无人值守智慧型拌和站系统方案

韦国桐

(中铁科工集团轨道交通装备有限公司，湖北 武汉 430200)

1 智慧型拌和站的功能

1)实现原料入仓的无人自动过磅，对过磅过程及信息进行自动监控和记录，能够引导送料司机进行过磅过程，并可查询过磅过程。

2)实现原料过磅后的无人化自动入仓，骨料设置地仓，司机将原料卸入地仓，地仓将原料自动送入相应的原料储仓。

3)实现生产线无人操作自动运行，整个厂区设置1名值班实验员质量控制工位和1名维护工程师工位，生产过程中发生的质量异常应进行报警提醒，生产过程中设备异常进行设备异常报警提醒，系统能指导维护工程师进行设备维护。

4)车辆自动排队，并采用多种信息通知司机排队状态，包括手机APP、场内LED屏幕、场内音响提醒，并能够检测车辆是否正确的进入相应的生产线，并进行司机引导。

5)通过生产管理信息系统平台，利用办公电脑、移动设备如手机APP，可实时掌控每个生产任务的进度、销售合同的进度及回款情况、生产线的状态，管理人员可通过移动办公实现对订单审核和签批，并可以根据回款情况对每一个合同进行生产管控。

6)生产调度人员可以制定规则实现自动派车，为每一个生产任务设定的车辆进入拌和站厂内排队后，生产线将自动进行车辆生产任务的排队生产，直至生产任务完成。

7)混凝土车辆送达工地后，可与混凝土收料方进行移动端电子签收，签收信息实时反馈回管理系统。

8)可通过管理平台实时掌握原材料的库存情况，管理平台自动统计混凝土生产计划，计算原材料需求，结合库存情况自动生产采购订单供采购人员参考和主管审批。

2 方案设计

2.1 原料管理系统

实现对原材料从采购到入库的全面管理，包括材料采购订单的制定、来料过磅的管理以及材料入库的引导。具体各部分功能如下。

1)原料采购模块。实时汇总原材料的库存，根据设定的库存下限、生产任务需求等信息，自动生成原材料采购建议表，由采购人员审核确认后进行原材料的采购，并在平台上完成采购业务的先关功能，包括采购业务审批、入料统计、对账审核、付款申请等。

2)原料无人过磅系统。

(1)运输车进场自动过磅：运输车在到达地磅处时，系统通过车牌识别进场车辆自动登记来料信息，进口道闸允许上磅。系统通过红外对射设备检测车辆停车是否到位，自动称重并抓拍车辆图像。司机根据来料信息和原料仓(场)库存领取原料库门禁卡，司机取卡后系统抬起出口道闸，车辆下磅进场卸料。

(2)运输车出场自动过磅：系统通过车牌识别出场车辆并抬起出口道闸允许上磅。系统通过红外对射设备检测车辆停车是否到位，到位后系统落下出口道闸，自动称重并抓拍图像。司机交卡，系统自动收卡并验卡通过后自动打印收料单，司机取走收料单，系统抬起进口道闸，允许车辆下磅并出场。

3)原材料库存管理系统。原料仓安装智能料仓管理系统，采用贴片称重式料位传感器可实时监控粉料仓的库存重量和温度，采用超声传感器实时监控液料仓的库存重量，结合骨料入库情况和骨料消耗统计砂石库存。砂石骨料采用自动上料系统，骨料自卸车过磅后直接将原材料卸入储料斗，由自动上料系统和多条皮带机实现将骨料送入骨料仓，无需铲车上料。

4)入库引导及监控模块。料仓(场)安装LED屏幕引导原材料运输车到指定的料仓(场)卸料点卸料。运输车辆到达指定粉料仓插卡，卡与料仓一致时自动打开粉料门禁系统进行吹灰；吹灰完毕拔卡，自动关闭吹灰门禁。卡与粉料仓不一致时，不能打开门禁并且系统报警。

2.2 销售业务管理系统

1)销售业务管理模块。业务人员可以通过手机或者电脑，在管理平台上进行混凝土销售合同在线签订、合同评审、混凝土浇筑在线下单和审批、混凝土发货进度跟踪、销售结算和信用控制的功能，销售订单中可以指定混凝土现场签收人，只有指定的签收人可以签收。生产完成后平台将自动发送混凝土发货单给现场签收人。现场签收人可实时查看混凝土的发货进度。

2)混凝土电商销售平台。混凝土的使用单位可以通过终端采购混凝土，客户选择相应的混凝土品种，填写相应的数量，收货时间，交付一定的货款后，管理平台自动生成订单，转成生产任务进行混凝土排产。

2.3 生产调度系统

根据生产任务发货要求和站内车辆情况，合理安排混凝土发货，跟踪发货的过程，确保混凝土正确签收，包括生产任务调度模块、车辆排队系统、混凝土无人过磅系统和电子签收系统。

1)混凝土生产调度。实时掌握各个生产任务的发货进度，根据生产线生产进度，选择排队罐车安排发货到生产机组。

生产调度分三种模式：无人自动调度、人工调度、任务车辆自动调度。其中，无人自动调度是为需要生产的任务制定一定的发货规则，系统自动的按照规则进行发货；人工调度由调度人员根据工地的需求，对生产任务进行派车，可以和无人自动调度结合使用，人工派车优先；任务车辆自动调度模式是无人调度的另一种实现形式，为某一任务指定运送车辆，车辆回厂后，自动的对车辆所承接的任务进行派车生产。派车信息通过LED屏幕、语音播报、短信或推送APP短信的形式将车辆排队情况通知当班司机，发货单在当班司机手机APP实时显示。

