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1、(10)申请公布号 CN 102400431 A(43)申请公布日 2012.04.04CN102400431A*CN102400431A*(21)申请号 201110280547.8(22)申请日 2011.09.21E01C 19/02(2006.01)E01C 19/05(2006.01)E01C 19/08(2006.01)E01C 19/10(2006.01)(71)申请人李平地址 610200 四川省双流县东升西安路一段附30号申请人黄先琪李开富(72)发明人李平 黄先琪 李开富 席刚平张丽霞 何涛 董武斌 张蓉(54) 发明名称一种沥青混合料自动检测及控制方法(57) 摘要本发明。
2、公开了一种沥青混合料自动检测及控制方法，通过采集样本、油石分离、筛分称量等步骤获取沥青混合料的检测数据，分别配合数据分析模块和配料控制模块实现了沥青混合料自动检测和控制。该方法在沥青混合料拌和过程中不仅实现了实时、自动、准确地在线自动检测沥青混合料的油石比和矿物集料级配，同时对再生沥青混合料还可根据检测结果自动补给各新料(沥青或各级配矿物集料)的添加质量，从而确保产品达到生产配合比，提高了沥青混合料质量。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 4 页CN 102400430 A 1/1页21.一种沥青混合料自动检测。
3、方法，其特征在于：包括如下步骤：A、在沥青混合料拌和过程中，从沥青混合料拌和筒内实时采集沥青混合料检测样本，测量沥青混合料检测样本的总质量并发送至数据分析模块；B、将采集到的沥青混合料检测样本置于燃烧盘中送入燃烧炉进行燃烧至沥青被完全燃烧，分离出矿物集料；C、将分离出的矿物集料进行逐级筛分得到各级配矿物集料，实时测量各级配矿物集料的质量并发送至数据分析模块；D、数据分析模块实时接收沥青混合料检测样本的总质量和各级配矿物集料的质量，将分离后的各级配矿物集料的质量除以沥青混合料检测样本的总质量得到沥青和各级配矿物集料的质量比。2.一种沥青混合料自动控制方法，其特征在于：包括如下步骤：A、在沥青混合。
4、料拌和过程中，从沥青混合料拌和筒内实时采集沥青混合料检测样本，测量沥青混合料检测样本的总质量并发送至数据分析模块；B、将采集到的沥青混合料检测样本置于燃烧盘中送入燃烧炉进行燃烧至沥青被完全燃烧，分离出矿物集料；C、将分离出的矿物集料进行逐级筛分得到各级配矿物集料，实时测量各级配矿物集料的质量并发送至数据分析模块；D、数据分析模块实时接收沥青混合料检测样本的总质量和各级配矿物集料的质量，将分离后的各级配矿物集料的质量除以沥青混合料检测样本的总质量得到沥青和各级配矿物集料的质量比，与预置的施工配合比进行数据对比分析得到沥青和各级配矿物集料的修正值发送至配料控制模块；E、配料控制模块通过控制供料系统。
5、将合格的沥青混合料倒入成品仓，将不合格沥青混合料的倒入废料仓；F、再生沥青混合料拌和过程中，配料控制模块根据分析结果通过沥青混合料拌和机的供料系统自动补给沥青或各级配矿物集料的新料以得到满足施工配合比的沥青和各级配矿物集料的沥青混合料。3.根据权利要求2所述的沥青混合料自动控制方法，其特征在于：在步骤F中，通过配料控制模块将步骤E所得到的不合格沥青混合料返回至沥青混合料拌和机的供料系统中。权 利 要 求 书CN 102400431 ACN 102400430 A 1/6页3一种沥青混合料自动检测及控制方法 技术领域0001 本发明涉及沥青混合料技术领域，具体涉及一种沥青混合料和/或再生沥青混合。
