浅谈混凝土拌合站信息化调度系统设计及应用

文／张守军 中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司 四川成都 610500

引言：

公司现有传统拌合站管理的方法无法对生产数据进行有效监控，在针对所属项目的拌合站每盘的生产数据信息(拌合时间、拌合用料等)，普遍缺乏统一标准进行误差判断，在拌合数据异常时无法及时进行报警，难以做到混凝土质量的事前控制，拌合站生产质量控制方法多采用人工抽检、人工值守监控、部分项目部生产时对拌合站控制界面录屏监控，对于产出混凝土是否合格采取产出后采样检查，无法做到生产过程实时监控并且人为干扰因素多，很难保证生产过程数据真实性和产出混凝土质量合格率。现状是着力解决解决施工企业在工程项目中的物资材料管理工作，涵盖材料目录，设计量清单导入，清单量分解、供应商管理、需求计划、材料出入库，材料消耗分析，材料节超分析等，实现物资高效供给、成本有效控制、管理水平提升。

针对以上问题，近几年来，随着公司项目的增加及建筑业信息化、自动化和智能化的快速发展，公司信息化管理部门推动信息技术和工程装备的集成创新。信息技术的快速发展为解决混凝土拌合站管理痛点，提供了非常重要技术支撑。目前公司拌合站的规模逐渐增加，各种类型的拌合站有40 个，拌合站型号基本集中在HZS60、HZS90、HZS120、HZS180、HZS240 等多种拌合机，年生产能力达到650 万立方，大规模的混凝土生产通过混凝土拌合站的信息化建设，将在很大程度上解决五公司管理中的难题，提高资源配置的效率，促进混凝土拌合站管理提升。

1.混凝土拌合站信息化调度系统初步设计

基于全公司的混凝土拌合站信息化调度系统的设计，要在解决五公司现行拌合站生产管理工作痛点的前提下，对技术先进、高效便利、投资合理等多方面因素综合进行考虑，结合公司信息化管理的先进经验，组织开发出一套先进高效、简单适用、便于推广，具备全公司管控的信息化管理系统平台。

表1 首批在建需要安装的项目统计

表2 第二批迁移需要安装的项目统计

首先，公司拌合站管理中心、工程管理中心等相关业务部门通过对混凝土拌合站各管理环节痛点和需求的深入分析，前期以公司九绵高速、景礼高速等项目拌合站管理环节一线人员的有效沟通，最终确定了混凝土拌合站信息化调度系统的设计方案。调度系统基于云架构设计，采用分布式管理平台，通过物联网、互联网、云计算、大数据、移动互联网及公司总部现有的网络技术条件的智能监管系统，实现混凝土拌合站的信息化管理，从而加强和规范作业流程管理，有效提升监管范围和监管力度，能够有效公司解决混凝土拌合站管理中的众多难点问题。

2.混凝土拌合站信息化调度系统详细设计

混凝土拌合站信息化调度系统调度中心设置在公司拌合站管理中心，通过远程监控终端、数据服务器、无线移动通讯网、GPS 载终端有机地结合在一起同时以互联网为核心实现分布式多级监控，通过监控大屏幕实时掌控公司混凝土生产情况。

图1

图2

系统设计整体可分为计划申报、任务管理、数据统计、车辆定位、自动签收、车辆排队、远程通信、视频监控等八大功能模块，十二大系统组成的智慧体系，通过可定制的智能的交互界面和相应的权限划分，实现集中统一调度指挥、安全监控等应用功能，具有经济、实用、性价比高、可伸缩性强等优点。可以在硬件、软件相结合的条件下采用传感技术和移动互联网传输技术，实现对材料生产过程中的关键数据进行实时采集、分析、评价、预警，弥补了公司传统混凝土生产工程质量管理的不足。

