3T/JSJTQXxx－2026公路路面施工連續(xù)壓實控制系統(tǒng)技術(shù)指南本文件規(guī)定了公路路面施工連續(xù)壓實控制系統(tǒng)的基本規(guī)定、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析模塊、反饋控制模塊、通信與顯示模塊、電源與輔助模塊、系統(tǒng)運行控制等內(nèi)容。本文件適用于公路路面工程連續(xù)壓實控制系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T20271信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)通用安全技術(shù)要求GB/T37973信息安全技術(shù)大數(shù)據(jù)安全管理指南ISO16750-3Roadvehicles-Environmentalconditionsandtestingforelectricalandelectronicequipment-Part3:Mechanicalloads3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1連續(xù)壓實控制continuouscompactioncontrol,CCC路面碾壓過程中,根據(jù)路面材料與振動壓路機同頻共振作用原理,通過連續(xù)量測振動壓路機振動輪豎向振動響應(yīng)信號,建立檢測評定與反饋控制體系,實現(xiàn)對整個碾壓面壓實質(zhì)量的實時動態(tài)監(jiān)測與控制。[來源：JT/T1127，3.1.有修改]3.2邊緣計算edgecomputing在數(shù)據(jù)源附近（如壓路機終端、基站）部署計算資源，就近完成數(shù)據(jù)預(yù)處理、分析和決策，減少云端傳輸延遲的技術(shù)。3.3數(shù)字孿生digitaltwin具有保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間以適當(dāng)速率和精度同步的數(shù)據(jù)連接的特定目標(biāo)實體的數(shù)字化表達。注：本文件中，路面連續(xù)壓實的數(shù)字孿生系統(tǒng)是指基于數(shù)據(jù)驅(qū)動來實現(xiàn)目標(biāo)實體（路面）與數(shù)字實體間各要素動態(tài)迭代的系統(tǒng)。數(shù)字孿生系統(tǒng)由目標(biāo)實體、數(shù)字實體、兩者之間的數(shù)據(jù)連接以及數(shù)據(jù)連接過程中涉及的模型，數(shù)據(jù)和接口等要素組成。[來源：GB/T43441.1，3.4.有修改]4T/JSJTQXxx－20264縮略語下列縮略語適用于本文件。MEMS：微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-MechanicalSystems）RMS：均方根值（RootMeanSquareValue）RTK:實時動態(tài)測量（Real-TimeKinematic）GNSS：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（globalnavigationsatellitesystem）BDS：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（beidounavigationsatellitesystem）CMV：智能壓實值（CompactionMeterValue）CMRR：共模抑制比（CommonModeRejectionRatio，符號Kcmr）ADC：模數(shù)轉(zhuǎn)換（analogue-to-digitalconversion）KSPS：千樣本每秒（KiloSymbolsPerSecond）GPU：圖形處理單元（GraphicsProcessingUnit）CAN：控制器局域網(wǎng)總線（ControllerAreaNetwork）GIS：地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）5基本規(guī)定5.1連續(xù)壓實控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析模塊、反饋控制模塊、通信與顯示模塊、電源與輔助模塊等。5.2連續(xù)壓實控制系統(tǒng)軟硬件安裝見圖1。