混凝土搅拌站智能化控制研究

李泉

随着科学技术的发展，信息化、智能化、物联网及大数据的应用普及，混凝土搅拌站的智能化水平也有了长足进步。传统混凝土搅拌站多由一套工控系统对生产设备进行操作控制，后逐步加入ERP 管理系统、车辆调度系统等模块进行延伸管理。但仍存在一定的制约性，往往需要过多的人工干预与辅助，系统间不互通，存在信息孤岛，系统性不强。而随着信息技术、传感技术、视觉识别技术、物联网技术、大数据处理分析水平的不断提升，搅拌站中央控制理念逐步形成，集智能调度、设备管理、材料管理、作业管理、数据分析于一体的智能控制系统登上历史舞台。

1.混凝土搅拌站智能控制系统的构成

混凝土搅拌站智能控制系统主要由生产控制系统、智能调度系统、物料管理系统、控制中心等系统组成[1]。生产控制系统主要用于生产设备的监视与控制，与传统生产控制系统不同，不仅仅是生产线控制，同时包含各辅助设备的控制与监视。智能调度系统用于计划控制与资源调配、运输车辆的调度管理、设备监测及人员管理，保证设备资源的充分使用、状态完好及人员安全运行。物料管理系统用于各种原材料的计量、调度与监视。控制中心主要用于汇集各系统数据并进行分析处理、提供决策依据，同时联动各系统，促进系统间协作。

2.混凝土搅拌站智能化控制特点

2.1 网络化

在当前的发展阶段下，网络环境愈加完善，现代网络的发展很大程度上改变了以往的信息传输方式以及生产运营方式，在网络环境下处理工作能够在很大程度上提高工作效率。在实现混凝土搅拌站智能化控制的过程中，加强网络技术的应用，以网络技术为依托进行混凝土搅拌站的控制，对提高混凝土的生产效率，提高产品品质具有重要意义。尤其现代物联网技术已经基本发展成熟，利用物联网技术将混凝土搅拌站设备进行连接，通过网络后台就能对混凝土搅拌站的生产进行监控以及管理。同时，利用计算机以及其他多媒体设备对混凝土搅拌站的具体生产情况进行监控，依托网络，借助显示屏、鼠标等交互设备，相关工作人员就可以控制各个生产执行机构，从而实现对生产过程的有效控制。网络化的生产控制具有较强的即时性以及可视性，在进行生产管理的过程中，相关管理人员通过网络，就可以进行管理，在很大程度上提升了生产管理的效率。网络化的生产监控与其他自动化技术有较强的兼容性，因此也能根据技术发展的趋势，对生产监控系统进行进一步拓展，满足混凝土搅拌站生产控制系统后续升级的需求。

2.2 系统化

对于现代混凝土搅拌站来说，在生产过程中，需要根据项目情况合理分配和调度资源，各种设备以及人员需紧密配合，存在较大的生产管理难度。在当前的发展阶段下，为了确保管理效能，需要依据现代混凝土生产的需求建立系统化的管理控制系统。在这个过程中需要确保混凝土搅拌站各系统的联动与协作，做好数据共享与互联，避免信息孤岛。运用大数据及人工智能技术减少生产过程中的人为干预与控制，以数据分析作为基础，用标准化流程替代经验，进一步减少人力资源投入，以机器代人。智能混凝土搅拌站控制系统主要采取计算机控制，该控制系统能够实现机电一体的全自动生产，能够对设备生产运行的状态进行全面检测，这就保证了生产质量的稳定性，并提高了生产效率。同时，该系统还能保存大量的生产数据，在生产管理的过程中，能够随时对生产数据进行调用，进一步提升生产管理的水平。

3.混凝土搅拌站智能化控制系统

3.1 生产控制系统

生产控制系统主要由电力控制系统、生产搅拌系统、污水处理系统组成，电力控制系统包括配电设备及应急发电设备，用于保障所有设备的电力供应。生产搅拌系统用于混凝土的生产，主要控制环节有原材料的输送、计量、搅拌与产品的输出。污水处理系统用于提高资源利用率，回收砂石资源，复用水资源，清理车辆内外，减少环境污染。包含洗车净车设备、砂石分离设备、压滤设备、沉淀搅拌设备等。与传统生产控制系统相比，扩展了传统生产控制系统的范围，增加了各系统设备的远程控制功能及状态反馈。

