[发明专利]一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法及系统

说明书

本公开公开了一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法及系统，获取压路机压实作业过程中的位置信息以及振动信号，进行频域分析，得到频域信号；通过模态参数识别方法，在频域信号中识别出压路机‑土体振动系统的系统固有频率，通过压路机‑土体振动系统固有频率的变化，判定压路机‑土体振动系统刚度的变化，通过其系统刚度的变化判定被压实体压实质量变化；实现对路基进行连续、准确、实时的压实度检测，有效的反映每一点的压实质量，真实地判定路基压实质量。

技术领域

本公开涉及道路施工技术领域，具体涉及一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

公路工程中，路基压实对道路施工质量的影响至关重要。传统的压实质量检测方法属点式控制法，包括弯沉法、承载板法、核子密度仪法等，这类方法存在一定不足：费时费力，取样点少，难以反映每一点的压实质量；无法在道路压实过程中实时反馈压实质量，易产生过压或欠压现象。

目前，国内外学者通过采集压实过程中压路机特定位置的振动信号，提出了基于谐波比、振动模量、加速度有效值、地基反力等指标的实时压实质量检测方法，但上述指标缺乏一定物理依据，对反馈的振动信号认识不清晰，导致实际压实过程中，由于振动信号波动性大，难以真实地判定路基压实质量，实际使用效果不佳。

目前能够实现对路基压实作业过程进行不间断的信息监控方法中，通过获取压实过程中压路机的轨迹及遍数，再通过相应的分析得出相关指标是否满足规范要求。然而，这种方法仅是对施工过程的实时监控，即数字化(信息化)施工，还不是严格的智能压实技术，不能实时地判定路基压实质量。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法及系统，通过模态参数识别方法，在频域信号中识别出压路机-土体振动系统的固有频率，通过压路机-土体振动系统固有频率的变化，判定压路机-土体振动系统刚度的变化，通过其系统刚度的变化判定被压实体的压实质量变化，实现对路基进行连续、准确、实时的压实度检测，有效的反映每一点的压实质量，真实地判定路基压实质量。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，本公开提供一种基于模态参数识别的路基压实质量检测方法，包括：

获取压路机压实作业过程中的位置信息以及振动信号，并对振动信号进行滤波处理，对滤波后的振动信号进行频域分析，得到频域信号；

采用模态参数识别方法，在频域信号中识别出压路机—土体振动系统的系统参数，获得系统固有频率；

通过压路机-土体振动系统固有频率的变化，判定压路机-土体振动系统刚度的变化，通过其系统刚度的变化判定被压实体的压实质量变化；

根据获取压路机的位置信息，以及当前被压实体的压实质量变化，得出当前压路机压实区域的压实状态评价；

根据当前压路机压实区域的压实状态评价，判定未达到压实度要求的压实区域，获取未达标压路机压实区域的位置信息，控制压路机执行压实作业。

作为可能的一些实现方式，通过安装于压路机的GPS定位装置及振动信号传感器，采集压路机作业过程中的位置信息及钢轮处的振动信号；其中，位置信息与振动信号的采集频率一致，使位置数据与振动信号一一对应。

作为可能的一些实现方式，对滤波后的振动信号进行快速傅里叶变换，将振动信号从时域信号转换为频域信号；其中，采用重叠分段的快速傅里叶变换，实现压实的连续检测。

当被压实体欠压时，随着压实的进行，被压实体压实度增加，被压实体刚度增加，压路机-土体振动系统的系统固有频率也增加；