《基于物聯(lián)網(wǎng)技術的路面施工動態(tài)管控系統(tǒng)》

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的路面施工動態(tài)管控系統(tǒng)2016年度湖南省科技進步獎公示材料一、項目名稱基于物聯(lián)網(wǎng)技術的路面施工動態(tài)管控系統(tǒng)二、推薦單位意見 三、項目簡介“基于物聯(lián)網(wǎng)技術的路面施工動態(tài)管控系統(tǒng)”是湖南省科學技術廳科技計劃一般項目（2012SK3303）、湖南省交通運輸廳科技進步與創(chuàng)新項目（），該項目經專家鑒定評審研究成果達到國際先進水平，獲得2014年度中國公路學會科學技術獎二等獎。（1）主要技術內容“基于物聯(lián)網(wǎng)技術的路面施工動態(tài)管控系統(tǒng)”主要從拌和場智能監(jiān)控、運輸智能監(jiān)控、攤鋪信息自動采集、路面壓實智能控制四個環(huán)節(jié)對拌和、運輸、攤鋪、壓實四部分多個技術指標進行實時動態(tài)監(jiān)控及智能預警。主要技術內容包括：綜合集成應用現(xiàn)代傳感技術、無線傳輸技術、數(shù)據(jù)庫技術等多學科技術建立形成了基于物聯(lián)網(wǎng)的動態(tài)管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對路面施工過程的實時動態(tài)監(jiān)測控制；將差分GPS 、RTK 技術結合HNCORS提出并實現(xiàn)了全新壓路機動態(tài)高精度定位技術，實現(xiàn)了碾壓過程精確定位（碾壓遍數(shù)圖形數(shù)據(jù)源）；運用C/S、數(shù)據(jù)庫管理等技術開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的綜合管控系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)施工綜合數(shù)據(jù)信息平臺化共享，加強施工質量的智能信息化監(jiān)管和施工信息科學化管理。圖1 系統(tǒng)功能框架圖（2）授權知識產權等情況共獲得計算機軟件著作權2項，實用新型專利1項，發(fā)表論文3篇。 實用新型專利：基于無線GPRS傳輸定位信息采集設備，專利號：ZL5.5； 軟件著作權：路面施工智能控制系統(tǒng)，登記號：2013SR； 軟件著作權：超聲波室外長距離高精度測距系統(tǒng)，登記號：2012SR。（3）主要技術經濟指標 實時動態(tài)監(jiān)控拌和、運輸、攤鋪、碾壓等施工過程，異常及時反饋，減少廢料的產生，提高施工質量均勻性。 系統(tǒng)有效地解決施工攤鋪速度、溫度及輾壓遍數(shù)、溫度、速度、橫向壓實重疊寬度控制問題，提高攤鋪壓實工藝，提高工程質量。 通過系統(tǒng)監(jiān)管，實現(xiàn)路面施工全過程動態(tài)信息的智能化監(jiān)管，減少施工管理人員，提升信息化管理水平，節(jié)約建設成本。（4）應用推廣及效益情況該成果已成功推廣應用于大瀏、炎陵、炎睦高速公路、潭邵高速潭市互通及其聯(lián)絡線、耒宜高速大修工程項目等高速公路施工質量的智能動態(tài)監(jiān)測控制。通過運用此系統(tǒng)產生社會效益巨大，實現(xiàn)施工原始數(shù)據(jù)信息智能化管理，提高施工信息化管理水平。四、客觀評價(1)媒體報道2012年7月20日，湖南省政府韓永文副省長、高管局吳國光局長、省交通廳趙平副廳長一行對“路面施工智能控制系統(tǒng)”使用情況進行實地考察，并得到各級領導的肯定和高度的評價。(紅網(wǎng)報道)圖1 湖南省副省長韓永文在大瀏高速現(xiàn)場 圖2 項目負責人向韓永文副省長、吳國光 查看系統(tǒng)應用情況 等領導匯報系統(tǒng)運行情況 (2)鑒定結論及驗收意見2013年12月4日，湖南省交通運輸廳在長沙主持召開了“路面施工智能控制系統(tǒng)”成果鑒定會。鑒定委員會聽取了課題組的匯報，審閱了相關鑒定資料，經質疑和討論，形成如下鑒定意見。一、課題組提供的資料齊全，數(shù)據(jù)翔實，符合鑒定要求。