CN116068969B - 一种沥青混凝土的智能化生产管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青混凝土的智能化生产管控系统，具体涉及沥青混凝土生产管控领域，包括服务器以及与服务器通讯连接的数据采集模块、数据处理模块和结果反馈模块；本发明是对搅拌设备所在处噪声大小进行监测，根据噪声的大小来判断搅拌设备内部物料的搅拌程度，以便对混凝土生产时的搅拌时间进行管控，避免需要加工至最大参数时间来保证搅拌质量，有效提高混凝土的生产效率。

Description

一种沥青混凝土的智能化生产管控系统

技术领域

本发明涉及沥青混凝土生产管控领域，更具体地说，本发明涉及一种沥青混凝土的智能化生产管控系统。

背景技术

在道路工程中，沥青混凝土路面占到非常大的比重，而且沥青混凝土的质量对道路的质量起到关键性的作用；现有的沥青混凝土生产过程中，各类型沥青混凝土的搅拌时间由于其所使用的原料类型、数量均不相同，不容易进行管理，同时为了确保沥青混凝土质量，往往搅拌至参数时间的最大值，长期如此导致沥青混凝土的生产效率较低；

针对上述技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种沥青混凝土的智能化生产管控系统，是通过对搅拌设备所在处噪声大小进行监测，根据噪声的大小来判断搅拌设备内部物料的搅拌程度，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种沥青混凝土的智能化生产管控系统，包括服务器以及与服务器通讯连接的数据采集模块、数据处理模块和结果反馈模块；

服务器用于调控其他各模块运行，其生成数据采集信号并将数据采集信号发送至数据采集模块，数据采集模块对混凝土搅拌设备所在位置噪声分贝信息以及生产物料信息进行采集，并将采集的信息发送至数据处理模块进行分析处理；

数据处理模块根据数据采集模块采集的生产物料信息确定规定搅拌时间区间，并设置搅拌完成噪声，根据搅拌完成噪声对搅拌设备所在位置的噪声大小进行分析判断，获得搅拌设备的运行情况，并生产相应反馈信号发送至结果反馈模块；

结果反馈模块根据数据处理模块发出的反馈信号进行相应的反馈通报。

在一个优选的实施方式中，所述搅拌设备所在位置噪声分贝信息包括搅拌设备运行前的环境噪声以及运行后的运行噪声；所述生产物料信息包括生产物料的砂石比例信息以及生产物料整体的体积信息。

在一个优选的实施方式中，所述数据处理模块根据数据采集模块采集的生产物料整体的体积信息确定规定搅拌时间区间，并将规定搅拌时间区间与搅拌设备所在位置的运行噪声分别标定为T和DB，并设搅拌完成噪声为DB*，搅拌设备运行时间为t，对搅拌设备所在位置的运行噪声大小DB进行分析判断，获得搅拌设备的运行情况，具体分析过程如下：

判断搅拌设备所在位置的运行噪声DB与搅拌完成噪声DB*的大小关系；

若t∈T，且DB<=DB*，则数据处理模块生产搅拌完成信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈；

若t∈T，且DB>DB*，则继续进行物料搅拌；

若t∉T，且DB<=DB*，则数据处理模块生产搅拌低噪异常信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈；

数据处理模块还设定运行噪声预警上限DB+，若DB>DB+，则数据处理模块生成搅拌高噪异常信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈。

在一个优选的实施方式中，所述服务器还通讯连接有参数分析模块，所述数据采集模块还采集搅拌设备的搅拌电机功率信息，将搅拌电机功率信息发送至参数分析模块进行参数分析，并将搅拌设备所在位置的噪声信息以及添加的生产物料信息一并发送至参数分析模块进行参数分析。

在一个优选的实施方式中，所述参数分析模块接收到数据采集模块采集的信息后，计算搅拌电机功率信息与标准电机功率的偏差值，将并砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值分别标定为S、N以及P，参数分析模块在砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值的基础上，根据公式获取噪声校正系数F，具体公式如下：

式中，、/>、/>分别为砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值的预设比例系数，且/>；

参数分析模块获取校正后的搅拌完成噪声，并将校正后的搅拌完成噪声发送至数据处理模块进行对运行噪声DB的分析处理。

在一个优选的实施方式中，所述数据处理模块根据采集的运行噪声DB与搅拌时间t，以搅拌时间t为x轴，运行噪声DB为y轴，作出时间－运行噪声曲线，采用多项式曲线拟合的方法做出拟合曲线，拟合曲线方程采用：

