一种沥青混合料搅拌站智能化温度监管系统、方法及装置与流程

本技术涉及沥青智能化监管的领域，尤其是涉及一种沥青混合料搅拌站智能化温度监管系统、方法及装置。

背景技术：

1、沥青混合料是由矿料与沥青拌和而成的混合料的总称，是一种在道路的建设、修复和维护中应用广泛的建筑材料。沥青混合料的制作步骤主要包括进料、加热烘干、配比混合以及拌和加热。在拌和加热这一步骤中，经过预热的沥青与干燥混合均匀的矿料会在搅拌桶中进行充分的混合加热；而在此期间的拌和温度决定了沥青的粘度，高温下的沥青具有较高的流动性，能完全包裹住矿料，不会出现花白料。拌和加热时，若沥青混合料的温度过高，沥青的老化就会很严重，导致沥青的粘结力、沥青与矿料之间的粘结力低，摊铺后的离析现象会很严重；而若沥青混合料的温度过低，则会影响摊铺和碾压的质量，造成拌和不均匀和后续的碾压困难。因此，沥青混合料在拌和加热时的温度控制十分重要。

2、目前，沥青混合料搅拌站在进行拌和加热过程中常规的温度控制方法为人工读取搅拌桶中的温度示数并根据该示数手动调节用于加热搅拌桶的加热器的功率，以实现对拌和温度高低的监管。然而，由于温度不一的矿料与沥青在搅拌桶中未经搅拌或者搅拌未充分均会使得搅拌桶中的温度不均匀，而往往搅拌桶中的温度示数仅代表搅拌桶中的某一处温度，这会导致出现诸如以下的情况：当搅拌桶中距离检测点稍远些的位置出现温度异常时无法及时检测到，导致错过调控温度的时机；当检测的部位出现了温度异常，且该局部异常在搅匀后不会对整体的拌和温度造成影响时，人工会根据异常的读数调节加热器的功率，导致沥青混合料在搅匀后反而因为功率被调节出现拌和温度不稳定的问题，因此在使用该方法时，沥青混合料在拌和加热过程中的温度稳定性较差。

技术实现思路

1、为了改善沥青混合料在拌和加热过程中的温度稳定性较差的问题，本技术提供一种沥青混合料搅拌站的智能化温度监管系统、方法及装置。

2、第一方面，本技术提供一种沥青混合料搅拌站智能化温度监管方法，采用如下的技术方案：

3、一种沥青混合料搅拌站智能化温度监管方法，包括：

4、确定沥青混合料拌和过程中的自适应最高温度阈值以及自适应最低温度阈值；

5、在所述自适应最高温度阈值以及所述自适应最低温度阈值之间选取一个范围作为稳定阈值范围；

6、在拌和过程中实时获取搅拌桶中靠近进料口的温度数据、远离进料口的温度数据以及搅拌桶中部的温度数据，并在每一次获取到同一时间的三个温度数据后，计算这三个温度数据的平均值得到等效拌和温度；

7、在每得到一个所述等效拌和温度后均判断其是否处于所述稳定阈值范围内；

8、若所述等效拌和温度超出所述稳定阈值范围，则视为检测到错误，此时获取之后的一段时间内的若干所述等效拌和温度，并根据所述一段时间内所述等效拌和温度的变化趋势调节加热器的功率，以使所述等效拌和温度回到所述稳定阈值范围内。