二、課題組針對瀝青路面施工的特點，通過大量的室內外試驗，對施工中拌合、運輸、攤鋪、碾壓等過程實時監(jiān)控展開系統(tǒng)的研究，取得了如下主要創(chuàng)新成果： 1基于湖南HNCORS網(wǎng)與差分RTK定位技術，提出了一個新穎的壓路機碾壓定位技術方案，該方案將HNCORS網(wǎng)與差分RTK相融合，在測量時具有實時性，其測量精確度可以達到厘米級，測試階段可達到路面施工的定位精度要求； 2將地理信息系統(tǒng)技術（GIS）應用于路面施工管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對壓路機實際運行作業(yè)的實時計算機圖形顯示； 3開發(fā)了基于無線GPRS傳輸定位的信息采集設備，獲取當前攤鋪溫度、攤鋪工作方向、攤鋪工作層、攤鋪當前樁號、攤鋪速度等相關信息； 4搭建了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的公路工程建設安全智能監(jiān)管系統(tǒng)，系統(tǒng)通過對建設過程中的安全狀況進行監(jiān)管，達到實時監(jiān)測、預警和處理安全隱患的目的。三、該成果已在湖南省大瀏、耒宜等多條高速公路中應用，取得了良好的社會經濟效益。綜上所述，研究成果達到了國際先進水平。建議：對系統(tǒng)加強標準化建設，以利成果的推廣應用。五、推廣應用情況 (1)整體技術研發(fā)及生產情況序號研發(fā)生產內容時間成果1項目技術研發(fā)方案確定，包括超聲波射頻技術、雷達定位技術和GPS定位技術等論證2011年7月前論證超聲波定位技術理論可行性2超聲波定位理論模型確立，室內、室外試驗，但實際施工測試超聲波干擾巨大，穩(wěn)定不強，否定此技術方案2011年8-11月試驗精度滿足要求，生產兩套樣機并申請軟件著作權3HNCORS開通，確立全新RTK壓路機定位系統(tǒng)技術方案，并進行室外、實際施工環(huán)境試驗測試 2011年12月-2012年3月精度達到厘米級，滿足施工定位精度要求，通信處理具有實時性無延遲4確定系統(tǒng)硬件單項終端設備研發(fā)、室內測試定型、實際工地測試2012年2-3月完成里程計、紅外測溫計、手持中控端等軟硬件開發(fā)5完成全套試驗機，并在工地現(xiàn)場試驗測試成功，符合項目要求，后期軟硬件優(yōu)化完善 2012年4-5月完成管理軟件、中央控制器、壓路機終端、RTK終端、IP攝像機、人機交互手持端等6功能需求拓展，確立拌和站、運輸、攤鋪、壓實瀝青路面施工全過程管控一體化功能系統(tǒng)開發(fā)2012年5月申報路面施工智能控制系統(tǒng)開發(fā)研究課題。7完成整套系統(tǒng)軟硬件開發(fā)，并投入實際生產2012年后申報軟著1項，專利1項（2）應用情況應用單位名稱應用技術應用起止時間應用單位聯(lián)系人/電話應用情況湖南省大瀏高速公路建設開發(fā)有限公司路面施工智能控制系統(tǒng)2012年5月2012年12月馮宇/良好湖南省炎睦高速公路建設開發(fā)有限公司路面施工智能控制系統(tǒng)2012年6月2012年12月陳星/良好湖南省炎陵高速公路建設開發(fā)有限公司路面施工智能控制系統(tǒng)2012年6月2012年11月陳星/良好滬昆高速公路潭市互通工程建設項目部路面施工智能控制系統(tǒng)2013年5月2013年12月肖國平/良好（3）推廣及預期應用前景通過對現(xiàn)有路面施工環(huán)境的評估，路面施工信息化、智能化發(fā)展的必然趨勢，項目管理層對路面施工信息化、智能化管理的迫切需求；根據(jù)該系統(tǒng)在路面施工項目中的實際推廣運用，信息與智能化程度高，實用性強，產生十分顯著的經濟與社會效益。在路面施工市場的迫切需求和路面施工智能動態(tài)管控系統(tǒng)自身獨特的優(yōu)勢雙重推力下，該系統(tǒng)的未來市場前景十分廣闊。六、主要知識產權證明目錄知識產權類別知識產權具體名稱國家（地區(qū)）授權號授權日期證書編號權利人發(fā)明人專利有效狀態(tài)計算機軟件著作權路面施工智能控制系統(tǒng)中國2015SR2015年07月01日00750332湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院其他有效的知識產權計算機軟件著作權超聲波室外長距離高精度測距系統(tǒng)中國2015SR2015年07月01日00750709湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院其他有效的知識產權實用新型專利基于無線GPRS傳輸定位信息采集設備中國ZL.201315.52014年04月23日3537208湖南省交通科學研究院鄭長安、涂治軍、周舟、姚域、廖幸、譚林逸、王靜偉、吳奕、姜華有效專利3七、主要完成人情況序號姓名排名行政職務技術職稱工作單位完成單位對本項目技術創(chuàng)造性貢獻1鄭長安1主任研究院湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院項目總負責人，提出了項目總體規(guī)劃及技術研究方向，提出了基于HNCORS壓路機動態(tài)定位技術以及基于無線GPRS傳輸定位信息采集設備設計思路。