CN115709517A - 一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，包括主控单元，所述主控单元电连接有视频监控单元、智能化控制单元和信息化管理系统，所述信息化管理系统包括小构产品信息单元、生产调度单元、混凝土管理单元和物料管理单元，所述智能化控制单元包括智能化成品输送模块、智能化码垛模块、智能化翻转震动模块、智能化养护模块、智能化布料震动模块和智能混凝土输送模块，所述主控单元的构架包括感知层、网络层、云平台、数据层和应用层。本发明所述的一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，此系统能有效发挥生产线上自动化设备的作用，能有效减少工程与人工成本，同时能大大提高工作效率，减少工期。

Description

一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统

技术领域

本发明涉及公路桥涵施工领域，特别涉及一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统。

背景技术

公路桥涵用小型预制件主要用于公路与桥梁附属结构中，如边沟板、六角块、路缘石等，其单体体积小、用量大、施工质量控制困难，传统的施工工艺多道工序需要人工来完成，人工施工存在较多问题，如用人数量巨大，出现招工难问题，人工施工效率低，工期延长问题，人工施工成本高，工程成本增加的问题，目前自动化设备设施无法发挥其作用。

因此，提出一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，包括主控单元，所述主控单元电连接有视频监控单元、智能化控制单元和信息化管理系统，所述信息化管理系统包括小构产品信息单元、生产调度单元、混凝土管理单元和物料管理单元，所述智能化控制单元包括智能化成品输送模块、智能化码垛模块、智能化翻转震动模块、智能化养护模块、智能化布料震动模块和智能混凝土输送模块。

所述主控单元的构架包括感知层、网络层、云平台、数据层和应用层。

优选的，所述主控单元的输出端与视频监控单元、智能化控制单元和信息化管理系统的输入端电性连接，所述视频监控单元包括摄像机，所述摄像机的输出端与视频采集模块的输入端电性连接，所述视频采集模块的输出端与视频输送模块的输入端电性连接，所述视频输送模块的输出端与配电单元的输入端电性连接，所述视频输送模块的输出端与显示单元的输入端电性连接，所述显示单元的输出端与监控机房控制单元的输入端电性连接。

优选的，所述感知层包括数据源、RFID、拌合站、温度传感器和管理系统，所述网络层包括移动通信、固网通信和远程通信，所述云平台包括数据总线ESB和云计算，所述云计算包括计算、网络、存储和安全。

优选的，所述数据层包括数据加载整合、数据储存管理和决策支持，所述数据加载整合包括接口集成、数据分析、数据转换和数据融合，所述数据储存管理包括数据储存、大数据建模、数据整合清理和历史数据清理。

优选的，所述决策支持包括拌合分析、构件养生、现场监控、分析/模拟/预测。

优选的，所述感知层的输出端与移动通信、固网通信和远程通信的输入端电性连接。

优选的，所述应用层包括业务控制和管理服务，所述业务控制包括生产分析、养生控制、构件跟踪、进度巡查和质量控制，所述管理服务包括分析报告、进度展示、物资管理、质量管理、人员监控、问题整改，所述应用层的输出端与移动终端、车载终端、PC端和大屏的输入端电性连接。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，具备以下有益效果：

1、该小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，通过设置的视频监控单元，能使小构制造生产管理更加科学化、规范化、智能化、信息化、准确化，通过在构件预制生产的关键节点、重点部位上安装摄像机，实现全覆盖远程视频监控。

2、该小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，通过设置的智能化布料震动模块，用于预制件环形生产线中，向预制件模具中进行混凝土布料，通过设置的智能化养护模块能采用信息化的手段建立预测、预警机制，它能够主动对质量、进度、安全等施工方面的隐患实时进行监测处理，实现在预处理阶段消除隐患，完全由科学决策为主导，精细化和信息化施工为辅导的施工管理新境界，系统能够严格保证小构预制件养生的效果，避免由养护不足而导致的小构预制件表面缺陷和强度不足等问题，实现对小构预制件养生的施工过程管理和自动化控制，具有很高的工程施工应用价值。