9、通过采用上述技术方案，引入一智能化温度监管装置，实时获取搅拌桶中各处的温度数据并根据其变化趋势调节加热器功率，从而使拌和温度维持在稳定阈值范围内。根据自适应最高阈值以及自适应最低阈值设定的范围较小的稳定阈值范围考虑了通过加热器调节温度但温度无法在调节后作出瞬时变化的问题，有助于及时在等效拌和温度出现变化趋势时采取相应措施使其重新稳定，大大减少了等效拌和温度在调节功率的过程中持续增高到高于自适应最高温度阈值或持续降低至低于自适应最低温度阈值的情况；而由于矿料和沥青在刚刚进入搅拌桶中时的温度不同，对测温存在一定的影响，因此将搅拌桶靠近进料口、中部和靠近出料口的温度的平均值作为等效拌和温度，在一定程度上提高了判断温度变化总走向的准确性。通过实时判断等效拌和温度是否处于稳定阈值范围内来检测是否存在错误，并在检测到错误后根据其变化趋势调节加热器功率以矫正错误，相较于人工根据读数调节加热器功率，能够更准确且及时地对拌和温度进行监管，大大改善了沥青混合料在拌和加热过程中的温度稳定性较差的问题。

10、在一个具体的可实施方案中，所述并根据一段时间内的所述等效拌和温度的变化趋势调节加热器的功率具体包括：

11、将所述稳定阈值范围内的最高温度作为较高参考温度，并将所述稳定阈值范围内的最低温度作为较低参考温度；

12、根据所述一段时间开始和结束时的所述等效拌和温度得到所述等效拌和温度在所述一段时间内的正负变化速度；

13、根据所述一段时间内的所有所述等效拌和温度判断温度变化总走向并基于所述温度变化总走向和所述正负变化速度得到目标速度；

14、将所述目标速度的绝对值和一预设的第一速度阈值以及一预设的第二速度阈值进行比较以得到变化判断结果，所述第一速度阈值大于所述第二速度阈值，所述变化判断结果包括较快、较慢以及较稳定；

15、在所述一段时间内获取的第一个所述等效拌和温度高于所述较高参考温度且所述目标速度不为负数，或者所述一段时间内获取的第一个所述等效拌和温度低于所述较低参考温度且所述目标速度不为正数的情况下，当所述变化判断结果为较快时，则立即基于一预设的第一幅度调节加热器的功率，并在所述等效拌和温度回到所述稳定温度范围内时将加热器的功率调回一预设的日常工作值；当所述变化判断结果为较慢时，则立即基于一预设的第二幅度调节加热器的功率，并在所述等效拌和温度回到所述稳定温度范围内时将加热器的功率调回所述日常工作值；当所述变化判断结果为较稳定时，立即基于一预设的第三幅度调节加热器的功率，并在所述等效拌和温度回到所述稳定温度范围内时将加热器的功率调回所述日常工作值，所述第一幅度大于所述第二幅度且所述第二幅度大于所述第三幅度。

16、通过采用上述技术方案，针对不同的正负变化速度选择以不同的幅度调节加热器的功率，能够在拌和温度变化较快时更有效地阻止其继续快速升高或降低，也能够在拌和温度变化较慢时帮助其更稳定地慢慢回到稳定阈值范围内；这些都大大提高了智能化温度监管装置对拌和温度进行监管的准确性，从而提高了沥青混合料在加热搅拌过程中的稳定性。

17、在一个具体的可实施方案中，所述温度变化总走向包括震荡、升高、降低以及平稳；所述正负变化速度的计算公式为：

18、

19、其中，v0表示所述一段时间内所述等效拌和温度的正负变化速度；t末表示一段时间内获取的最后一个所述等效拌和温度；t初表示一段时间内获取的第一个所述等效拌和温度；t0表示所述一段时间的时长；