全面指導該項目系統(tǒng)的設計研發(fā)以及產品的推廣使用。在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之六十三，對第一、第二、第三項科技創(chuàng)新作出突出貢獻。已申請專利名稱：基于無線GPRS傳輸定位信息采集設備。已申請軟件著作版權名稱：超聲波室外長距離高精度測距系統(tǒng)；路面施工智能控制系統(tǒng)；發(fā)表論文：瀝青路面軸載換算新方法。2黃斌2經理正高級湖南省高速公路建設開發(fā)總公司湖南省高速公路建設開發(fā)總公司項目主要負責人，負責本項目理論研究與室內試驗。對第一、第二、第三項科技創(chuàng)新內容作出貢獻，在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之六十一。參與確立項目研究方向及市場調 研，主持理論研究，統(tǒng)籌試驗進程安排，指導試驗人員調試機器，確保試驗完成質量。已申請軟件著作版 權名稱：超聲波室外長距離高精度測距系統(tǒng)；路面施工智能控制系統(tǒng)。3姜華3副主任副高級湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院負責項目的技術攻關以及試驗指導，對第一、第二、第三項科技創(chuàng)新內容作出貢獻。在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之五十四。主持理論研究，技術攻關，參與設備選型，整體技 術方案編制與完善，以及室內試驗和現(xiàn)場試驗的聯(lián)機調試、安裝調試等工作。通過多次試驗過程確保該系 統(tǒng)在路面施工過程中能正常使用。參與實用新型專利研究，計算機軟件著作權研究。4馮宇4部長高級工程師湖南省高速公路建設開發(fā)總公司湖南省高速公路建設開發(fā)總公司負責項目技術攻關以及現(xiàn)場試驗指導，對第一、第二、第三項科技創(chuàng)新內容作出貢獻。在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之四十三。參與市場調研，主持理論創(chuàng)新討論，分析瀝青在工作狀態(tài)時性質的變化，結合計算機信息技術完成全套試驗機，后期優(yōu)化完善壓實系統(tǒng)軟硬件。5涂治軍5無中級湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院負責現(xiàn)場試驗和室內試驗的聯(lián)機調試與安裝工作，對第一、第三項科技創(chuàng)新內容作出貢獻。在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之四十七。參與各項關鍵技術的研發(fā)，完成全套試驗機 的研究，并在工地現(xiàn)場試驗成功。并參與計算機軟件著作權和實用新型專利研究。6王靜偉6無初級湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院負責系統(tǒng)產品化制作以及部分設備選型及后期系統(tǒng)產品完善優(yōu)化，對第二、第三項科技創(chuàng)新內容作出貢獻。在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之四十九。完成現(xiàn)場試驗聯(lián)機調試與安 裝工作，記錄現(xiàn)場試驗測試數(shù)據(jù)，以及試驗數(shù)據(jù)整理分析。參與實用新型專利研究。7吳奕7無初級湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院負責現(xiàn)場試驗與后期系統(tǒng)產品優(yōu)化管理。對第二、第三項科技創(chuàng)新內容作出貢獻。在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之四十三。參與完成現(xiàn)場試驗，記錄現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)分 析整理，完善系統(tǒng)資料整理歸類。參與實用新型專利研究8廖幸8無中級湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院負責項目硬件開發(fā)和現(xiàn)場試驗操作，對第二、第三項科技創(chuàng)新內容作出貢獻。在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之四十一。其主要負責硬件電路設計、硬件和軟件開發(fā)、現(xiàn)場上位機 與下位機之間的聯(lián)調工作，現(xiàn)場設備之間無線通信設計等工作。