一種瀝青涂覆量實時監測系統及方法與流程

本申請屬于瀝青涂覆量監測領域，具體地說，涉及一種瀝青涂覆量實時監測系統及方法。
背景技術：
：化工企業在生產鋪設機場跑道用的軟性簾子布路基時，需要對簾子布上所涂覆的瀝青的厚度做實時的監測，所監測到的厚度信號會傳送到中心控制單元上，用以對相關的機械設備加以調整和控制，使涂覆厚度的誤差維持在一定的限度之內。傳統涂覆瀝青時，沒有對涂覆的瀝青厚度進行實時監測，只是對涂覆輥的轉動電機進行速度控制，電機速度快，簾子布粘的瀝青薄，電機速度慢，簾子布粘的瀝青厚，對所涂覆的瀝青厚度沒有實時的測量，造成涂覆厚度難以控制。技術實現要素：有鑒于此，本申請針對上述的問題，提供了一種瀝青涂覆量實時監測系統及方法。為了解決上述技術問題，本申請公開了一種瀝青涂覆量實時監測系統，包括plc信號采集單元，所述plc信號采集單元通過導線分別連接有觸摸屏、電源模塊、第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器和第四傳感器；所述觸摸屏和電源模塊通過導線相連接；所述第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器和第四傳感器分別設置在瀝青涂覆機的支撐輪上。進一步地，所述plc信號采集單元的型號為s7-200系列；所述觸摸屏為mcgs觸摸屏；所述第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器和第四傳感器均為稱重傳感器。本發明公開了一種瀝青涂覆量實時監測方法，采用上述的瀝青涂覆量實時監測系統，包括以下步驟：步驟1、估算瀝青厚度：采用第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器和第四傳感器測定瀝青的實時重量；在觸摸屏上輸入給定速度和涂覆寬度，在給定速度和涂覆寬度的前提下，估算瀝青涂覆厚度；步驟2、對步驟1得到的瀝青涂覆厚度進行優化測量得到優化后的瀝青涂覆厚度。進一步地，步驟1中估算瀝青厚度具體為：設涂覆骨架運行速度為v，檢測時間間隔為t，w為簾子布寬度，則在檢測時間內簾子布所走過的長度為：l簾子布＝v·t(1)此時簾子布走過的單面的面積為：s簾子布＝l·w(2)在同樣的時間內，瀝青槽內的瀝青重量減少的重量，記為δg，若瀝青比重為ρ，則此時段內消耗的瀝青體積為：于是，估算出這個時段內的單面涂覆厚度為：進一步地，涂覆骨架為簾子布。進一步地，步驟2中對步驟1得到的瀝青涂覆厚度進行優化測量得到優化后的瀝青涂覆厚度具體為：在瀝青槽內加滿瀝青后，點擊觸摸屏，記錄此時的重量值，此時的液面高度為定值，記為：g稱量0＝g皮重+s槽·h0·ρ(5)其中，g皮重為瀝青槽空時的重量，不需要單獨稱量；s槽表示瀝青槽的面積；h0為液面的上限位；ρ表示某溫度下的瀝青密度；當瀝青涂敷一段時間后，期間沒有新的瀝青加入，稱重傳感器所得到的稱重數據為g稱量1，此時的液面高度為h1，表示為：g稱量1＝g皮重+s槽·h1·ρ(6)將公式(5)和(6)相減，得到h1的值為：每一液面高度下的瀝青實際體積應表示為：瀝青實際體積＝瀝青槽面積*此時的液面高度-浸泡在瀝青中的涂覆輥體積將浸泡在瀝青中的弓形近似為三角形，這兩個三角形的面積分別表示為：公式(8)和(9)中，等號右邊的變量均為已知，r表示涂覆輥的半徑，計算出s0和s1；于是，在兩個液面高度下的瀝青真實體積分別表示為：v0＝s槽·h0-s0·l(10)v1＝s槽·h1-s1·l(11)式中l為涂覆輥長度，已知量；因此體積的真正變化量為：v＝v0-v1；將v帶入公式(4)，即得出瀝青的涂覆厚度。與現有技術相比，本申請可以獲得包括以下技術效果：1)本發明實現對瀝青實時消耗量的監測；2)通過預設的速度和簾子布幅面寬度值，結合瀝青實時消耗值，可估算出每個時間段內的瀝青涂覆厚度。