《公路路面施工连续压实控制系统技术指南》（征求意见稿）

3T/JSJTQXxx－2026公路路面施工连续压实控制系统技术指南本文件规定了公路路面施工连续压实控制系统的基本规定、数据采集模块、数据处理和数据分析模块、反馈控制模块、通信与显示模块、电源与辅助模块、系统运行控制等内容。本文件适用于公路路面工程连续压实控制系统的开发和应用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T20271信息安全技术信息系统通用安全技术要求GB/T37973信息安全技术大数据安全管理指南ISO16750-3Roadvehicles-Environmentalconditionsandtestingforelectricalandelectronicequipment-Part3:Mechanicalloads3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1连续压实控制continuouscompactioncontrol,CCC路面碾压过程中,根据路面材料与振动压路机同频共振作用原理,通过连续量测振动压路机振动轮竖向振动响应信号,建立检测评定与反馈控制体系,实现对整个碾压面压实质量的实时动态监测与控制。[来源：JT/T1127，3.1.有修改]3.2边缘计算edgecomputing在数据源附近（如压路机终端、基站）部署计算资源，就近完成数据预处理、分析和决策，减少云端传输延迟的技术。3.3数字孪生digitaltwin具有保证物理状态和虚拟状态之间以适当速率和精度同步的数据连接的特定目标实体的数字化表达。注：本文件中，路面连续压实的数字孪生系统是指基于数据驱动来实现目标实体（路面）与数字实体间各要素动态迭代的系统。数字孪生系统由目标实体、数字实体、两者之间的数据连接以及数据连接过程中涉及的模型，数据和接口等要素组成。[来源：GB/T43441.1，3.4.有修改]4T/JSJTQXxx－20264缩略语下列缩略语适用于本文件。MEMS：微机电系统（Micro-Electro-MechanicalSystems）RMS：均方根值（RootMeanSquareValue）RTK:实时动态测量（Real-TimeKinematic）GNSS：全球卫星导航系统（globalnavigationsatellitesystem）BDS：北斗卫星导航系统（beidounavigationsatellitesystem）CMV：智能压实值（CompactionMeterValue）CMRR：共模抑制比（CommonModeRejectionRatio，符号Kcmr）ADC：模数转换（analogue-to-digitalconversion）KSPS：千样本每秒（KiloSymbolsPerSecond）GPU：图形处理单元（GraphicsProcessingUnit）CAN：控制器局域网总线（ControllerAreaNetwork）GIS：地理信息系统（GeographicInformationSystem）5基本规定5.1连续压实控制系统由数据采集模块、数据处理和数据分析模块、反馈控制模块、通信与显示模块、电源与辅助模块等。5.2连续压实控制系统软硬件安装见图1。1——振动压路机；2——检测监测设备（各类传感器、电路、采集和分析单元、显示系统等3——传感器；4——信号调理电路；5——数据采集采集模块；6——数据分析和数据处理模块；7——通信与显示模块；8——反馈控制模块；9——电源、辅助及压实信息管理（包含电源及各类管理系统10——后台信息管理；11——远程控制及管理。图1连续压实控制系统组成图T/JSJTQXxx－202655.2系统应能实现压路机对路面材料加载和振动响应信号实时监测和处理功能。5.3系统应能对检测数据进行传输和管理的功能。5.4压实质量信息的采集、存储和传输应符合GB/T20271、GB/T37973的要求。