式中，DB为在实际运行噪声的归一化值，t为搅拌设备的搅拌时间，t>0；a、b、c为多项式系数。

在一个优选的实施方式中，所述数据处理模块设定噪声误差偏差X，并根据运行噪声DB的大小趋势对搅拌设备内部残料状态进行分析判断，具体分析过程如下：

当t为搅拌时间区间T的上限时，对运行噪声DB与校正后的搅拌完成噪声大小进行比较；

若，且/>，则数据处理模块生成搅拌物料不合格信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈；

若，则数据处理模块生成搅拌物料合格信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈；

若，且/>，则说数据处理模块生成残杂废料信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈。

本发明一种沥青混凝土的智能化生产管控系统的技术效果和优点：

1、本发明是通过对搅拌设备所在处噪声大小进行监测，根据噪声的大小来判断搅拌设备内部物料的搅拌程度，以便对混凝土生产时的搅拌时间进行管控，避免需要加工至最大参数时间来保证搅拌质量，有效提高混凝土的生产效率；

2、本发明还根据搅拌设备自身所处的环境噪声、自身的电机功率以及搅拌物料的不同，对噪声阈值进行校正，能够更好地通过噪声大小反应搅拌设备内部搅拌情况；

3、本发明在搅拌设备到达规定运行时间上限时仍未达到校正后的搅拌完成噪声要求时，能够根据设定的噪声误差偏差，能够判断该次搅拌设备内部的搅拌情况，便于后续人员进行针对性处理。

附图说明

图1为本发明一种沥青混凝土的智能化生产管控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明的一种沥青混凝土的智能化生产管控系统，是通过对搅拌设备所在处噪声大小进行监测，根据噪声的大小来判断搅拌设备内部物料的搅拌程度，以便对混凝土生产时的搅拌时间进行管控，避免需要加工至最大参数时间来保证搅拌质量，有效提高混凝土的生产效率。

具体的，如图1所示，本系统包括服务器、与服务器通讯连接的数据采集模块、数据处理模块、参数分析模块和结果反馈模块。

服务器用于调控其他各模块运行，其生成数据采集信号并将数据采集信号发送至数据采集模块，数据采集模块对混凝土搅拌设备所在位置噪声分贝大小进行采集。

数据采集模块对混凝土搅拌设备所在位置的噪声信息以及添加的生产物料信息进行采集，并将其发送至数据处理模块进行分析处理，生产物料信息包括生产物料的中水、砂、石子、水泥等的配比信息以及生产物料整体的体积信息；

需要说明的是，由于生产物料添加入搅拌设备初还未完全均匀，此时与搅拌设备内壁摩擦较为剧烈，产生的噪声较大，当搅拌均匀后，生产物料与搅拌设备摩擦减小，此时产生的噪音较小，因此，通过采集搅拌设备处的噪声大小，能够根据噪声的大小变化，判断搅拌设备内部生产物料的搅拌情况，具体分析判断依靠数据处理模块进行。

数据处理模块先根据数据采集模块采集的生产物料整体的体积信息确定规定搅拌时间区间，并将规定搅拌时间区间与搅拌设备所在位置的噪声分别标定为T和DB，并设搅拌完成噪声为DB*，搅拌设备运行时间为t，对搅拌设备所在位置的噪声大小DB进行分析判断，获得搅拌设备的运行情况，具体分析过程如下：

判断搅拌设备所在位置的噪声DB与搅拌完成噪声DB*的大小关系；

若t∈T，且DB<=DB*，则说明搅拌设备已完成对生产物料的搅拌，此时数据处理模块生产搅拌完成信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈，从而提示相关工作人员搅拌完成，有利于缩短不必要的搅拌时间；

若t∈T，且DB>DB*，则说明搅拌设备还未完成对生产物料的搅拌，需要继续进行物料搅拌；

若t∉T，且DB<=DB*，则说明此时搅拌设备出现低噪异常，数据处理模块生产搅拌低噪异常信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈，提示相关工作人员尽快处理；