3、该小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，通过设置的大屏，能实现流程图形化，便于现场操作工，熟悉现场流程，实现故障跟踪可视化，便于维护人员对设备故障实施跟踪以及快速处理，实现现场重要数据可监视化，例如蒸养室温度与湿度等重要数据实时进行观测与控制，实现现场仓储系统数据化，形成产量可视化。

4、该小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，通过利用云平台，实现对小构产线的生产流程全程监控，实现对小构现场网络视频的监控，现场质量安全监控的可视化和智能化，具有实时预览、历史回放、设备管理、系统管理等功能，实现对现场设备故障管理的功能，可完成现场故障的实时、历史记录，对现场控制系统远程进行维护；实现现场预制件产量的实时更新，查询以及报表等功能。

附图说明

图1是本发明主控单元的系统图；

图2是本发明主控单元的构架图；

图3是本发明视频监控单元的系统图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

具体实施例一：

如图1-3所示，一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，包括主控单元，主控单元电连接有视频监控单元、智能化控制单元和信息化管理系统，信息化管理系统包括小构产品信息单元、生产调度单元、混凝土管理单元和物料管理单元，智能化控制单元包括智能化成品输送模块、智能化码垛模块、智能化翻转震动模块、智能化养护模块、智能化布料震动模块和智能混凝土输送模块，主控单元的构架包括感知层、网络层、云平台、数据层和应用层，主控单元的输出端与视频监控单元、智能化控制单元和信息化管理系统的输入端电性连接，视频监控单元包括摄像机，摄像机的输出端与视频采集模块的输入端电性连接，视频采集模块的输出端与视频输送模块的输入端电性连接，视频输送模块的输出端与配电单元的输入端电性连接，视频输送模块的输出端与显示单元的输入端电性连接，显示单元的输出端与监控机房控制单元的输入端电性连接，感知层包括数据源、RFID、拌合站、温度传感器和管理系统，网络层包括移动通信、固网通信和远程通信，云平台包括数据总线ESB和云计算，云计算包括计算、网络、存储和安全，数据层包括数据加载整合、数据储存管理和决策支持，数据加载整合包括接口集成、数据分析、数据转换和数据融合，数据储存管理包括数据储存、大数据建模、数据整合清理和历史数据清理，决策支持包括拌合分析、构件养生、现场监控、分析/模拟/预测，感知层的输出端与移动通信、固网通信和远程通信的输入端电性连接，应用层包括业务控制和管理服务，业务控制包括生产分析、养生控制、构件跟踪、进度巡查和质量控制，管理服务包括分析报告、进度展示、物资管理、质量管理、人员监控、问题整改，应用层的输出端与移动终端、车载终端、PC端和大屏的输入端电性连接。

具体实施例二：

摄像头均为网络摄像头、网络硬盘录像机等设备，其均安装在生产车间内，采用4G/5G、宽带等网络方式将视频图像上传至机房的数据库平台，再通过终端设备远程访问现场视频图像，实现构件监控中心现场质量安全监控的可视化和智能化，具有实时预览、历史回放、设备管理、系统管理等功能。

如图2所示，主控单元采用DCS架构，控制室电脑WCS软件，控制主控制器西门子1500PLC，与7台从站PLC实现数据交换，从而控制现场设备自动化运行以及数据读取，完成仓库管理控制，获取入库及出库信息，控制室西门子1500PLC为主控制器，分控制器为：进料控制器西门子1200PLC、出料控制器西门子1200PLC、码垛区控制器西门子1200PLC，进料堆垛机控制器西门子1200PLC，出料堆垛机控制器西门子1200PLC，RGV1控制器西门子1200PLC，RGV2控制器西门子1200PLC，其中主CPU1500和堆垛机PLC、穿梭车RGVPLC实现无线4G通讯。

图1中智能化布料震动模块采用混凝土布料机和振动台组合布置，混凝土布料机用于预制件环形生产线中，向预制件模具中进行混凝土布料，其机构主要包括纵向、门架式钢构机架、横向小车走行机构、混凝土储料斗、推杆系统、安全装置、电气控制系统等。混凝土振动台用于布料后的振捣密实，其结构主要由升降辊道、减震机构、振动台座、电气控制系统、气动控制系统几个部分构成。用混凝土振捣专用振动电机，控制系统具有手动/自动模式，变频调速控制实现振动电机的旋向、频率、振幅的调整需要。

