随着高速公路从“建设为主”到“建养并重”并逐步过渡到“养护为主”的重要阶段，社会各界对高速公路养护的要求也提升到新的层次。混合料生产过程中出现减少沥青用量偷工减料、私自改变配合比、混合料生产时违规补料、出厂数据检测数据据造假，混合料出厂覆盖不严等违规操作现象。加强对施工过程的管理，已成为行业内一个重要的研究方向。采用信息化手段，对沥青路面养护进行全过程管控是提高养护水平的必经之路。充分利用先进的物联网技术和相应的信息处理技术极大提高运作效率，进而提高公路养护行业的经济效益、社会效益和竞争能力。本文结合分中心拌合场生产信息管理系统开发、应用过程等全面概括，以期开发经验能推动中心信息化管理进程。

一、系统用户需求分析

拌合场生产管理系统需实现参数设置、动态监测、预警、统计分析及数据查询等功能，满足管理单位对混合料生产及出厂质量的管控。主要需求如图1-1所示：

图1-1系统功能原因分析

结合原因，确定主要功能为：对沥青拌和站生产过程进行数据（配合比、生产时间、生产温度、手动补料）采集；对潜在的质量隐患进行预警；对原材料入场和混合料出场称重数据进行自动采集，对沥青流量、储罐液位进行采集；防止材料的跑冒滴漏，造成成本损失；设立监控中心，对拌和站生产和试验进行远程监控，统计分析采集数据，为管理者监管提供数据支持。产品功能性需求结构图如1-2所示。

图1-2拌合站生产管理系统结构图

二、系统功能模块分析

针对软件产品需求，梳理系统特点为：数据自动采集：拌和站所有数据均自动采集、实时上传；数据共享：各级管理部门共同使用统一的数据源；数据处理功能：对所采集的数据根据需求生成各种统计和分析报表；方便的查询功能：各级管理者可随时查询生产过程的相关信息；规范流程：通过软件建立规范的拌和站管理流程，方便管理，节约成本；.预警功能：对生产过程中出现的不合格品、不规范操作立即触发报警系统，并自动传达管理者，实现对生产过程的动态管理；提高工作效率：充分利用网络手段，提高工作效率，减轻工作负担。

通过系统特点及需求分析，确定系统模块，拌和场生产管理系统主要有5大功能模块，分别是：拌和站在线生产数据监测模块、混合料出场模块、视频监控模块、数据分析模块、生产数据管理模块，如下图2-1所示。

图2-1拌和场生产管理系统功能模块图

三、系统初步设计

系统模块确定后，针对模块特点，确定关键研发点，一个是从数据库中读取数据，一个是通过传感器采集实时数据。

第一个阶段为从拌和站操作系统的数据库中采集数据。本阶段实现了数据的自动采集、通过VPN的方式实时上传，直观的反映实时数据。

第二个阶段则是通过拌和机上的传感器取数。在不影响拌和设备正常使用的前提下，通过对拌合设备的适当改造，将这些采集设备安装在拌和机的传感器上，直接通过传感器采集数据。

四、系统详细设计

（一）细节分析及显示界面

系统的详细设计主要考虑动态直观显示、工程用量分析、配合比记录分析、配合比指标分析、动态监控、过程数据统计分析、预警提示功能等几个方面详细设计。

1.动态直观显示

通过电子地图的形式直观的为管理者提供一站式决策支持的管理信息中心，通过图表形象表达管理者关心的各种数据指标，如图4-1所示。实时直观的监控拌和站运行情况，并可以对关键指标的异常情况进行预警，并挖掘分析原因。

图4-1项目整体概况及运行情况界面

2.工程用量分析

对采集信息进行整合，实现原材料进场量与设计量的对比分析、产品出厂量与设计量对比分析、工程进度的对比分析，如图4-2所示。监控原材料是否足量进场，混合料是否足量使用，工程进度是否和工程用量相匹配，进而保证工程质量，保证工程进度。

图4-2工程用量监控界面

3.配合比记录分析

实现对生产配合比的实时在线监控，如图4-3所示。及时了解生产实际情况，如果出现配合比不合格现象，系统自动报警，如图4-4所示，把质量影响因素消除在萌芽状态，保证工程质量。

