公路工程质量全过程监管物联网系统设计

为强化公路工程质量检测取样与检测过程的监管，保证样品与检测数据的真实性，准确、客观地反映公路工程质量现状，对公路工程质量检测取样以及试验过程中参与人员、时间与地点等关键因素进行分析，结合智能标签、传感器及移动通讯等物联网技术，设计检测监管平台模型，实现对检测取样、试验过程与试验报告正逆向溯源，为公路工程质量检测提供了基于物联网的监管思路。

近年来，随着中国城镇化进程的加快，建筑市场蓬勃发展，工程质量的检测和监控受到越来越多的重视。见证取样与材料试验检测是工程施工质量控制的重要手段，在工程质量监督中发挥着重要的作用。一旦所取样品的代表性和真实性无法保证，材料试验检测会现严重问题，导致检验数据无法真实反映工程质量。近年来，在工程质量投诉处理中发现，实际工程所用材料与报告存在较大差异，往往使得报告成为遮掩实际工程材料的挡箭牌，这种现状值得反思，并应与时俱进转变工程质量的监管思路。《交通运输部办公厅关于印发工地实验室标准化建设要点的通知》(厅监[2012]200号)和《公路试验检测数据报告编制导则》(JT／T828 2012)及释义手册的发布，为试验检测推行信息化管理提供了基础，各公路建设项目参建单位可以通过逐步构建统一的实验室信息化平台，提高试验检测工作效率，减少人为误差，实现数据资源共享，以利于试验检测的科学规范管理L2j。
在工程质量检测中，信息化技术得到了深入应用，工作效率有了很大的提高。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其核心和基础是互联网，是在互联网的基础上延伸和扩展的网络[3]。结合公路工程质量检测行业现状，利用构成物联的传感器、智能标签、嵌人式系统3项关键技术实现公路工程从制取试件惟一性标识、送检、检测试验过程自动化控制，到数据采集、检测试验报告智能标签防伪、试验数据正逆向溯源的全过程监管n3，为公路工程质量监管决策提供科学依据。
1公路工程质量检测监管技术架构体系设计
1．1技术架构体系
根据《公路试验检测数据报告编制导则》(JT／T828～2012)，基于物联网技术的公路工程质量检测监管的技术架构应主要由4部分构成：智能标签、标签读写智能终端；第三、四代移动通信技术；试验检测数据采集传感器∞1；试验设备自动控制嵌入式系统与试样破型拍摄设备。
对公路等级实验室和工地实验室在公路工程试验检测活动中产生的数据及相关信息进行采集、存储、传输、判断、分析、溯源全过程监管。具体监管平台构成如图1所示。

由图1可知，结合计算机软硬件、网络通讯、数据库等信息技术，公路工程质量检测监管系统总体技术架构共分为3部分：施工现场、实验室、监管部门。各部分有独立的工作性能，具体说明如下。
(1)实验室主要工作是识别取样样品，检测数据采集的来源，由万能试验机、压力试验机、沥青针人度仪、沥青软化点仪、沥青马歇尔稳定度仪口3等设备构成。通过对试验数据的收集和分析，生成公路工程质量检测报告，由实验室数据服务器传递给路由器设备，再通过互联网传递给施工现场和监管部门。
(2)施工现场将试验智能标签通过智能终端传递给无线基站，是整个技术架构的源头，负责传递和处理实时的工程质量取样信息。

(3)最终将采集的信息通过物联网传递到监管部门，在试验检测监管平台进行汇总、分析，为公路工程质量监督人员与建设项目质量检查人员提供决策依据。
1．2网络传输层次
为了保证试验数据能够及时有效地传递，公路工程质量试验检测数据采集所使用的传感器，是通过基于MODBUS协议的工业自动化网络规范[81与试验检测数据采集终端进行数据通讯。数据采集终端与实验室本地数据服务器、试验检测数据联网平台之间采用ADSL、CDMA和LTE进行通信。底层均为实际数据传输，应用层为逻辑数据传输。数据传输层次如图2所示。

2试验检测物联网设计
试验检测物联网模型共分为4个层次，从底层逐级向上分为设备传感器、检测取样与试验检测、公路试验检测数据集群和公路试验检测数据联网平台，如图3所示。公路试验检测数据联网平台通过网络与公路试验检测数据集群交换数据，试验检测数据采集软件通过基于TCP／IP协议通信网络，对试验检测数据采集终端发起和应答指令；试验检测数据采集终端上的嵌入式系统通过基于MODBUS协议的工业自动化网络与设备传感器进行通讯。

投稿会员：芳华