图1中智能化养护模块由无线接收主机、无线温湿度传感器、电动阀门、本地控制器、声光报警器和以太网串口转换器等组成，通过设定时间、传感器采集的温度和湿度，将该数值上传至监控机房的服务器进行分析比较，然后自动发布控制指令，实现自动化养护，智能自动化养护系统主要采用信息化的手段建立预测、预警机制，它能够主动对质量、进度、安全等施工方面的隐患实时进行监测处理，实现在预处理阶段消除隐患，完全由科学决策为主导，精细化和信息化施工为辅导的施工管理新境界，系统能够严格保证小构预制件养生的效果，避免由养护不足而导致的小构预制件表面缺陷和强度不足等问题，实现对小构预制件养生的施工过程管理和自动化控制，具有很高的工程施工应用价值。

图1中智能化成品输送模块的作用是把养护好的模具进行翻转后，放到脱模台上脱模，翻转脱模装置主要由脱模台、翻转装置、电气系统、气压系统构成，翻转装置由两个堆成结构构成，翻转结构又分为开合机构、固定台座、翻转机构、提升机构等。

图1中智能化码垛模块的作用是将脱模后的预制块通过码垛机械手进行码垛，本机械手采用吸盘式设计，通过真空吸盘吸附脱模后的小型预制块，码放到托盘上，码放一层后通过升降装置进行第二层的码放作业。

通过设置的视频监控单元，能使小构制造生产管理更加科学化、规范化、智能化、信息化、准确化，通过在构件预制生产的关键节点、重点部位上安装摄像机，实现全覆盖远程视频监控，通过设置的智能化布料震动模块，用于预制件环形生产线中，向预制件模具中进行混凝土布料，通过设置的智能化养护模块能采用信息化的手段建立预测、预警机制，它能够主动对质量、进度、安全等施工方面的隐患实时进行监测处理，实现在预处理阶段消除隐患，完全由科学决策为主导，精细化和信息化施工为辅导的施工管理新境界，系统能够严格保证小构预制件养生的效果，避免由养护不足而导致的小构预制件表面缺陷和强度不足等问题，实现对小构预制件养生的施工过程管理和自动化控制，具有很高的工程施工应用价值，通过设置的大屏，能实现流程图形化，便于现场操作工，熟悉现场流程，实现故障跟踪可视化，便于维护人员对设备故障实施跟踪以及快速处理，实现现场重要数据可监视化，例如蒸养室温度与湿度等重要数据实时进行观测与控制，实现现场仓储系统数据化，形成产量可视化，通过利用云平台，实现对小构产线的生产流程全程监控，实现对小构现场网络视频的监控，现场质量安全监控的可视化和智能化，具有实时预览、历史回放、设备管理、系统管理等功能，实现对现场设备故障管理的功能，可完成现场故障的实时、历史记录，对现场控制系统远程进行维护；实现现场预制件产量的实时更新，查询以及报表等功能。

