概况
近年和今后一段时期，在极高海拔区域建设沥青混凝土路面将越来越普及，但是极高海拔环境面临了氧气和气压方面的严重不足，人工作业和建设管理难度大、效率低;队伍更换频繁，专业化难以保证;地质多变，原材料质量离散，指标差等等问题，这些造成了沥青混凝土质量控制的困难。
G线东俄洛至海子山段(简称东海路)，是列入国家规划的藏区公路项目，位于四川甘孜州境内，改建后km，67.5%的里程海拔在m以上，路线最高海拔m。空气含氧量仅有11%左右，相当于内地如成都等地区的50%;大气压mm左右汞柱高，比内地降低了50%左右;地材奇缺且质量不稳定;施工过程的质量控制和建设管理难度极大。为了确保质量，就需要大力推广自动化、机械化、信息化，项目最终采用了沥青混凝土路面动态质量控制系统，有效解决了质量控制相关问题。
系统解决的主要问题
通过应用，优化了沥青路面施工过程中涉及到的原材料检验、配合比设计、拌和站生产、摊铺温度及速度、碾压温度及速度等基础数据的采集、分析及监控管理。
主要体现在如下:软件辅助配合比设计及远程配合比下达;沥青拌合站生产数据采集、监控、超标报警、数据存储、统计分析;现场摊铺机数据采集、实时监控;现场压路机数据采集与实时监控。
系统研究内容分析
沥青路面质量波动原因理论分析
材料组成:原材料的质量、计量等因素都会导致混凝土质量的波动;如级配、油石比等。施工工艺:路面的施工工序如:搅拌、运输、摊铺、碾压等各个环节的控制差异，都有可能导致质量的波动;
试验条件:沥青混合料试件的制作、测试方法等因素会导致性能测试结构的离散。
路面施工实际工作问题分析
东海路沥青混凝土路面从原材料检验、配合比设计、生产、运输、摊铺、碾压等施工的各个环节，就对其工艺技术指标均有严格要求。现场施工中，存在以下技术和管理问题需要优化:
配合比设计调整无序，无法保障试验室确定的油石比被严格执行
沥青混合料油石比能否严格执行，是确保沥青混合料质量的重要因素。常规施工中，因缺乏实时监控手段，存在拌和站操作人员操作不当或为追求不当利益改变油石比的现象，油石比不能被严格执行，使得混凝土实体质量保障存在一定风险。
拌合站生产搅拌时间无法得到保障
沥青混合料拌和时间应在40～60s之间或根据施工环境温度湿度以试验确定。在常规施工中，存在拌和站操作人员为追求产量而缩减拌和时间的现象，混合料的匀质性不能得到有效保障。
拌合站计量误差无法及时发现和纠正
通常情况下，拌和机计量系统误差(落时误差、计量误差等)需通过定期的设备检定来加以校正，而人为因素的不确定性，决定了这种校正的局限性。在常规施工中，存在拌和机计量系统误差不能被即时发现和校正，往往是在生产较长时间后才发现计量误差超标，造成的质量隐患不易被整改。
混合料生产数据无法及时统计分析
常规管理模式下，拌和站生产过程数据储存在各工点的拌和站控制电脑中，数据的收集汇总和分析工作繁重，很难做到及时统计和分析，问题的反馈处理过程滞后，加之缺少数据自动处理软件，沥青混合料施工成本核算工作量大，制约了生产过程管理的效果。
质量问题无法得到快速准确的追溯
常规施工过程中，受各种因素影响，容易产生不必要的泛油、离析等缺陷。由于不能对这些工序的施工过程进行有效的监控，在出现上述质量缺陷时，就不能识别是因为混合料生产、混合料运输过程还是摊铺和碾压等哪一个环节出现的问题，给问题原因分析和整改造成困难和滞后。
事中控制手段匮乏
常规施工数据很难做到及时统计和分析，问题的反馈处理过程滞后，制约了混凝土工程高效施工管理的效果。
当前管理手段单一，管理成本较高。
信息化是建设项目管理的发展趋势。在高原环境的的项目，地理条件差、人的生理影响大。应用管理信息数据处理的智能化，能保障过程管理信息的真实性、唯一性，解决信息反馈响应及时性问题，达到实施过程动态管理的目标。