6、料拌和过程中油石比和矿物集料级配在线自动检测及控制方法。 背景技术0002 沥青混合料是由矿物集料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称，其质量与沥青混合料路面的质量直接相关。按制造工艺分热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、再生沥青混合料等。冷拌沥青混合料适用于三级及三级以下的公路的沥青面层、二级公路的罩面层施工以及各级公路沥青路面的基层、联接层或整平层；冷拌改性沥青混合料可用于沥青路面的坑槽冷补，热拌沥青混合料适用于各种等级公路的沥青路面。热拌再生沥青混合料路面施工及验收规范规范(CJJG 43-91)指出再生沥青混合料所用的矿料、沥青的品质和混合料的技术要求，应符合不用废料的普通沥青混合料的有关规。
7、定；沥青再生技术是指对不能满足使用要求的沥青混合料路面废料通过各种措施进行处理后重新利用的技术，包括对旧沥青混合料路面进行翻挖、破碎、筛分，再与新集料、新沥青、再生剂(必要时)重新混合，形成具有预期路用性能的混合料，并重新铺筑成路面的各种结构层(包括面层和基层)。 0003 沥青再生技术通过重复利用沥青混合料(主要为砂石料和沥青材料)达到节约资源和保护生态环境的目的；国外的应用实践证明，沥青再生技术是公路建设可持续发展战略的重要组成部分，在我国现阶段也具有重要的实际意义。 0004 公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)规定，对热拌沥青混合料应检测沥青混合料的材料加热温度、混合料。
8、出厂温度，取样抽提、筛分检测 混合料的油石比、矿物集料。对拌制成型的沥青混合料，其油石比、矿物集料级配是两个重要的质量技术指标。沥青再生技术，旧料的沥青含量、矿物集料级配的变异性较大，再生沥青混合料的质量稳定性一直是制约大规模应用的一个技术瓶颈。 0005 目前成熟的油石比、矿物集料级配的检测方法有：燃烧法、离心抽提法和AIMS系统分析法。燃烧法测量沥青混合料中沥青含量的方法是将预热干燥的沥青混合料放入538的燃烧炉中，沥青被燃烧，沥青烟气排放到燃烧炉外，根据沥青混合料燃烧前和燃烧后剩余矿物的质量差可以计算出沥青混合料中的沥青含量，燃烧后剩余的矿料可用于级配分析。离心抽提法是采用离心分离法测定。
9、粘稠石油沥青拌制的沥青混合料中的沥青含量(或油石比)以评定沥青拌和厂产品质量，抽提的沥青溶液可用于回收沥青，以评定沥青的老化性质，抽提后的矿料用于混合料级配分析。AIMS系统分析法是用照相机抓拍的影像(黑、白、灰三种格式)来评价粗、细骨料的外观及材质，黑、白影像用来分析其形状和菱角性，灰色影像用于分析其材质。 0006 公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)规定，对热拌沥青混合料的矿物级配和油石比的检测频度有3档：逐盘在线检测，逐盘检查，每天汇总1次取平均值评定；每台拌和机每天12次，以2个试样的平均值评定。 0007 传统的沥青混合料质量主要存在以下问题：(1)不同型号、规格、。
10、生产厂家的沥青说 明 书CN 102400431 ACN 102400430 A 2/6页4拌和机注入沥青的方式是不同的，控制沥青含量精度也就不同，影响沥青混合料质量的稳定性。(2)沥青拌和机采用间歇式沥青拌和机或连续式沥青拌和机，由于拌和机机械、电子称量控制误差，因此矿物集料、沥青用量产生误差。(3)冷料仓出料口开启的大小和送料带运转速度不稳定性，不能达到供料均匀和准确。(4)矿物集料含水量引起的配比变异，沥青混合料的质量不稳定。(5)国内外间歇式沥青拌和机或连续式沥青拌和机产品制造商，没有设 计和安装沥青混合料的油石比和矿物集料级配的在线自动检测控制设备。(6)国内外沥青混合料拌和站，在沥。
