CN106225892B - 行车钢水计量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行车钢水计量方法及系统，该系统包括计算机、RFID读卡器以及安装在行车上的行车秤和RFID标签，RFID读卡器安装在转炉出钢位，通过RFID射频技术识别行车是否在转炉出钢位上，计算机通过RFID读卡器读取行车上的RFID标签的标签编号，行车秤用于检测钢包的重量，并将重量数据发送给对应的接收设备，计算机用于读取接收设备内的重量数据，然后结合位置信号可逻辑推理出称重类型，分别计算空灌重量和重灌重量，并将重灌重量减去空灌重量得到钢水的净重，计算机将净重、出钢位置、称重类型、重罐重量、空罐重量组成一条完整记录存入数据库。其能用行车秤精确计量钢水重量，并能自动匹配转炉的炉座。

Description

行车钢水计量方法及系统
技术领域
本发明涉及钢铁行业钢水重量计量领域，具体涉及一种行车钢水计量方法及系统。
背景技术
炼钢厂吹炼完成后会出钢，把钢水倒入大包。出钢结束后要求得到钢水的重量，以便后工序准确掌握出钢量，这就要求出钢前对轻灌称重，出钢后对重灌称重，然后计算出本炉钢水的净重。之前很多钢厂都采用的是钢车秤，钢车秤计量波动小，精度高。但由于安装位置在钢车上，工作环境恶劣，容易被喷溅的钢水烧坏，维护量大，也很不方便。
用于吊运钢水灌的行车上安装有行车秤，秤的数据能无线发送到地面操作室。但在吊运过程中，由于不是静止的受力，所以数据是波动的，如果靠人工来读取某一时刻的瞬时值，是不能代表这炉的准确重量，并且多个行车能吊运多个转炉的钢包，钢包又有轻灌和重灌重量，如果靠人工来区分多个秤的读数和相应的炉座对应关系也是不现实的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种行车钢水计量方法及系统，其能用行车秤精确计量钢水重量，并能自动匹配转炉的炉座，同时把称重结果传入MES的计算机系统。
本发明的目的是这样实现的：一种行车钢水计量方法，包括如下步骤：
1）数据分析处理设备中存储重量数组、首次到位标志、到位时有钢包标志、离开时有钢包标志、有效称重标志、平均重量、称重类型，将存储重量数组、首次到位标志、到位时有钢包标志、离开时有钢包标志、有效称重标志、平均重量、称重类型均置0。数据分析处理设备可以是计算机、PLC、单片机或嵌入式系统等具有处理能力的设备。当然，优选地，数据分析处理设备采用计算机。
2）到位检测装置实时检测行车，判断行车是否在转炉出钢位上。到位检测装置可以采用各种定位装置，比如RFID、激光测距，旋转编码器等，但本发明不需要连续跟踪位置，因此，所述到位检测装置为RFID读卡器最合适，所述RFID读卡器安装在转炉出钢位对应的行车轨道边。
21）当到位检测装置检测到行车在转炉出钢位上时，数据分析处理设备读取行车秤检测的重量数据，并判断首次到位标志是否置1，若首次到位标志置0，则将首次到位标志置1，并将行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量与第一标准值进行比较，判断行车刚到达转炉出钢位时有无钢包，如果行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量大于或等于第一标准值，则将到位时有钢包标志置1，如果行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量小于第一标准值，则将到位时有钢包标志置0，继续步骤3）；若首次到位标志置1，则直接继续步骤3）；
22）当到位检测装置检测到行车不在转炉出钢位时，判断首次到位标志是否置1，若首次到位标志置0，则返回步骤2）；若首次到位标志置1，则将首次到位标志置0，并将行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量与第一标准值进行比较，判断行车刚离开转炉出钢位时有无钢包，如果行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量大于或等于第一标准值，则将离开时有钢包标志置1，如果行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量小于第一标准值，则将离开时有钢包标志置0，然后继续步骤4）；
