应用于混凝土搅拌站生产数据的监测方法和监测系统与流程

本发明提供了一种混凝土搅拌站生产数据的监测方法和监测系统，属于交通及建筑施工技术领域。

背景技术：

高速铁路、高速公路建设及商品混凝土领域逐步实现了信息化管理，要求对混凝土搅拌站生产数据实时监控，以有效提高关键基础材料——混凝土的质量水平。

但是目前对搅拌站生产数据采集完全依赖于搅拌站控制系统数据库数据，这存在以下问题：

1、控制系统数据全面性问题。

2、控制系统用于实现混凝土搅拌站物料计量及过程控制，其生成的数据不全面：a、非自动运行状态下的人工操作数据，控制系统接收不到，这是生产数据的最大盲区；b、控制系统采集的称重计量数据基本为配料值，而实际进入搅拌机的物料应该以卸料值为准，控制系统提供数据不全面。

3、在设备出现问题时，配料值与卸料值往往存在较大差异，控制系统难以体现；c、操作人员违规干预配料、卸料过程的称重计量数据，由于时序错位控制系统往往采集不到；d、操作人员违规终止控制系统自动运行的生产数据，控制系统不予记录。

4、控制系统数据准确性问题。

5、高速铁路、高速公路建设及商品混凝土领域，按照国家标准对混凝土搅拌站计量精度实行严格要求，但是个别搅拌站设备制造厂家达不到精度要求，通过控制系统对生产数据进行修正，现场操作人员也时有修改数据库数据行为，造成基础生产数据失真。

6、控制系统数据准确性评价问题。

7、控制系统属于国家重点管理计量器具，需要通过专门的产品型式试验，现场搅拌站需要属地技术监督局定期检定。

8、但是对动态计量精度缺乏明确的检定规程，甚至缺乏比较完善的、具有说服力的评价手段。

技术实现要素：

本发明提供一种应用于混凝土搅拌站生产数据的监测方法和监测系统，所述监测方法以星系运行原理解构混凝土搅拌站的运行机制，实现物料盘号与其配料值、卸料值的准确对应，从而实现混凝土搅拌站生产数据的准确记录问题；所述监测系统与混凝土搅拌站的控制系统以背对背方式并行工作，完全独立形成各自的生产数据系统，信息化管理软件可以同时提取监测系统与控制系统数据，不但可以获得更多的数据信息，而且对同属性数据进行比对有利于发现和解决现场问题。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种应用于混凝土搅拌站生产数据的监测方法，本方法按照星系运行原理中恒星、行星、卫星交叉运行机制对搅拌站的运行机制进行解构，骨料集料斗、搅拌机为一对环绕运行的恒星，骨料计量秤为依托骨料集料斗运行的行星，粉料计量秤、水计量秤为依托搅拌机运行的行星，卸料到水计量秤的附加剂计量秤为依托水计量秤运行的卫星，包括以下步骤：s01）、监测系统采集各计量秤配料动作信号，将每次配料动作持续时间内的称重传感器秤值变化记录为配料值p，s02）、监测系统采集各计量秤卸料动作信号，将每次卸料动作持续时间内的称重传感器秤值变化记录为卸料值x，s03）、单盘即一个设备循环周期内单个物料配料动作会发生n次，n为大于或者等于1的正整数，对应的配料值分别为p1、p2···pn，则其累加和p1+p2+…+pn为当盘该物料的配料值，s04）、单盘即一个设备循环周期内单个物料卸料动作会发生m次，m为大于或者等于1的正整数，对应的卸料值分别为x1、x2···xm，则其累加和x1+x2+…+xm为当盘该物料的卸料值，s05）、每个计量秤一个设备循环周期内的一次有效配料和一次有效卸料记为一盘，所述的有效配料是指配料值大于或者等于最小配料值，否则记为无效配料，所述的有效卸料是指卸料值大于或者等于配料值的40%并且大于或者等于最小配料值，否则记为无效卸料，所述的最小配料值是指在混凝土搅拌站实际生产中根据生产任务数量、搅拌机容量及配方值而设定的单种物料的最小合理数值，小于此数值则生产无意义，所述的配方值是指1立方混凝土所包含的各种物料的数值，无效配料的配料值和无效卸料的卸料值均记入上一盘数据；s06）、在正常的系统自动运行过程中，骨料计量秤盘数值不应超过骨料集料斗的盘数值+1，骨料集料斗盘数值不应超过搅拌机盘数值+1，粉料计量秤、水计量秤盘数值不应超过搅拌机盘数值+1，附加剂计量秤盘数值不应超过水计量秤盘数值+1，s07）、依据星系运行原理对步骤s06所述的各种物料运行盘数的关系判断、分析、调整，得到物料盘号与其每一盘配料值、卸料值的对应关系。

