CN103605345B - 混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统及其监控方法，包括智能电能表、嵌入监测模块、模式切换开关上位PC机和远程监控服务器，嵌入监测模块以及模式切换开关均分别设置在智能电能表内专用电路板上；嵌入监测模块包括单片机、SD卡、实时时钟电路和RS232/RS485接口转换电路；单片机通过RS232/RS485接口转换电路与上位PC机以及智能电能表信号电连接；单片机与模式切换开关电连接；上位PC机和远程监控服务器通过互联网通信连接。监控方法主要通过监测搅拌机工作电流及工作时间来实现。本发明结构简单、使用方便、成本较低、易于推广且监控方法易于实现并且切实有效，从而通过监控保证混凝土的生产质量。

Description

混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统及其监控方法

技术领域

本发明涉及混凝土搅拌站质量监控技术领域，具体涉及一种用于实时监控混凝土搅拌站搅拌机工作时间的嵌入式生产监控系统以及该监控系统的监控方法。

背景技术

混凝土生产企业在加工混凝土时，通常需要将如水泥、水及骨料等原材料按照设计的配比投入到搅拌机中进行搅拌，原材料只有在搅拌机中搅拌达到设定的搅拌时间，才能够获得混合均匀、强度和工作性都能满足设计要求的混凝土。一般设定的搅拌时间为该型原材料和配比的混凝土所需的最低限度的搅拌时间，也称为最短搅拌时间，若原材料在搅拌机中搅拌的时间没有达到其相应的最短搅拌时间就将混凝土卸出投入使用，则该批未达到最短搅拌时间的混凝土的质量势必达不到设计要求，其投入到建筑施工中使用，将必然给建筑施工带来安全隐患。目前，混凝土生产相关监管部门对混凝土生产质量也实施监控，通常督促混凝土生产厂家建立混凝土质量监控系统，例似如公开号为CN202420637U、名称为“混凝土搅拌站及其质量监控系统”的中国专利文献所公开的混凝土质量监控系统，其通常监控的重点在于原材料的重量、配比等信息；混凝土生产监管部门监管时，通过实地或远程通信调取生产厂家的混凝土质量监控系统的相关数据库内包括搅拌机搅拌时间等数据信息进行抽查核实以达到监管目的。但是，目前常见的混凝土质量监控系统，大都在对混凝土搅拌机的搅拌时间方面存在监控盲区：部分混凝土生产厂家在激烈的市场竞争压力下，为追求效益和利益最大化，常采用缩短搅拌机搅拌工作时间的方法，以求多出产品、快出产品，并且，通过在混凝土质量监控系统的数据库内人为设定、修改搅拌机搅拌时间使其达到标准要求，以规避混凝土生产监管部门的监管检查。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、成本较低、易于推广且通过监测混凝土搅拌机的工作电流实现对混凝土搅拌时间进行有效监控的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统以及该系统的监控方法。

本发明的技术方案是：本发明的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，包括上位PC机和远程监控服务器，上述的上位PC机和远程监控服务器通过互联网通信连接；其结构特点是：还包括智能电能表、嵌入监测模块和模式切换开关；

上述的智能电能表设置在为混凝土搅拌机供电的专用线路上；智能电能表内增设有专用电路板；嵌入监测模块以及模式切换开关均分别设置在智能电能表内专用电路板上；嵌入监测模块包括单片机、SD卡、实时时钟电路和RS232/RS485接口转换电路；

上述的嵌入监测模块的单片机分别与SD卡、实时时钟电路以及RS232/RS485接口转换电路双向信号电连接；单片机与模式切换开关信号电连接；RS232/RS485接口转换电路与智能电能表信号电连接；RS232/RS485接口转换电路与上位PC机双向信号电连接；模式切换开关可在ON/OFF两种工作状态间切换。

进一步的方案是：上述的智能电能表为支持RS232全双工或RS485半双工接口并遵循Modbus通信规约的智能电能表。

进一步的方案是：上述的嵌入监测模块的单片机为STC89C54RD+型号的工业级集成芯片；实时时钟电路包括DS1302型号的时钟芯片。

一种根据上述的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统的监控方法，包括以下步骤：

①将模式切换开关置于OFF状态，对应选择工作模式二；通过上位PC机进行本次监测系统相关参数设置；

②上位机监测是否收到远程监控服务器数据调用指令：若否，则将模式切换开关置于ON状态，对应选择工作模式一，进入步骤③；若是，则将模式切换开关置于OFF状态，对应选择工作模式二；进入步骤⑥；