沥青路面施工质量控制办法分析
沥青混合料生产过程监控
原材料的质量控制，选用质量均匀的原材料，严格检验，级配稳定;严格控制油石比，保证生产配合比的正确实施;严格控制生产过程中的材料温度及出料温度。
沥青路面摊铺与碾压过程监控
摊铺温度:实时监测沥青混合料摊铺过程中的温度变化，确保温度达标;摊铺速度:实时监测沥青混合料摊铺的速度，确保速度与温度变化均匀，符合规范。
混合料生产数据事后检查与分析
定期对已生产混合料各类原材料进行有效的数据检查与分析，计算各类材料的极差，标准差，变异系数等。
系统采用的技术方案及其组成
按照混凝土工程的事前原材料检验、配合比设计，事中混合料生产过程、摊铺及碾压监控，我们将路面施工质量数据动态监控系统业务架构设计如下。
系统物理组成与环境配置
系统物理组成主要包括试验室试验数据处理与采集单元、沥青拌合站数据采集单元、现场摊铺数据采集单元、现场碾压数据采集单元、GPRS远程信息传输单元和数据存储分析与查询单元6个部分。
①试验室试验数据采集单元由试验数据处理软件和配合比设计软件组成，试验人员可以通过试验数据处理软件进行原始数据的处理和配合比设计，软件将原始数据、过程数据、结果数据进行本地数据库存储;②沥青拌合站数据采集单元由拌和机控制电脑和专用接口程序组成，提供拌合站运行数据的自动采集功能;③摊铺监控单元由红外传感器、高精度GPS和报警器组成，提供摊铺机温度与速度数据的采集和超标数据本地报警功能;④碾压监控数据采集单元由红外传感器、高精度GPS和报警器组成，提供压路机温度与速度数据的自动采集和本地报警功能;⑤GPRS远程信息传输单元是基于GSMR系统无线分组交换技术的数据传输终端，提供数据采集端到存储分析端的传输功能;GPRS无线数据发送方便，无需有线网络，通过广域的无线IP连接，只要有手机信号即可实现数据互通;⑥存储分析与查询单元由中心服务器和数据处理软件组成，提供数据存储、分析处理、信息无线报送和受控用户远程访问查阅功能。
系统在试验室、拌合站、摊铺机、压路机、中心服务器和用户之间建立数据关联，实现各采集点的数据统一。数据关联由GPRS无线数据模块来完成。中心服务器建在项目指挥部或某数据中心，用户可通过网络访问查询实时数据。用户也可通过监控平台进行统计分析。
系统技术组成
运用数据采集传感技术、嵌入式软件开发技术有效解决数据采集问题;运用GPRS无线分组服务技术进行数据传输的问题;平台采用J2EE架构，使各项业务独立管理、分部实施;用户可登录网页实时查询。
系统功能
首页实时监控
首页功能主要用于显示各类数据实时变化信息，多以图形的形式展示，不同用户在施工过程中通过对对应参数的变化图形及曲线，及时调整工作参数。
(1)动态展示。动态展示拌合站生产状态、产能信息、超标比例及最近详细数据信息。(2)实时追踪。实时追踪路面施工中各设备的地理位置信息及作业施工信息。(3)生产监控。实时监控拌合站生产动态信息，该图形可实时展示油石比、石料温度、沥青温度及单盘各类材料数量信息。(4)现场监控。实时监控摊铺温度、速度，及碾压温度、速度的动态变化情况，并绘制曲线图。
数据查询
(1)配合比情况查询。查询每盘沥青混合料配合比执行情况，包括理论配合比、实际配合比、误差情况。2)历史数据查询。对已生产并上传至平台的数据进行数据精确分析及查询，该功能通过不同查询条件的组合，生成材料用料走势图及对应每盘详细数据信息，管理者可通过曲线判断材料变化是否均匀，同时通过列表详细信息对偏差数据进行精确的数据分析。(3)理论配合比。通过设定施工用理论配比，用于数据监控过程中数据对比及误差分析。(4)现场数据查询。与现场监控功能形成对应，通过此功能查看现场摊铺及碾压过程中温度及速度变化的详细数据。(5)GPS详细数据查询。查询每个设备详细地理位置信息及工作瞬时速度详细数据。(6)延度及稳定度查询。通过对延度仪、稳定度仪数据的实时采集，获取沥青试验的详细数据。