需要说明的是，搅拌时间区间T为根据规定标准划定的搅拌时间区间，其综合了国标GB/T14902—2012《预拌混凝土》中规定，混凝土在搅拌机中的搅拌时间，不应少于30s，国标GB50164—2011《混凝土质量控制标准》中规定，混凝土搅拌的最短时间为60s，并根据《混凝土结构工程施工规范》确定更详细的搅拌时间区间，例如搅拌物体积为30L以下时，搅拌时间为4-5min；搅拌物体积为30L--50L时，搅拌时间为5~9min等等；同时，由于该规定的搅拌时间区间具有上限，因此，搅拌设备运行时间t不存在大于T的情况，因此，当t∉T时，只考虑小于搅拌时间区间T的下限的情况，由于对于同一物料体积的搅拌，其搅拌速率通常状态下不变，只有满足了搅拌时间下限，才有可能将物料完全均匀搅拌，因此，需要对运行时间t小于搅拌时间区间T的下限时，噪声却DB低于搅拌完成噪声DB*的情况进行报警提示；

搅拌完成噪声DB*为系统的预设值，其可根据常规最大搅拌时间的搅拌设备所在位置的噪声进行数值处理后设定，在此不作赘述。

进一步的，数据处理模块还设定噪声预警上限DB+，若DB>DB+，则说明此时搅拌设备出现高噪异常，数据处理模块生成搅拌高噪异常信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈，提示相关工作人员尽快处理。

则本发明是根据搅拌设备所在位置的噪声对搅拌设备内部搅拌情况以及其是否发生异常的情况进行分析，以便对混凝土生产时的搅拌时间进行管控，避免需要加工至最大参数时间来保证搅拌质量，有效提高混凝土的生产效率。

实施例2

本发明的实施例2与上述实施例的区别在于，上述实施例中，仅搅拌完成噪声DB*来判断搅拌设备内部的搅拌状态，但由于搅拌设备搅拌的物料体积与砂石比例不同，其在搅拌时发生的噪声大小也有所不同，另外由于搅拌设备大多不设置在密闭空间内，空旷环境下的环境噪声不同，其搅拌完成噪声DB*也要发生相应改变，同时对于不同物料，搅拌设备自身的搅拌速率不同，由于电机工作影响，其也会带来搅拌完成噪声DB*的改变，因此，本实施例对搅拌完成噪声DB*的影响因素进行进一步分析。

具体的，数据采集模块还采集搅拌设备的搅拌电机功率信息，并将搅拌电机功率信息发送至参数分析模块进行参数分析，同时还将搅拌设备所在位置的噪声信息以及添加的生产物料信息一并发送至参数分析模块进行参数分析，从而通过参数分析模块对搅拌完成噪声DB*进行校正；

需要说明的是，本实施例中数据采集模块采集的搅拌设备所在位置的噪声信息包括搅拌设备运行前的环境噪声以及运行后的运行噪声，其中运行噪声为实施例1中的DB。

参数分析模块接收到数据采集模块采集的信息后，根据生产物料信息中水、砂、石子、水泥等的配比信息，确定生产物料的砂石比例信息，即砂石占总体积的大小，并计算搅拌电机功率信息与标准电机功率的偏差值，将砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值分别标定为S、N以及P，其中P的值可正可负，并非绝对值信息。

参数分析模块在砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值的基础上，根据公式获取噪声校正系数F，具体公式如下：

式中，、/>、/>分别为砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值的预设比例系数，且/>；

从而通过参数分析模块校正后的搅拌完成噪声为，参数分析模块将校正后的搅拌完成噪声发送至数据处理模块进行对运行噪声DB的分析处理。

实施例3

本发明的实施例3与上述实施了的区别在于，本实施例中，数据处理模块根据采集的运行噪声DB与搅拌时间t，以搅拌时间t为x轴，运行噪声DB为y轴，作出时间－运行噪声曲线，采用多项式曲线拟合的方法做出拟合曲线，拟合曲线方程采用：

式中，DB为在实际运行噪声的归一化值，t为搅拌设备的搅拌时间，t>0；a、b、c为多项式系数，并通过实时监测搅拌设备的运行时间和噪声大小确定标准模型系数，得到相应的时间－运行噪声曲线。

同时，数据处理模块设定噪声误差偏差X，并根据运行噪声DB的大小趋势对搅拌设备内部残料状态进行分析判断，具体分析过程如下：

当t为搅拌时间区间T的上限时，对运行噪声DB与校正后的搅拌完成噪声大小进行比较；

若，且/>，则说明该次搅拌获得的物料不符合标准，此时数据处理模块生成搅拌物料不合格信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈，提示相关工作人员尽快处理；

若，则说明该次搅拌获得的物料符合标准，此时数据处理模块生成搅拌物料合格信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈；

