(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210708821.5 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 北京交科达科技有限公司 地址 102699 北京市大兴区纪百户街18号 院3号楼1层315 (72)发明人 林诗梦　韩帅　贾智磊　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 段俊涛 (51)Int.Cl. E02D 1/00(2006.01) G01H 1/00(2006.01) G06F 17/10(2006.01) G06T 11/20(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种接触式碾压机集成压实动量检测系统 与方法 (57)摘要 一种接触式碾压机集成压实动量检测系统 与方法， 包括振动传感器、 工控机、 数据采集仪、 GPS/BDS接收机和机载显示器。 碾压填筑层时， 碾 压机振动轮与土体相互作用产生的振动信号被 安装在与振动轮直接连接的支架上的振动传感 器接收， 然后被数据采集仪采样形成振动数字信 号； 同时数据采集仪接收GPS/BDS提供的空间位 置信号。 工控机对采集的振动信号进行滤波和速 度峰值捕捉， 计算振动轮的极限压实动量， 进而 得出动量压实值。 最后结合GPS/BDS空间位置信 息在机载显示器上呈现碾压区域时空压实度指 标分布图。 本发明具有精确、 连续、 实时、 离散性 小、 成本低等特点， 与无人碾压或智 能决策功能 融合可实现无 人化、 智能化碾 压作业。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115162309 A 2022.10.11 CN 115162309 A 1.一种接触式碾压机集成压实动量检测系统， 其特征在于， 包括振动传感器(1)、 数据 采集仪(2)、 工控机(3)、 GP S/BDS接收机(4)与机载显示器(5)； 所述振动传感器(1)用于获取碾压机振动 轮与土体碾压层(13)相互作用时产生的竖向 振动信号； 所述GPS/BDS接收机(4)用于获取与碾压位置相关的空间位置信号； 所述数据采集仪(2)用于同步采集所述竖向振动信号及与碾压位置相关的空间位置信 号， 并传输 至所述工控机(3)； 所述工控机(3)对所述竖向振动信号进行滤波和速度峰值捕捉， 计算得到振动轮的极 限压实动量， 进而计算出动量压实值， 所述动量压实值能够反映当前填筑碾压区域的实时 压实度值， 用于表征填筑碾压区域的压实质量； 并结合碾压机的当前位置坐标， 生成现场填 筑碾压作业时的碾压区域时空压实度指标分布图； 所述机载显示器(5)用于实时显示所述碾压区域时空压实度指标分布图。 2.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动 量检测系统， 其特征在于， 所述振动传 感器(1)固设于固定支架上， 所述固定支架与碾压机的振动轮直接连接， 所述固定支架 为碾 压机振动马达或振动泵与碾压 机滚轴之间的连接支 架。 3.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动 量检测系统， 其特征在于， 所述极限压 实动量为单周期内的竖向振动 动量P(t)的峰值Pc， 则所述动量压实值 Ip的计算公式如下： 其中， Pq为碾压试验确定的合格压实振动 动量， P(t)的计算公式如下： P(t)＝mv(t) 其中， m为碾压机振动轮的质量， v(t)是振动轮的竖向振动速度， 当单周期内的v(t)取 峰值时， 即获得 单周期内的竖向振动 动量P(t)的峰值Pc。 4.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动 量检测系统， 其特征在于， 根据 所述空 间位置信号， 确定碾压区域并分析记录碾压机的压实轨迹、 行车速度和碾压遍 数， 以所述动 量压实值 Ip为压实度指标值， 形成碾压区域时空压实度指标分布图。 5.根据权利要求4所述接触式碾压机集成压实动 量检测系统， 其特征在于， 所述形成碾 压区域时空压实度指标分布图的具体方法为： 1)将碾压机沿振动轮宽度在 设定时间段Δt内行驶的弧形曲线或直线作为 时空压实度 指标分布图的横轴， 将碾压机沿行驶方向在设定时间段Δt内行驶的弧形曲线或直线作为 时空压实度指标分布图的纵轴， 以米为单位， 横轴和纵轴形成的区域为设定时间段Δt内碾 压机振动轮形成的碾压区域； 2)根据碾压机当前位置信息以及行车速度、 碾压遍数， 实时将相应的压实度指标值填 充至填充区域， 填充区域 为设定时间段Δt内碾压 机振动轮形成的碾压区域； 3)当碾压 机完成当前整个 碾压区域 一遍碾压后， 即形成时空压实度指标分布图。 6.根据权利要求5所述接触式碾压机集成压实动 量检测系统， 其特征在于， 所述时空压 实度指标分布图为2D云图形式或3D云图形式， 所述2D云图形式， 以空间平 面形式展示， 所述 3D云图形式以空间曲面形式展示；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115162309 A 2所述2D云图形成方法如下： 将压实度指标值以5％～10％间隔分级， 将经过间隔分级的由大到小的压实度指标值 与由浅色到深色的色彩进行映射， 并将映射后得到的色彩填充至设定时间段Δt内碾压机 振动轮形成的碾压区域， 形成2D云图； 所述3D云图形成方法如下： 在2D云图基础上， 将压实度指标值按照数值大小映射至三维坐标系的Z轴方向， 与横 轴、 纵轴共同构成3D云图。 7.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动 量检测系统， 其特征在于， 所述振动传 感器(1)采用速度传感器， 直接获取碾压机振动轮竖向振动速度， 或采用 加速度传感器， 通 过积分获得相应的速度值。 8.根据权利要求1所述接触式碾压机集成压实动 量检测系统， 其特征在于， 所述机载显 示器(5)利用内置反馈控制模块给碾压机作业员及现场监理人员提供压实作业情况的反馈 信息。 9.根据权利要求8所述接触式碾压机集成压实动 量检测系统， 其特征在于， 所述内置反 馈控制模块与无人碾压模块或智能决策模型单独或同时融合集成形成无人碾压系统或者 智能碾压系统； 并融合多机协同作业控制方法通过内置反馈控制模块实现无人碾压机群或 智能碾压 机群协同高效碾压作业。 10.一种接触式碾压机集成压实动量检测方法， 其特征在于， 在碾压过程中， 实时采集 碾压机的空间位置信号， 以及碾压机振动轮与土体碾压层(13)相互作用时产生的竖向振动 信号； 对所述竖向振动信号进行滤波和速度 峰值捕捉， 计算得到振动轮的极限压实动量， 进 而计算出动量压实值， 即当前填筑碾压区域的实时压实度值； 并结合碾压机的当前位置坐 标， 生成现场填筑碾压作业时的碾压区域时空压实度指标分布图。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115162309 A 3