CN104175401A - 一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统，包括传感器测量系统、信号传输系统、中央控制系统以及数据存储系统。该系统通过安装在料仓内壁或出料口下方的水分传感器在线检测骨料含水率，将自动采集的水分信息实时传输至混凝土搅拌站中央控制系统；系统经过增加骨料减少拌合水的运算规则自行修正混凝土配合比参数，并同步调整混凝士骨料配料量与拌合水配料量，确保混凝土质量的均匀、稳定；整个动态调整过程可以在数秒内完成，不影响生产效率。因此，该系统可以广泛应用于土木工程领域的混凝土搅拌站，不仅能够提升搅拌站自动化程度，提高混凝土生产质量，而且可以降低操作人员工作强度，减少人员配置，从而大大节约成本。

Description

一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体地说是一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统。

背景技术

混凝土生产制造过程存在固有的特性：其一，影响质量的因素和环节多，随机因素也多，难以混凝土质量始终处在有效的受控状态；其二，混凝土质量事前控制缺乏有效的方法和手段，质量检查和验收滞后，基本上等于是“事后处置”，往往发现问题时损失已经无法避免。

在众多外界因素中，骨料的含水率波动对混凝土质量的影响最为显著，这是由骨料就地取材、露天生产、易受环境影响的特性所决定的。经过长期调研发现，混凝土原材料中天然砂的含水率变化幅度大，可以低至2％～4％，亦可以高至12％～14％，且变化周期短，同一天中不同时段的含水率存在较大变化，其变化可以达到6％以上。若按含水率变化6％，单方混凝土砂子用量600kg/m³计算，混凝土实际用水量变化将到达36.0kg/m³，砂子实际用量随之变化。骨料含水率一旦变化，水胶比、胶砂比、砂率等决定混凝土质量的关键参数均产生变化，主要体现在工作性、强度等混凝土性能上的差异。现阶段，骨料含水率通常采用定期取样烘干求出含水率的办法，存在试验时间长的突出问题，无法达到随时调整混凝土用水量的要求，更无法实现智能化。但为满足工程施工需要，许多单位往往采取最简便也是最经济的方法，即人为调整用水量，面对混凝土用水量调整10kg/m³、20kg/m³甚至30kg/m³的变化，生产的混凝土水胶比、灰浆量、砂浆量等军随之大幅度改变，导致混凝土实际配合比严重偏离目标配合比，最终带来不可预估的潜在质量问题。

为此，针对骨料含水量变化引起的混凝土质量频繁波动，原材料试验结果滞后等引发的混凝土质量管理中的“阴阳配合比”与“在线调配”难题，以及现有拌合站工控管理系统尚不具备事前控制的弊端，建立基于骨料含水率在线监测的混凝土配合比动态调整系统，可以实现配合比参数调整的便捷性和科学性，保证混凝土生产质量的均质性与稳定性，为实现混凝土搅拌站自动化生产管理的奠定基础。

发明内容

为解决骨料含水量波动引起的“混凝土阴阳配合比”与“配合比在线调配难”，的技术问题，减少混凝土搅拌站质量控制过程中的人为干预因素，本发明提供一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统。

本发明的技术方案是这样实现的：通过安装在骨料仓出料口下方的水分传感器在线检测骨料含水率，将自动采集的水分数据经过信号传输网络及时上传至混凝土搅拌站中央控制系统与数据存储系统，系统通过增加骨料减少拌合水的方式自行修正混凝土配合比参数，并实时调整混凝土骨料配料量与拌合水配料量，确保混凝土质量的均匀、稳定。

本发明的系统包含传感器测量系统、信号传输系统、中央控制系统以及数据存储系统四个基本组成部分。其中，传感器测量系统负责骨料含水量的在线检测，且装置可靠、稳定；信号传输系统负责信号的实时接受、上传；中央控制系统除负责计量、配料及生产自动控制，还需要对水分数据进行计算、处理与分析，实现混凝土配合比参数进行动态调整；数据储存系统负责实时记录生产数据信息，以及使用数据管理库下载、查询以及打印报表。

本发明的系统基本工作流程为：

第一步，中央控制系统发出工作指令，水分传感器自动探测流经测试仪表面的骨料含水率，通过数字/模拟信号传输网络实时传输至中央控制系统。

第二步，中央控制系统对骨料含水率信号和相应的称重信号进行分析与处理，根据设定的运算规则计算得出骨料的实时含水量；然后根据实时含水量发出骨料用量调整指令，配料系统自动修正骨料的配料量。

第三步，骨料配料完成后，系统快速计算出骨料累计含水量，并扣除同等数量的拌合水用量，随后由液体配料系统自动完成拌合水的配料。

第四步，混凝土所用原材料配料结束后，系统自动生成调整后的混凝土施工配合比文档，并将整个生产数据保存于数据存储系统。

本发明的一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统可以广泛应用于土木工程领域的混凝土搅拌站，它不仅能够提升搅拌站自动化程度，提高混凝土生产质量与管理水平，而且可以降低操作人员工作强度，提高劳动生产率，减少人员配置和资源配置，从而大大节约生产成本。

