混凝土拌和站智能化管理技術(shù)

嵇道青

（中鐵二十四局集團(tuán)上海鐵建工程有限公司，上海 200040）

拌和站由攪拌主機(jī)、物料稱重系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、貯存系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等及其他設(shè)施組成。智能化管理系統(tǒng)是對拌和機(jī)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)索取后再進(jìn)行整理，提供混凝土在生產(chǎn)過程中各個(gè)物料的配合比數(shù)據(jù)。

1 拌和站采集終端軟件

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)和信息化水平的提高，采集終端作為一種軟件運(yùn)用到拌和站中的攪拌主機(jī)中，主要負(fù)責(zé)混凝土生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的加工整理、數(shù)據(jù)雙向傳輸及控制。為防止泄密，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加密傳輸，終端軟件利用斷點(diǎn)續(xù)傳特點(diǎn)，采取分段傳輸，解決了因主機(jī)故障造成的傳輸失敗等問題，確保了數(shù)據(jù)的時(shí)效性及真實(shí)性。采取智能化方式對數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)計(jì)和分析，出現(xiàn)混凝土質(zhì)量問題時(shí)以短信或軟件報(bào)警的形式進(jìn)行提示。

拌和站利用軟、硬件設(shè)施執(zhí)行智能化管理，采取動態(tài)管理，在混凝土生產(chǎn)中及時(shí)監(jiān)測，將結(jié)果與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對比，數(shù)值有差異時(shí)及時(shí)糾正，保證工程質(zhì)量的最優(yōu)化，獲得最大社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。作為混凝土拌和站智能化體現(xiàn)的一方面，采集終端軟件的作用能夠在混凝土生產(chǎn)時(shí)保證其數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性，還可借助動態(tài)鏈接庫后臺的程序?qū)⑸a(chǎn)時(shí)的混凝土配比參數(shù)形成一個(gè)固定模式，技術(shù)人員以此為參照標(biāo)準(zhǔn)展開后期的統(tǒng)計(jì)與檢驗(yàn)查詢等工作，便捷且高效。通過實(shí)際應(yīng)用可知，采集終端軟件可以對智能化系統(tǒng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)庫以訪問的形式分開進(jìn)行重新組，滿足工程建設(shè)中智能化平臺靈活應(yīng)用的良好效果。

2 智能化混凝土攪拌參數(shù)分析及和易性監(jiān)測

在混凝土的攪拌作業(yè)中，受限于機(jī)械設(shè)備慣性及配料料流不穩(wěn)定等因素制約，會發(fā)生配料過量的技術(shù)問題，在影響拌和機(jī)配料精確度的同時(shí)，降低混凝土的拌和質(zhì)量，對工程建設(shè)造成質(zhì)量困擾。施工人員需要立足于拌和站現(xiàn)場的實(shí)際情況，科學(xué)合理借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并運(yùn)用專業(yè)的計(jì)算方法對拌和機(jī)投料予以準(zhǔn)確數(shù)據(jù)分析和控制，確保拌和智能化的實(shí)際應(yīng)用和體現(xiàn)。具體可利用迭代算法依次展開對智能拌和控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析，達(dá)到配料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范值，縮小拌和配料存在的誤差。

和易性作為評判混凝土攪拌合格與否的標(biāo)準(zhǔn)之一，監(jiān)測工作尤為關(guān)鍵。混凝土剛開始攪拌時(shí)，由于其處于略干且濃稠度較高的狀態(tài)，坍落度較小，會直接導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)和易性略差的實(shí)際情況。為順利開展混凝土的拌和作業(yè)并保證混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量，施工人員需要對混凝土的和易性展開監(jiān)測工作。通過對機(jī)械設(shè)備工作時(shí)輸出電流大小的方式予以觀察和記錄，并根據(jù)拌和設(shè)備型號及配料參數(shù)和電流輸出值，提前設(shè)定攪拌的相關(guān)參數(shù)，將卸料及時(shí)反饋給施工人員，方便后續(xù)調(diào)整。

混凝土和易性曲線具體如圖1所示。

圖1 混凝土和易性曲線

圖1中，A點(diǎn)為投料時(shí)間，B點(diǎn)為拌和機(jī)輸出電流時(shí)間，CD區(qū)間為混凝土攪拌均勻及卸料時(shí)間。

3 混凝土拌和站智能化管理

3.1 智能化程序

相較于傳統(tǒng)拌和站，本拌和站特點(diǎn)主要為運(yùn)用了2.0信息化系統(tǒng)（工程試驗(yàn)檢測拌和站智能工作系統(tǒng)）。

