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圖1：瀝青指紋快速識(shí)別系統(tǒng)登錄界面

這套瀝青指紋快速識(shí)別系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)桌面安裝程序，在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，聯(lián)網(wǎng)后可以實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別，數(shù)據(jù)上傳和管理。每個(gè)用戶都可以通過(guò)登錄自己的賬號(hào)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽和管理。

瀝青指紋識(shí)別軟件的第一個(gè)核心功能就是檢測(cè)瀝青的相似度。施工項(xiàng)目的工地試驗(yàn)室首先對(duì)供應(yīng)商提供的瀝青標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行全套指標(biāo)試驗(yàn)，然后再將檢測(cè)合格的瀝青樣品光譜圖錄入系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)光譜，后期每車瀝青進(jìn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行光譜識(shí)別，并自動(dòng)與標(biāo)準(zhǔn)樣品光譜進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)相似度對(duì)比結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)供貨瀝青是否合格。

瀝青樣品的綜合相似度算法是整套指紋識(shí)別軟件的核心優(yōu)勢(shì)，這套算法由安徽中路智慧交通科技有限公司自主開發(fā)。軟件通過(guò)自動(dòng)識(shí)別和提取特征峰，計(jì)算測(cè)試譜圖和標(biāo)準(zhǔn)譜圖的峰-峰值差，并將所有的特征峰對(duì)比結(jié)果加權(quán)計(jì)算，得到綜合相似度指數(shù)。

圖2：指紋識(shí)別分析結(jié)果示例

瀝青指紋識(shí)別軟件的第二個(gè)核心功能就是檢測(cè)改性劑含量。測(cè)試前，需要按照規(guī)范的要求制作5個(gè)標(biāo)樣分別測(cè)量其圖譜，軟件將自動(dòng)擬合繪制C_SBS-As聚合物含量-標(biāo)準(zhǔn)A值曲線。當(dāng)完成標(biāo)樣標(biāo)定后，進(jìn)行改性劑含量未知的樣品測(cè)試后，軟件即可自動(dòng)與標(biāo)準(zhǔn)曲線比對(duì)，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上獲得對(duì)應(yīng)的聚合物含量。

圖3：改性劑含量標(biāo)定

測(cè)試結(jié)果可以生成如圖4所示的測(cè)試報(bào)告，給出樣品綜合相似度的對(duì)比結(jié)果，改性劑的含量以及綜合評(píng)價(jià)結(jié)論。同時(shí)，測(cè)試樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品的光譜對(duì)比圖也會(huì)顯示在報(bào)告中。測(cè)試結(jié)果可以導(dǎo)出為.pdf格式文件，也會(huì)儲(chǔ)存在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中。

圖4：相似度檢測(cè)報(bào)告示例

云平臺(tái)服務(wù)

云平臺(tái)由安徽中路智慧交通科技有限公司自主開發(fā)，云平臺(tái)具有光譜數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程查看功能，通過(guò)授權(quán)的賬號(hào)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查看、統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)場(chǎng)瀝青的合格率，便于管理人員及時(shí)掌握進(jìn)場(chǎng)瀝青質(zhì)量。

圖5：指紋識(shí)別測(cè)試結(jié)果的云平臺(tái)管理

圖6：指紋識(shí)別測(cè)試結(jié)果的云平臺(tái)查看

島津IRSpirit-X便攜式紅外光譜儀

我們選擇島津的IRSpirit-X便攜式紅外光譜儀作為整套系統(tǒng)的硬件載體主要是考慮了“準(zhǔn)確性”，“耐久性”，“經(jīng)濟(jì)性”等因素。

圖7：ATR多反射晶體瀝青測(cè)試效果

>  準(zhǔn)確性

在系統(tǒng)開發(fā)的前期調(diào)研階段，我們對(duì)國(guó)內(nèi)外主要品牌型號(hào)的紅外光譜儀均進(jìn)行了試用，島津的測(cè)試結(jié)果滿足應(yīng)用需求，綜合表現(xiàn)處于第一梯隊(duì)。

島津的IRSpirit-X便攜式紅外光譜儀采用了DLATGS檢測(cè)器溫控技術(shù)，降低了數(shù)據(jù)基線的波動(dòng)，提高數(shù)據(jù)重復(fù)性和可靠性。圖8是對(duì)比實(shí)驗(yàn)示例（可以注意將縱坐標(biāo)單位變成0.01后，可以很明顯的反映出差異）

圖8：帶控溫（左）和不帶控溫（右）的DTLATGS檢測(cè)器檢測(cè)石蠟油中硅油的實(shí)測(cè)圖譜對(duì)比

>   耐久性

工程現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)室環(huán)境一般比較惡劣，空氣潮濕，粉塵含量高，很容易造成紅外光譜儀的損壞。實(shí)際工程應(yīng)用中的紅外光譜儀發(fā)生損壞的概率要比母體檢測(cè)機(jī)構(gòu)高得多，而且一旦損壞，通常需要支付非常昂貴的維修費(fèi)用。因此，很多紅外光譜儀會(huì)配套恒溫恒濕的環(huán)境箱，但在使用時(shí)，很多紅外光譜儀仍然會(huì)面臨潮濕環(huán)境的挑戰(zhàn)。

