CN104853168A - 一种砂石骨料质量智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种砂石骨料质量智能监控系统，包括细骨料监测单元、粗骨料监测单元、无线通信模块和远程监控主机；所述细骨料监测单元包括细骨料取样部件、细度模数检测模块、含水率检测模块、含泥量检测模块、第一人机交互界面和第一微处理器模块；所述粗骨料监测单元包括粗骨料取样部件、信息采集模块、图像处理模块、第二人机交互模块和第二微处理器模块。本发明包含两套砂石骨料质量在线监测系统，其一对细骨料质量中细度模数、含水量、含泥量等指标进行智能在线检测，其二同时对粗骨料中的超逊径含量进行智能在线检测，代替日常的实验室人工检测，从而提高了现有骨料加工系统质量检测的准确性和及时性。

Description

一种砂石骨料质量智能监控系统

技术领域

本发明属于砂石骨料质量检测技术领域，具体涉及一种砂石骨料质量智能监控系统。

背景技术

目前混凝土是当代最大宗的人造材料，也是最主要的建筑材料。而对混凝土质量影响最严重的当数原材料，原材料是当前提高我国混凝土技术，保证建筑物安全、耐久及经济所亟待重视的问题。

大型水电枢纽工程施工中砂石骨料混凝土系统是施工组织设计中的重要环节之一，影响到整个工程的质量、安全、经济效益。众所周知，砂石骨料在混凝土中的作用非常重要，它起着骨架作用，传递应力，即使没有水泥浆，骨料亦可支撑载重，同时抑制收缩，防止开裂。上世纪90代以后，混凝土的发展趋势是发展高性能混凝土(HPC)，骨料已渐被当作主要架构材料，而水泥用量则越少越好。而HPC的发展必须有高质量的砂石骨料。

目前，国内采用的水工混凝土砂石细骨料质量检测方式为人工实验测试，此法采用先采样后测试的分级处理，主要试验项目包括砂料颗粒级配试验和表面含水率试验等，这种检测是属于“离线”进行的，用此方法检测出来的砂料颗粒级配和表面含水率值与混凝土砂石细骨料实际生产状态存在一种时间滞后现象，故这种检测手段不能及时反映生产的瞬间状态值，生产操作工需不断的根据采样测试结果调节混凝土砂石骨料配料，无法保障混凝土砂石骨料的生产质量和效率。由此看来，精确地在线检测砂石骨料的质量是骨料质量检测技术的发展趋势之一。

发明内容

本发明目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种检测及时、准确性高的砂石骨料质量智能监控系统。

本发明提供的一种砂石骨料质量智能监控系统，包括细骨料监测单元、粗骨料监测单元、无线通信模块和远程监控主机；所述细骨料监测单元包括细骨料取样部件、细度模数检测模块、含水率检测模块、含泥量检测模块、第一人机交互界面和第一微处理器模块；所述粗骨料监测单元包括粗骨料取样部件、信息采集模块、图像处理模块、第二人机交互模块和第二微处理器模块；

所述细骨料取样部件连接所述细度模数检测模块、含水率检测模块和含泥量检测模，所述第一微处理器模块连接所述细度模数检测模块、含水率检测模块、含泥量检测模块、第一人机交互界面和无线通信模块；

所述粗骨料取样部件通过所述信息采集模块连接所述图像处理模块，所述第二微处理器模块连接所述图像处理模块、第二人机交互模块和无线通信模块；

所述无线通信模块连接所述远程监控主机。

本发明的有益效果在于，本发明包含两套砂石骨料质量在线监测系统，其一对细骨料质量中细度模数、含水量、含泥量等指标进行智能在线检测，其二同时对粗骨料中的超逊径含量进行智能在线检测，代替日常的实验室人工检测，从而提高了现有骨料加工系统质量检测的准确性和及时性。

附图说明

图1所示为本发明砂石骨料质量智能监控系统结构示意图。

具体实施方式

下文将结合具体实施例详细描述本发明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

如图1所示，本发明提供的一种砂石骨料质量智能监控系统，包括细骨料监测单元1、粗骨料监测单元2、无线通信模块3和远程监控主机4；细骨料监测单元1包括细骨料取样部件10、细度模数检测模块11、含水率检测模块12、含泥量检测模块13、第一人机交互界面15和第一微处理器模块14；粗骨料监测单元2包括粗骨料取样部件20、信息采集模块21、图像处理模块22、第二人机交互模块24和第二微处理器模块23。