附图内容

图1为本发明的混凝土搅拌站配合比动态调整系统组成示意图。

图2为本发明的混凝土搅拌站配合比动态调整系统工作流程图。

图中：1骨料仓，2水分传感器，3带式输送机，4信号传输网络，5数据存储系统，6中央控制系统，7配料系统，8混凝土搅拌主机。

具体实施方

实施例1，结合附图对本发明做进一步说明：

本发明的系统包含水分传感器2、信号传输网络4、数据存储系统5以及中央控制系统6四部分组成，具体地，水分传感器2与中央控制系统6之间通过信号传输网络4连接；数据存储系统5与中央控制系统6采用工业计算机系统集成一体，数据存储系统5设有信息接口，数据可以自由交换。工作时，水分传感器2安装于骨料仓1的下料口处，多个水分传感器2可并网运行；中央控制系统6同时对带式输送机3、配料系统7以及混凝土搅拌主机8进行自动化控制。

如图1所示，水分传感器安装于砂料仓出料口下方，垂直距下料口300mm～400mm，当砂仓的下料仓门开启，传感器自动采集流经感应区表面的砂子含水率，并通过信号传输电缆实时传输至中央控制系统，系统根据设定的运算规则计算出每时段的含水量(含水率实时值X_i×实时下砂量Y_i)，并指令配料系统同步补偿相应量的砂子；砂子配料完成后，系统快速计算出砂子累计含水量，并在拌合水计量前快速扣除本部分含水量，以此实现当盘混凝土的砂子与拌合水用量的动态调整。混凝土所用原材料配料结束后，系统自动生成调整后的混凝土施工配合比文档，并通过信息接口将整个生产数据保存于数据存储系统，以备中央控制系统随时访问、下载。

上述整个混凝土配合比动态调整过程可以通过中央控制系统的人机交互界面实时查看，包括查询当盘混凝土所用砂子含水率的瞬时值、平均值，砂子与拌合水用量的约定值/显示值，以及增砂减水的变化过程，也可以通过该界面访问数据存储系统追溯上一盘混凝土各种原材料的实际用量。

以在某混凝土搅拌站进行现场连续测试为例，实施结果如表1所示。

表1强度等级C30混凝土配合比动态调整实施结果

注：理论配合比均为干料组成比例，括号中为实测含水率。

表1中，砂子实际用量随着实测含水率的增加而增加，拌合水用量则相应减少，而且通过这种增砂减水的方式自动调整混凝土骨料和拌合水用量，保证了连续生产时的混凝土质量稳定、匀质。

需要说明的是，混凝土关键原材料如砂子外，还涉及到碎石、水泥、掺合料等其他多种材料，因而上述实施例中的含水率采集系统既可以安装于砂仓，也可以安装于其他材料料仓中，从而实时测量其他材料的含水率值。

以上所述例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修饰、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统，其特征在于，通过水分传感器在线检测骨料的含水率，将自动采集的水分数据实时传输至混凝土搅拌站中央控制系统，系统经过增加骨料减少拌合水的运算方式自行修正混凝土配合比参数，并同步调整混凝土骨料配料量与拌合水配料量，确保混凝土质量的均匀、稳定；整个调整过程在数秒内完成，不影响生产效率。

2.如权利要求1所述的一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统，其特征在于：

水分传感器通常安装于砂石料仓内壁或上料斗出料口下方；水分传感器采用数字微波测量原理，当砂石骨料流经传感器表面时自动采集骨料的含水率，并输出水分信息。

3.如权利要求1所述的一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统，其特征还在于：

混凝土搅拌站动态调整系统由传感器测量系统、信号传输系统、中央控制系统以及数据存储系统组成，其中中央控制系统还包括信号处理单元、计算单元、控制单元与传输单元；控制系统的计算单元实时计算出骨料含水量，控制单元则同步调整骨料及拌合水配料量。

4.如权利要求3所述的一种混凝土搅拌站配合比动态调整系统，其调整方法特征在于：

将骨料含水率采集过程按时间先后顺序划分为n个时段，根据每个时段采集的骨料含水率值X_i(由实时含水率和以往的经验含水率经过一定的逻辑运算得到)以及计量斗感应到的相应骨料下落量Y_i，系统通过公式Z_i＝X_i·Y_i自动计算出当前含水量，并同步发出指令增加同等数量Z_i的骨料，所增加骨料总量则为Z＝∑Z_i(i＝1，2，3…n)；骨料计量完成的同时，系统自动扣除相应的拌合水用量，其数量等于骨料增加总量Z；如此重复，可以实现每盘混凝土配合比的动态调整。