图3

2.1 计划申报

现场混凝土需求计划，由项目部现场技术人员申报和结束工作，通过手机APP，填报本次混凝土施工信息，包括详细施工部位、计划方量、混凝土标号、施工班组、计划施工时间等信息，需求信息实时上传，从而节约需求上报环节时间，降低信息传递错误概率，实现生产信息的存储分析，达到可查询的目标，使需求计划的申报工作更加简洁、高效。

2.2 任务管理

任务管理模块是调度系统的主要功能模块，具体可分为待开盘、已开盘和已结束三个部分。待开盘是指现场技术员通过手机APP 提交的混凝土需求计划，待开盘列表，根据现场技术人员提交的施工计划时间排序。已开盘是指已发料的施工计划，已开盘列表中显示的是各个施工部位对应的主任务，点击即可查询当前任务执行情况，即具体的生产、运输信息。已结束是指已经结束的施工计划，点击即可查看该施工部位混凝土用量及每车实际签收量。拌合时间与材料用量是决定混凝土质量的重要指标，通过“实时监控”，可准确判断现场混凝土生产过程中存在的不达标现象。可以动态监控水泥、粗集料、细集料、矿粉、水、减水剂等原材料的用量。同时可通过“历史时间查询”和“历史材料用量查询”模块随时掌握生产记录以便追溯历史数据是否达标。

2.3 数据统计

数据统计功能主要用于统计车辆运行情况，包括出场次数、运输方量、累计里程、报警等信息。调度中心可以根据车辆编号和时间段进行查询，并分析数据，生成相应的报表，给管理者提供可靠的统计数据，从而做到科学管理和有效监控，节约开支，提高运输车辆的使用效率，使生产运输任务得以更好地完成。

通过多种方式，查询拌和站指定时间段的产能情况，进行产能分析和统计以便直观判断相应拌合站的产能情况。可以选择起始日期和终止日期，实时查看某个时间间隔内，该拌和站所生产的各种强度等级混凝土的数量、以及各种材料的消耗量。主要功能如下：

工地管理：自定义工地，有效防止混凝土在运输过程种的遗失（搅拌站、工地以外卸料报警提示、施工工地管理；

搅拌站管理：自定义工厂，更加项目或者公司名称添加，同一监控界面可以添加不同的工厂，即厂区；

添加发货单：系统自带发货单，内容项目可根据客户要求定制，如有ERP 系统，可以连接ERP，自动读取ERP 系统的发货单，完成自动调度功能。

发货单管理：本系统使用本地数据库存储发货单，可以查询已添加的发货单，完成的发货单以及未完成的发货单。

添加线路：用户根据规定，从厂区到工地可以制定路线，车辆超出这个路线就会产偏航报警，防止中途车辆去其他地方卸料等，线路添加可以根据厂区到工地自动生成线路。操作简单方便！

线路管理：对已添加的线路进行管理和查询。

车辆管理：用户可以根据自己需求管理车辆，同一监控系统下可以选择不同的车辆进行调度管理。

车辆限速：合理限制车辆速度，分为重车和空车限速，保障车辆行驶安全，超过限制速度，系统提示车辆超速报警。

2.4 车辆定位

混凝土运输车辆安装车载终端，车载终端拥有北斗、GPS 双模定位功能，通过天线接收卫星定位信号，实时定位车辆位置，并由GSM 无线通讯模块与调度中心进行数据交互。车载终端设备将运输车辆最新定位数据、运行状态、报警信息、行驶里程等数据传回调度中心。调度中心将接收到的回传数据信息进行处理，从而实现车辆精确定位、行驶轨迹模拟等功能，实现调度中心对混凝土运输车辆的实时监控和管理。

图4

2.5 自动签收

当混凝土运输车辆到达施工现场后，存在现场负责人、技术人员无法及时签字确认的情况。为闭合管理流程，系统具备辅助自动签收功能。通过车辆定位，当混凝土运输车辆进入目标施工地点范围，并达到约定停留时间，系统即自动默认该车混凝土签收完成，如有异议，也可通过车辆运行数据进行追溯。