20、所述根据所述一段时间内的所有所述等效拌和温度判断温度变化总走向并基于所述温度变化总走向和所述正负变化速度得到目标速度的步骤具体包括：

21、若所述等效拌和温度在一段时间内随时间持续升高，则所述温度变化总走向为升高；若所述等效拌和温度在一段时间内随时间持续降低，则所述温度变化总走向为降低；

22、当所述温度变化总走向为升高或者降低时，将所述正负变化速度直接作为目标速度；

23、否则，触发温度波动判断机制以得到判断结果，所述判断结果包括震荡和平稳；

24、若所述判断结果为平稳，则将所述正负变化速度直接作为目标速度；

25、若所述判断结果为震荡，则基于所述一段时间内的若干所述等效拌和温度得到偏移速度并将所述偏移速度代入一预设的目标函数公式以得到目标速度；

26、所述目标函数公式具体为：

27、v0′＝cv0+dv偏移；

28、其中，v0′表示所述目标速度；v偏移表示所述一段时间内所述等效拌和温度的所述偏移速度；c表示v0的权重参数；d表示v偏移的权重参数；

29、所述偏移速度的计算公式为：

30、

31、其中，表示拟合曲线t(t)在区间[0,t0]中的平均温度。

32、通过采用上述技术方案，当一段时间内的等效拌和温度存在波动，即既包括升高又包括降低时引入一偏移速度以对得到的正负变化速度进行修正，大大减少了只根据一段时间的始末的等效拌和温度得到的正负变化速度存在误差的情况，进一步提高了智能化温度监管装置的准确性。

33、在一个具体的可实施方案中，所述一段时间内获取的若干所述等效拌和温度与一段时间内的若干时刻点一一对应；所述触发温度波动判断机制以得到判断结果具体包括：

34、将所述一段时间内的若干所述等效拌和温度以及与其一一对应的所述时刻点均输入一预设的曲线拟合算法模型，得到拟合曲线t(t)，所述拟合曲线t(t)用于反映所述等效拌和温度在所述一段时间内随时间的变化趋势；

35、计算所述拟合曲线t(t)在所述一段时间的区间内的平均温度，所述平均温度为所述一段时间内拟合曲线t(t)上连续的所有等效拌和温度的平均值；

36、计算所述一段时间内获取的所有所述等效拌和温度与所述平均温度之间的方差和，并将该方差和与一预设的方差和阈值进行比较；

37、若该方差和大于所述方差和阈值，则所述判断结果为震荡；

38、若该方差和小于或等于所述方差和阈值，则所述判断结果为平稳；

39、所述方差和的计算公式为：

40、

41、

42、其中，ti表示一段时间内获取的第i个等效拌和温度；n表示一段时间内获取的等效拌和温度的总个数；d(t)表示所述一段时间内的所有等效拌和温度与平均拌和温度之间的方差和；所述曲线拟合算法模型采用最小二乘法，其计算公式为：

43、t＝a+bt；

44、

45、

46、其中，a、b均为所述拟合曲线t(t)的系数；t表示所述拟合曲线t(t)上对应每一时刻点的等效拌和温度；t表示所述一段时间内获取的对应每一时刻点的等效拌和温度；n表示所述一段时间内获取的第n个等效拌和温度及其对应的时刻点。

47、通过采用上述技术方案，采用最小二乘法能够在得到与离散的温度数据组拟合的曲线的同时大大减少计算量，且求得的拟合曲线上的数据与实际数据之间误差的平方和更小，更贴近实际数据，能够更直观地将等效拌和温度的变化总走向表现出来，提高了智能化温度监管装置的准确性。根据一段时间内获取的离散的若干等效拌和温度与拟合曲线上该段时间内的所有连续的等效拌和温度的平均值得到方差和，并根据该方差和与一预设的方差和阈值判断一段时间内等效拌和温度的正负变化速度，考虑了只根据首尾的等效拌和温度得到的正负变化速度本身存在的没有考虑波动的缺陷，大大提高了智能化温度监管装置的准确性。

48、在一个具体的可实施方案中，在所述等效拌和温度第一次达到所述稳定阈值范围内后的拌和加热过程中，若所述等效拌和温度高于所述自适应最高温度阈值或者低于所述自适应最低温度阈值，则直接触发告警。

49、通过采用上述技术方案，拌和加热过程中，在等效拌和温度第一次达到稳定阈值范围内后，若等效拌和温度高于自适应最高温度阈值或者低于自适应最低温度阈值，则表明智能化温度监管装置没能够顺利调节加热器功率，此时直接告警；由于自适应最高温度阈值和自适应最低温度阈值均处于沥青混合料所能承受的温度范围内，提前告警能够为沥青混合料的温度继续升高或继续降低留出人工紧急干涉调控的时间，在一定程度上减少了沥青混合料成为废料的情况。