5.5系统应能通过反馈信号实时分析和评判路面压实质量。5.6压路机、监测设备及各类传感器应定期校准。6数据采集模块6.1一般要求6.1.1由振动压路机、检测监测设备、信号调理电路组成。6.1.2应能完成压实全过程从物理量采集到信号输出的完整链路。6.1.3应针对不同材料路面配备相应的传感器。6.1.4数据采集模块应保证多传感器时间同步，误差应不大于10ms，确保压实度、位置、温度等参数时空对应。6.1.5应进行传感器冗余配置，关键参数应双通道采集，避免单点故障导致数据丢失。6.2振动压路机6.2.1工作质量不宜小于10t，激振力宜不小于20t。6.2.2振动压实的工艺参数应有明确标识。6.2.3振动频率波动范围不应超过规定值的±0.5Hz。6.2.4行驶速度应均匀，运行过程中的速度应可保持在3km/h～10km/h。6.2.5宜提供振动频率和行走速度相应信号接口。6.2.6宜预留检测监测设备安装接口。6.3传感器6.3.1包括振动传感器、温度传感器、定位传感器、压力传感器等，具体功能如下：a）振动传感器安装在压路机振动轮内部或轮轴，用于监测振动加速度、频率和振幅；b）定位传感器安装于压路机顶部，用于定位、监测高程和行驶速度；c）红外温度传感器设置在压路机前方，用于扫描监测混合料温度；d）压力传感器设置在轮体表面，用于监测压实轮与地面接触压力。6.3.2振动传感器宜选用压电式或微电机系统加速度计，采用螺纹固定或强磁固定，应与振动轮刚性连接，并应满足表1要求。表1振动传感器技术要求），6.3.3定位传感器应满足表2的技术要求。T/JSJTQXxx－20266表2定位传感器技术要求定位精度），更新频率冷启动多系统6.3.4温度传感器应采用红外非接触式，满足表3的技术要求。表3温度传感器技术要求项-20℃~+200℃,覆盖沥青混合料施工全温度区间6.3.5压力传感器应满足表4的技术要求。表4压力传感器技术要求短期过载应≥150%量程，长期过载需≤120%量），-20℃~160℃传感器外壳采用316L不锈钢或阳极氧化铝，抵抗6.4信号调理电路6.4.1传感器输出的原始信号应经过放大、滤波和模数转换等调理电路处理。6.4.2放大电路应满足以下要求：a）增益范围应覆盖传感器输出信号的最小值与最大值，支持程序控制增益，以适应不同传感器量程，放大电路输入动态范围应不小于传感器输出范围；b）放大电路自身噪声应低于传感器信号噪声，输入参考噪声电压密度不小于10nV/HZ，放大电路非线性失真应不大于0.1%，避免信号畸变影响CMV值计算；c）输入阻抗应不小于1MΩ,以减少对传感器输出的分流影响，CMRR不小于80dB，抑制工频干扰和共模噪声。6.4.3滤波电路应满足以下技术要求：a）低通滤波器截止频率应根据传感器频率响应设置，高通滤波器截止频率宜为0.5Hz，并覆盖压实轮振动主频下限，带通滤波器应能同时抑制高低频噪声的场景；b）选择滤波阶数时，一阶滤波器滚降较慢，应选择的更低截止频率以抑制噪声；二阶或四阶滤波T/JSJTQXxx－20267器滚降更快，宜更接近有效频段设置截止频率；c）当高阶滤波器引入相位失真时，应确保群延迟在有效频段内小于1ms，避免信号时域畸变；6.4.4ADC应满足以下技术要求：a）应根据传感器分辨率和系统精度要求选择数模转换分辨率，数模转换实际有效位数应不小于b）采样率应满足奈奎斯特定理，且不小于2倍信号最高频率，宜为10kSPS～100kSPS，覆盖更高频噪声监测需求；c）孔径误差ADC转换时间应不大于采样周期的10%；d）输入范围应与放大电路输出匹配，ADC前端应配置缓冲器，降低输入阻抗对前级电路的影响；e）应支持多通道ADC同步采样，确保振动、压力、温度等参数时间对齐，时间误差应小于1μs。7数据处理和数据分析模块7.1一般要求7.1.1数据处理和数据分析模块应能将传感器采集的原始数据转化为可指导施工的决策信息。