1——振動壓路機；2——檢測監(jiān)測設(shè)備（各類傳感器、電路、采集和分析單元、顯示系統(tǒng)等3——傳感器；4——信號調(diào)理電路；5——數(shù)據(jù)采集采集模塊；6——數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理模塊；7——通信與顯示模塊；8——反饋控制模塊；9——電源、輔助及壓實信息管理（包含電源及各類管理系統(tǒng)10——后臺信息管理；11——遠程控制及管理。圖1連續(xù)壓實控制系統(tǒng)組成圖T/JSJTQXxx－202655.2系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)壓路機對路面材料加載和振動響應(yīng)信號實時監(jiān)測和處理功能。5.3系統(tǒng)應(yīng)能對檢測數(shù)據(jù)進行傳輸和管理的功能。5.4壓實質(zhì)量信息的采集、存儲和傳輸應(yīng)符合GB/T20271、GB/T37973的要求。5.5系統(tǒng)應(yīng)能通過反饋信號實時分析和評判路面壓實質(zhì)量。5.6壓路機、監(jiān)測設(shè)備及各類傳感器應(yīng)定期校準(zhǔn)。6數(shù)據(jù)采集模塊6.1一般要求6.1.1由振動壓路機、檢測監(jiān)測設(shè)備、信號調(diào)理電路組成。6.1.2應(yīng)能完成壓實全過程從物理量采集到信號輸出的完整鏈路。6.1.3應(yīng)針對不同材料路面配備相應(yīng)的傳感器。6.1.4數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)保證多傳感器時間同步，誤差應(yīng)不大于10ms，確保壓實度、位置、溫度等參數(shù)時空對應(yīng)。6.1.5應(yīng)進行傳感器冗余配置，關(guān)鍵參數(shù)應(yīng)雙通道采集，避免單點故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。6.2振動壓路機6.2.1工作質(zhì)量不宜小于10t，激振力宜不小于20t。6.2.2振動壓實的工藝參數(shù)應(yīng)有明確標(biāo)識。6.2.3振動頻率波動范圍不應(yīng)超過規(guī)定值的±0.5Hz。6.2.4行駛速度應(yīng)均勻，運行過程中的速度應(yīng)可保持在3km/h～10km/h。6.2.5宜提供振動頻率和行走速度相應(yīng)信號接口。6.2.6宜預(yù)留檢測監(jiān)測設(shè)備安裝接口。6.3傳感器6.3.1包括振動傳感器、溫度傳感器、定位傳感器、壓力傳感器等，具體功能如下：a）振動傳感器安裝在壓路機振動輪內(nèi)部或輪軸，用于監(jiān)測振動加速度、頻率和振幅；b）定位傳感器安裝于壓路機頂部，用于定位、監(jiān)測高程和行駛速度；c）紅外溫度傳感器設(shè)置在壓路機前方，用于掃描監(jiān)測混合料溫度；d）壓力傳感器設(shè)置在輪體表面，用于監(jiān)測壓實輪與地面接觸壓力。6.3.2振動傳感器宜選用壓電式或微電機系統(tǒng)加速度計，采用螺紋固定或強磁固定，應(yīng)與振動輪剛性連接，并應(yīng)滿足表1要求。表1振動傳感器技術(shù)要求），6.3.3定位傳感器應(yīng)滿足表2的技術(shù)要求。T/JSJTQXxx－20266表2定位傳感器技術(shù)要求定位精度），更新頻率冷啟動多系統(tǒng)6.3.4溫度傳感器應(yīng)采用紅外非接觸式，滿足表3的技術(shù)要求。表3溫度傳感器技術(shù)要求項-20℃~+200℃,覆蓋瀝青混合料施工全溫度區(qū)間6.3.5壓力傳感器應(yīng)滿足表4的技術(shù)要求。表4壓力傳感器技術(shù)要求短期過載應(yīng)≥150%量程，長期過載需≤120%量），-20℃~160℃?zhèn)鞲衅魍鈿げ捎?16L不銹鋼或陽極氧化鋁，抵抗6.4信號調(diào)理電路6.4.1傳感器輸出的原始信號應(yīng)經(jīng)過放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換等調(diào)理電路處理。6.4.2放大電路應(yīng)滿足以下要求：a）增益范圍應(yīng)覆蓋傳感器輸出信號的最小值與最大值，支持程序控制增益，以適應(yīng)不同傳感器量程，放大電路輸入動態(tài)范圍應(yīng)不小于傳感器輸出范圍；b）放大電路自身噪聲應(yīng)低于傳感器信號噪聲，輸入?yún)⒖荚肼曤妷好芏炔恍∮?0nV/HZ，放大電路非線性失真應(yīng)不大于0.1%，避免信號畸變影響CMV值計算；c）輸入阻抗應(yīng)不小于1MΩ,以減少對傳感器輸出的分流影響，CMRR不小于80dB，抑制工頻干擾和共模噪聲。