3）将重量数据保存到重量数组中，返回步骤2）；
4）过滤掉重量数组中的无效数据，对重量数组中的有效数据进行算术平均，得到平均重量；
5）若到位时有钢包标志置1，离开时有钢包标志置0，且步骤4）得到的平均重量大于或等于第一标准值且小于第二标准值，则将有效称重标志置1，称重类型为放空罐，步骤4）得到的平均重量为空罐重量，将空罐重量保存到数据库的一条新纪录中，返回步骤2）；否则，继续步骤6）；
6）若到位时有钢包标志置0，离开时有钢包标志置1，且步骤4）得到的平均重量大于或等于第二标准值，则将有效称重标志置1，称重类型为吊重罐，步骤4）得到的平均重量为重罐重量，更新数据库中最近一条纪录的重罐重量，组成一条完整记录存入数据库。
第一标准值、第二标准值根据实际情况人为设定。如果第一标准值≤ 钢包重量 <第二标准值，则钢包为空罐，如果钢包重量 ≥第二标准值，则钢包为重罐。
步骤4）中过滤掉重量数组中的无效数据的具体过滤算法如下：把重量数组中的重量数据进行从小到大排序，然后把第一个重量数据作为标准重量，从下一个重量数据开始依次和这个标准重量比较，如果重量数据<标准重量+偏差值，那么把这些满足要求的重量数据写入一个新的重量数组，如果重量数据≥标准重量+偏差值，那么终止这次比较，然后把新的重量数组的个数和原重量数组的个数进行比较，如果新的重量数组的个数超过原重量数组的一半，则判定新的重量数组的值是有效的，否则把第二个重量数据作为标准重量继续上述过程筛选，直到找到有效的重量数组。
将行车秤检测的重量数据与第一标准值进行比较，若重量数据小于第一标准值，则判定行车上无钢包，若重量数据大于或等于第一标准值，则判定行车上有钢包。
步骤3）为：将行车秤检测的重量数据与第一标准值进行比较，若行车秤检测的重量数据大于或等于第一标准值，则将行车秤检测的重量数据保存到重量数组中，返回步骤2）；若行车秤检测的重量数据小于第一标准值，则直接返回步骤2）。
将重灌重量减去空灌重量得到钢水的净重，将净重、出钢位置、称重类型、重罐重量、空罐重量、时间信息组成一条完整记录存入数据库，同时发送信息给MES。
一种行车钢水计量系统，包括计算机、RFID读卡器以及安装在行车上的行车秤和RFID标签，所述RFID读卡器安装在转炉出钢位对应的行车轨道边，所述RFID读卡器用于通过RFID射频技术识别行车是否在转炉出钢位上，所述RFID读卡器与计算机建立通讯连接，所述计算机通过RFID读卡器读取行车上的RFID标签的标签编号，所述行车秤用于检测钢包的重量，并将重量数据发送给对应的接收设备，所述计算机用于读取接收设备内的重量数据，然后结合位置信号可逻辑推理出称重类型，分别计算空灌重量和重灌重量，并将重灌重量减去空灌重量得到钢水的净重，计算机将净重、出钢位置、称重类型、重罐重量、空罐重量组成一条完整记录存入数据库，同时发送信息给MES。计算机为具有数据分析处理功能的设备。接收设备与无线行车秤配套使用，实现数据的无线接收。
所述RFID读卡器通过以太网与计算机连接。
所述行车秤通过无线方式与接收设备连接，所述计算机与接收设备通过串口连接。
本发明的有益效果为：由于本发明通过RFID射频技术识别行车是否在转炉出钢位上，通过行车上安装编号不同的RFID标签，用行车秤精确计量钢水重量，能自动匹配转炉的炉座。且采用本发明的系统配合方法能够自动精确计量轻灌重量、重灌重量、钢水重量、出钢位置、作业类型(放空罐和吊重罐)以及时间等信息组成一条完整记录存入数据库，同时发送信息给MES，能很清楚显示到哪个转炉位置进行了一次什么作业，作业的重量是多少，什么时间等，减少了工人的劳动强度，避免人为出错。且由于本发明过滤掉重量数组中的无效数据如起吊时不稳定状态的重量和中间的干扰数据，对重量数组中的有效数据进行算术平均，得到平均重量，计量更精确。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的行车钢水计量系统的示意图；