島津的IRSpirit-X便攜式紅外光譜儀內(nèi)置電子除濕裝置（選配），采用高分子固態(tài)電解膜技術(shù)，以電解方式除去干涉儀內(nèi)部的水汽，不產(chǎn)生液態(tài)水，無(wú)需定期排水或清理，即使不配備額外的電子除濕環(huán)境箱仍可長(zhǎng)期使用。島津內(nèi)置的電子除濕裝置的功耗極低，與需要常年開機(jī)以維持儀器內(nèi)部干燥的儀器相比，可以節(jié)約多達(dá)90%的待機(jī)電量消耗。

圖9：自動(dòng)電子除濕裝置的工作原理

除此以外，其他為應(yīng)對(duì)高濕度環(huán)境的防潮設(shè)計(jì)還包括：

-          防潮鍍層KBr分束器（IRSpirit-TX/LX），或ZnSe分束器（IRSpirit-ZX）

-          光學(xué)系統(tǒng)密封在鋁壓鑄件中

-          采用電子和紙基指示雙保險(xiǎn)的狀態(tài)監(jiān)控功能

-          根據(jù)使用環(huán)境濕度，可選擇KBr光學(xué)窗片（最高相對(duì)濕度70%RH）或KRS-5光學(xué)窗片（最高相對(duì)濕度90%RH），兩者都含防潮鍍層

圖10：鋁壓鑄干涉儀外殼

>   經(jīng)濟(jì)性

整套瀝青紅外光譜儀的開發(fā)目標(biāo)主要是面向工程應(yīng)用，承諾光譜儀主機(jī)核心部件享受10年質(zhì)保，因此系統(tǒng)的價(jià)格、維護(hù)成本、耗材成本都是決定方法和設(shè)備推廣規(guī)模和應(yīng)用范圍的重要影響因素。我們目前整合的這套“瀝青紅外光譜儀”也是市場(chǎng)上具有明顯價(jià)格優(yōu)勢(shì)，具有卓越性價(jià)比的解決方案。

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

AASHTO T302 | JTG 3410-202X T0672紅外光譜法 | JTG 3640-202X 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（原F40）

鑒于紅外光譜測(cè)試方法和指紋識(shí)別技術(shù)近些年的廣泛應(yīng)用，新版的JTG E20公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（新編號(hào)JTG 3410）中將加入紅外光譜儀法用于現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的瀝青質(zhì)量控制，該方法主要參考AASHTO T302編寫，同時(shí)收錄了ATR衰減全反射法和溶劑稀釋法。

主要特點(diǎn)

-   核心部件10年質(zhì)保（光源，激光器，干涉儀，分束器，電路板，檢測(cè)器）。

-   內(nèi)置自動(dòng)電子除濕裝置（選配），不產(chǎn)生液態(tài)水，無(wú)需定期排水或清理。電子除濕裝置的功耗極低，與需要常年開機(jī)以維持儀器內(nèi)部干燥的儀器相比，可以節(jié)約多達(dá)90%的待機(jī)電量消耗。

-   高靈敏度。通過(guò)帶溫控功能的DLATGS檢測(cè)器降低了數(shù)據(jù)基線的波動(dòng)，提高數(shù)據(jù)重復(fù)性和可靠性。

-   自診斷功能。儀器開機(jī)初始化過(guò)程中，自診斷功能自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)系統(tǒng)和光路狀態(tài)。包括了各種信息，并自動(dòng)將結(jié)果輸出為一個(gè)文件，使得儀器設(shè)備管理更為簡(jiǎn)單。儀器狀態(tài)的歷史記錄也可以被驗(yàn)證。

-   指紋識(shí)別軟件與紅外光譜儀和紅外光譜軟件通訊后，可以直接使用指紋識(shí)別軟件控制儀器進(jìn)行試驗(yàn)并得到測(cè)量結(jié)果。

-   指紋識(shí)別軟件使用安徽中路智慧交通科技有限公司的專利算法（專利申請(qǐng)中），完全滿足交通運(yùn)輸行業(yè)規(guī)范的要求。

-   體積小巧，占地面積＜A3紙的尺寸，便于攜帶到現(xiàn)場(chǎng)使用。

技術(shù)規(guī)格

光譜范圍：7800~350cm^-1（KBr分束器）；6000~550cm^-1（ZnSe分束器）

光譜分辨率：0.9cm^-1，2cm^-1，4cm^-1，8cm^-1，16cm^-1，可自行設(shè)置

波數(shù)準(zhǔn)確度：±0.1cm^-1

波數(shù)重復(fù)度：±0.0005cm^-1（@2000cm^-1）

信噪比：不低于37000:1（分辨率4cm^-1）

外形尺寸：長(zhǎng)390mm×寬250mm×高210m

主機(jī)重量：8.5kg

電源規(guī)格：220V，50Hz，單相電

環(huán)境要求：操作溫度10℃~35℃，最佳性能溫度范圍15℃~30℃；濕度范圍20~70%，無(wú)冷凝（主機(jī)面板配備濕度狀態(tài)燈）