6.4.3濾波電路應(yīng)滿足以下技術(shù)要求：a）低通濾波器截止頻率應(yīng)根據(jù)傳感器頻率響應(yīng)設(shè)置，高通濾波器截止頻率宜為0.5Hz，并覆蓋壓實輪振動主頻下限，帶通濾波器應(yīng)能同時抑制高低頻噪聲的場景；b）選擇濾波階數(shù)時，一階濾波器滾降較慢，應(yīng)選擇的更低截止頻率以抑制噪聲；二階或四階濾波T/JSJTQXxx－20267器滾降更快，宜更接近有效頻段設(shè)置截止頻率；c）當(dāng)高階濾波器引入相位失真時，應(yīng)確保群延遲在有效頻段內(nèi)小于1ms，避免信號時域畸變；6.4.4ADC應(yīng)滿足以下技術(shù)要求：a）應(yīng)根據(jù)傳感器分辨率和系統(tǒng)精度要求選擇數(shù)模轉(zhuǎn)換分辨率，數(shù)模轉(zhuǎn)換實際有效位數(shù)應(yīng)不小于b）采樣率應(yīng)滿足奈奎斯特定理，且不小于2倍信號最高頻率，宜為10kSPS～100kSPS，覆蓋更高頻噪聲監(jiān)測需求；c）孔徑誤差A(yù)DC轉(zhuǎn)換時間應(yīng)不大于采樣周期的10%；d）輸入范圍應(yīng)與放大電路輸出匹配，ADC前端應(yīng)配置緩沖器，降低輸入阻抗對前級電路的影響；e）應(yīng)支持多通道ADC同步采樣，確保振動、壓力、溫度等參數(shù)時間對齊，時間誤差應(yīng)小于1μs。7數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析模塊7.1一般要求7.1.1數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析模塊應(yīng)能將傳感器采集的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可指導(dǎo)施工的決策信息。7.1.2數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析模塊功能設(shè)計應(yīng)滿足實時性、準(zhǔn)確性、可解釋性需求，并覆蓋從邊緣計算到云端分析的全流程。7.1.3數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析模塊宜分為邊緣計算單元、云端分析平臺、數(shù)字孿生建模三個層級，各層級核心要求見表5。表5數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析模塊技術(shù)要求邊緣計算實時濾波、CMV計算延遲<50ms、欠壓預(yù)警云端分析多源數(shù)據(jù)融合、壓實度云圖分辨率≤0.5m、剩余遍數(shù)預(yù)測誤差≤1遍、支持BIM對接三維模型精度≤1cm、仿真步長≤0.1s、多工況對7.2邊緣計算單元7.2.1應(yīng)部署在壓路機終端，能承擔(dān)數(shù)據(jù)預(yù)處理、實時決策支持、輕量化分析任務(wù)，并能減少無效數(shù)據(jù)傳輸、提升系統(tǒng)響應(yīng)速度。7.2.2應(yīng)在邊緣端進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)預(yù)處理應(yīng)滿足以下要求：a）低通濾波時，應(yīng)抑制發(fā)動機振動、電磁干擾等高頻噪聲，保留壓實相關(guān)頻段；b）中值濾波時，應(yīng)消除傳感器瞬態(tài)干擾等脈沖噪聲，避免異常值影響CMV值計算；c）自適應(yīng)濾波時，應(yīng)根據(jù)工況動態(tài)調(diào)整濾波參數(shù)；d）應(yīng)采用無損壓縮算法或有損壓縮，將數(shù)據(jù)量減少50%～70%，降低傳輸帶寬需求。7.2.3實時特征值提取應(yīng)按下列要求進行：a）應(yīng)根據(jù)振動傳感器數(shù)據(jù)，實時計算CMV，計算按式（1），CMV的計算周期應(yīng)與壓路機振動頻率相匹配，且不大于100ms；CMV式中，ai——瞬時加速度；a-——平均加速度；T/JSJTQXxx－20268N——采樣點數(shù)。b）壓力應(yīng)與當(dāng)前位置關(guān)聯(lián)，將壓力傳感器數(shù)據(jù)與GNSS定位信息同步，生成“壓力-位置”時間序列，用于后續(xù)云端分析；c）應(yīng)實時全域獲取溫度信息并進行溫度離析分析。