图2为本发明的行车钢水计量方法的流程图。
具体实施方式
参见图1，本实施例公开了一种行车钢水计量系统，包括计算机1、RFID读卡器2以及安装在行车3上的行车秤和RFID标签，所述RFID读卡器安装在转炉出钢位，通过RFID射频技术识别行车是否在转炉出钢位上，所述RFID读卡器与计算机建立通讯连接。所述RFID读卡器通过以太网交换机4与计算机连接。所述计算机通过RFID读卡器读取行车上的RFID标签的标签编号，所述行车秤用于检测钢包的重量，并将重量数据发送给对应的接收设备。所述行车秤通过无线方式与接收设备连接，所述计算机与接收设备通过串口连接。所述计算机用于读取接收设备内的重量数据，然后结合位置信号可逻辑推理出称重类型，分别计算空灌重量和重灌重量，并将重灌重量减去空灌重量得到钢水的净重，计算机将净重、出钢位置、称重类型、重罐重量、空罐重量组成一条完整记录存入数据库，同时发送信息给MES。本实施例的接收设备为接收仪表。
参见图2，本实施例公开了一种行车钢水计量方法，包括如下步骤：
1）数据分析处理设备中存储重量数组、首次到位标志、到位时有钢包标志、离开时有钢包标志、有效称重标志、平均重量、称重类型，将存储重量数组、首次到位标志、到位时有钢包标志、离开时有钢包标志、有效称重标志、平均重量、称重类型均置0。数据分析处理设备可以是计算机、PLC、单片机等具有处理能力的设备。当然，优选地，数据分析处理设备采用计算机。
2）到位检测装置实时检测行车，判断行车是否在转炉出钢位上。到位检测装置可以采用各种定位装置，比如RFID、激光测距，旋转编码器等，但本发明不需要连续跟踪位置，因此，所述到位检测装置为RFID读卡器最合适。本实施例的所述到位检测装置为RFID读卡器，所述RFID读卡器安装在转炉出钢位对应的行车轨道边。
21）当到位检测装置检测到行车在转炉出钢位上时，数据分析处理设备读取行车秤检测的重量数据，并判断首次到位标志是否置1，若首次到位标志置0，则将首次到位标志置1，并将行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量与第一标准值进行比较，判断行车刚到达转炉出钢位时有无钢包，如果行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量大于或等于第一标准值，则将到位时有钢包标志置1，如果行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量小于第一标准值，则将到位时有钢包标志置0，继续步骤3）；若首次到位标志置1，则直接继续步骤3）；
22）当到位检测装置检测到行车不在转炉出钢位时，判断首次到位标志是否置1，若首次到位标志置0，则返回步骤2）；若首次到位标志置1，则将首次到位标志置0，并将行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量与第一标准值进行比较，判断行车刚离开转炉出钢位时有无钢包，如果行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量大于或等于第一标准值，则将离开时有钢包标志置1，如果行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量小于第一标准值，则将离开时有钢包标志置0，然后继续步骤4）；
将行车秤检测的重量数据与第一标准值进行比较，若重量数据小于第一标准值，则判定行车上无钢包，若重量数据大于或等于第一标准值，则判定行车上有钢包。钢包又有空灌重量和重灌重量。第一标准值、第二标准值根据实际情况人为设定。本实施例的第一标准值为20吨，第二标准值为90吨。20吨≤ 重量 <90吨为空罐，重量 ≥ 90吨为重罐。
3）将重量数据保存到重量数组中，返回步骤2）。优选地，步骤3）为：将行车秤检测的重量数据与第一标准值进行比较，若行车秤检测的重量数据大于或等于第一标准值，则将行车秤检测的重量数据保存到重量数组中，返回步骤2）；若行车秤检测的重量数据小于第一标准值，则直接返回步骤2）。