11、青混合料拌和过程中，没有每盘料对沥青混合料的油石比和矿物集料级配进行检测。 0008 现有的再生沥青混合料质量主要存在以下问题：(1)废料的变异性问题。废料的沥青含量、沥青老化程度以及集料级配的变异性一般均较大，直接影响再生沥青混合料的质量控制。(2)间歇式沥青拌和机厂拌热再生，由于设备复杂庞大、工艺控制困难、成本高、再生质量随旧料波动、旧料添加比例少等原因在国内没有得到实际应用。(3)连续式沥青拌和机厂拌热再生，由于设备相对简单、产量大、成本低，应用最为广泛，但由于没有实时旧料质量监控系统，再生沥青混合料质量不稳定。 0009 现有的沥青混合料质量检测方法主要存在以下问题：(1)燃烧法试验操。
12、作简单方便，环保，成本低，但试验时间在30min以上，一般每天上午和下午分别做一组试验进行控制，对沥青混合料的质量不能实时进行分析。(2)离心抽提法试验使用三氯乙烯溶剂进行溶洗油石分离，不环保，成本高，但试验时间在30min以上，一般每天上午和下午分别做一组试验进行控制，对沥青混合料的质量不能实时进行分析。(3)由于矿物料大小不匀、形状各异，沥青包裹的厚度不匀，AIMS系统不能对所有矿物料颗粒进行三维统计，定量分析精度不高。(4)没有沥青砼拌和在线自动检测方法。 0010 现有的的再生沥青混合料控制方法主要存在以下问题：(1)由于设备技术条件和工艺流程的原因，只能按照试验是生产配合比进行供料，。
13、对供给的混合料油石比和矿物集料级配的变化，不能进行实时补给。(2)没有再生沥青混合料供料控制方法。 发明内容0011 本发明要解决的技术问题之一是：提供一种沥青混合料自动检测方法，该 方法以现有的燃烧法为基础通过设计数据分析模块可在沥青混合料拌和的现场对沥青混合料的油石比和矿物集料级配实现了自动逐盘在线实时检测。 0012 本发明要解决的另一个技术问题是：提供一种沥青混合料自动控制方法，该方法以沥青混合料自动检测数据为基础通过设计配料控制模块可在沥青混合料拌和的现场对沥青混合料的油石比和矿物集料级配实现了自动配料控制，而且实现沥青混合料拌和的质量全过程控制，自动存储数据、生成相关报表，实现施工。
14、质量动态管理，提高和保证沥青混合料路面的施工质量。 0013 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种沥青混合料自动检测方法，其特征在于：包括如下步骤：A、在沥青混合料拌和过程中，从沥青混合料拌和筒内实时采集沥青混合料检测样本，测量沥青混合料检测样本的总质量并发送至数据分析模块；B、将采集到的沥青混合料检测样本置于燃烧盘中送入燃烧炉进行燃烧至沥青被完全燃烧，分离出矿物集料；C、将分离出的矿物集料进行逐级筛分得到各级配矿物集料，实时测量说 明 书CN 102400431 ACN 102400430 A 3/6页5各级配矿物集料的质量并发送至数据分析模块；D、数据分析模块实时接收沥青。
15、混合料检测样本的总质量和各级配矿物集料的质量，将分离后的各级配矿物集料的质量除以沥青混合料检测样本的总质量得到沥青和各级配矿物集料的质量比。 0014 一种沥青混合料自动控制方法，其特征在于：包括如下步骤：A、在沥青混合料拌和过程中，从沥青混合料拌和筒内实时采集沥青混合料检测样本，测量沥青混合料检测样本的总质量并发送至数据分析模块；B、将采集到的沥青混合料检测样本置于燃烧盘中送入燃烧炉进行燃烧至沥青被完全燃烧，分离出矿物集料；C、将分离出的矿物集料进行逐级筛分得到各级配矿物集料，实时测量各级配矿物集料的质量并发送至数据分析模块；D、数据分析模块实时接收沥青混合料检测样本的总质量和各级配矿物集料。