7.2.4應(yīng)能實時進行決策支持，滿足以下要求：a）應(yīng)能進行欠壓/過壓預(yù)警，當(dāng)CMV值低于閾值或壓力超過安全范圍時，應(yīng)觸發(fā)車載終端警報；b）應(yīng)能根據(jù)實時數(shù)據(jù)自動調(diào)整壓路機振動頻率、行駛速度等參數(shù)；c）應(yīng)能進行溫度離析報警。7.2.5邊緣計算硬件應(yīng)滿足以下要求：a）處理器性能優(yōu)良，應(yīng)支持浮點運算，確保CMV計算延遲<50ms；b）本地存儲至少24小時原始數(shù)據(jù)，防云傳輸中斷，支持循環(huán)覆蓋；c）兼容CAN總線、RS485、以太網(wǎng)，與傳感器和云端無縫對接。7.3云端分析平臺7.3.1云端分析平臺應(yīng)能進行全局?jǐn)?shù)據(jù)整合、深度分析、長期趨勢預(yù)測，提供施工優(yōu)化決策支持。7.3.2云端分析平臺硬件應(yīng)配備GPU集群支持AI模型訓(xùn)練，單次分析延遲小于1s，軟件應(yīng)保證數(shù)據(jù)安全，采用加密傳輸和存儲。7.3.3能進行多源數(shù)據(jù)融合，整合振動、壓力、溫度、定位等多傳感器數(shù)據(jù)，生成時空對齊的“壓實質(zhì)量四維模型”即，X/Y/Z坐標(biāo)+時間。7.3.4應(yīng)能通過機器學(xué)習(xí)模型識別并修正傳感器故障數(shù)據(jù)：7.3.5應(yīng)能生成CMV分布云圖，以熱力圖形式展示CMV達標(biāo)情況，使壓實質(zhì)量可視化，圖形空間分辨率應(yīng)不大于0.5m×0.5m，滿足精細施工需求。7.3.6應(yīng)能生成路面縱斷面CMV曲線，標(biāo)識薄弱層位置。7.3.7應(yīng)能基于當(dāng)前CMV值、壓實速度等歷史數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)模型，預(yù)測達到目標(biāo)CMV所需的剩余遍數(shù)，預(yù)測誤差不大于1遍。7.3.8結(jié)合材料特性和設(shè)備性能，生成最優(yōu)壓實參數(shù)組合。7.3.9存儲施工全周期原始信號、處理結(jié)果、決策記錄等數(shù)據(jù)，支持按時間、位置檢索。7.4數(shù)字孿生7.4.1數(shù)字孿生應(yīng)通過虛擬仿真提前驗證施工方案，降低試錯成本、優(yōu)化資源分配。7.4.2應(yīng)基于設(shè)計圖紙生成路面三維模型，誤差應(yīng)小于1cm，并為模型賦予彈性模量、泊松比等材料參數(shù)、溫濕度等環(huán)境參數(shù)。7.4.3應(yīng)進行壓實過程仿真，動態(tài)模擬壓路機行駛軌跡、振動能量傳遞、材料變形過程，生成壓實度分布預(yù)測圖，仿真步長不大于0.1s，并與實際壓實過程同步。7.4.4進行多工況對比，應(yīng)對比振動頻率、壓實遍數(shù)等不同參數(shù)下的壓實效果，生成最優(yōu)方案。7.4.5進行實時映射與反饋，將CMV值、壓力等實際壓實數(shù)據(jù)實時映射至數(shù)字孿生模型，修正仿真偏差。7.4.6當(dāng)仿真與實際偏差超過閾值時，自動調(diào)整模型參數(shù)或施工方案。7.4.7宜進行瀝青混合料冷卻過程中的壓實效應(yīng)仿真。7.4.8HMI交互界面應(yīng)能提供便捷式參數(shù)調(diào)整、3D可視化結(jié)果展示。8反饋控制模塊8.1一般要求T/JSJTQXxx－202698.1.1反饋控制模塊應(yīng)能通過動態(tài)調(diào)整壓路機參數(shù)或指導(dǎo)操作員干預(yù)，實現(xiàn)壓實質(zhì)量閉環(huán)控制。8.1.2應(yīng)能反饋壓實均勻性，減少人為誤差、適應(yīng)復(fù)雜工況。8.1.3反饋模塊具有參數(shù)自動調(diào)節(jié)、預(yù)警與補壓指導(dǎo)的功能：8.1.4反饋控制模塊的性能指標(biāo)要求見表6。表6反饋模塊的技術(shù)要求振動頻率誤差±0.5Hz，振幅誤差±0.1mm，行駛速度誤差±MTBF≥5000小時，關(guān)鍵部件支持熱插工作溫度-20℃~160℃,防護等級IP68，抗振動等級符合ISO16750-3的8.2參數(shù)自動調(diào)節(jié)8.2.1應(yīng)通過實時匹配壓實能量與材料特性，優(yōu)化壓實效果，功能設(shè)計應(yīng)滿足快速響應(yīng)、精準(zhǔn)控制、多參數(shù)協(xié)同要求。