图4-3混合料配比监控界面

图4-4配合比变化趋势监控界面

4.配合比指标分析

对混合料各种称重数据的平均值、标准差、变异系数等指标进行分析，根据称重数据平均值、标准差、变异系数的日变化趋势分析图，如图4-5所示，了解混合料生产质量。

图4-5矿料级配及配合比变化趋势对比界面

5.动态监控

（1）油石比监控

实时监控拌合站油石比、石料温度、沥青温度。如图4-6所示。

图4-6油石比监控界面

（2）配合比监控

实时监控拌和站的各种材料用量。如图4-7所示。

图4-7拌合站材料监控界面

（3）出料温度监控

实时监控每盘混合料的出料温度。如图4-8所示。

图4-8拌合温度监控界面

（4）出场温度监控

通过温度测试仪，动态监测沥青混凝土出场温度，通过串口或网口实时获取每车出场时实时温度，及时发现不合格产品，进行报警。

6.统计分析

（1）采集数据形成原材料入场、混合料生产、混合料出场等五日内统计报表。如图4-9、4-10所示。

图4-9检测汇总界面

图4-10检测数据合格率统计分析界面

（2）数据历史查看

沥青混合料在生产的过程中，相关的数据将实时采集并自动保存在系统中，数据按清晰的记录每盘料的生产情况。管理人员可根据“工程名称、生产日期、混合料类型”等条件查看历史数据，实现质量追溯，如图4-11所示。

图4-11历史数据查看分析界面

（3）配合比对比分析

实现拌和站实际配合比同理论配合比之间的比较。如图4-12所示。

图4-12配合比对比分析界面

（4）材料误差分析

根据选择的各种条件查询各种材料用量的误差情况，显示材料用量走势图及误差走势图，便于查看各种材料的计量误差。如图4-13所示。

图4-13材料用量及误差走势界面

（5）其他可定制统计分析

平台可根据获取的数据，根据系统需求生成项目所要的统计报表或图表。

7.预警功能

对生产过程中出现的不合格品、不规范操作立即触发报警系统，并通过手机短信、电子邮件等方式自动传达管理者，实现对生产过程的动态管理。

（二）模块功能展示

拌和场生产管理系统主要有5大功能模块，分别是：拌和站在线生产数据监测模块、混合料出场模块、视频监控模块、数据分析模块、生产数据管理模块。

1．拌和站在线生产数据监测模块

拌和站在线生产数据监控模块，实时从拌和设备中采集每盘在拌和过程的各种集料含量、沥青含量、沥青温度、拌和温度等会影响到混合料质量的相关数据，然后对这些数据进行分析，对这些数据中有超出对应上下限的情况及时给出预警提醒。界面如图4-15所示。

图4-15在线生产数据监控模块界面

2.混合料出场模块

混合料出场模块，对出场的混合料进行重量、温度、覆盖情况的检测采集相关数据，对采集的数据进行分析，对温度等可能会影响质量的数据超出上下限的情况及时给出预警提醒。

混合料出场模块为硬件集成和软件集合模式，所有出场数据通过硬件自动采集检测，通过软件展现，其硬件集成原理图如图4-16所示。

图4-16硬件集成原理图

混合料出场终端与硬件进行通讯采集数据，其软件界面如图4-17所示。

图4-17软件设计界面

采用列表的方式展现终端采集过来的混合料出场信息，信息内容包含：混合料运输车车牌、RFID标签号、混合料重量、出场温度、出场抓拍照片等信息，如图4-18所示。

图4-18混合料出场信息展示界面

3.视频监控模块

视频监控模块，对料场、冷料仓、操作室、装车、全景进行无间断实时监控，可以监控拌和生产的主要环节进行监控。视频监控分为4个部分，分别为：料场监控、操作室监控、装车监控和全景。料场监控可以覆盖到整个集料大棚，能够实时监控到原材料的进场、消耗、存储情况；操作室监控能够实时监控拌和站操作室的动态，起到规范相关人员行为的作用；装车监控能够实时监控监理在岗情况，料车出场温度、雨布覆盖情况；全景监控相当于一台移动摄像机，以度旋转镜头，能够按照管理方的需要实时监控工区生产活动，例如：料车装料前清理打油情况、拌和站放料口运输车装料顺序、拌锅纤维投放情况等。

