智能投料过程动态监控系统研发及应用

摘 要：为满足沥青混凝土拌合站施工中质量管理与成本控制需求，本文基于 GPRS 远程信息传输技术，开发了数据采集、存储、分析和多用户访问的智能投料过程动态监控系统，实现了智能化抗车辙剂投料过程信息数据处理，确保投料过程信息管理数据的真实有效和高精度响应，达到了投料过程的动态管理。

关键词：智能投料机；GPRS远程；实时监控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.095

1 引言

沥青路面外掺剂用量直接影响沥青路面各项性能指标，工程应用中需要精确控制沥青路面外掺剂的添加。然而，现有沥青混凝土拌和站尚无外掺剂添加功能，通常采用全自动投料设备往沥青混凝土材料中添加外掺剂。但自动投料设备与拌和站系统相对独立，无法实现过程联动及智能监控预警。当投料机出现设备故障、备料缺失等现场问题，沥青混凝土拌和站操作人员因缺少设备运行状态及外掺剂添加信息，无法及时采取相应的处理措施，极易产生沥青混凝土中少加甚至不加外掺剂的情况，导致沥青混凝土材料配比出现问题，进而影响沥青路面施工质量[1]。

为解决上述问题，实现沥青混凝土拌和质量的动态控制和预警，帮助管理人员及时准确分析工况，建立一套可直观准确显示外掺剂添加状态、过程质量数据信息的沥青路面外掺剂投料智能监控体系对提高沥青混凝土生产质量意义深远[2-3]。

2 系统设计及组成

2.1 系统设计

运用 GPRS 无线分组服务技术，以利解决无网络工况下智能投料控制系统无法传输数据的难题。采用 B /S + C /S 系统架构，实现用户远程登陆服务器系统网页实时监控投料过程，查看各类统计数据的功能。系统设计架构图如图1所示。

2.2 系统组成

拟搭建的智能监控系统由四部分组成，分别为数据采集系统、数据传输系统、数据处理系统和过程预警系统等，可实现对投料机运行状态、投料数据、报警信息等数据的远程监控，按级别发送相应短信等功能，监控系统图如图2所示。

3 系统应用操作

已授权用户登录智能投料动态监控系统网页，实现对智能投料过程的动态监控和历史数据统计分析成果的查询。

3.1 动态监控

点击进入“主界面”，如图3所示。界面文本框“投料次数”、“投料设定值”“投料重量”、“沥青混合料重量”、“抗车辙剂占比” 、“拌和时间”及“出料温度”等对指定拌合站生产过程中每一盘混凝土的拌合时间、抗车辙剂比例和原材料组份及抗车辙剂用量等参数进行实时监控，实际参数值在每盘混凝土拌和作业完成的同时显示在用户监控界面，实时性极强 [4-5]。

3.2 统计分析

点击进入“数据查询”界面，如图4所示。

“历史数据报表”或“历史数据曲线”对指定拌合站、指定时间段内每盘混凝土的拌和时间、材料消耗量、沥青混合料重量、出料温度及抗车辙剂用量等参数进行查询，分析判断拌和周期变化情况，评判混凝土配合比的执行情况，提供质量追溯依据，实现事后监控及原材料成本核算。

点击进入“数据统计”界面，选择“数据分析”界面上的“历史数据统计报表”或“历史数据统计柱状图”对施工标段、投料设定值、总投料次数、总投料重量、总沥青混合料重量等进行查询，按起始时间以报表形式或柱状图形式显示每个拌合站或对应工程部位的混凝土产量，并原材料消耗实际值、计划产能值进行三算比较，形成分析结论；与材料设计配合比数值作比较分析材料用量误差，评价混凝土配合比的执行情况。最终，生成 excel或其他格式统计报表，根据用户选择进行储存分析。

3.3 实时短信提醒

为便于不具备上网条件的管理责任人对混凝土拌合站拌合时间、混凝土配合比执行误差等重点监控项目实现实时监控，本系统研发了实时短信提醒功能。

本系统功能对拌合站混凝土拌和生产过程中每种材料的实际用量和实际搅拌时间等指标与理论设定值做差，比较误差与短信报警阈值大小，判断是否向项目负责人发送报警短信。当误差小于报警阈值，即指标误差值大于允许误差，向项目负责人发送手机报警短信；当误差在报警阈值范围区间内，不发送手机报警短信，却作为监控数据存储在系统数据库中以备查。系统对误差等级进行划分，根据误差偏离程度设置多级报警，实现不同强度和级别的过程监控。

4 功能及效果

监控系统实时掌握混凝土拌合站生产过程中的“投料次数”、“投料设定值”“投料重量”、“沥青混合料重量”、“抗车辙剂占比” 、“拌和时间”及“出料温度”等信息，实现实时监控、事前主动控制，应用效果极佳。

（1）通过实时监控投料过程，确保混凝土和李敖重量、抗车辙剂占比严格按照既定参数执行，保障混凝土生产搅拌时间。及时校准计量、测量误差，避免因机械故障、作业人员违章作业，管理人员违章指挥等造成损失，有效实现事前主动预控，过程实时监控，保障了工艺标准的贯彻执行。

（2）基于 GPRS的远程信息传输、数据实时存储和分析提高了数据安全性、真实性和动态响应性，达到了动态管理的目的。利用智能化信息处理技术，实现数据实时统计分析、成本核算和成本控制。

（3）结合工程建设中急需解决的实际技术问题以全新的管理模式实现混凝土生产过程的动态控制管理， 适应程度高且经济效益高。

5 结语

混凝土拌合站投料过程动态监控系统，是在综合分析混凝土生产过程全方面因素，为解决混凝土施工中质量管理、成本控制等研制的信息化管理系统。系统逻辑关系明确，重点功能突出，采用创新的管理模式、手段实现了混凝土生产过程的动态控制，工程质量得到保证，成本控制效果好，提高了建设项目的管理效率和水平，体现了信息技术和工程技术的高度统一，应用前景广泛。

参考文献：

[1]马辉，刘仁智，董庆，龚建忠.混凝土拌合站生产过程动态系统的开发与应用[J].路基工程，2012（02）：144-146.

[2]于黎明.沥青混凝土搅拌设备监控系统研究[D].长安大学，2009.

[3]李杨，曾宪文.基于GPRS和GPS技术的工业设备远程监测系统[J].上海电机学院学报，2009，12（02）：125-128.

[4]ZhongQiYue，WilliamBekking，IsabelleMorin.Application of Digital Image Processing to Quantiative Study ofAsphaltConcreteMicrostructure[J].TRR，2001，4（09）：53-60.

[5]马明，陈艳，王鑫东，闫涛.沥青拌合站远程监控系统设计[J].建材世界，2011，32（05）：74-75.

作者简介：贾磊（1986-），男，山西太原人，工学硕士。