通过系统分析每盘材料误差情况，明确各类材料的超支状况，确保混凝土配合比的严格执行。具备短信提醒功能，对上传的数据具有研判功能，能够及时发现问题进行预警，将预警信息第一时间传到监理或者工作人员。例如混凝土生产过程中某项材料用量超过黄色预警线时会给项目部一级的负责人发送预警信息，当用量超过红色预警线时系统会给项目部管理层进行短信报警。

2.6 车辆排队

通过物联网技术，回站车辆自动记录，确定混凝土运输车辆在站情况。调度系统将在站运输车辆和混凝土运输任务有机结合起来，合理安排运输任务，降低调度人员管理难度，减少车辆安排的随意性，提高车辆运行效率，克服人工排队方式造成的不便，从而更加科学、合理地安排生产运输任务，同时，将车辆排队信息发布在拌合站LED 大屏上，引导运输车辆有序开展工作。

2.7 远程通信

混凝土运输车辆安装通过车载终端，实现与调度中心的远程通信，拌合站管理人员能够及时掌握现场情况和下达任务指令。远程通信模块利用高通Qchat 技术和PTT（一按即通）技术，立足于中国电信业务平台，实现移动通信网络覆盖范围内的对讲功能，可实现一对一或者一对多通话，通话距离不受限制。

2.8 视频监控

在各个拌合站配置全厂区视频监控，在智能集中控制室中集中显示，实现了拌合站厂区内人、机、料、环的全方位实时监控，有效解决了作业区安全管理盲区，问题追溯无源头等问题。同时对拌和机、传送皮带、出料口等关键设备的监控，可辅助操作手在突发情况下快速决策。调度系统具备视频监控功能，所有视频信号均可实时预览，为调度中心决策提供依据。视频监控画面可通过调度中心大屏或手机进行查看。项目部的各重点防护区域的高清摄像机通过局域网，将视频画面回传至调度中心大屏显示。手机端也可通过调度系统APP，实时查看视频监控画面。视频监控给现场管理带来极大便利，能够实时掌握现场情况，及时发现安全隐患，并采取有效措施，提高安全管控能力。

表3 项目数据采集端

3.混凝土拌合站信息化调度系统应用效果

混凝土拌合站信息化调度系统，打破了传统的时空限制，有效地将混凝土生产、运输、使用等各个环节有效联通，公司所属各个项目部实现了现场混凝土不断供、不压车、车辆等待时间减少等管理目标，有效地提高了资源配置的效率，降低各类消耗，从而促进公司混凝土拌合站管理向更加科学、有序，更加安全、高效的方向发展。

生产调度一体化，混凝土生产、调度指挥任务，集中在生产调度中心完成，远离拌合设备，减少工作过程中受到的粉尘、噪音伤害，改善了工作人员的作业环境，同时，可提高工作集成度，减少作业人员数量。

生产调度人员在生产调度中心就可以通过语音、视频、管理系统等信息化手段，轻松自如地完成混凝土生产、运输车辆调配等工作，克服了人工调度劳动强度高、工作效率低的缺点，进一步满足了公司人性化管理需求。

现场数据全部自动采集，无需人工录入；系统多以图文并茂的方式展现各类数据，直观易懂，同时可将相关基础数据导出便于备案；系统采用GPRS 或CDMA、3G、4G 基站信号通讯，只要拌和站存在所需网络信号，即可采集完整的生产数据；设备采集均为数据，实时性较高。依据实时数据可在第一时间发现生产问题，及时进行整改；数据永久保存，可在一定程度上辅助工程进度及计量；实现分散拌合站、拌合机的有效管理和监控。通过软件系统可以对材料的采购计划进行跟踪，也可以通过系统对材料的采购计划、材料的盘点情况进行查询跟踪。实时了解项目材料计划执行情况，保证项目物资的消耗控制在计划内，从而使得项目充分合理地利用现有材料，实现对项目物资成本的管控。

关注科学技术进步，把握施工现场痛点，不断融合发展、创新升级，为公司的可持续发展贡献力量。