【摘 要】
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随着西部地区开发的深入,越来越多的高山谷壑横亘在公路建设面前,成为了公路隧道建设需要克服的难题,为保证隧道公路的施工质量,对压路机的压实度检测以及对压路机碾压轨迹的实时监控反馈作用显得极为重要。但是由于隧道施工中的特殊性,GPS信号弱,无法采用传统GPS定位系统对隧道内压路机进行准确的实时定位,需要借助其他的定位技术进行有效监控,所以本文依托云南省交通厅科技项目,通过建立振动压实数学模型,结合Zi
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随着西部地区开发的深入,越来越多的高山谷壑横亘在公路建设面前,成为了公路隧道建设需要克服的难题,为保证隧道公路的施工质量,对压路机的压实度检测以及对压路机碾压轨迹的实时监控反馈作用显得极为重要。但是由于隧道施工中的特殊性,GPS信号弱,无法采用传统GPS定位系统对隧道内压路机进行准确的实时定位,需要借助其他的定位技术进行有效监控,所以本文依托云南省交通厅科技项目,通过建立振动压实数学模型,结合ZigBee定位系统、LabVIEW开发环境以及工程实测,针对隧道沥青路面施工开展了压路机碾压轨迹实时远程监控技术研究,主要研究内容如下:（1）建立振动压实系统数学模型,并对系统模型进行分析求解,得出振动压路机的振动加速度与路面刚度具有良好的相关性。对在现场采集到的振动加速度信号进行滤波降噪处理,确定振动加速度拟合周期以及有效值算法,得到振动加速度与路面压实度之间的数学关系表达式。（2）基于对ZigBee定位技术理论的研究,结合RSSI测距方法,对隧道内基于RSSI测距方法的ZigBee定位技术进行分析研究,采用多元线性回归法与试验法确定ZigBee定位技术的A值与n值,依据三边测量定位原理,采用最小二乘法,建立参考节点与移动节点的位置方程组,得到隧道内基于RSSI测距方法的最小二乘定位算法;确定CC2430/2431为定位系统的硬件部分,利用IAR软件对定位系统进行了程序编译与下载,完成ZigBee定位系统的硬件和软件设计,实现对定位节点坐标的实时显示。（3）分析研究压路机碾压轨迹的横向和纵向定位算法,建立压路机的施工坐标系,基于ZigBee定位技术并结合工程试验,分析不同节点数目、不同间隔距离对定位精度的影响,结果表明:参与计算参考节点数目增多,定位误差均值减小,参考点数为8个时,误差均值趋于稳定;采用横向、纵向间隔距离分别为8.5m和5m,8参考节点4点双置双移动节点进行压路机的实时定位,并采用基于最小二乘法的曲线拟合算法进行优化,减小定位误差;确定碾压遍数计数方式,获取压路机碾压轨迹图,完成压路机碾压轨迹的实时显示与绘制。（4）基于LabVIEW虚拟仪器,进行整体架构设计,开发监控系统总程序框图。采用大功率直放站配置接收天线和输出天线的方案,实现隧道中监控系统数据的实时传输。结合云南广那高速牛里塘隧道,开展工程实测,结果表明:压路机在对第二车道进行第二遍碾压和第五遍碾压时的纵向定位误差均值分别为0.14和0.13m;由监控系统测得的碾压第二遍与碾压第五遍的压实度值与通过钻芯取样法测得的压实度值相差均不超过3%,进一步验证了隧道沥青路面碾压轨迹实时远程监控系统的实用性和有效性。
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