需要说明的是，本发明为一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，使用时采用常规混凝土拌和工艺，控制智能化成品输送模块将其运送至生产线，采用罐车上料的方式，实现布料机和小型搅拌站自动对接，混凝土混合完毕后，直接进入布料机，控制智能化布料震动模块调整混凝土的布料量和布料输送速度，自动布料机可完成多种预制件模具的自动布料，在自动化布料机前段，安装脱模剂自动喷涂设备，对模具盒进行自动喷油，该设备具备调节喷油量的多少以及喷油的方向，混凝土入模完成后，输送至振动台振动，将模具内的砼振动均匀，直至砼中的气泡完全散尽，混凝土停止下沉，表面出现平坦、泛浆为止，振捣过程中可辅以人工找平，并应随时检查模具，如有变形或松动，应及时采取措施补救，预制件振动完成后，通过输送线输送至上架机，通过上架机将其安置在特制的模具架上，完成预制件上架工序后，链条输送线将预制件托盘输送至堆垛机上，堆垛机将其运送到指定的巷道口，随后通过穿梭车将预制件托盘运送到指定的库位，启动智能化养护模块，蒸汽养护系统由蒸汽发生器、自动转运设备和温湿度控制系统组成，养护室内温湿度传感器采集养护数据，并将数据上传到环境监控云平台，平台通过分析采集到数据来控制蒸汽发生器启停，进而确保养护室内的温湿度满足养护要求，蒸汽养护包括静停、升温、恒温和降温四个阶段：静停阶段从混凝土全部浇捣完毕开始计算至少2小时；升温阶段的升温速度不得大于15℃/h，且保持至少2小时；恒温阶段的温度为55±2℃，且保持至少6小时；降温阶段的降温速度不得大于10℃/h，且保持至少3小时，完成预制件蒸汽养护工序后，通过穿梭车将预制件托盘运送至堆垛机上，然后堆垛机将运送到链式输送线，随后通过链式输送线将托盘运送到下架机区域，通过下架机的升降平台和取货平台，将模具从模具架上取出，模具下架机将模具从托盘上取出，并通过输送线将模具送到翻转取模区域，翻转取模区域由自动翻转平台、震床、自动取模区域组成，自动翻转平台将模具盒翻转后，输送至振床进行振动脱模，采用自动取模系统取模，模具经过翻转、震动工位后，由桁架机器人把空模具盒自动抓取到模具回流线，模具盒流转到自动布料机前段，进行下一个流程的混凝土浇筑，预制块输送至码垛区域后，通过排序工位，利用气缸和挡板进行有效排序，从而实现机器人对预制件的自动抓取码垛工艺，其它种类的预制件需通过人工码垛或使用智能助力臂辅助完成码垛，完成码垛后，由人工手动完成捆扎，完成打包后，流转至下架位置处，叉车运至存储现场进行自然养护存放区，在小型预制构件的生产线进行工作时，视频监控单元会对其全部操作过程进行监控，同时哥各个模块控制相应的流程。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，包括主控单元，其特征在于：所述主控单元电连接有视频监控单元、智能化控制单元和信息化管理系统，所述信息化管理系统包括小构产品信息单元、生产调度单元、混凝土管理单元和物料管理单元，所述智能化控制单元包括智能化成品输送模块、智能化码垛模块、智能化翻转震动模块、智能化养护模块、智能化布料震动模块和智能混凝土输送模块

所述主控单元的构架包括感知层、网络层、云平台、数据层和应用层。

2.根据权利要求1所述的一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，其特征在于：所述主控单元的输出端与视频监控单元、智能化控制单元和信息化管理系统的输入端电性连接，所述视频监控单元包括摄像机，所述摄像机的输出端与视频采集模块的输入端电性连接，所述视频采集模块的输出端与视频输送模块的输入端电性连接，所述视频输送模块的输出端与配电单元的输入端电性连接，所述视频输送模块的输出端与显示单元的输入端电性连接，所述显示单元的输出端与监控机房控制单元的输入端电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，其特征在于：所述感知层包括数据源、RFID、拌合站、温度传感器和管理系统，所述网络层包括移动通信、固网通信和远程通信，所述云平台包括数据总线ESB和云计算，所述云计算包括计算、网络、存储和安全。

4.根据权利要求1所述的一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，其特征在于：所述数据层包括数据加载整合、数据储存管理和决策支持，所述数据加载整合包括接口集成、数据分析、数据转换和数据融合，所述数据储存管理包括数据储存、大数据建模、数据整合清理和历史数据清理。

5.根据权利要求1所述的一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，其特征在于：所述决策支持包括拌合分析、构件养生、现场监控、分析/模拟/预测。

6.根据权利要求7所述的一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，其特征在于：所述感知层的输出端与移动通信、固网通信和远程通信的输入端电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种小型预制构件的全自动智能生产线控制系统，其特征在于：所述应用层包括业务控制和管理服务，所述业务控制包括生产分析、养生控制、构件跟踪、进度巡查和质量控制，所述管理服务包括分析报告、进度展示、物资管理、质量管理、人员监控、问题整改，所述应用层的输出端与移动终端、车载终端、PC端和大屏的输入端电性连接。

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