热熔标线机的智能监控系统改造与应用

张占彪　焦杨阳

摘 要：针对现有的传统热熔式标线机自动化程度较低、对操作工作经验水平依赖度较高的情况，对一款现有的传统热熔式标线机进行机械机构、电气电路和控制软件进行重新设计与改进，开发涂料温度数采系统，通过采集系统实时获取涂料温度并与控制温度相比较，达到控制涂料温度的目的，开发智能电子显示系统，可以数字设定速度、涂料温度和涂料流量阈值参数，并在实际标线施工作业时实测参数与阈值参数进行智能参照、告警和记录等，实现了操作图形化、智能化、方便化及历史标线机工作数据的追溯。

关键词：热熔标线机 温度监控 流量控制 智能化

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0027-02

在道路、桥梁、停车场等工程建设后期，施工方需完成不同类型的地面标识、地面引导等信息的划线工作，一般采用不同形式的标线机来完成，手推式热熔标线机是我国施工领域常用的划线机。

地面线标的质量主要通过标线的厚度和逆反射系数来评定，也就是标线的涂料和反光用的玻璃珠。不同厂家或同一厂家不同批次的热熔标线涂料物理特性和化学特性存在着差别，这些差异直接导致在标线施工作业中，涂料的温度和标线机运行速度对标线质量起着关键作用，标线施工时涂料温度不足将直接导致玻璃珠无法嵌入标线或嵌入量小于玻璃珠粒径1/2～2/3，玻璃珠容易脱落影响标线逆反射系数，料温过高将直接导致玻璃珠全部嵌入标线无外漏，影响标线逆反射系数，同时玻璃珠的流量与运行速度的配合也是影响标线成本的主要因素。

1 传统热熔标线机智能化改造方案

传统简易的热熔标线机，其性价比较高，使用方便，相比大型车载式、乘驾式道路标线机来看，其自动化功能缺乏，工作时操作人员的经验水平对划线质量的高低有着极其明显的影响作用，因此开发一套智能化监控系统，对影响划线质量的关键因素进行监控，用以辅助操作人员的判断和工作状态调整，能在很大程度上提高划线的质量，提升施工效率。

传统热熔标线机进行智能化升级的总体思路是通过增加各种传感器采集数据，经由PLC控制系统汇总到嵌入式工业平板电脑，后期可对数据进行离线分析。总体改造思路主要是针对标线机的涂料温度、涂料流量、玻璃珠流量、标线机工作状态等物理量进行测量，并进行数据警告、历史存储和离线数据分析。

为了实现上述目标，需要对现有的传统热熔标线机进行机械和电气改造并新增设备，其逻辑框图如图1所示。

2 标线机涂料温度及流量监控系统方案

2.1 涂料温度测量

RTD是工业应用中温度测量常用的传感器，最常用铂PT100，具有高精度和良好的稳定性。

2.1.1 涂料桶

考虑到涂料为热不良导体，且涂料桶的体积较大，因此涂料桶测温系统采用两路测温，改造时在涂料桶顶部固定2个PT100温度传感器。2个PT100温度传感器安装在涂料桶顶部中间矩形顶盖上，实际测量点深入保温筒底部横杠上缘。

2.1.2 涂料斗

在料斗中下部加装1个PT100温度传感器，温度传感器通过可拆卸支架安装在料斗顶部，传感器深入料斗中下部，支架可拆卸以方便清理料斗上的凝固涂料。

涂料桶和涂料斗安装的3个PT100温度传感器采集数据，通过PT100转RS485温度采集模块连接到MMI中控中，实现温度实时测量。

通过这3个温度传感器测量涂料桶及料斗中涂料的实际温度，并显示在MMI主控界面上并做记录，通过MMI主控界面可以输入涂料控制温度的上下限，当实际温度超出涂料控制温度上下限时，系统声光报警，操作工通过MMI主控界面可以根据实际温度来调整煤气开口度，进而控制涂料温度。

标线涂料有着粘稠度高、工作温度高的特色，目前没有专用的传感器能直接测量涂料的流量信息。改造采用了间接的测量方式（如图2）：首先由操作人员手动输入线宽，在依据测量出标线机的运行速度和喷涂时间间接的计算出涂料流量。

3 标线机玻璃珠流量监控系统方案

玻璃珠流量采用角位移传感器测量。角位移传感器是把对角度测量转换成其他物理量的测量，采用非接触式设计，与同步分析器和电位计等其它传统的角位移测量仪相比，有效地提高了长期可靠性。通过测量玻璃珠容器开关的开口度，再通过时间积分来测量玻璃珠总量。

对改造后的玻璃珠流量进行了测试，测试数据如图3所示，操作人员可以根据现场实际需要进行开口度控制进而控制玻璃珠流量。

4 标线机智能控制系统

为了实现上述功能的集成应用和可输入控制，编制了嵌入式软件。软件主界面分为几个显示区域：操作菜单、状态信息、GPS信息、涂料流量信息、玻璃珠流量信息、料桶温度A信息、料桶温度B信息、料斗温度信息、标线机运行速度、传感器可用标记、线号、线宽信息、操作按钮。

改造完成后的热熔式标线机，操作人员可以进行数据初始化设置（如图4），工作完成后还可以对工作数据进行回看和整理，并用于后期质量状态跟踪。

5 结语

改造后的热熔标线机增加了标线控制系统的软、硬件设计和智能显示及控制系统，实现界面化操作、系统智能运行及数据实时存储等功能，使得整个项目中标线作业的整体质量上能保持一致；同时智能电子显示屏、数字化显示实测参数与阈值参数的偏差，使工作人员能及时纠正这些偏差，不仅保证了施工质量，而且进一步节约了标线涂料，使得标线施工更加经济，避免了涂料的浪费。

参考文献

[1] 陆季挺.离心喷涂式热熔道路标线划线机及应用[J].筑路机械与施工机械化，2006，23（11）：27-28.

[2] 周琦.国产热熔标线施工机械[J].筑路机械与施工机械化，1995（1）：26-27.

[3] 王国军，孙河山，冯巍，等.手推式热熔划线机在高速公路标线施工中的应用[J].北方交通，2006（5）：132-134.

[4] 王东，张茂丽.热熔型道路标线的发展和应用[J].浙江化工，2008，39（8）：19-23.

[5] 黃祥.热熔标线施工的关键技术及常见问题的探讨[J].科技风，2009（17）：107-108.

[6] 张文.浅议高速公路热熔标线施工技术[J].公路交通科技：应用技术版，2012（8）：360-362.