若，且/>，则说明该次搅拌获得的物料符合标处理准，但搅拌设备内部积蓄残杂废料较多，需要对其进行及时清理，此时数据处理模块生成残杂废料信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈。

则本实施例中，若搅拌设备到达规定运行时间上限时仍未达到校正后的搅拌完成噪声要求，数据处理模块根据其与噪声误差偏差X的大小，能够判断该次搅拌设备内部的搅拌情况，便于后续人员进行针对性处理。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现，这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件，专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现；例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行；另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种沥青混凝土的智能化生产管控系统，其特征在于：包括服务器以及与服务器通讯连接的数据采集模块、数据处理模块和结果反馈模块；

服务器用于调控其他各模块运行，其生成数据采集信号并将数据采集信号发送至数据采集模块，数据采集模块对混凝土搅拌设备所在位置噪声分贝信息以及生产物料信息进行采集，并将采集的信息发送至数据处理模块进行分析处理；

数据处理模块根据数据采集模块采集的生产物料信息确定规定搅拌时间区间，并设置搅拌完成噪声，根据搅拌完成噪声对搅拌设备所在位置的噪声大小进行分析判断，获得搅拌设备的运行情况，并生产相应反馈信号发送至结果反馈模块；

结果反馈模块根据数据处理模块发出的反馈信号进行相应的反馈通报；

所述数据处理模块根据数据采集模块采集的生产物料整体的体积信息确定规定搅拌时间区间，并将规定搅拌时间区间与搅拌设备所在位置的运行噪声分别标定为T和DB，并设搅拌完成噪声为DB*，搅拌设备运行时间为t，对搅拌设备所在位置的运行噪声大小DB进行分析判断，获得搅拌设备的运行情况，具体分析过程如下：

判断搅拌设备所在位置的运行噪声DB与搅拌完成噪声DB*的大小关系；

若t∈T，且DB<=DB*，则数据处理模块生产搅拌完成信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈；

若t∈T，且DB>DB*，则继续进行物料搅拌；

若t∉T，且DB<=DB*，则数据处理模块生产搅拌低噪异常信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈；

数据处理模块还设定运行噪声预警上限DB+，若DB>DB+，则数据处理模块生成搅拌高噪异常信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈；

所述数据处理模块根据采集的运行噪声DB与搅拌时间t，以搅拌时间t为x轴，运行噪声DB为y轴，作出时间－运行噪声曲线，采用多项式曲线拟合的方法做出拟合曲线，拟合曲线方程采用：

式中，DB为在实际运行噪声的归一化值，t为搅拌设备的搅拌时间，t>0；a、b、c为多项式系数；

所述数据处理模块设定噪声误差偏差X，并根据运行噪声DB的大小趋势对搅拌设备内部残料状态进行分析判断，具体分析过程如下：

当t为搅拌时间区间T的上限时，对运行噪声DB与校正后的搅拌完成噪声大小进行比较；

若，且/>，则数据处理模块生成搅拌物料不合格信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行报警反馈；

若，则数据处理模块生成搅拌物料合格信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈；

若，且/>，则说数据处理模块生成残杂废料信号，并将该信号发送至结果反馈模块中，结果反馈模块对其进行通报反馈。

2.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土的智能化生产管控系统，其特征在于：所述搅拌设备所在位置噪声分贝信息包括搅拌设备运行前的环境噪声以及运行后的运行噪声；所述生产物料信息包括生产物料的砂石比例信息以及生产物料整体的体积信息。

3.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土的智能化生产管控系统，其特征在于：所述服务器还通讯连接有参数分析模块，所述数据采集模块还采集搅拌设备的搅拌电机功率信息，将搅拌电机功率信息发送至参数分析模块进行参数分析，并将搅拌设备所在位置的噪声信息以及添加的生产物料信息一并发送至参数分析模块进行参数分析。

4.根据权利要求3所述的一种沥青混凝土的智能化生产管控系统，其特征在于：所述参数分析模块接收到数据采集模块采集的信息后，计算搅拌电机功率信息与标准电机功率的偏差值，将并砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值分别标定为S、N以及P，参数分析模块在砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值的基础上，根据公式获取噪声校正系数F，具体公式如下：

式中，、/>、/>分别为砂石比例信息、环境噪声信息以及电机功率偏差值的预设比例系数，且/>；

参数分析模块获取校正后的搅拌完成噪声，并将校正后的搅拌完成噪声发送至数据处理模块进行对运行噪声DB的分析处理。