进一步的，步骤s06所述的数量关系通过物料盘号表示为：骨料盘号≤骨料集料斗盘号+1，粉料盘号≤搅拌机盘号+1，水盘号≤搅拌机盘号+1，附加剂盘号≤水盘号+1，依据星系运行原理来判断、分析、调整各物料的运行盘号，得到每种物料盘号与其每一盘配料值、卸料值的对应关系，从而归纳形成单盘计量生产数据记录，在搅拌机卸料、骨料集料斗卸料时刻分两次传输给上位机计入数据库，两次生产数据分别称为即时数据和延时数据。

进一步的，本方法通过采集称重传感器信号、设备动作信号、限位信号得到每盘的配料值、卸料值和运行盘号，如果能持续采集到配料值、卸料值、设备动作信号和限位信号，则记录配料值、卸料值和运行盘号形成单盘计量生产数据记录；若出现某个计量秤没有配料、卸料动作，则根据其同位星球计量秤及上位星球计量秤的运行情况对没有配料、卸料动作的星球计量秤的运行盘号数值做+1调整，其配料值、卸料值计为零。

本发明还公开了一种应用于混凝土搅拌站生产数据的监测系统，本系统与搅拌站控制系统相互独立，以背对背方式并行工作，彼此之间不存在数据交互；包括上位机和下位机两部分，上位机包括电脑主机及信息化管理软件，下位机包括监测仪表、智能液晶界面，监测仪表包括cpu模块、ad模块和di模块，ad模块用于对搅拌站上各个计量秤称重传感器信号进行采集转换，di模块用于对搅拌站设备动作信号、限位信号进行采集转换，cpu模块接收ad模块和di模块采集的信号，并根据星系运行原理的运算模型对ad模块、di模块的采集转换信号进行比对计算、归纳形成单盘数据记录，并传输给上位机；所述的星系运行原理是依据恒星、行星、卫星交叉运行机制对搅拌站运行机制的解构，骨料集料斗、搅拌机为一对环绕运行的恒星，骨料计量秤为依托骨料集料斗运行的行星，粉料计量秤、水计量秤为依托搅拌机运行的行星，卸料到水计量秤的附加剂计量秤则是依托水计量秤运行的卫星，在正常的系统自动运行过程中，骨料计量秤盘数值不应超过骨料集料斗的盘数值+1，骨料集料斗盘数值不应超过搅拌机盘数值+1，粉料计量秤、水计量秤盘数值不应超过搅拌机盘数值+1，附加剂计量秤盘数值不应超过水计量秤盘数值+1。

进一步的，所述的ad模块包括arm嵌入式处理器、低温漂仪表放大器、高速24位∑－△多通道模数转换器、高精度基准电压源芯片，包括信号采集电路、硬件滤波电路、信号放大电路、模数转换电路和软件数字滤波，ad模块对称重传感器信号进行硬件滤波、信号放大、模数转换、软件数字滤波，通过can总线传给cpu模块。

进一步的，所述ad模块采用抗干扰的硬件滤波电路，信号放大电路采用低温漂仪表放大器，模数转换电路采用24位∑－△多通道模数转换器，软件数字滤波采用三阶滤波算法。

进一步的，所述的di模块主要由arm嵌入式处理器、光电隔离器件组成，di模块包括电平转换电路和光电隔离电路，设备动作信号、限位信号通过di模块的电平转换、光电隔离，通过can总线传给cpu模块。

进一步的，所述的di模块通过专门设计的动作采集板直接采集设备动作信号、限位信号，动作采集板上包括24路动作采集电路，每个动作采集电路包括rc限流电路、短接块dj、光电耦合器g、三极管q和rc滤波电路，输入信号通过rc限流电路接光电耦合器g的输入端，光电耦合器g的输出端连接三极管q和rc滤波电路，短接块dj并联在rc限流电路中电容c的两端，当输入为220v交流信号时，短接块dj不需要短接，当输入为24v直流信号时，短接块dj需要短接，；所述的设备动作信号、限位信号来自于控制搅拌站设备机械动作及机械动作到位的电气信号，所述动作电气信号包括电控柜内电磁阀的动作信号和接触器的动作信号。

本发明的有益效果：本发明所述的监测方法和监测系统通过采集称重传感器的计量信号和设备动作信号和限位信号，可以对混凝土搅拌站运行过程的信号全部监测，并且通过星系运行原理对混凝土搅拌站运行机制进行解构，把骨料集料斗、搅拌机、骨料计量秤、粉料计量秤、水计量秤、附加剂计量秤等解构为星系中的恒星、行星和卫星，规定他们的盘数关系，并通过盘数关系计算得到每种物料每一盘准确的配料值和卸料值，从而实现混凝土搅拌站生产数据监测的准确性和全面性。