相較于1.0系統(tǒng)單一的數(shù)據(jù)采集上傳功能，2.0系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上結(jié)合視頻監(jiān)控、過程控制、數(shù)據(jù)分析等手段，使混凝土生產(chǎn)從材料進(jìn)場到試驗(yàn)檢測、拌和生產(chǎn)、出廠檢測、現(xiàn)場簽收過程實(shí)現(xiàn)了可視化、可追溯、無盲點(diǎn)，從根本上最大限度地保障混凝土的質(zhì)量，確保工程質(zhì)量。

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室采用全自動恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)設(shè)備，通過均勻分布在養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的溫度采集器將溫度信息反饋給空調(diào)機(jī)，將水溫控制在（20±2）℃，通過超聲波將水霧化使?jié)穸缺３衷?5%以上，達(dá)到恒溫恒濕的目的。溫濕度控制儀連接信息化平臺，如果一段時(shí)間內(nèi)溫濕度持續(xù)處于規(guī)范范圍以外，將產(chǎn)生報(bào)警。

可以現(xiàn)場制作的標(biāo)養(yǎng)試塊，采用二維碼識別技術(shù)，二維碼屬于第二代芯片，第一代芯片為感應(yīng)式，制作試塊時(shí)直接埋在混凝土里，配合專用的具有感應(yīng)功能的PAD使用，造價(jià)較高，不利于成本控制，且感應(yīng)靈敏度欠佳，使用不便。第二代芯片采用二維碼形式，造價(jià)低廉，使用時(shí)只需要使用工程試驗(yàn)助手手機(jī)App直接掃描二維碼即可，非常方便。

工程試驗(yàn)助手App是2.0信息化系統(tǒng)的重要組成部分，拌和站每一個(gè)生產(chǎn)相關(guān)人員都有一個(gè)對應(yīng)權(quán)限和職能的賬號，賬號和信息化平臺賬號通用，對應(yīng)的權(quán)限和職能也相同。

App功能可簡要分為進(jìn)場驗(yàn)收、取樣、試塊制作、試塊拆模，試塊入庫、出庫、出廠檢測，任務(wù)管理，問題庫、試塊信息等功能。

手機(jī)App充分利用了移動設(shè)備的攝像、掃描、定位等特有功能，具備電腦所不具備的操作靈活、查詢方便等特性，使信息化系統(tǒng)和生產(chǎn)過程的結(jié)合更緊密、更靈活[1]。

3.2 2.0信息化系統(tǒng)操作過程

（1）原材料進(jìn)場試驗(yàn)。

原材料進(jìn)場時(shí)，試驗(yàn)人員先取樣做進(jìn)場車檢，主要檢測水泥的比表面積、粉煤灰的細(xì)度、黃沙料的含泥量、泥塊含量以及碎石的級配、含泥量和泥塊含量。此環(huán)節(jié)的檢測工作在試驗(yàn)檢測區(qū)域進(jìn)行。

（2）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。

車檢檢測合格后暫時(shí)入庫，試驗(yàn)人員將取樣送至中心試驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步檢測，在信息化平臺上生成試驗(yàn)檢測任務(wù)，中心實(shí)驗(yàn)室接到檢測委托后進(jìn)行試驗(yàn)。中心實(shí)驗(yàn)室檢測合格后將生成檢驗(yàn)合格單并分別發(fā)送到試驗(yàn)監(jiān)理、試驗(yàn)室主任等信息化賬號流轉(zhuǎn)確認(rèn)，全部確認(rèn)后檢測任務(wù)完成，代表此批材料可以使用。

沒有檢測合格的原材料制作配比單時(shí)不能選擇，即拌和站可以生產(chǎn)的方量由系統(tǒng)上檢測合格的材料決定，不取決于料倉是否有備料，從根本上杜絕未檢先用現(xiàn)象的重要措施。

3.3 生產(chǎn)過程

拌和站接到澆筑令后，由站長下發(fā)生產(chǎn)任務(wù)到試驗(yàn)員賬號，試驗(yàn)員根據(jù)現(xiàn)有的檢測合格的原材料網(wǎng)發(fā)放配比單，試驗(yàn)員制作施工配料單后通知攪拌樓操作手，操作手通過操作手專用賬號登錄平臺查看待接收的生產(chǎn)任務(wù)，操作手使用專業(yè)的接口程序?qū)⒕W(wǎng)上的配比單直接下載到電腦生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行首盤生產(chǎn)。這一過程中，操作手沒有權(quán)利調(diào)整配合比數(shù)據(jù)，生產(chǎn)時(shí)的配合比數(shù)據(jù)與平臺上的配合比數(shù)據(jù)不一致時(shí)，系統(tǒng)會產(chǎn)生報(bào)警。