當然，實施本申請的任一產品必不一定需要同時達到以上所述的所有技術效果。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：圖1是本申請瀝青涂覆量實時監測系統的示意圖；圖2是本申請傳感器及觸摸屏安裝示意圖；圖3是本申請傳感器安裝示意圖的放大圖；圖4是本申請涂覆輥對計量結果影響示意圖，其中，a代表液面處于h0位置，b代表液面處于h1位置。具體實施方式以下將配合附圖及實施例來詳細說明本申請的實施方式，藉此對本申請如何應用技術手段來解決技術問題并達成技術功效的實現過程能充分理解并據以實施。本發明公開了一種瀝青涂覆量實時監測系統，如圖1所示，包括plc信號采集單元1，所述plc信號采集單元1通過導線分別連接有觸摸屏2、電源模塊3、第一傳感器4、第二傳感器5、第三傳感器6和第四傳感器7；觸摸屏2和電源模塊3通過導線相連接；如圖2和3所示，第一傳感器4、第二傳感器5、第三傳感器6和第四傳感器7分別設置在瀝青涂覆機的支撐輪8上，其余部件均設置在瀝青涂覆機上。plc信號采集單元1的型號為s7-200系列；所述觸摸屏2為mcgs觸摸屏；所述第一傳感器4、第二傳感器5、第三傳感器6和第四傳感器7均為稱重傳感器。本發明系統以西門子的s7-200系列plc為信號采集單元1，以mcgs觸摸屏2為人機界面，實現對瀝青實時消耗量的監測。針對不同的布料，工人可在觸摸屏上設定簾子布的行進速度和幅面寬度(這兩個參數是根據正在運行的系統的實際速度和簾子布的實際寬度輸入的)；通過實測瀝青實時消耗值和設定的數學模型進行計算，先觸摸屏上顯示每個時間段內的瀝青涂覆厚度；并將估算出來的實時數據存儲到歷史數據庫中。其中，本裝置可人工設定簾子布的行進速度和幅面寬度等；通過預設的速度和簾子布幅面寬度值，結合瀝青實時消耗值，可估算出每個時間段內的瀝青涂覆厚度；可對多個時段的計量數據進行比對，當超過誤差限值時可用蜂鳴器報警，并彈出報警窗口，顯示超差值；可以將估算出來的實時數據存儲到歷史數據庫中，便于調閱；支持報警蜂鳴器驅動。本發明還公開了一種瀝青涂覆量實時監測方法，包括以下步驟：步驟1、估算瀝青厚度：采用瀝青涂覆量實時監測系統對瀝青涂覆的厚度進行實時監測，主要監測對象為瀝青的實時重量(減重計量)，采用第一傳感器4、第二傳感器5、第三傳感器6和第四傳感器7測定瀝青的實時重量；在觸摸屏2上輸入給定速度和涂覆寬度，在給定速度和涂覆寬度的前提下，估算涂覆厚度，并給出任一時段的涂覆均勻度。如圖4所示，具體計算公式如下：設涂覆骨架(暫稱簾子布)運行速度為v(人為預先設定)，檢測時間間隔為t(可人工在觸摸屏上修改)，w為簾子布寬度，則在檢測時間內簾子布所走過的長度為：l簾子布＝v·t(1)此時簾子布走過的面積(單面)為：s簾子布＝l·w(2)在同樣的時間內，瀝青槽內的瀝青重量減少的重量，記為δg，若瀝青比重為ρ，則此時段內消耗的瀝青體積為：于是，可以估算出這個時段內的單面涂覆厚度為：但是實際上，為了提高計量精度，還需要考慮瀝青體積的減量。步驟2、對瀝青厚度進行優化測量：如圖4所示，由于涂覆輥不是全部浸泡在瀝青中，因此，其浸泡的體積會影響第一傳感器4、第二傳感器5、第三傳感器6和第四傳感器7稱重結果，其結論基于如下實驗：使一棒狀物體的一端逐漸浸入放置于電子天平上的燒杯所盛的水中(此端不接觸燒杯底)，隨棒狀物體的逐漸深入，天平顯示的稱重值逐漸增加，增加部分剛好等于水體積的變化值。實驗表明：涂覆輥浸泡在瀝青中的體積的變化會對稱重值產生影響。因此必須對此部分引起的附加重量進行補償。具體如下：在瀝青槽內加滿瀝青后，點擊觸摸屏，記錄此時的重量值，此時的液面高度為定值，記為：g稱量0＝g皮重+s槽·h0·ρ(5)其中，g皮重為瀝青槽空時的重量，不需要單獨稱量；s槽表示瀝青槽的面積；h0為液面的上限位(已知量)；ρ表示某溫度下的瀝青密度(不同溫度下的密度值可換算)。