本发明涉及沥青路面养护，公开了一种智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统。
背景技术：
1、为提高工程建设中废弃资源综合利用率，再生利用技术被广泛应用于道路养护工程，主要包括厂拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生和就地冷再生等。因具有节约资源，节省公路养护费用和对交通干扰小等优点，沥青路面就地热再生技术具有显著的经济效益和社会效益。然而，就地热再生技术一般需要由加热设备、铣刨设备、复拌设备、摊铺设备、碾压设备等组成的就地热再生机组，在路面养护再生过程中伴随着能耗大、烟尘大、排放大等问题。由于缺乏有效的技术手段对就地热再生机组的能源消耗及排放进行监控和管理，导致能耗和减排相关管理工作的盲目和无序。目前沥青路面养护领域依然缺少一种能够对智慧沥青路面就地热再生机组的能耗及排放进行追踪和监测的系统。
2、智慧追踪和监测系统包含通信及管理功能，可以自动采集和处理数据，具有实时监测、结果可靠、系统易维护等特点。在监控中心可以实时计算和显示现场工作设备的能耗及排放等信息，实现对现场工作设备运行参数的实时在线监测。对沥青路面养护工程中的就地热再生机组能耗及排放进行智慧追踪和监测是一种在线监测系统的实现方式，通过运用该系统在沥青路面再生过程中对各机械设备的能耗(比如汽油、柴油、天然气、电能等)和排放(比如碳、氮、硫氧化物以及粉尘等)进行在线监测，可以准确获取沥青路面再生过程中能源消耗和污染物的排放信息，给管理者的现场管理工作提供准确可靠的数据，为施工单位在评估沥青路面再生过程中污染物排放是否达标和设计最小能源消耗的施工方案提供依据。
3、综上所述，本发明提出了一种智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是弥补沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测的不足，提出一种智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统。实现对沥青路面就地热再生养护工程中各机械设备能耗及排放的实时在线监测。该智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统能够及时了解和计算能耗及排放，为促进沥青路面就地热再生工程的低碳运营和污染物排放达标提供依据，推动沥青路面养护工程的低碳发展。
2、本发明解决所述技术问题采用的技术方案为：
3、智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统(如图1所示)，其特征在于，该系统包括wsn无线传感网络、网关和监控中心。wsn无线传感网络包括能耗传感处理单元、排放传感处理单元、中央信息整合处理单元，监控中心包括oracle大型商用数据库、信息处理软件和显示器；能耗传感处理单元可以对就地热再生机组设备(加热设备、铣刨设备、复拌设备、摊铺设备以及碾压设备)消耗的电能、汽油、柴油、天然气等信息进行采集，并向上发送到中央信息整合处理单元进行分析整合；排放传感处理单元是对该机组产生的粉尘以及废气(一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等)进行数据采集，并向上发送到中央信息整合处理单元进行分析整合；在接收到就地热再生机组能耗传感处理单元和排放传感处理单元的数据后，监控中心的信息处理软件用于分析计算就地热再生机组能耗及排放，可以进行数据的实时计算以及曲线绘制，并在显示器上进行显示，可对现场就地热再生机组能耗及排放进行预警。
4、所述能耗传感处理单元和排放传感处理单元包括电源管理模块、数据采集模块、处理器模块、通信模块；电源管理模块为处理器模块和通信模块运行提供所需要的能量，可采用微型电池进行供电，数据采集模块负责对就地热再生机组能耗及排放进行数据采集，处理器模块负责对数据采集模块采集到的数据进行读取和分析整合；通信模块是将处理器模块打包的数据通过zigbee协议向上传递到中央信息整合处理单元。
5、所述中央信息整合处理单元(如图4所示)包括电源管理模块、通信模块以及处理器模块，具有接收、整合、发送有线与无线信息的功能。能够接收能耗传感处理单元和排放传感处理单元采集的数据并进行整合，并通过zigbee协议将数据进行传输。
6、所述的网关又称为协议转换器，网关的功能是实现网络之间的相互连接，在计算机和设备之间起转换的作用，相当于一个翻译器，可以使不同的协议、语言、数据在不同的系统之间进行转换。
7、所述oracle大型商用数据库和信息处理软件隶属于监控中心，oracle大型商用数据库用于存储采集的数据；信息处理软件能够对采集的数据进行分析、实时显示并绘制曲线，为推动沥青路面养护再生的低碳运营和污染物排放达标提供依据。
8、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
9、1、本发明提供了一种智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统设计构想，实现了对沥青路面就地热再生养护过程中机组能耗及排放的实时在线监测。可针对就地热再生机组的能耗及排放进行追踪和监测，在监测中心进行计算分析并将结果在显示器上呈现出来，给管理者的现场管理工作提供可靠的数据，为施工单位在评估沥青路面再生过程中污染物是否排放达标和设计最小能源消耗的施工方案提供依据，以便及时做出调整，避免资源浪费，减少环境污染并提高施工效率。