7.1.2数据处理和数据分析模块功能设计应满足实时性、准确性、可解释性需求，并覆盖从边缘计算到云端分析的全流程。7.1.3数据处理和数据分析模块宜分为边缘计算单元、云端分析平台、数字孪生建模三个层级，各层级核心要求见表5。表5数据处理和数据分析模块技术要求边缘计算实时滤波、CMV计算延迟<50ms、欠压预警云端分析多源数据融合、压实度云图分辨率≤0.5m、剩余遍数预测误差≤1遍、支持BIM对接三维模型精度≤1cm、仿真步长≤0.1s、多工况对7.2边缘计算单元7.2.1应部署在压路机终端，能承担数据预处理、实时决策支持、轻量化分析任务，并能减少无效数据传输、提升系统响应速度。7.2.2应在边缘端进行数据预处理，数据预处理应满足以下要求：a）低通滤波时，应抑制发动机振动、电磁干扰等高频噪声，保留压实相关频段；b）中值滤波时，应消除传感器瞬态干扰等脉冲噪声，避免异常值影响CMV值计算；c）自适应滤波时，应根据工况动态调整滤波参数；d）应采用无损压缩算法或有损压缩，将数据量减少50%～70%，降低传输带宽需求。7.2.3实时特征值提取应按下列要求进行：a）应根据振动传感器数据，实时计算CMV，计算按式（1），CMV的计算周期应与压路机振动频率相匹配，且不大于100ms；CMV式中，ai——瞬时加速度；a-——平均加速度；T/JSJTQXxx－20268N——采样点数。b）压力应与当前位置关联，将压力传感器数据与GNSS定位信息同步，生成“压力-位置”时间序列，用于后续云端分析；c）应实时全域获取温度信息并进行温度离析分析。7.2.4应能实时进行决策支持，满足以下要求：a）应能进行欠压/过压预警，当CMV值低于阈值或压力超过安全范围时，应触发车载终端警报；b）应能根据实时数据自动调整压路机振动频率、行驶速度等参数；c）应能进行温度离析报警。7.2.5边缘计算硬件应满足以下要求：a）处理器性能优良，应支持浮点运算，确保CMV计算延迟<50ms；b）本地存储至少24小时原始数据，防云传输中断，支持循环覆盖；c）兼容CAN总线、RS485、以太网，与传感器和云端无缝对接。7.3云端分析平台7.3.1云端分析平台应能进行全局数据整合、深度分析、长期趋势预测，提供施工优化决策支持。7.3.2云端分析平台硬件应配备GPU集群支持AI模型训练，单次分析延迟小于1s，软件应保证数据安全，采用加密传输和存储。7.3.3能进行多源数据融合，整合振动、压力、温度、定位等多传感器数据，生成时空对齐的“压实质量四维模型”即，X/Y/Z坐标+时间。7.3.4应能通过机器学习模型识别并修正传感器故障数据：7.3.5应能生成CMV分布云图，以热力图形式展示CMV达标情况，使压实质量可视化，图形空间分辨率应不大于0.5m×0.5m，满足精细施工需求。7.3.6应能生成路面纵断面CMV曲线，标识薄弱层位置。7.3.7应能基于当前CMV值、压实速度等历史数据和机器学习模型，预测达到目标CMV所需的剩余遍数，预测误差不大于1遍。7.3.8结合材料特性和设备性能，生成最优压实参数组合。7.3.9存储施工全周期原始信号、处理结果、决策记录等数据，支持按时间、位置检索。7.4数字孪生7.4.1数字孪生应通过虚拟仿真提前验证施工方案，降低试错成本、优化资源分配。7.4.2应基于设计图纸生成路面三维模型，误差应小于1cm，并为模型赋予弹性模量、泊松比等材料参数、温湿度等环境参数。7.4.3应进行压实过程仿真，动态模拟压路机行驶轨迹、振动能量传递、材料变形过程，生成压实度分布预测图，仿真步长不大于0.1s，并与实际压实过程同步。7.4.4进行多工况对比，应对比振动频率、压实遍数等不同参数下的压实效果，生成最优方案。7.4.5进行实时映射与反馈，将CMV值、压力等实际压实数据实时映射至数字孪生模型，修正仿真偏差。7.4.6当仿真与实际偏差超过阈值时，自动调整模型参数或施工方案。7.4.7宜进行沥青混合料冷却过程中的压实效应仿真。7.4.8HMI交互界面应能提供便捷式参数调整、3D可视化结果展示。