细骨料取样部件10连接细度模数检测模块11、含水率检测模块12和含泥量检测模，第一微处理器模块14连接细度模数检测模块11、含水率检测模块12、含泥量检测模块13、第一人机交互界面15和无线通信模块3。

粗骨料取样部件20通过信息采集模块21连接图像处理模块22，第二微处理器模块23连接图像处理模块22、第二人机交互模块24和无线通信模块3。

无线通信模块3连接远程监控主机4。

远程监控主机4负责完成系统命令的发送、现场检测信息的接收、保存和处理等功能，同时通过设计好的计算机软件程序对采集的现场数据进行分析与处理，给出系统中骨料质量分析报告，并保存。

第一微处理器模块14接收远程监控主机4或第一人机交互界面15的命令，启动细度模数检测模块11、含水率检测模块12和含泥量检测模块13，对骨料生产系统的实时数据进行检测、分析和处理，并实时显示在第一人机交互界面15的显示屏上，同时也可以通过无线通信模块3进行远程发送。

细骨料取样部件10主要为取料、称重、烘干、筛分工作的机械部分，各类电气传感器及电机安装在上面，共同完成各个机械动作及电气参数测量功能。

细骨料监测单元1中的第一微处理器模块14拟采用PCC控制器，主要完成系统整体检测流程的控制。PCC全称为可编程计算机控制器(Programmable ComputerController)，是新一代工业自动化产品，代表了当今工业控制技术的一大趋势。由于它经济高效地集成了PLC、IPC(工控机)和大型计算机的特点，从而以较高的性能价格比为工业界提供了高水平的控制平台。它支持多任务分时操作系统,能够执行高级语言、指令表、梯形图以及功能块,并且具备面向控制的标准功能和独特方便的模块结构，适合机械、电力等多种行业、多种规格的通用控制系统。

本单元的第一人机交互界面15选用触摸屏界面，能够完成监测数据显示和操作控制。

第一人机交互界面15采用DIGITAL PROFACE或三菱触摸屏F930GOT-BWD-C，该触摸屏与第一微处理器模块14通过RS232串口通讯，是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。

含水率检测模块12利用细骨料取样部件10的取样，对细骨料样品进行称重，然后利用微波、红外等加热方式进行烘干，烘干过程中进行搅拌，同时对空气湿度进行实时监测，当空气湿度降低趋近为零时，再次称重，将数据传给第一微处理器模块14进行计算，得出含水率数据。其中的加热、称重、搅拌全部自动完成，不需要人为干预。从而实现了真正的自动化。

细度模数检测模块11利用细骨料取样部件10的取样，对细骨料烘干后，进入到特制的筛网，筛分出不同粒径的骨料，分别测取其重量，最后根据我国现行标准《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/T5151-2001的规定进行计算，砂子细度模数(F·M)计算公式如下：

$F\·M=\frac{(A_2+A_3+A_4+A_5+A_6)-{5A}_1}{100-A_1}$

式中：A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆分别为5mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm、0.16mm各号筛上的累计筛余百分率。

含泥量检测模块13：利用细骨料取样部件10的取样，对细骨料样品进行称重，然后倒入淘洗容器中注入清水充分搅拌淘洗，下一步将所有样品倒入75um的特制筛网上，滤去小于75um的颗粒，同时在(105±5)℃下进行烘干至恒量，待冷却至室温后，称出其质量，将数据传给第一微处理器模块14进行计算，得出含泥量数据。按下面的公式计算含泥量：

$Q_a=\frac{G_0-G_1}{G_0}\×100\%$

其中G₀为试验前烘干样品质量；G₁为试验后烘干样品质量。

无线通信模块3可以采用3G无线通讯，主要完成数据信息的远程发布，拟选用ETCOMW380模块，

第二微处理器模块23接收远程监控主机4或第二人机交互界面的命令，控制信息采集模块21进行信息采集，并对采集到的实时图像数据进行检测，同时控制图像处理模块22对图像进行分析和处理，实时辨识粗骨料中超逊径含量，并显示在第二人机交互界面的显示屏上，同时也可以通过无线通信模块3进行远程发送。