10、2、就地热再生机组各个监测点位的传感节点构成的无线传感网络即wsn无线传感网络，该网络具备简单信息整合功能，能够将所监测的就地热再生机组产生的能耗信息和排放信息整合成指定格式的数据包并向上发送。通信模块与中央信息整合处理单元之间采用zigbee协议进行数据传输，中央信息整合处理单元采用zigbee协议通过网关后转化为gprs无线通信网络继续向监控中心进行数据传输，数据传输采用zigbee协议和gprs无线通信网络相结合，具有低功耗、成本低的优点，减少智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统的能源消耗。
11、3、wsn无线传感网络各节点采用cc2530芯片和zigbee协议可有效减少环境因素对数据采集和传输的影响，提高数据采集的精确度和数据传输的抗干扰能力，增加就地热再生机组能耗及排放数据的采集质量。
1.智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统(如图1所示)，其特征在于，该系统包括wsn无线传感网络、网关和监控中心，wsn无线传感网络包括能耗传感处理单元、排放传感处理单元、中央信息整合处理单元，监控中心包括oracle大型商用数据库、信息处理软件和显示器；能耗传感处理单元是对就地热再生机组的加热设备、铣刨设备、复拌设备、摊铺设备以及碾压设备消耗的电能、汽油、柴油、天然气等信息进行采集并向上发送到中央信息整合处理单元进行分析整合；排放传感处理单元是对该机组产生的粉尘以及废气(一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等)进行数据采集并向上发送到中央信息整合处理单元进行分析整合；在接收到就地热再生机组能耗传感处理单元和排放传感处理单元的数据后，监控中心的信息处理软件可以进行数据的实时计算以及曲线绘制，并在显示器上进行显示，可对现场就地热再生机组能耗及排放进行预警。
2.根据权利要求1所述的智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统，其特征在于：所述能耗传感处理单元和排放传感处理单元包括电源管理模块、数据采集模块、处理器模块、通信模块；电源管理模块为处理器模块和通信模块运行提供所需要的能量，可采用微型电池进行供电，数据采集模块负责对就地热再生机组能耗及排放进行数据采集，处理器模块负责对数据采集模块采集到的数据进行读取和分析整合；通信模块是将处理器模块打包的数据通过zigbee协议向上传递到中央信息整合处理单元。
3.根据权利要求2所述的能耗传感处理单元(如图2所示)，其特征在于：数据采集模块采用在线流量计对就地热再生机组的能耗(比如汽油、柴油、天然气、电能)变化进行监测，加装cc2530芯片的处理器模块采集在线流量计的输出信号并通过通信模块采用zigbee协议向上发送到汇聚节点，即中央信息整合处理单元，从而得出能耗的变化数据。
4.根据权利要求2所述的排放传感处理单元(如图3所示)，其特征在于：数据采集模块采用废气分析仪以及在线流量计对就地热再生机组排放(废气如cox、nxox、sox等以及产生的粉尘)变化进行监测，搭载cc2530芯片的处理器模块对上述采集设备的输出信号进行读取并通过通信模块采用zigbee协议向上发送到汇聚节点，即中央信息整合处理单元，从而得出排放的变化数据。
5.根据权利要求1所述的智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统，其特征在于：所述的中央信息整合处理单元包括电源管理模块、通信模块以及处理器模块，具有接收、整合、发送有线与无线信息的功能，能够接收能耗传感处理单元和排放传感处理单元采集的数据，利用内部的微处理计算对数据进行再次整合处理和打包，整合处理打包的数据通过通信模块采用zigbee协议将数据向上发送。
6.根据权利要求1所述的智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统，其特征在于：所述的监控中心包括oracle大型商用数据库、信息处理软件以及显示器。oracle大型商用数据库用于存储采集的能耗及排放数据，并为信息处理软件进行数据分析提供依据；信息处理软件用于分析就地热再生机组能耗及排放的数据并在监控中心的显示器上进行显示。
7.根据权利要求2所述的能耗传感处理单元和排放传感处理单元包括的数据采集模块和通信模块，其特征在于：采用cc2530芯片和zigbee协议可有效减少环境因素对数据采集和传输的影响，提高数据采集的精确度以及数据传输的抗干扰能力，增加就地热再生机组能耗及排放数据的采集质量。
8.根据权利要求1所述的智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统，其特征在于：能耗传感处理单元和排放传感处理单元与中央信息整合处理单元之间采用zigbee协议进行数据传输，中央信息整合处理单元采用zigbee协议通过网关后转化为gprs无线通信网络继续向监控中心进行数据传输，数据传输采用zigbee协议和gprs无线通信网络相结合，具有低功耗、成本低的优点，减少智慧沥青路面就地热再生机组能耗及排放追踪和监测系统的能源消耗。