16、的质量，将分离后的各级配矿物集料 的质量除以沥青混合料检测样本的总质量得到沥青和各级配矿物集料的质量比，与预置的施工配合比进行数据对比分析得到沥青和各级配矿物集料的修正值发送至配料控制模块；E、配料控制模块通过控制供料系统将合格的沥青混合料倒入成品仓，将不合格沥青混合料的倒入废料仓；F、再生沥青混合料拌和过程中，配料控制模块根据分析结果通过沥青混合料拌和机的供料系统自动补给沥青或各级配矿物集料的新料以得到满足施工配合比的沥青和各级配矿物集料的沥青混合料。 0015 优选地，在步骤F中，通过配料控制模块将步骤E所得到的不合格沥青混合料返回至沥青混合料拌和机的供料系统中。 0016 综上所述，本发。
17、明相比于现有技术具有如下优点： 0017 1、该沥青混合料自动检测方法以现有的燃烧法为基础用于间歇式沥青拌和机或连续式沥青拌和机或再生沥青拌和机上通过设计数据分析模块可在沥青混合料拌和的现场对沥青混合料的油石比和矿物集料级配实现了自动逐盘在线实时检测； 0018 2、该沥青混合料自动控制方法以沥青混合料自动检测数据为基础通过设计配料控制模块可在沥青混合料拌和的现场对沥青混合料的油石比和矿物集料级配实现自动配料控制，提高和保证沥青混合料路面的施工质量；而且，还具有自动存储数据、生成相关报表等功能以便于实现施工质量动态管理。 附图说明0019 图1为沥青混合料自动检测及控制系统的模块框图。 002。
18、0 图2为沥青混合料自动检测的流程图。 0021 图3为沥青混合料检测样本采集流程图。 0022 图4为沥青混合料油石分离流程图。 0023 图5为矿物集料的筛分称量流程图。 0024 图6为数据分析模块的工作流程图。 具体实施方式0025 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的描述。 具体实施方式0026 本发明提供了一种沥青混合料自动检测方法，其特征在于：包括如下步骤：A、在沥青混合料拌和过程中，从沥青混合料拌和筒内实时采集沥青混合料检测样本，测量沥青混合料检测样本的总质量并发送至数据分析模块；B、将采集到的沥青混合料检测样本置于说 明 书CN 102400431 ACN 10240。
19、0430 A 4/6页6燃烧盘中送入燃烧炉进行燃烧至沥青被完全燃烧，分离出矿物集料；C、将分离出的矿物集料进行逐级筛分得到各级配矿物集料，实时测量各级配矿物集料的质量并发送至数据分析模块；D、数据分析模块实时接收沥青混合料检测样本的总质量和各级配矿物集料的质量，将分离后的各级配矿物集料的质量除以沥青混合料检测样本的总质量得到沥青和各级配矿物集料的质量比。 0027 如图1所示，沥青混合料自动检测的过程为：统计在线采集的沥青混合料总质量，采用燃烧法将沥青混合料进行油石分离，将分离的矿物集料进行筛分，统计分离的各级配矿物集料的质量，将分离后的各级配矿物集料的质量除以采集的沥青混合料总质量，检测得到。
20、沥青和各级配矿物集料的质量比，将得到的沥青和各级配矿物集料的质量比与施工配合比进行数据分析。 0028 系统启动时，触摸屏出现系统登录界面，具有相应权限的用户输入正确的用户名和密码后，可启动系统。施工项目所设计的沥青混合料配合比通过触摸屏提供的操作界面输入存储到上位机，系统正常启动后，全自动运行，进入以下工作环节。 0029 0030 如图2所示，沥青混合料检测样本的采集方法为：(1)每盘沥青混合料拌和完成后，上位机发出控制信号，在沥青混合料拌和机的检测料仓或再生沥青混合料拌和机的贮料仓取料，沥青混合料取料斗阀门打开，根据限位开关判断阀门开启是否到位，阀门开启后混合料落入称量盘。(2)开启取料。