3.2 智能调度系统

智能调度系统通过信息化平台、大数据分析与现代物联网络技术将任务信息、人员信息、车辆信息、路况信息等有机地结合在一起。通过实时路况信息、车载GPS 结合信息系统，智能分析路线规划管理及车速管控，智能识别最优路径，并对路径偏离情况进行监测，同时控制车速，一旦出现异常，发出报警信号，进行干预；通过车载摄像头及视觉识别系统自动监测车辆行驶状态（如道路偏离、前车过近等），司机疲劳状态、大罐加水情况及工地异常情况；通过大罐正反转传感器反馈大罐运行情况，确保混凝土质量；通过油位传感器监测车辆用油情况；根据工地施工紧迫程度、进度及效率，车辆资源情况，结合路况、压车数据，智能调度车辆，自动调整发车间隔，最大限度提高车辆的利用率；通过洗车系统、净车系统确保车辆清洁，保证产品质量，同时满足环保要求。

3.3 物料管理系统

物料管理系统充分利用物联网技术、计量技术、编程技术等，强化生产安全、质量安全，增进环保手段，同时有利于科学规划物资采购，合理安排企业物资供应流程。以无人值守地磅作为管理的起止点，加入进料系统、简仓称重系统、低压系统、安全打料系统的联动，对物料进料、卸料全过程进行自动化管控，实现对粉料罐库存量的实时在线监控和辅助验证来料入库安全。无人值守地磅系统实现车辆在地磅称重过程中数据自动判别、自动采集、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度降低人工操作带来的弊端和工作强度，提高了地磅管理的数字化、自动化程度。将原来粗犷、繁杂的称重管理工作变得高效、便捷，同时杜绝了各种称重作弊行为。按功能性可划分为：（1）光电感应检测子系统；（2）图像抓拍子系统；（3）LED指挥子系统；（4）车号自动识别子系统；（5）红绿灯道闸控制子系统；（6）称重管理系统。

过磅后的骨料车辆通过进料引导系统指引进入指定地面料仓卸料或卸入固定卸料口，系统判断后自动通过移动皮带、伸缩皮带或转运皮带送至指定料位。对于粉料车辆，地磅系统、打料系统、称重系统充分联动。过磅后，系统结合筒仓称重系统数据判断粉料进料筒仓，并分配动态密码，确保运输司机开启对应仓位料口，同时联动除尘与低压打料系统，确保打料正确及打料安全，同时降低能耗。打料过程中，称重系统实时在线，筒仓压力也实时监测，如出现异常，系统自动报警并做出响应，保证设备安全。打料完毕安全上料，锁自动关闭，除尘系统、低压打料系统自动停止工作，车辆出厂上磅。

3.4 控制中心

控制中心及中央控制室作为整站的中枢大脑，收集和分析管理各系统数据，智能作出响应。工作人员在中央室中通过各监测手段及监测数据辅助，远程发出生产信号自动生产，必要时进行远程干预，大大保证了人员的职业健康安全及标准化生产[2]。通过数据大屏实时了解全厂设备状态、物料库存、车辆运行情况、项目供应情况及所有异常报警。第一时间对异常及时作出响应，保证资源充分使用、作业安全与质量稳定。通过控制中心，可以实时了解全厂各系统、各环境运行情况，实时掌握全厂数据，能够根据变化快速做出响应，人力资源需求将大大降低，数据的及时性与准确性是传统搅拌站无法比拟的，将极大提高效能，减少资源浪费。

图1 物料管理系统结构图示

4.结语

随着技术的进一步发展，无人驾驶技术、智能检测技术日趋成熟，各行各业的信息化水平也逐步提高，行业间系统与数据将进一步关联与协作，未来混凝土生产有望全面实现无人化生产，机械臂进行原材料采集与检测，无人装载机通过视觉识别系统进行上料，搅拌车已实现无人驾驶，楼车联动智能生产。客户购买混凝土下单如网络购物一般，可实时看到混凝土的生产过程、进度，运输情况，车辆到场，扫码收货，卸料施工，后台电子结算支付。智能控制系统的应用对促进行业智能化发展起到了推动作用。