本发明的监测系统与原控制系统分别独立，以背对背方式并行工作，同时不存在数据交互，完全独立形成各自的数据系统，工程管理软件同时提取监测系统与控制系统数据，不但可以获得更多的数据信息，而且对同属性数据进行比对有利于发现和解决现场问题。

附图说明

图1为搅拌站现场示意图；

图2本发明所述监测系统的架构示意图；

图3为ad模块的工作流程图；

图4为di模块的工作流程图；

图5为动作采集板的原理图；

图6为监测系统的工作流程图；

1、骨料集料斗，2、搅拌机，3、骨料计量秤，4、粉料计量秤，5、水计量秤，6、附加剂计量秤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例公开一种应用于混凝土搅拌站生产数据的监测方法，所述混凝土搅拌站如图1所示，本方法按照星系运行原理中恒星、行星、卫星交叉运行机制对混凝土搅拌站的运行机制进行解构，骨料集料斗1、搅拌机2为一对环绕运行的恒星，骨料计量秤3为依托骨料集料斗1运行的行星，粉料计量秤4、水计量秤5为依托搅拌机2运行的行星，卸料到水计量秤5的附加剂计量秤6为依托水计量秤5运行的卫星，包括以下步骤：

s01）、监测系统采集各计量秤配料动作信号，将每次配料动作持续时间内的称重传感器秤值变化记录为配料值p；

s02）、监测系统采集各计量秤卸料动作信号，将每次卸料动作持续时间内的称重传感器秤值变化记录为卸料值x；

s03）、单盘即一个设备循环周期内单个物料配料动作会发生n次，n为大于或者等于1的正整数，对应的配料值分别为p1、p2···pn，则其累加和p1+p2+…+pn为当盘该物料的配料值；

s04）、单盘即一个设备循环周期内单个物料卸料动作会发生m次，m为大于或者等于1的正整数，对应的卸料值分别为x1、x2···xm，则其累加和x1+x2+…+xm为当盘该物料的卸料值；

s05）、每个计量秤一个设备循环周期内的一次有效配料和一次有效卸料记为一盘，所述的有效配料是指配料值大于或者等于最小配料值，否则记为无效配料，所述的有效卸料是指卸料值大于或者等于配料值的40%并且大于或者等于最小配料值，否则记为无效卸料，所述的最小配料值是指在混凝土搅拌站实际生产中根据生产任务数量、搅拌机容量及配方值而设定的单种物料的最小合理数值，小于此数值则生产无意义，所述的配方值是指1立方混凝土所包含的各种物料的数值。

无效配料的配料值和无效卸料的卸料值均记入上一盘数据；

s06)、在正常的系统自动运行过程中，骨料计量秤盘数值不应超过骨料集料斗的盘数值+1，骨料集料斗盘数值不应超过搅拌机盘数值+1，粉料计量秤、水计量秤盘数值不应超过搅拌机盘数值+1，附加剂计量秤盘数值不应超过水计量秤盘数值+1；

s07）、依据星系运行原理对步骤s06所述的各种物料运行盘数的关系判断、分析、调整，得到物料盘号与其每一盘配料值、卸料值的对应关系。

本实施例中，也可以通过物料盘号表示步骤s06所述的数量关系，具体为：骨料盘号≤骨料集料斗盘号+1，粉料盘号≤搅拌机盘号+1，水盘号≤搅拌机盘号+1，附加剂盘号≤水盘号+1。

依据星系运行原理中各星球的依托关系来判断、分析、调整各物料的运行盘号，可以得到每种物料盘号与其每一盘配料值、卸料值的准确对应关系，从而归纳形成准确的单盘计量生产数据记录，在搅拌机卸料、骨料集料斗卸料时刻分两次传输给上位机计入数据库，两次生产数据分别称为即时数据和延时数据，正常情况下即时数据与延时数据相同，当搅拌机卸料过程中出现操作人员违规往搅拌机投料（一般为加水泥、加水）情况，延时数据将予以记录，并出现即时数据、延时数据不一致情况。

本实施例通过采集称重传感器信号，设备动作信号、限位信号得到每盘的配料值、卸料值和运行盘号，如果能持续采集到配料值、卸料值、设备动作信号和限位信号，则记录配料值、卸料值和运行盘号形成单盘计量生产数据记录。