③单片机读取电能表数据，同时读取实时时钟电路的时钟信息；

④单片机将读取的实时监测数据与内置的标准信息进行比较，判定本次搅拌时间是否合格；

⑤单片机将处理后的监测信息发送SD卡存储后返回步骤①；

⑥单片机读取SD卡内存储的监测数据并上传给上位PC机；

⑦上位PC机将接收的监测数据通过互联网上传给远程监控服务器；

⑧监控人员通过远程监控服务器接收的数据，进行判定，实现远程监控。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，结构简单、使用方便、成本较低、易于推广。（2）本发明的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，通过嵌入监测模块安装在给混凝土搅拌机专用供电的智能电能表内，通过对搅拌机的工作电流实施监测从而有效实现对搅拌机的工作时间的监控。（3）本发明的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统的监控方法，主要通过实时监测混凝土搅拌站搅拌机的工作电流，并将监测的工作电流情况与设定的混凝土正常搅拌状态下的工作电流情况相比较，若结果在设定的误差范围内，则认定本次搅拌时间合格，否则认为不合格，从而可有效实现对混凝土生产厂家的混凝土搅拌时间的监控，保证混凝土的质量。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的监控方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，主要由智能电能表、嵌入监测模块、模式切换开关、上位PC机和远程监控服务器组成。

智能电能表设置在为混凝土搅拌机供电的专用线路上。智能电能表采用支持RS232全双工或RS485半双工接口并遵循Modbus通信规约的智能电能表。本实施例中，智能电能表优选采用中山明滢电器公司生产的dh8a-nn2型号的智能电能表。智能电能表内增设有专用电路板，电路板由智能电能表提供工作电源。

嵌入监测模块设置在智能电能表内增设的专用电路板上。嵌入监测模块主要由单片机、SD卡、实时时钟电路和RS232/RS485接口转换电路组成。

单片机本实施例中优选采用STC89C54RD+工业级集成芯片。该款芯片内存有1KB，存储器有16KB，片内设有用于缓存的45K的EEPROM。单片机用于与智能电能表交互，读取智能电能表的实时数据，与实时时钟电路交互，读取系统实时工作时间信息。单片机内置有混凝土搅拌机正常搅拌一拌混凝土过程中电流与时间参数；单片机通过将实时监测的混凝土搅拌机的实现工作中每一拌的电流值及持续的时间与内设的正常搅拌一次的电流值和持续时间参数值进行比对，如果误差在正常的范围里，则判定该次拌混凝土搅拌达到标准，并将相应数据发送到SD卡存储；若判定该次搅拌未达到设定的标准，单片机将相应信息发送到SD卡存储；单片机还与上位PC机信息交互，接受上位PC机输入的参数设置、调用数据命令以及向上位PC机传输监测数据。

SD卡用于存储数据和供单片机调用数据。本实施例中，SD卡优选采用金士顿（Kingston）公司生产的2GB容量的标准SD卡。

实时时钟电路用于为单片机进行监测电能表信号时同步提供实时时间信号。本实施例中，实时时钟电路优选采用DS1302时钟芯片，由一节纽扣电池供电，可持续运行2-3年。DS1302时钟芯片是高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，可对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，可以实现2000-2100年之间的时间记录。

RS232/RS485接口转换电路一是用于单片机与智能电能表的通信，读取智能电能表输出的电流数据信号；二是用于单片机与上位PC机的通信转接。

模式切换开关安装在前述的智能电能表内的电路板上。模式切换开关本实施例中优选采用拨码开关。模式切换开关用于控制系统的工作模式。模式切换开关具有ON/OFF两个状态，当模式切换开关置于ON状态时，系统执行工作模式一，也即实时监控工作状态；当模式切换开关置于OFF状态时，系统执行工作模式二，也即进行系统参数设置以及监测数据调用分析工作状态。

上位PC机用于根据混凝土生产过程中原材料及配比不同所需要搅拌机工作的时间也不同等具体情况，相应地对嵌入监测模块进行参数设置。上位PC机还用于接受远程监控服务器的数据调用指令，向单片机发出数据调用指令，接收单片机上传的数据并实时上传给远程监控服务器。