第二微处理器模块23采用32位ARM9微处理器加上一个DSP核的微处理器，主要负责控制实时采集视频/图像数据，然后进行分析处理后进行骨料超逊径辨识，同时实现与远程监控主机4之间的通讯等功能。

ARM9微处理器拟选用三星公司生产的S3C2440A芯片，该处理器由NANDFALSH接口电路、SDRAM接口电路和总线接口电路组成。该处理器采用2片32MB型号为HY57V561620的芯片级联构成64MB的SDRAM存储器，该芯片的内部存储结构是4Banks×4M×16b，共4个Bank。NAND FLASH存储系统采用三星公司的K9F1208U0M芯片，存储容量为64M×8b。

信息采集模块21采用摄像机对生产过程中的骨料进行拍照，该摄像机可采用云台摄像机。

图像处理模块22主要完成对现场工作图像的分析与处理，实时辨识粗骨料中超逊径含量。图像处理模块22选用达芬奇TMS320DM357开发板，该开发板具有ARM926EJ-S内核、270MHz频率工作。该开发板集成了用于视频压缩的D1分辨率H.264编解码器，以及MPEG-4、JPEG与G.711编解码器，以及一个协处理器，从而加速对H.264、MPEG-4和JPEG(HMJCP)数据的处理，此外还集成了一个视频处理子系统。TMS320DM357开发板提供多个编解码器，并具有EMAC功能和特性，并通过一个视频解码芯片和CPU连接，使得CPU可以接受外部的复合视频信号输入和S信号输入，信号都是自动检测，大大提高了视频处理的灵活性；CPU还提供视频DAC，通过几个运算放大器即可把DDR2存储器内的数据输出为用户可观察到的信号，非常方便；除此之外，TMS320DM357开发板还包括很多资源，包括音频输入输出、10M/100M的自适应以太网接口、USB2.0接口、实时时钟、4位LED指示和4位DIP开关量输入、CAN总线及UART接口等等一系列功能；同时该开发板上通过专用的DDR2存储控制器接口扩展了64Mbytes的DDR2SDRAM，为视频应用带来了高吞吐、高容量存储带宽，并可以扩展到最大256Mbyte；256Mbit的Nor Flash为视频应用程序脱机运行提供了有力的容量保证。

粗骨料监测单元2的主要作用是完成现场取料，同时将粗骨料分散下落，让每个石头不重叠，方便现场的图像拍摄和后台图像处理与辨识，以利于计算出超逊径的含量。

无线通信模块3可采用4G无线通讯，主要完成数据信息的远程发布，拟选用ETCOMW380模块。

本发明包含两套砂石骨料质量在线监测系统，其一对细骨料质量中细度模数、含水量、含泥量等指标进行智能在线检测，其二同时对粗骨料中的超逊径含量进行智能在线检测，代替日常的实验室人工检测，从而提高了现有骨料加工系统质量检测的准确性和及时性。

本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (1)

1.一种砂石骨料质量智能监控系统，其特征在于，包括细骨料监测单元、粗骨料监测单元、无线通信模块和远程监控主机；所述细骨料监测单元包括细骨料取样部件、细度模数检测模块、含水率检测模块、含泥量检测模块、第一人机交互界面和第一微处理器模块；所述粗骨料监测单元包括粗骨料取样部件、信息采集模块、图像处理模块、第二人机交互模块和第二微处理器模块；

所述细骨料取样部件连接所述细度模数检测模块、含水率检测模块和含泥量检测模，所述第一微处理器模块连接所述细度模数检测模块、含水率检测模块、含泥量检测模块、第一人机交互界面和无线通信模块；

所述粗骨料取样部件通过所述信息采集模块连接所述图像处理模块，所述第二微处理器模块连接所述图像处理模块、第二人机交互模块和无线通信模块；

所述无线通信模块连接所述远程监控主机。