21、斗阀门10，时间5s，粗称量，使沥青混合料检测样本达到1000g左右。(3)开启时间到，上位机发出控制信号，混合料取料斗阀门关闭11，根据限位开关判断阀门关闭是否到位。(4)电子称精确称量12，称量范围：5000g，电子称计量精度为0.01g，计量确认。(5)存储并显示沥青混合料检测样本的重量数据13，记为M，单位克。(6)上位机发出控制信号，打开称量斗门，根据限位开关判断称量斗门开启是否到位，称量斗门打开后，沥青混合料检测样本落入燃烧盘中。(7)上位机发出控制信号，关闭称量斗门，根据限位开关判断称量斗门关闭是否到位。 0031 如图3所示，沥青混合料检测样本油石分离过程为：(1)上位机发出控。
22、制信号，燃烧炉炉门打开，根据限位开关判断燃烧炉门开启是否到位，同时上位机发出控制信号，启动传输机构，将装有采集到的沥青混合料检测样本的燃烧盘传送到燃烧炉内。(2)上位机发出控制信号，检测限位开关信号提示传送到位时，停止传输机构运动，关闭炉门，根据限位开关判断燃烧炉门关闭是否到位。(3)启动燃烧炉，燃烧炉按照设定温度538，燃烧定时150s，定时时间到，发送燃烧结束信号至上位机。(4)上位机发出控制信号，打开燃烧炉炉门，根据限位开关判断燃烧门开启是否到位，启动燃烧盘自动传输机构，将燃烧后的混合料传送至筛分称量机构上方，检测到限位开关信号提示传送到位时，传送停止。(5)上位机发出控制信号，关闭炉门。
23、，根据限位开关判断燃烧炉门关闭是否到位。 0032 如图4所示，矿物集料的筛分称量过程为：(1)上位机发出控制信号，燃烧盘出料口门打开，根据限位开关判断门打开是否到位，延时27，时间8s，将 燃烧后的矿物集料落入筛分称量机构，关闭燃烧盘出料口门，根据限位开关判断门关闭是否到位。(2)筛分机构内有5层不同孔径的筛网，可根据沥青混合料的配合比更换需要孔径的筛网，5层筛网从下往上记为S1至S5；上位机发出控制信号，启动筛分机构的振动装置，5秒延时30，对沥青混合料的矿物集料进行筛分，得到粒径不同级配的矿物的集料。(3)上位机发出控制信号，筛说 明 书CN 102400431 ACN 10240043。
24、0 A 5/6页7分门从下往上逐层依次打开，根据限位开关判断筛分门打开是否到位，停止振动，关闭筛分门，根据限位开关判断筛分门关闭是否到位。(4)筛分称量机构有1台电子称，称量范围：5000g，电子称计量精度为0.01克，粒径不同级配的矿物集料从小到大，依次落到电子秤上称量，电子秤得到的5个重量值输入到上位机存储，记为Ws1至Ws5，单位g。 0033 如图5所示，数据分析模块的工作过程为：(1)电子秤通过RS232接口用PC/PPI电缆连接到PLC的RS485通讯口，设置PLC的通信模式为自由口通信模式，编写程序，建立通信协议。(2)沥青混合物料样本的称量和筛分矿物集料称量的数据采集，通过PL。
25、C的中央处理器串口读取电子秤称量得到的数据传输到PLC的内部数据存储器暂时存储。(3)位于沥青混合物料取样处的电子秤输出的称量数据记为M，单位为克，位于筛分机构下方的电子称输出的称量数据记为WS1至WS5，单位克。(4)设沥青混合料中的5种粒径的矿物集料的质量记为Wa至We，沥青质量记为Was，单位为克，PLC具有丰富的数学运算指令，运行事先编写的程序完成以下计算： 0034 WaWS1；式1 0035 WbWS2-WS1；式2 0036 WcWS3-WS2；式3 0037 WdWS4-WS3；式4 0038 WeWS5-WS4；式5 0039 WasM-WS5；式6 0040 计算沥青混合料。
