进行封装标定，丰富并完善储存数据的压实数据样本库。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的压实度随车检测方法，其特征在于：S03中，压实对象数据包括：
数据生成时间；
数据主体内容A0，A1..A300，其中A0到A300分别代表0到300HZ频率的频域信息的数据；
该样本坐标x，y，z,其中x y z分别代表经度、纬度、海拔。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的压实度随车检测方法，其特征在于：S04中，匹配计算出相关度ρ，实时对ρ进行冒泡排序，最终输出最大值，则此值对应的样本数据为当前的实时压实度的参考数据，将当前数据的压实度输出。
4.一种基于大数据的压实度随车检测系统，其特征在于：包括：
振动传感器，用于采集土壤中振动轮的加速度信号，进行AD转换将电荷信号转换为数字信号；
专用控制器，用于将数字信号进行傅里叶变换成频域信号；
云服务器及云计算机，用于储存实时上传的数据和与数据样本库进行匹配计算，匹配度最好的样本数据为当前参考数据，并输出压实度；数据终端，用于将该压实对象的当前数据连同位置信息上传储存和将云服务器及云计算机计算得出的压实度发送至单车系统；
显示器，用于单车系统上对数据终端接收的压实度信息进行显示。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的压实度随车检测系统，其特征在于：专用控制器的CAN总线接收振动传感器的振动信息、专用的通讯协议的内容，在累计采样点后进行快速傅里叶变换，快速傅里叶变换后的频域信息按幅度和相位进行序列编组，通过CAN总线发送至移动数据终端。
6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的压实度随车检测系统，其特征在于：数据终端通过CAN总线接收专用控制器的频域信息，并将数据打包通过运营商移动网络发送至云服务器及云计算主机，同时移动终端实时接收云服务器及云计算主机下发的计算后的压实度结果。
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