當瀝青涂敷一段時間后(期間沒有新的瀝青加入)，稱重傳感器所得到的稱重數據為g稱量1，此時的液面高度為h1(待測值)，可以表示為：g稱量1＝g皮重+s槽·h1·ρ(6)將公式(5)和(6)相減，得到h1的值為：此時可以計算出瀝青槽的實際高度變化，即(h0-h1)，但實際上，瀝青體積的減量并不是簡單的(s槽·h0-s槽·h1)，如圖4所示。圖中h為涂覆輥軸心到瀝青槽底面的高度。從上圖可以看出，每一液面高度下的瀝青實際體積應表示為：瀝青實際體積＝瀝青槽面積*此時的液面高度-浸泡在瀝青中的涂覆輥體積而不同液面高度下涂覆輥浸泡在瀝青中的體積是不同的。真實的瀝青體積變化需要在兩個高度下分別減去涂覆輥浸泡在瀝青中的圓臺的體積，這樣計算出來的才是真正的瀝青體積變化，按照式進行計算才會準確。為計算簡便，將圖中所示浸泡在瀝青中的弓形近似為三角形，如圖4中so和s1所示。這兩個三角形的面積可分別表示為：公式(8)和(9)中，r表示涂覆輥的半徑，等號右邊的變量均為已知，可計算出s0和s1。于是，在兩個液面高度下的瀝青真實體積可分別表示為：v0＝s槽·h0-s0·l(10)v1＝s槽·h1-s1·l(11)式中l為涂覆輥長度，已知量。因此體積的真正變化量為：v＝v0-v1。將公式帶入即可。注意，上面分析用到了初始狀態下的液面高度h0，實際上，計算機會在操作員啟動設備時自動記錄(計算)這點的高度，并存儲。此后的計算沒計算出一個新的液面高度(如上面的h1)，則在下次計量時，自動將h1轉儲至h0，實現遞推算法，確保每次計量都是當前時段的液面高度差。經實際測試，證明所設計的系統及數學模型是準確、可靠的。下面表1中的數據為系統測試結果與后期人工用卡尺測量結果的對比，為了是對比結果有可比性，在系統實時測試的簾子布的側面做出標記，具體做法是用塑料扎扣系在簾子布上，待一卷簾子布完全涂覆并烘干后用卡尺對此位置具體測量，由于冷卻后的瀝青有0.95的收縮率，故表中系統測量的實時值已經用這個系數做了修正：測試期間車間溫度：23℃。表1系統測試結果與后期人工用卡尺測量的結果系統測試值(mm)6.236.376.156.225.976.55人工測試值(mm)6.156.436.226.316.026.48相對誤差值(％)1.3-0.9-1.1-1.4-0.81.1如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定成分或方法。本領域技術人員應可理解，不同地區可能會用不同名詞來稱呼同一個成分。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區分成分的方式。如在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”為一開放式用語，故應解釋成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所述技術問題，基本達到所述技術效果。說明書后續描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的商品或者系統不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種商品或者系統所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系統中還存在另外的相同要素。上述說明示出并描述了發明的若干優選實施例，但如前所述，應當理解發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離發明的精神和范圍，則都應在發明所附權利要求的保護范圍內。當前第1頁12