首盤生產(chǎn)完后進(jìn)行首盤檢測，需要在監(jiān)理見證下進(jìn)行溫度、坍落度、含氣量等常規(guī)出廠指標(biāo)的檢測，檢測合格后由試驗(yàn)員在手機(jī)App上填寫合格數(shù)據(jù)并確認(rèn)，同時(shí)上傳檢測照片。監(jiān)理在手機(jī)App上確認(rèn)合格，自此出廠檢測完成，操作手收到可繼續(xù)生產(chǎn)的指令，可以繼續(xù)生產(chǎn)。試驗(yàn)員需要在生產(chǎn)的同時(shí)使用手機(jī)App為試塊二維碼植入本次任務(wù)數(shù)據(jù)，交由第一車司機(jī)帶至現(xiàn)場。

手機(jī)App具有定位功能，即出廠檢測必須在攪拌機(jī)的一定范圍內(nèi)，如果超出范圍系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警，沒有完成首盤檢測就繼續(xù)生產(chǎn)也會報(bào)警。每一車生產(chǎn)完后，系統(tǒng)會自動生成帶二維碼的隨車小票，車輛到達(dá)現(xiàn)場后，由現(xiàn)場監(jiān)理見證做相關(guān)拌和性能試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后監(jiān)理掃描隨車小票二維碼確認(rèn)收料，現(xiàn)場制作標(biāo)養(yǎng)試塊并植入二維碼芯片。

所有車輛到達(dá)現(xiàn)場并接收掃描后任務(wù)自動結(jié)束，澆筑任務(wù)正式完成。后期的試塊入庫、出庫、試壓等操作都需要手機(jī)App配合完成。攪拌樓的操作室、下料口都安裝了視頻監(jiān)控設(shè)備，在下料口的位置還安裝了紅外線溫度檢測儀，用以監(jiān)測混凝土的出機(jī)溫度，實(shí)時(shí)上傳溫度數(shù)據(jù)，出機(jī)溫度不符合規(guī)范要求時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警。

3.4 物料標(biāo)識牌

物料標(biāo)識牌是信息化系統(tǒng)的一個(gè)外部顯示端口，主要顯示所對應(yīng)的料倉中的原材料的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括進(jìn)場日期、數(shù)量、批號、檢測狀態(tài)、庫存余量等信息，根據(jù)攪拌樓的生產(chǎn)同步更新顯示數(shù)據(jù)。即顯示牌上的數(shù)據(jù)、信息化平臺、攪拌樓的數(shù)據(jù)都同步實(shí)時(shí)更新。

信息化2.0系統(tǒng)將人員管理、設(shè)備管理、物料管理、試驗(yàn)臺賬、生產(chǎn)任務(wù)、派車管理、問題庫管理、手機(jī)App等子系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

拌和站從原材進(jìn)場檢測到生產(chǎn)任務(wù)下發(fā)、制備配料單、配方下載等流程全部實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上操作，所有生產(chǎn)及檢測數(shù)據(jù)全部可以在網(wǎng)上查詢。系統(tǒng)能夠自動檢測混凝土生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)及結(jié)果是否符合規(guī)范要求，并通過智能技術(shù)手段，針對不符合時(shí)效要求、技術(shù)規(guī)范的環(huán)節(jié)自動報(bào)警，納入問題庫，結(jié)合設(shè)置于料倉、攪拌樓、試驗(yàn)室等各處的高清監(jiān)控設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化、可追溯、無盲點(diǎn)，從根本上保障了混凝土的質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，目前傳統(tǒng)的混凝土行業(yè)的生產(chǎn)管理技術(shù)已經(jīng)無法滿足企業(yè)的發(fā)展需求。智能化進(jìn)一步優(yōu)化了該行業(yè)，針對相關(guān)技術(shù)上有關(guān)數(shù)據(jù)之間的誤差，需要拌和站智能化管理技術(shù)發(fā)揮作用，不斷對拌和站標(biāo)準(zhǔn)化及智能化升級優(yōu)化，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和管理一體化，提升行業(yè)生產(chǎn)與管理效率。