2)车辆排队系统。通过车牌识别回场车辆，按回场顺序自动排队，通过LED屏幕、语音播报、短信或推送APP短信的形式将车辆排队情况通知当班司机。生产调度按车辆队列安排罐车发货。

3)电子签收系统。通过生产管理平台，每一个派车发生后，都会自动向送混凝土司机发送一条送混凝土信息，该信息包括混凝土强度、方量、坍落度等基本信息，也形成一个签收二维码。混凝土送到工地后，混凝土收料员用手机APP和送料司机的手机APP进行二维码电子签收。签收信息实时反馈到管理平台，做到存储和对账使用。

2.4 全自动生产控制系统

生产线接收到调度发过来的生产指令后，进行全自动生产。包括搅拌站的基本功能实现，如：各物料按照设定重量进行自动配料、按照设定的工艺流程进行自动投料、搅拌计时、自动卸混凝土等。为了实现系统的整个拌和站的稳定运行，并且无人化生产，控制系统设计了如下功能。

1)生产设备运行状态异常报警功能，增加拌和站的监测点，对皮带和搅拌机电流、气路压力等关键设备进行实时监测，实时发送到生产管理平台的设备运行监控模块，并通过多种形式发送给值班维护工程师，包括手机APP、短信等。

2)混凝土性能检测功能，实时监测混凝土生产过程中的搅拌机电流曲线，系统自动学习并建立不同方量、不同配比、不同坍落度的专家库，通过检测的实施电流与专家库进行对比，一旦出现性能问题，将即时的发送给质量控制系统，实验员将第一时间得到信息，对混凝土性能进行干预和调整；

3)卸混凝土视频监控功能：混凝土车进入生产线卸混凝土位置后，司机手机APP将自动接入搅拌机卸混凝土口的视频信号，并可以控制卸混凝土门的开关，从另一个手段防止卸混凝土溢出。

2.5 质量控制系统

实现对混凝土生产的质量控制，包括配合比管理模块、质量实时监控模块、质量统计模块和实验室管理模块，具体功能如下。

1)配合比管理模块。对拌和站用到的配合比进行统一管理，具有维护拌和站的理论配合比体系和为生产任务指定施工配合比的功能。

2)质量实时监控模块。实时监控原材料来料质量，当发现原材料质量异常时，立即停止收料，会同采购部进行处置。

3)质量统计模块。对混凝土配料超差情况分级进行统计分析，分析超差的原因分布，为设备维护人员提供指导。

对混凝土试块检验情况进行统计分析，分析试块的质量分布和原材料使用关系，为配合比的调整提供参考。

4)实验室管理模块。实验室管理模块包括采样管理、试验监控、试验记录管理和试验报告等功能，具体如下：①采样管理：选择并登记试验样本，主要包括原材料来料采样和混凝土采样；②试验监控：与实验室实验设备对接，实时监控并记录试验过程，自动生产试验记录和试验报告；③试验记录：人工输入试验记录并自动生成试验报告；④试验报告：可人工录入试验报告，具有试验报告的审核和归档的功能。

2.6 设备维护系统

该系统作为生产管理平台的一个重要子系统，从其他系统中获得各设备的运行状态，实时的显示给维护人员，这些设备运行状态包括整个拌和站厂区的设备，主要如下。

1)拌和站生产线的运行状态。可在线监控设备的运行状态，包括设备的动作、运行反馈、电流曲线等；可监控设备的累计工作时长和生产方量。当设备运行时长或生产方量即将到达设定的维修保养周期时，系统平台报警并推送报警信息给维修工；当设备使用周期超过保养周期时，系统平台报警并推送报警信息给管理人员。

2)骨料地仓及入料皮带等设备的运行状态，各设备是否正常运转，各料位开关是否正常、门禁系统是否运行正常等。

3)洗车机、砂石分离机、厂区除尘降尘系统的运行状态监控。为了有效的加强拌和站的维护能力，系统设计了备品配件管理模块，实现对备品备件的高效管理。可全面管理拌和站的备品配件库，管理人员可实时掌控备品配件的库存情况，包括备品配件的采购入库、退货、领用、借用与归还、报废与处置、结算和库存盘点等功能。

3 无人化拌和站设计总结

智慧型拌和站是混凝土生产和企业管理发展的趋势，是先进技术对传统行业的改造升级。本方案对拌和站系统进行了功能梳理，国内目前没有完全达到该设计方案的拌和站，但该方案中的很多技术已经产品化，并长期稳定的运行和应用，所以本方案虽然有技术创新，但具有很强的可行性。下面从两个方面对本方案设计的智慧型拌和站进行总结。

1)先进性。智慧型拌和站最大程度地实现了无人混凝土生产。体现在从原料入厂过磅、原料入仓、生产线生产、混凝土交货签收等均无人参与。防止因人员操作错误带来的质量事故，从来料入仓一直到混凝土储仓，均实现物料的自动流转。为了防止人为错误，特别是是送料司机和混凝土车司机，这两个工作岗位系统设计了工作指引，更实现了防错措施。比如送料过程，电子门禁很好地杜绝了司机违反指引的操作，因为混凝土车如果不按照指引到相应的生产线接混凝土，搅拌机生产线将不自动卸混凝土。

2)创新性。混凝土性能专家库、混凝土卸混凝土口自动调整、卸混凝土口视频和控制功能向混凝土车司机转移等功能是本次无人化方案的创新点。

[ID:009881]