4）过滤掉重量数组中的无效数据，对重量数组中的有效数据进行算术平均，得到平均重量。步骤4）中过滤掉重量数组中的无效数据的具体过滤算法如下：把重量数组中的重量数据进行从小到大排序，然后把第一个重量数据作为标准重量，从下一个重量数据开始依次和这个标准重量比较，如果重量数据<标准重量+偏差值，那么把这些满足要求的重量数据写入一个新的重量数组，如果重量数据≥标准重量+偏差值，那么终止这次比较，然后把新的重量数组的个数和原重量数组的个数进行比较，如果新的重量数组的个数超过原重量数组的一半，则判定新的重量数组的值是有效的，否则把第二个重量数据作为标准重量继续上述过程筛选，直到找到有效的重量数组。偏差值根据实际情况人为设定。偏差值是根据现场实时称重数据统计分析得出。因为本实施例中行车还没完全吊起钢水罐时是非稳定状态，这时的重量和稳定状态下的重量之间的偏差远远大于3吨，并且非稳定状态的数据个数远远小于整个数据个数的50%。在匀速起吊过程中重量是稳定状态，这时重量之间的波动在3吨以内，并且稳定数据的个数会远远大于整个数据个数的50%，因此，将本实施例的偏差值设为3吨。如果重量数据减去标准重量小于3吨，则判定该重量为稳定状态下的重量，并且所有稳定数据占到整个数据量的50%以上才有效。如果，重量数据减去标准重量大于或等于3吨，则判定该重量为非稳定状态时的重量。
5）若到位时有钢包标志置1，离开时有钢包标志置0，且步骤4）得到的平均重量大于或等于第一标准值且小于第二标准值，则将有效称重标志置1，称重类型为放空罐，步骤4）得到的平均重量为空罐重量，将空罐重量保存到数据库的一条新纪录中，返回步骤2）；否则，继续步骤6）；
6）若到位时有钢包标志置0，离开时有钢包标志置1，且步骤4）得到的平均重量大于或等于第二标准值，则将有效称重标志置1，称重类型为吊重罐，步骤4）得到的平均重量为重罐重量，更新数据库中最近一条纪录的重罐重量，组成一条完整记录存入数据库。将重灌重量减去空灌重量得到钢水的净重，将净重、出钢位置、称重类型、重罐重量、空罐重量、时间信息组成一条完整记录存入数据库，同时发送信息给MES。
本发明可以有一个或多个转炉出钢位，本实施例以3个转炉出钢位为例进行说明。用RFID射频技术识别行车是否到达出钢位位置。行车轨道边缘0.5米处，在相应3座转炉出钢位置对应的行车轨道边分别安装RFID读卡器，3台行车上安装编号不同的RFID标签，读卡器通过以太网和地面的计算机连接。这样当行车到达出钢口进行吊装作业，计算机通过读卡器读出行车上的标签编号，从而知道哪台行车正在哪个转炉出钢位进行吊装作业。3台行车的行车秤将重量数据无线发送到地面的对应的接收设备，计算机通过串口读取表里面的重量数据，然后结合位置信号可逻辑推理出放空罐，吊重罐，路过等三种作业状态。具体判断逻辑如下：
1.到达出钢位有重量（钢包），离开出钢位无重量（钢包），判断为放空罐。
2.到达出钢位无重量（钢包），离开出钢位有重量（钢包），判断为吊重罐。
3.离开出钢位和到达出钢位的重量类型一致，判断为行车路过。
当行车到达出钢位时，计算机每隔0.3秒读取一个重量数据保存到重量数组中，当行车离开出钢位时，对重量数组中的数据进行筛选，过滤掉起吊时不稳定状态的重量和中间的干扰数据。对重量数组中的有效数据进行算术平均，得到平均重量。这个重量和上面的出钢位置以及作业类型一道，就能得到哪个转炉位置进行了一次什么作业，作业的重量是多少。一个出钢位置一次放空罐和一次吊重罐完成后，就能得到钢水的净重。出钢位置、作业类型(放空罐和吊重罐)、作业重量、净重组成一条完整记录存入数据库，同时发送信息给MES。
本发明不仅仅局限于上述实施例，在不背离本发明技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种行车钢水计量方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）数据分析处理设备中存储重量数组、首次到位标志、到位时有钢包标志、离开时有钢包标志、有效称重标志、平均重量、称重类型，将存储重量数组、首次到位标志、到位时有钢包标志、离开时有钢包标志、有效称重标志、平均重量、称重类型均置0；
