大数据背景下道路工程施工智能化摊铺应用探讨

郑胜伟

（聊城市市政工程管理处，山东 聊城252000）

1 引言

随着公路和城市道路的高速发展，道路路面基层和面层的摊铺在整个道路工程施工环节中越来越重要。在大数据的背景下，用智能自动摊铺系统指导摊铺施工将成为道路路面施工的一个方向，本文对道路工程施工的智能化摊铺在工程中的应用进行探讨，对道路工程施工实现智能化的前景进行瞻望。

2 对下承层表面的高程数据进行采集整理

目前，公路和城市道路待摊铺层下的下承层一般为已具备摊铺条件的路床或通过平地机等整平设备平整压实到规定密实度符合摊铺条件的底基层。采取智能化摊铺设备摊铺前，首先要对已具备摊铺条件的下承层表面的现状高程进行水准测量，通过电子手簿对拟铺下承层的现状高程进行数据采集。数据采集应结合道路宽度和每台摊铺设备的拟摊铺宽度进行，纵向应沿道路中心线或摊铺设备行走中心线即平行于道路中心线的位置取点采集；横向应尽量沿垂直于纵向点的法线方向上取点采集；在道路交叉、站台位置，城区道路的集水井周围或道路外侧进行锯齿形边沟设计的折点处应对数据点进行加密。整个数据采集的过程也是摊铺前建立下承层电子平面的过程。采集的下承层平面数据经过平差改正后，摊铺前下承层的虚拟电子平面也就建立了。

3 建立用于道路智能化摊铺的三维坐标系

建立用于道路智能化摊铺的三维坐标系是实际应用的前提，即先明确智能化摊铺设备如何走和怎么走的问题，这就需要向装有智能化操作系统的设备输入行走中心线的纵向坐标和熨平板下表面的行走控制高度数据。

道路智能化摊铺三维坐标系的建立要与道路中心线的平曲线长度和实际宽度相结合，坐标系与传统数学或测量坐标系不同，为方便设备的行走，同时，做到坐标系上对应点的唯一性，取道路的实际中心线（实际为平曲线）或摊铺设备行走中心线即平行于道路中心线为该坐标系的纵坐标xi，即建立的道路智能化摊铺纵坐标实际是一条变化的曲线，结合道路桩号点位置取与该中心线垂直的法线方向为横坐标yi，平面坐标（xi，yi）建立后，主要与全球定位系统进行对接解决摊铺设备平面位置如何走的问题，而横坐标建立后依据道路的设计横坡和路面数据采集计算解决熨平板走多高的问题。也就是如何确定空间坐标系的高度坐标zi。在下承层的虚拟电子平面建立后，假设某一点（xi，yi）处的虚拟下承层表面高程为h0；路面设计摊铺厚度为d，路面施工的摊铺松铺系数为k，则可以计算出该点的空间高度坐标为：

这样该道路智能化摊铺行走路线上任一点的三维空间坐标系就建立起来了，从而为道路智能化摊铺的空间路径提供了数据支撑，使道路建设关键的摊铺阶段智能化成为现实[1]。

4 摊铺智能化系统的安装、采集数据的传输和基于全球定位系统的纵向摊铺路线的控制

随着5G 通信技术的普及，基于全球定位系统的车辆实时导航精度大幅提升，加之摊铺设备自身摊铺行走速度较慢的特点，将为智能化摊铺建立起的三维空间坐标系与全球定位系统对接，即可实现对摊铺设备的实时导航。为实现这种对接和对摊铺设备实现智能化控制，需要在现有传统摊铺设备微电脑控制终端系统中安装智能摊铺控制系统。该系统应包括3 大功能：（1）摊铺机械设备自动精准行走功能；（2）摊铺设备熨平板的高度自动调整功能；（3）传统摊铺设备控制终端已具备的其他功能。

摊铺智能化系统建立后，需要将采集的基于全球定位系统的道路摊铺三维坐标系数据输入智能化摊铺控制系统。智能化摊铺系统通过数据信息采集、信息输入、信息处理和控制指导摊铺设备按照设计要求进行自动化摊铺施工，从而实现道路的智能化摊铺施工。

5 智能自动摊铺系统路面摊铺效果和传统路面摊铺效果的对比

将智能自动摊铺系统路面摊铺效果与传统路面摊铺效果进行对比，得到以下结论：

1）智能自动摊铺系统可以从最大程度上提高实际摊铺效果，基本可以做到实际摊铺平面与设计摊铺表面的最大符合，消除了人为调节对摊铺平整度的影响，保证摊铺层上表面的平整度精度，从而取得最佳的摊铺效果和建成后的行车舒适度。

2）智能自动摊铺系统突破了传统平衡梁系统采集数据的局限性。大数据背景下，智能自动摊铺系统对完成后的下承层表面信息的获取量更大、更全面、更科学、更合理，从而使平整度和纵坡变化的连续性更好。

3）智能自动摊铺系统提高了摊铺作业施工效率，节省了人力资源成本，避免了材料浪费，降低了企业的施工成本。

4）智能自动摊铺系统实现了竣工后路面高程与设计高程的高度吻合，提高了行业内的道路摊铺作业标准。

5）大数据背景下，智能自动摊铺系统的应用探讨和思路将对道路工程施工实现数字化起到一定的引领推动作用。

6 结语

道路工程建设一直是我国建设工程管理中的重点内容，路面摊铺施工质量一定程度上影响城市经济发展，综合利用大数据摊铺技术成为路面质量控制的重点。加强对施工技术的改进，不断地将新工艺，新材料以及新的机械设备引进并应用到路面的摊铺施工中去，进而提高路面的耐久性和行车舒适性，延长路面的使用寿命，实现工程建设经济效益与社会效益并收，是每一位工程技术人员新时代的使命和担当。