8.2.2應(yīng)能實時匹配路面材料特性并進行動態(tài)參數(shù)調(diào)整，根據(jù)材料識別結(jié)果，從預(yù)設(shè)參數(shù)庫中調(diào)用最優(yōu)參數(shù)，或通過模糊控制算法實時計算，從材料識別到參數(shù)生效的時間不大于500ms，確保壓路機連續(xù)作業(yè)。8.2.3應(yīng)通過變頻器或液壓伺服機構(gòu)調(diào)節(jié)振動頻率，精度±0.1Hz，振幅控制采用液壓伺服閥或變頻電機，精度±0.05mm。8.2.4通過液壓流量調(diào)節(jié)或電機轉(zhuǎn)速控制，實現(xiàn)速度無級調(diào)節(jié)，精度±0.1km/h。8.3預(yù)警與補壓指導(dǎo)8.3.1應(yīng)通過可視化界面和路徑規(guī)劃，幫助操作員快速定位欠壓區(qū)域并實施補壓，減少漏壓、避免過壓。8.3.2能進行欠壓預(yù)警，當(dāng)CMV值低于達標(biāo)閾值或壓實度換算值低于規(guī)范要求時，觸發(fā)車載終端聲光報警，預(yù)警方式宜采用紅色閃爍警示燈或語音提示。，在車載終端顯示屏上疊加補壓路徑，并標(biāo)注補壓點坐標(biāo)（X/Y/Z）8.3.3能實現(xiàn)過壓預(yù)警，當(dāng)壓力傳感器數(shù)據(jù)超過材料承載力時，觸發(fā)緊急制動并報警。8.3.4基于壓實度分布云圖采用相應(yīng)算法規(guī)劃最短補壓路徑，并設(shè)置路徑優(yōu)先級。8.3.5進行遍數(shù)控制，根據(jù)欠壓程度動態(tài)調(diào)整補壓遍數(shù)，公式見式（2補壓時，行駛速度應(yīng)降低至1km/h～2km/h，確保壓實能量充分傳遞。N補壓式中，N補壓——補壓遍數(shù)；CMV當(dāng)前——為當(dāng)前壓實值；·——向上取整。T/JSJTQXxx－20269通信與顯示模塊9.1一般要求9.1.1通信與顯示模塊應(yīng)承擔(dān)數(shù)據(jù)實時傳輸、可視化呈現(xiàn)、遠程決策支持三大任務(wù)。9.1.2通信與顯示模塊設(shè)計應(yīng)滿足高可靠性、低延遲、多終端兼容要求，并覆蓋從車載終端到遠程平臺的完整鏈路。9.1.3通信與顯示模塊包括車載終端、遠程監(jiān)控平臺、數(shù)據(jù)接口三個維度。9.1.4通信與顯示模塊功能要求見表7。表7通信與顯示模塊技術(shù)要求9.2車載終端9.2.1車載終端宜部署在壓路機駕駛室內(nèi)，為操作員提供實時數(shù)據(jù)監(jiān)控與手動干預(yù)入口，提升操作便捷性、保障施工安全性。9.2.2顯示屏分辨率應(yīng)不小于1920×1080，亮度不小于1000cd/m2,能適應(yīng)強光環(huán)境。9.2.3防護等級IP68，抗振動等級滿足ISO16750-3。9.2.4計算單元為嵌入式處理器，應(yīng)支持4k視頻解碼與多任務(wù)并行處理。9.2.5顯示內(nèi)容與布局應(yīng)滿足以下要求：a）應(yīng)實現(xiàn)壓實質(zhì)量可視化，形成智能壓實值云圖，以熱力圖形式顯示當(dāng)前作業(yè)區(qū)域壓實度分布，分辨率≤0.5m×0.5m；b）實時繪制CMV隨時間變化曲線，更新頻率大于10Hz，支持縮放與歷史數(shù)據(jù)回溯；c）實現(xiàn)壓實遍數(shù)計數(shù)，顯示當(dāng)前區(qū)域已壓實遍數(shù)及目標(biāo)遍數(shù)，遍數(shù)誤差±0.5遍。d)能進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控，集中顯示振動頻率（Hz）、振幅（mm）、行駛速度（km/h）、壓力（kN）等關(guān)鍵參數(shù)，數(shù)值更新延遲不大于200ms；e)具有預(yù)警信息欄，滾動顯示欠壓/過壓警報、傳感器故障提示，支持點擊查看詳情。9.2.6觸摸屏操作，支持多點觸控，操作響應(yīng)時間≤100ms，提供“參數(shù)調(diào)整”“緊急制動”“補壓路徑確認(rèn)”等按鈕，權(quán)限需通過指紋或密碼驗證，語音播報預(yù)警信息，支持語音指令控制。9.3遠程監(jiān)控平臺9.3.1遠程監(jiān)控平臺應(yīng)部署在云端或項目部服務(wù)器，為管理人員提供全局視角，實現(xiàn)遠程決策、優(yōu)化資源分配。9.3.2能進行多終端訪問支持，實現(xiàn)PC端提供三維地形視圖，通過GIS地圖疊加CMV分布與設(shè)備位