2）到位检测装置实时检测行车，判断行车是否在转炉出钢位上；
21）当到位检测装置检测到行车在转炉出钢位上时，数据分析处理设备读取行车秤检测的重量数据，并判断首次到位标志是否置1，若首次到位标志置0，则将首次到位标志置1，并将行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量与第一标准值进行比较，判断行车刚到达转炉出钢位时有无钢包，如果行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量大于或等于第一标准值，则将到位时有钢包标志置1，如果行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量小于第一标准值，则将到位时有钢包标志置0，继续步骤3）；若首次到位标志置1，则直接继续步骤3）；
22）当到位检测装置检测到行车不在转炉出钢位时，判断首次到位标志是否置1，若首次到位标志置0，则返回步骤2）；若首次到位标志置1，则将首次到位标志置0，并将行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量与第一标准值进行比较，判断行车刚离开转炉出钢位时有无钢包，如果行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量大于或等于第一标准值，则将离开时有钢包标志置1，如果行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量小于第一标准值，则将离开时有钢包标志置0，继续步骤4）；
3）将行车秤检测的重量数据与第一标准值进行比较，若行车秤检测的重量数据大于或等于第一标准值，则将行车秤检测的重量数据保存到重量数组中，返回步骤2）；若行车秤检测的重量数据小于第一标准值，则直接返回步骤2）；
4）过滤掉重量数组中的无效数据，对重量数组中的有效数据进行算术平均，得到平均重量；
5）若到位时有钢包标志置1，离开时有钢包标志置0且步骤4）得到的平均重量大于或等于第一标准值且小于第二标准值，则将有效称重标志置1，称重类型为放空罐，步骤4）得到的平均重量为空罐重量，将空罐重量保存到数据库的一条新纪录中，返回步骤2）；否则，继续步骤6）；
6）若到位时有钢包标志置0，离开时有钢包标志置1，且步骤4）得到的平均重量大于或等于第二标准值，则将有效称重标志置1，称重类型为吊重罐，步骤4）得到的平均重量为重罐重量，更新数据库中最近一条纪录的重罐重量，组成一条完整记录存入数据库。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4）中过滤掉重量数组中的无效数据的具体过滤算法如下：把重量数组中的重量数据进行从小到大排序，然后把第一个重量数据作为标准重量，从下一个重量数据开始依次和这个标准重量比较，如果重量数据<标准重量+偏差值，那么把这些满足要求的重量数据写入一个新的重量数组，如果重量数据≥标准重量+偏差值，那么终止这次比较，然后把新的重量数组的个数和原重量数组的个数进行比较，如果新的重量数组的个数超过原重量数组的一半，则判定新的重量数组的值是有效的，否则把第二个重量数据作为标准重量继续上述过程筛选，直到找到有效的重量数组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：如果第一标准值≤钢包重量<第二标准值，则钢包为空罐，如果钢包重量≥第二标准值，则钢包为重罐。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将重灌重量减去空灌重量得到钢水的净重，将净重、出钢位置、称重类型、重罐重量、空罐重量、时间信息组成一条完整记录存入数据库，同时发送信息给MES。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述到位检测装置为RFID读卡器，所述RFID读卡器安装在转炉出钢位对应的行车轨道边，所述数据分析处理设备为计算机。