參與計算機軟件著作權和實用新型專利研究。9劉軍9副主任高級工程師湖南省交通科學研究院湖南省交通科學研究院提供項目技術支持工作，對第二、第三項科技創(chuàng)新內容作出貢獻。在該項技術研發(fā)工作中投入的工作量占本人工作總量的百分之四十。參與設備選型，技術方案編制工作，為本項目提供理論依據(jù)。計算機軟件著作版權：超聲波室外長距離高精度測距系統(tǒng)。發(fā)表論文：基于物聯(lián)網(wǎng)技術的公路工程建設安全智能監(jiān)管系統(tǒng)構建；基于投影特征和先驗知識的車牌字符分割算法。八、主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻單位名稱湖南省交通科學研究院排 名1法定代表人蔡長所在地湖南單位性質國有企業(yè)傳真2郵政編碼通訊地址湖南省長沙市天心區(qū)芙蓉中路三段472號聯(lián) 系 人李霞單位電話3移動電話/電子郵箱對本項目科技創(chuàng)新和推廣應用情況的貢獻：負責“基于物聯(lián)網(wǎng)技術的路面施工動態(tài)管控系統(tǒng)”項目總體規(guī)劃與設計。完成市場需求及技術調研、基礎理論研究、確立項目的主要研究方向等前期準備工作。負責系統(tǒng)軟件和硬件的設計開發(fā)，包括前期圖像識別技術、光柵定位技術、超聲波射頻技術、雷達定位技術等多項技術的基礎理論論證和室內、實地試驗論證，確立基于RTK技術的新型壓路機定位技術。前期對超聲波高精度定位技術進行理論計算及模型搭建，并在成功進行了室內、室外定位試驗，完成兩套樣機的生產。確定了結合HNCORS和RTK定位技術的全新壓路機動態(tài)高精度定位技術方案并進行實地試驗，該方案將HNCORS與RTK相融合，動態(tài)定位測量具有實時性且精度達到厘米級，完全達到路面施工定位精度要求。開發(fā)了紅外測溫計，里程計，智能攤鋪、壓實、系統(tǒng)平臺軟件等終端軟硬件，完成該系統(tǒng)全套試驗機軟硬件設備制作，并在施工過程中現(xiàn)場試驗成功，符合項目要求。在壓實系統(tǒng)功能上進一步拓展功能需求，確立拌和、運輸、攤鋪、壓實瀝青路面施工全過程管控一體化功能系統(tǒng)開發(fā)，且申報路面施工智能控制系統(tǒng)開發(fā)研究課題，研發(fā)期間獲得軟件著作權2項，實用新型專利1項。成功通過項目鑒定及驗收，成果達到國際先進水平。根據(jù)“基于物聯(lián)網(wǎng)技術的路面施工動態(tài)管控系統(tǒng)”在路面施工中的實際推廣應用，信息與智能化程度高，實用性強，經濟與社會效益顯著。聲明：本單位同意完成單位排名，遵守湖南省科學技術獎勵辦法及其實施細則的有關規(guī)定，承諾遵守評審工作紀律，保證所提供的有關材料真實有效，且不存在任何違反中華人民共和國保守國家秘密法和科學技術保密規(guī)定等相關法律法規(guī)及侵犯他人知識產權的情形。如有材料虛假或違紀行為，愿意承擔相應責任并接受相應處理。如產生爭議，保證積極配合調查處理工作。法定代表人簽名：單位（蓋章）年月日年月日單位名稱湖南省高速公路建設開發(fā)總公司排 名2法定代表人謝立新所在地湖南單位性質國有企業(yè)傳真郵政編碼通訊地址湖南省長沙市開福區(qū)三一大道500號聯(lián) 系 人馮宇單位電話移動電話電子郵箱對本項目科技創(chuàng)新和推廣應用情況的貢獻：本公司參與項目的總體規(guī)劃與設計，完成前期市場調研，共同確立該項目的研究技術方向。此項目依托工程為本公司旗下大瀏高速公路路面工程，負責提供研發(fā)資金及該項目試驗測試場地等條件，全力協(xié)調配合現(xiàn)場試驗調試，主要參與前期圖像識別技術、光柵定位技術、超聲波射頻技術、雷達定位技術等技術試驗論證和后期差分GPS/GPS定位技術、里程計、紅外測溫計、手持中控端等軟硬件開發(fā)試驗測試，以及全套系統(tǒng)試驗樣機的現(xiàn)場試驗調試。通過本公司依托工程實際測試運用，對后期改進優(yōu)化完善提供寶貴建議，進一步完善壓實智能控制系統(tǒng)的軟硬件設備，包括管理軟件、中央控制器、壓路機終端、RTK終端、IP攝像機和人機互交手持終端等。依托工程實際運用對功能拓展的需求，進一步完善了拌和控制系統(tǒng)、運輸控制系統(tǒng)、攤鋪控制系統(tǒng)及壓實控制系統(tǒng)的瀝青路面施工全過程管控一體化功能系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)了該系統(tǒng)多功能、全方面化構建。通過實際項目對該系統(tǒng)的長期使用以及對路面施工智能信息化管理市場的調研，了解路面施工功能實際需求及市場前景