50、在一个具体的可实施方案中，所述确定沥青混合料的自适应最高温度阈值以及自适应最低温度阈值的步骤具体包括：

51、在每次拌和加热开始前获取搅拌站所在地的气象数据，所述气象数据包括降水量、风速以及天气温度；

52、将所述气象数据和一预设的标准温度范围中的最高温度代入一预设的自适应温度阈值计算公式，得到自适应最高温度阈值；

53、将所述气象数据和所述标准温度范围中的最低温度代入所述自适应温度阈值计算公式，得到自适应最低温度阈值；

54、所述自适应温度阈值计算公式具体为：

55、

56、

57、

58、其中，th表示所述自适应最高温度阈值；tl表示所述自适应最低温度阈值；th表示所述标准温度范围中的最高温度；tl表示所述标准温度范围中的最低温度；zj表示所述气象数据中的第j个参数；wj表示与所述气象数据中的第j个参数对应的权重；wa表示所述标准温度范围中的最高温度对应的权重；wb表示所述标准温度范围中的最低温度对应的权重；n表示所述气象数据的个数。

59、通过采用上述技术方案，将获取的当地的气象参数和较高参考温度代入自适应温度阈值的计算公式得到自适应最高阈值，将较低参考温度代入同一公式得到自适应最低温度阈值。基于气象参数得到的自适应温度阈值考虑到了不同天气状况对沥青混合料拌和温度的影响；例如，为补偿冬季温度低时自卸车等对热量的吸收，一般经过拌和加热后的沥青混合料的温度要比正常温度高出10摄氏度左右，而中午或者夏季温度较高时则需要控制经过拌和加热后的沥青混合料的温度比正常温度低5摄氏度左右。

60、第二方面，本技术提供一种沥青混合料搅拌站的智能化温度监管装置，采用如下的技术方案：

61、一种沥青混合料搅拌站的智能化温度监管装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述的沥青混合料搅拌站智能化温度监管方法。

62、第三方面，本技术提供一种沥青混合料搅拌站的智能化温度监管系统，采用如下的技术方案：

63、一种沥青混合料搅拌站的智能化温度监管系统，包括：

64、测温传感器，设置有若干个，安装于搅拌桶内部；用于实时采集在拌和过程中搅拌桶中靠近进料口的温度数据、远离进料口的温度数据以及搅拌桶中部的温度数据；

65、如上所述的智能化温度监管装置，与所述测温传感器通讯连接，用于获取所述测温传感器中的温度数据并根据该温度数据的变化趋势调节加热器的功率。

66、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

67、1.稳定阈值范围的设置考虑了通过加热器调节温度但温度无法在调节后作出瞬时变化的问题，有助于及时在等效拌和温度出现变化趋势时采取相应措施使其重新稳定，大大减少了等效拌和温度持续增高到高于自适应最高温度阈值或持续降低至低于自适应最低温度阈值的情况；等效拌和温度在一定程度上提高了判断温度变化总走向的准确性；相较于人工根据读数调节加热器功率，能够更准确且及时地对拌和温度进行监管，大大改善了沥青混合料在拌和加热过程中的温度稳定性较差的问题。

68、2.针对不同温度变化趋势采取对应措施，其中，立即控制加热器调节功率在一定程度上可以较快地阻止等效拌和温度继续升高至高于自适应最高阈值或者继续降低至低于自适应最低阈值，而控制加热器缓慢调节功率可以在一定程度上使得等效拌和温度更为稳定地慢慢回到稳定阈值范围内，这些都大大提高了智能化温度监管装置的准确性，从而提高了沥青混合料在加热搅拌过程中的稳定性。

69、3.基于气象参数得到的自适应温度阈值将不同天气状况对沥青混合料拌和温度的影响考虑在内，从而进一步提高了智能化温度监管装置的准确性。