8反馈控制模块8.1一般要求T/JSJTQXxx－202698.1.1反馈控制模块应能通过动态调整压路机参数或指导操作员干预，实现压实质量闭环控制。8.1.2应能反馈压实均匀性，减少人为误差、适应复杂工况。8.1.3反馈模块具有参数自动调节、预警与补压指导的功能：8.1.4反馈控制模块的性能指标要求见表6。表6反馈模块的技术要求振动频率误差±0.5Hz，振幅误差±0.1mm，行驶速度误差±MTBF≥5000小时，关键部件支持热插工作温度-20℃~160℃,防护等级IP68，抗振动等级符合ISO16750-3的8.2参数自动调节8.2.1应通过实时匹配压实能量与材料特性，优化压实效果，功能设计应满足快速响应、精准控制、多参数协同要求。8.2.2应能实时匹配路面材料特性并进行动态参数调整，根据材料识别结果，从预设参数库中调用最优参数，或通过模糊控制算法实时计算，从材料识别到参数生效的时间不大于500ms，确保压路机连续作业。8.2.3应通过变频器或液压伺服机构调节振动频率，精度±0.1Hz，振幅控制采用液压伺服阀或变频电机，精度±0.05mm。8.2.4通过液压流量调节或电机转速控制，实现速度无级调节，精度±0.1km/h。8.3预警与补压指导8.3.1应通过可视化界面和路径规划，帮助操作员快速定位欠压区域并实施补压，减少漏压、避免过压。8.3.2能进行欠压预警，当CMV值低于达标阈值或压实度换算值低于规范要求时，触发车载终端声光报警，预警方式宜采用红色闪烁警示灯或语音提示。，在车载终端显示屏上叠加补压路径，并标注补压点坐标（X/Y/Z）8.3.3能实现过压预警，当压力传感器数据超过材料承载力时，触发紧急制动并报警。8.3.4基于压实度分布云图采用相应算法规划最短补压路径，并设置路径优先级。8.3.5进行遍数控制，根据欠压程度动态调整补压遍数，公式见式（2补压时，行驶速度应降低至1km/h～2km/h，确保压实能量充分传递。N补压式中，N补压——补压遍数；CMV当前——为当前压实值；·——向上取整。T/JSJTQXxx－20269通信与显示模块9.1一般要求9.1.1通信与显示模块应承担数据实时传输、可视化呈现、远程决策支持三大任务。9.1.2通信与显示模块设计应满足高可靠性、低延迟、多终端兼容要求，并覆盖从车载终端到远程平台的完整链路。9.1.3通信与显示模块包括车载终端、远程监控平台、数据接口三个维度。9.1.4通信与显示模块功能要求见表7。表7通信与显示模块技术要求9.2车载终端9.2.1车载终端宜部署在压路机驾驶室内，为操作员提供实时数据监控与手动干预入口，提升操作便捷性、保障施工安全性。9.2.2显示屏分辨率应不小于1920×1080，亮度不小于1000cd/m²,能适应强光环境。9.2.3防护等级IP68，抗振动等级满足ISO16750-3。9.2.4计算单元为嵌入式处理器，应支持4k视频解码与多任务并行处理。9.2.5显示内容与布局应满足以下要求：a）应实现压实质量可视化，形成智能压实值云图，以热力图形式显示当前作业区域压实度分布，分辨率≤0.5m×0.5m；b）实时绘制CMV随时间变化曲线，更新频率大于10Hz，支持缩放与历史数据回溯；c）实现压实遍数计数，显示当前区域已压实遍数及目标遍数，遍数误差±0.5遍。d)能进行设备状态监控，集中显示振动频率（Hz）、振幅（mm）、行驶速度（km/h）、压力（kN）等关键参数，数值更新延迟不大于200ms；e)具有预警信息栏，滚动显示欠压/过压警报、传感器故障提示，支持点击查看详情。9.2.6触摸屏操作，支持多点触控，操作响应时间≤100ms，提供“参数调整”“紧急制动”“补压路径确认”等按钮，权限需通过指纹或密码验证，语音播报预警信息，支持语音指令控制。9.3远程监控平台9.3.1远程监控平台应部署在云端或项目部服务器，为管理人员提供全局视角，实现远程决策、优化资源分配。9.3.2能进行多终端访问支持，实现PC端提供三维地形视图，通过GIS地图叠加CMV分布与设备位