视频监控系统还具有录像回放功能，能够将近期的视频影像资料存储并回放，以供管理方随时查阅。监控界面如图4-19所示。

图4-19实施监控展示界面

4.数据分析模块

数据分析模块，对拌和生产数据进行正态分布、趋势等分析，可以直观地看出一段时间内的拌和生产的质量情况。蓝色区域为既不超出预控上下限也未超出上下限；红色域为超出了上下限;黄色区域超出了预控上下限但未超出上下限。

（1）趋势分析：落在绿色区域的点越多表示质量状况越好；落在黄色区域的点越多表示质量状况较差；落在红色区域点越多表示质量状况最差，如图4-20所示。

图4-20拌合生产趋势分析界面

（2）正态分布、工程用量分析以及材料用量分析界面如图4-21所示。

图4-21拌合生产变化趋势分析界面

5.生产数据管理模块

生产数据管理模块，对生产数据进行统计分析，可以得出各类数据的报表，为原材料采购等环节提供借鉴。

五、系统软、硬开发

1.硬件环境

硬件环境其内容主要包括网络平台、操作系统、服务器集群、数据交换平台和数据容灾平台，为沥青搅拌站管控系统提供一个稳定可靠的硬件基础。

2.软件环境

（1）操作系统软件

沥青搅拌站管控系统必须适应目前的主流操作系统，兼容所采用的JAVA开发技术语言和J2EE的软件体系架构，支持浏览器方式访问。

（2）数据库平台软件

沥青搅拌站管控系统使用关系型数据库构建整个应用系统中的数据库系统，计划使用国际知名软件公司研发的数据库软件。

（3）中间件软件

随着三层或多层应用体系架构被广泛应用于电子政务的各种信息系统建设，作为实现多层架构的重要基础构件（中间件），对应用系统的高性能、高可扩展有着重要作用。沥青搅拌站管控系统涉及用户多，应用程序规模较大且复杂，本系统将应用服务器中间件作为应用程序的统一运行平台。

符合J2EE规范的应用服务器中间件，具有“编写一次、随处运行”的特性，可跨平台部署，支持集群技术，能和同构或异构环境下的多种数据通信，数据间的公共逻辑约束，保证关键信息不丢失。

3.应用环境

沥青搅拌站管控系统将实现多个业务应用子系统协同运行。各个业务系统中既有类似的组件和服务功能，也具有自身特点。将这些具有共性的功能与服务集成在一个基础平台中，应用系统可以共用这个基础集成平台中的组件和服务，未来的新应用系统亦可在支撑平台上进行开发与部署。因此沥青搅拌站管控系统采用部署灵活、易于扩展的SOA架构基础集成平台。

六、系统效益评价

1.经济效益

通过建设沥青搅拌站管控平台可以使各级公路建设参与单位（业主、监理、施工单位、质量监督）有效掌握施工过程中的详细项目实施信息，并对施工过程采集数据进行统计分析，为公路建设管理者提供了科学的决策依据。

通过综合应用现代信息网络技术，改变公路工程建设传统的工作方法，实现利用现代信息技术改变传统管理模式，大幅提升效率，降低管理运用成本。

通过沥青搅拌站管控平台的建设，减少施工单位原材料的跑冒滴漏现象，提高公路施工质量，提升业主公众形象。

2.社会效益

通过建设沥青搅拌站管控平台将完全实现公路建设施工管理的电子化、信息化，提高办事效率，降低业主与施工单位的监控成本。

通过系统的建设对人的行为、文化、思维方面产生影响。实现生产过程数据的自动采集，数据真实可靠；促进建设单位、施工单位的廉政建设和文明建设。

总结

通过拌和站智能管控系统的应用，路面大中修养护管理走上了科学化、规范化、信息化的道路。利用该系统，收集并存贮了大量的拌和站生产基础数据和动态数据，以满足各种管理要求所需的查询，达到了数据共享，提高了工作效率和信息准确性，提高信息提取和采录的方便性。通过系统的分析功能，能全面了解养护所用沥青混合料的质量情况，及时对出现的质量波动进行预警并人为干预，以达到对混合料质量全过程把控的目的。

通过拌和站管理系统的应用，启发了我们的养护管理工作思路，即要努力逐步实现养护管理的信息化、自动化，提高效率和减少人为因素，从而促进整个养护管理体制的变革创新。同时，此次成果对养护工程实现全面信息化管理也有着积极的借鉴意义。

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