26、的矿物级配和油石比： 0041 5种不同粒径的集料A-E的比率记为Ga至Ge，油石比记为Gas，则有： 0042 式7 0043 式8 0044 式9 0045 式100046 式110047 式120048 式13 0049 0050 式14 0051 (5)根据上述式13、式14的计算结果，通过编写的程序进行数据处理，判断沥青混合料拌和的质量合格或不合格。 0052 (6)根据上述式13、式14的计算结果，取再生沥青混合料沥青或各级配矿物集料说 明 书CN 102400431 ACN 102400430 A 6/6页8差的最大正值为基准，通过编写的程序进行数据处理，计算再生沥青混合料的沥青。
27、或各级配矿物集料的新料补给质量。 0053 (7)利用PLC的数据归档功能，自动生成并存储Excel格式的报表，存储至通过PLC扩展卡插槽配置的外部数据存储卡，可记录下施工项目(拌和站)名称、检测编号、检测时间、标准配合比、配合比检测结果、误差等信息，报表格式可根据用户要求定制。 0054 (8)通过现场总线传输到供料控制系统。 0055 本发明还提供了一种沥青混合料自动控制方法，其特征在于：包括如下步 骤：A、在沥青混合料拌和过程中，从沥青混合料拌和筒内实时采集沥青混合料检测样本，测量沥青混合料检测样本的总质量并发送至数据分析模块；B、将采集到的沥青混合料检测样本置于燃烧盘中送入燃烧炉进行燃。
28、烧至沥青被完全燃烧，分离出矿物集料；C、将分离出的矿物集料进行逐级筛分得到各级配矿物集料，实时测量各级配矿物集料的质量并发送至数据分析模块；D、数据分析模块实时接收沥青混合料检测样本的总质量和各级配矿物集料的质量，将分离后的各级配矿物集料的质量除以沥青混合料检测样本的总质量得到沥青和各级配矿物集料的质量比，与预置的施工配合比进行数据对比分析得到沥青和各级配矿物集料的修正值发送至配料控制模块；E、配料控制模块通过供料系统将合格的沥青混合料倒入成品仓，将不合格沥青混合料的倒入废料仓；F、再生沥青混合料拌和过程中，配料控制模块根据分析结果通过沥青混合料拌和机的供料系统自动补给沥青或各级配矿物集料的新。
29、料以得到满足施工配合比的沥青和各级配矿物集料的沥青混合料。 0056 如图6所示，配料控制的过程为：在沥青混合料拌和机的专用检测仓取料，通过上述沥青混合料检测方法得到沥青混合料数据分析结果，自动判断是否与生产配合比相符，合格倒入成品仓，不合格倒入废品仓，并生存报表，人工选择打印报表。 0057 再生沥青混合料的控制过程为：在再生沥青混合料拌和机的贮料仓取料，通过上述沥青混合料检测方法得到再生沥青混合料数据分析结果，根据检测结果，通过供料系统，自动补给沥青或各级配矿物集料的新料，并生成报表，人工选择打印报表。 0058 普通沥青混合料拌和在检测料仓采集检测样本，按照上述检测过程对采集样本进行检测。
30、，依据检测结果，进行数据分析，通过现场总线传输至沥青混合 料搅拌缸，合格沥青混合料的倒入成品仓，不合格沥青混合料的倒入废料仓；再生沥青混合料拌和在贮料仓采集检测样本，按照上述检测过程对采集样本进行检测，依据检测结果，进行数据分析，通过现场总线传输至配料控制模块，配料控制模块控制普通沥青混合料称量系统自动补给沥青或各级配矿物集料的新料，并生存报表保存打印。 0059 虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细描述，应当指出，本技术领域的普通技术人员不需要创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍受本专利的保护。以上的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，故此，本说明书内容不应理解为本发明的限制。 说 明 书CN 102400431 ACN 102400430 A 1/4页9图1图2说 明 书 附 图CN 102400431 ACN 102400430 A 2/4页10图3说 明 书 附 图CN 102400431 A。