通常情况下，每个计量秤一个设备循环周期内的一次有效配料和一次有效卸料记为一盘，但是由于混凝土搅拌站生产是一个连续运行过程，同一时刻每种物料的配料值、卸料值不一定对应同一盘数据，甚至不一定是运行的同一个配方，并且一个配方往往不含有某种配料（配方值为零），这就容易造成某个计量秤没有配料、卸料动作，出现这种情况时，为保证该星球与星系同步，则需要其它同位星球及恒星保持其正常运转，以保证每时每刻整个星系运转同步性，此时根据其同位星球计量秤及上位星球计量秤的运行情况对没有配料、卸料动作的星球计量秤的运行盘号数值做+1调整，其配料值、卸料值计为零。

实施例2

本实施例公开一种应用于混凝土搅拌站生产数据的监测系统，如图2所示，本系统与搅拌站控制系统相互独立，以背对背方式并行工作，彼此之间不存在数据交互。

本系统包括上位机和下位机，上位机包括电脑主机及信息化管理软件，下位机包括监测仪表、智能液晶界面，监测仪表包括cpu模块、ad模块和di模块，ad模块用于对搅拌站上各个计量秤称重传感器信号进行采集转换，di模块用于对搅拌站设备动作信号、限位信号进行采集转换，cpu模块接收ad模块和di模块采集的信号，并根据星系运行原理的运算模型对ad模块、di模块的采集转换信号进行比对计算、归纳形成单盘数据记录，并传输给上位机，上位机接收单盘数据记录并计入数据库；所述的星系运行原理是依据恒星、行星、卫星交叉运行机制对搅拌站运行机制的解构，骨料集料斗、搅拌机为一对环绕运行的恒星，骨料计量秤为依托骨料集料斗运行的行星，粉料计量秤、水计量秤为依托搅拌机运行的行星，卸料到水计量秤的附加剂计量秤则是依托水计量秤运行的卫星，在正常的系统自动运行过程中，骨料计量秤盘数值不应超过骨料集料斗的盘数值+1，骨料集料斗盘数值不应超过搅拌机盘数值+1，粉料计量秤、水计量秤盘数值不应超过搅拌机盘数值+1，附加剂计量秤盘数值不应超过水计量秤盘数值+1。

如图3所示，所述ad模块包括信号采集电路、硬件滤波电路、信号放大电路、模数转换电路和软件数字滤波，ad模块对称重传感器信号进行硬件滤波、信号放大、模数转换、软件数字滤波，通过can总线传给cpu模块。

如图4所示，di模块包括电平转换电路和光电隔离电路，设备动作信号、限位信号通过di模块的电平转换、光电隔离，通过can总线传给cpu模块。

所述的di模块通过专门设计的动作采集板直接采集设备动作信号、限位信号，每个动作采集板包括24路动作采集电路，如图5所示，每个动作采集电路包括rc限流电路、短接块dj、光电耦合器g、三极管q和rc滤波电路，输入信号通过rc限流电路接光电耦合器g的输入端，光电耦合器g的输出端连接三极管q和rc滤波电路，短接块dj并联在rc限流电路中电容c的两端，所述的设备动作信号、限位信号来自于控制搅拌站设备机械动作及机械动作到位的电气信号，所述动作电气信号包括电控柜内电磁阀的动作信号和接触器的动作信号。

本实施例中，输入信号可以是来自交流接触器或者电磁阀的220v交流信号，也可以是来自电磁阀的24v直流信号，当输入为220v交流信号时，短接块dj不需要短接，当输入为24v直流信号时，短接块dj需要短接，in+、in-分别接220v的火线和零线或者直流24v的正极和负极，输入信号通过rc限流电路接光电耦合器的输入端，光电耦合器起光电隔离作用，光电耦合器的输出端接复合三极管电路和rc滤波电路，输出直流电平信号给di板。

本实施例中，ad模块采用抗干扰的硬件滤波电路，信号放大电路采用低温漂仪表放大器，模数转换电路采用24位∑－△多通道模数转换器，软件数字滤波采用三阶滤波算法。

本实施例中，di模块通过专门设计的动作采集板直接采集设备动作信号、限位信号，所述的设备动作信号、限位信号来自于控制搅拌站设备机械动作及机械动作到位的电气信号，所述电气信号包括电控柜内电磁阀的动作信号和接触器的动作信号。

所述的本实施例中，监测系统直接采集称重传感器信号，对于配料、卸料等动作信号，专门设计了动作采集板直接采集接触器、电磁阀动作信号（交流220v、直流24v），实现了“外围采集”、“末端采集”功能，全面宏观掌控搅拌站运行，摆脱了不同的控制系统、电气系统的束缚，保证了控制系统、人工操作生产数据的全面采集。

监测系统电源直接取自搅拌站电气控制柜主空气开关，绑定了搅拌站电气控制系统。

智能液晶界面为固化软件，杜绝了操作人员干预途径，实现了搅拌站生产数据的全天候准确采集。

以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。