远程监控服务器通过互联网（Internet）远程通信向上位PC机发送数据调用指令，接收上位PC机传输的实时监测数据，实现监控目的。

前述的嵌入监测模块的单片机分别与SD卡、实时时钟电路以及RS232/RS485接口转换电路双向信号电连接；单片机与模式切换开关信号电连接；RS232/RS485接口转换电路与智能电能表信号电连接；RS232/RS485接口转换电路与上位PC机双向信号电连接；上位PC机通过互联网与远程监控服务器双向通信连接。

本实施例的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，其监控方法主要包括以下步骤：

①将模式切换开关置于OFF状态，对应选择工作模式二；通过上位PC机进行本次监测系统相关参数设置；

②上位机监测是否收到远程监控服务器数据调用指令：若否，则将模式切换开关置于ON状态，对应选择工作模式一，进入步骤③；若是，则将模式切换开关置于OFF状态，对应选择工作模式二；进入步骤⑥；

③单片机读取电能表数据，同时读取实时时钟电路的时钟信息；

④单片机将读取的实时监测数据与内置的标准信息进行比较，判定本次搅拌时间是否合格；

⑤单片机将处理后的监测信息发送SD卡存储后返回步骤①；

⑥单片机读取SD卡内存储的监测数据并上传给上位PC机；

⑦上位PC机将接收的监测数据通过互联网上传给远程监控服务器。

⑧监控人员通过远程监控服务器接收的数据，进行判定，实现远程监控。

综上所述，本实施例的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，结构简单、使用方便、成本较低、易于推广；系统通过嵌入监测模块安装在给混凝土搅拌机专用供电的智能电能表内，通过对搅拌机的工作电流实施监测从而有效实现对搅拌机的工作时间的监控；系统主要通过实时监测混凝土搅拌站搅拌机的工作电流，并将监测的工作电流情况与设定的混凝土正常搅拌状态下的工作电流情况相比较，若结果在设定的误差范围内，则认定本次搅拌时间合格，否则认为不合格，从而可有效实现对混凝土生产厂家的混凝土搅拌时间的监控，保证混凝土的质量。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，包括上位PC机和远程监控服务器，所述的上位PC机和远程监控服务器通过互联网通信连接；其特征在于：还包括智能电能表、嵌入监测模块和模式切换开关；

所述的智能电能表设置在为混凝土搅拌机供电的专用线路上；智能电能表内增设有专用电路板；嵌入监测模块以及模式切换开关均分别设置在智能电能表内专用电路板上；嵌入监测模块包括单片机、SD卡、实时时钟电路和RS232/RS485接口转换电路；

所述的嵌入监测模块的单片机分别与SD卡、实时时钟电路以及RS232/RS485接口转换电路双向信号电连接；单片机与模式切换开关信号电连接；RS232/RS485接口转换电路与智能电能表信号电连接；RS232/RS485接口转换电路与上位PC机双向信号电连接；模式切换开关可在ON/OFF两种工作状态间切换。

2.根据权利要求1所述的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，其特征在于：所述的智能电能表为支持RS232全双工或RS485半双工接口并遵循Modbus通信规约的智能电能表。

3.根据权利要求1所述的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统，其特征在于：所述的嵌入监测模块的单片机为STC89C54RD+型号的工业级集成芯片；实时时钟电路包括DS1302型号的时钟芯片。

4.一种根据权利要求1至3任一所述的混凝土搅拌站嵌入式生产监控系统的监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

①将模式切换开关置于OFF状态，对应选择工作模式二；通过上位PC机进行本次监测系统相关参数设置；

②上位机监测是否收到远程监控服务器数据调用指令：若否，则将模式切换开关置于ON状态，对应选择工作模式一，进入步骤③；若是，则将模式切换开关置于OFF状态，对应选择工作模式二；进入步骤⑥；

③单片机读取电能表数据，同时读取实时时钟电路的时钟信息；

④单片机将读取的实时监测数据与内置的标准信息进行比较，判定本次搅拌时间是否合格；

⑤单片机将处理后的监测信息发送SD卡存储后返回步骤①；

⑥单片机读取SD卡内存储的监测数据并上传给上位PC机；

⑦上位PC机将接收的监测数据通过互联网上传给远程监控服务器；

⑧监控人员通过远程监控服务器接收的数据，进行判定，实现远程监控。