6.一种行车钢水计量系统，其特征在于：包括计算机、RFID读卡器以及安装在行车上的行车秤和RFID标签，所述RFID读卡器用于通过RFID射频技术识别行车是否在转炉出钢位上，所述RFID读卡器与计算机建立通讯连接，所述计算机通过RFID读卡器读取行车上的RFID标签的标签编号，所述行车秤用于检测钢包的重量，并将重量数据发送给对应的接收设备，所述计算机用于读取接收设备内的重量数据，然后结合位置信号可逻辑推理出称重类型，分别计算空灌重量和重灌重量，并将重灌重量减去空灌重量得到钢水的净重，计算机将净重、出钢位置、称重类型、重罐重量、空罐重量组成一条完整记录存入数据库；
采用上述行车钢水计量系统进行钢水计量的步骤如下：
1）计算机中存储重量数组、首次到位标志、到位时有钢包标志、离开时有钢包标志、有效称重标志、平均重量、称重类型，将存储重量数组、首次到位标志、到位时有钢包标志、离开时有钢包标志、有效称重标志、平均重量、称重类型均置0；
2）RFID读卡器实时检测行车，判断行车是否在转炉出钢位上；
21）当RFID读卡器检测到行车在转炉出钢位上时，计算机读取行车秤检测的重量数据，并判断首次到位标志是否置1，若首次到位标志置0，则将首次到位标志置1，并将行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量与第一标准值进行比较，判断行车刚到达转炉出钢位时有无钢包，如果行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量大于或等于第一标准值，则将到位时有钢包标志置1，如果行车刚到达转炉出钢位时行车秤检测的当前重量小于第一标准值，则将到位时有钢包标志置0，继续步骤3）；若首次到位标志置1，则直接继续步骤3）；
22）当RFID读卡器检测到行车不在转炉出钢位时，判断首次到位标志是否置1，若首次到位标志置0，则返回步骤2）；若首次到位标志置1，则将首次到位标志置0，并将行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量与第一标准值进行比较，判断行车刚离开转炉出钢位时有无钢包，如果行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量大于或等于第一标准值，则将离开时有钢包标志置1，如果行车刚离开转炉出钢位时行车秤检测的当前重量小于第一标准值，则将离开时有钢包标志置0，继续步骤4）；
3）将行车秤检测的重量数据与第一标准值进行比较，若行车秤检测的重量数据大于或等于第一标准值，则将行车秤检测的重量数据保存到重量数组中，返回步骤2）；若行车秤检测的重量数据小于第一标准值，则直接返回步骤2）；
4）过滤掉重量数组中的无效数据，对重量数组中的有效数据进行算术平均，得到平均重量；
5）若到位时有钢包标志置1，离开时有钢包标志置0且步骤4）得到的平均重量大于或等于第一标准值且小于第二标准值，则将有效称重标志置1，称重类型为放空罐，步骤4）得到的平均重量为空罐重量，将空罐重量保存到数据库的一条新纪录中，返回步骤2）；否则，继续步骤6）；
6）若到位时有钢包标志置0，离开时有钢包标志置1，且步骤4）得到的平均重量大于或等于第二标准值，则将有效称重标志置1，称重类型为吊重罐，步骤4）得到的平均重量为重罐重量，更新数据库中最近一条纪录的重罐重量，组成一条完整记录存入数据库。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述RFID读卡器通过以太网与计算机连接。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述行车秤通过无线方式与接收设备连接，所述计算机与接收设备通过串口连接。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述计算机用于将存入数据库中的净重、出钢位置、称重类型、重罐重量、空罐重量组成的记录发送给MES。
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