统计分析
(1)产能分析。通过该功能实现对每季度、月、周、天、小时各沥青混合料拌合站产能情况的动态把控。
(2)每日统计。通过系统平台设定混合料标准密度，长度及宽度等参数，通过自动统计的产量数据，系统自动计算路面平均厚度，作为厚度检测的对照数据。
(3)误差分析。对指定拌合站、指定时间段内混合料生产过程中各种材料用量进行查询，通过与设计配合比确定的材料用量比较，分析材料用量误差，评判配合比执行情况。
(4)成本核算。通过在系统中设置各种材料的单价，统计每种材料的实际消耗，计算并进行材料进行的成本核算。
(5)超标查询。当沥青混合料出现超标时，将超标数据进行统一归类，同时可按照不同管理级别的要求分别进行初级、中级、高级查询，也可以按照材料名称及类型进行查询，超标数据也同步发送短信至预设报警手机号码上，管理责任人根据收到的手机报警短信采取干预手段，报警短信设置多级报警，实现不同等级和级别的过程监控干预。
(6)生产数据检查。系统设计过程中，除了考虑对实际数据的详细监控外，为进一步从宏观角度掌握沥青混合料质量状况，项目系统设计了生产数据检查功能，以此定期分析该段时间内总体用料的平均误差、极差、标准差及变异系数。
系统应用效果
系统通过实时掌握沥青原材料检验、配合比设计、生产、现场摊铺及碾压等数据的重点信息，完美地实现了以下预期的系统功能和应用效果。
通过原材料试验软件应用，杜绝了由于人为因素造成的数据计算错误并修约错误，从而使得原材料检验原始数据真实可靠。
通过沥青拌合站生产的实时监控纠正，确保了油石比、搅拌时间、混合料温度有效控制，并及时发现和校正计量误差，减少了沥青混合料在生产过程中可能出现的系统故障或操作不当造成的工程损失;
通过对摊铺机和压路机实时速度和温度的监控，有效的提醒作业施工人员按照施工规范要求进行摊铺控制，使得摊铺的速度和温度匹配程度显著提高;
利用基于GPRS技术的远程信息传输、数据即时存储和分析平台，保证了混凝土施工过程数据的安全;
解决了过程管理信息的真实性和反馈响应及时性问题，规范了作业模式，达到了动态管理的目标，有效地保证了施工质量;
利用智能化的信息数据处理技术，实现施工过程数据的即时统计分析，便于成本核算，加强了生产成本控制;
全新的管理模式和管理手段实现对混凝土工程施工的动态控制管理，创新了管理手段、提高了管理效率、降低了管理成本。
结论
沥青路面施工质量动态监控系统，是在综合分析沥青混合料生产过程中涉及到的人的行为、物的状态、工作的终极目标的基础上，应现场沥青路面施工中存在的质量管理和成本控制需求而开发的基于GPRS远程信息传输、数据存储、分析平台和广域网(WAN)多用户实时访问信息门户(PIP)的监控系统。系统通过实时掌握沥青路面工程的原材料试验、配合比设计、生产、现场摊铺、现场碾压等数据的重点信息，将沥青混合料生产管理由单一的、静态的事后把关管理转为事前、事中、事后全过程控制管理。系统业务逻辑关系明确、重点功能突出，实现了沥青路面施工过程信息数据处理的智能化，解决了路面施工过程管理信息的真实性和反馈响应及时性问题，达到了对路面施工过程的动态控制管理，有效的保证了工程施工质量，提高了建设项目的管理效率和管理水平，体现了现代信息技术和工程技术的有机统一，创新性和实用价值极高，应用前景广泛。
尤其是在极高海拔地区，改变传统靠人监管的模式，大大减少了业主、质监、监理、试验检测、施工单位等管理行为中艰苦的人力，大大提高了管理效率，同时还保证了材料构成内在质量、工艺程序等的稳定可靠，其自动化、信息化创新，在极高海拔地区值得推广。
