CN215952766U - 一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统 - Google Patents

Abstract

一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，该系统包括设置在受料斗处的温度感知装置，温度感知装置连接测控单元，测控单元连接前置主机。该系统还包括卸料感知装置，卸料感知装置用于感知拌和电机的相电流，卸料感知装置连接前置主机；前置主机连接服务器。该系统还包括客户端，客户端访问服务器，对系统进行基础数据设定和信息查询；服务器用以存储系统基础数据和前置主机上传的数据，并对数据进行运算处理和展示。通过一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，可以实时获取混凝土拌和物出机口温度，为确保出机口温度合格提供数据支撑，便于混凝土拌和系统及时采取温度控制措施。相较于现有的方法，本实用新型监测方法更便利、监测频次更高。

Description

一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统

技术领域

本实用新型涉及混凝土拌和物出机口温度监测领域，具体涉及一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统。

背景技术

在混凝土拌和站生产运行过程中，对于有温度控制要求的混凝土通常需要监测其出拌和机口时的温度。现有技术中是人工监测，分为接触式和非接触式两种。接触式的方法是：取混凝土样品，把温度计插入其中，读取温度；非接触式的方法是：拌和机放料时，用测温枪对准卸出的混凝土，读取温度。这两种方式都需要人工值守，费时费力，机口处粉尘大，对健康不利，检测频率低，温度反馈不及时。

及时获取混凝土拌和物出机口温度，是保证混凝土满足温控要求的前提条件，根据测得的混凝土温度，可以及时采取措施，阻止出机口温度超出控制范围。比如，为了防止混凝土硬化后裂缝的产生，降低入仓温度，某工程需要控制混凝土出机口温度不超过7℃，就可以根据测得的出机口温度，及时调整混凝土配料中冰屑的用量、拌和水温以及骨料预冷温度等。

另外，随着当今传感器技术、计算机技术和物联网技术的发展，也为实现混凝土拌和物出机口温度实时监测奠定了基础。

发明内容

本实用新型提供一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，通过该系统和方法，可以实时获取混凝土拌和物出机口温度，为确保出机口温度合格提供数据支撑，便于混凝土拌和系统及时采取温度控制措施。相较于现有的方法，本实用新型监测方法更便利、监测频次更高。

本实用新型采取的技术方案为：

一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，其特征在于该系统包括：设置在受料斗处的温度感知装置，温度感知装置连接测控单元，测控单元连接前置主机；

该系统还包括卸料感知装置，卸料感知装置用于感知拌和电机的相电流，卸料感知装置连接前置主机；

所述温度感知装置包括固定架、温度传感器、固定环、挡尘阀、管头、管身、管尾；

固定环、挡尘阀、管头、管身和管尾共同形成一个封闭空间，用于温度传感器在非测温时段与外界隔离；

所述前置主机连接服务器。

所述固定环设有内螺纹，固定环一端设有法兰状凸起，温度传感器通过螺纹旋入固定环内，并与固定环一并装设在管身内，固定环的法兰状突起外露于管身的一端，并与该端部紧密接触。管身的一端旋入挡尘阀带内螺纹的接头内，与挡尘阀一端相连，管头连接在挡尘阀的另一端。管尾在管身的另一端，温度传感器的电源和数据线从管尾中心孔中穿出。管头、管身通过固定架安装在受料斗上沿。

所述卸料感知装置为一拌和机工作电流采集模块，电流采集模块用于感知拌和电机的相电流，并将感知结果传递给前置主机。

测控单元，用于接收温度感知装置采集的温度信号，进行数据转换后传输给前置主机；

测控单元，用于接收前置主机发送的挡尘阀的启闭指令，控制挡尘阀打开和关闭。

所述测控单元包括温度信号处理模块、数据传输模块、控制模块；温度信号处理模块连接数据传输模块，数据传输模块连接前置主机；前置主机连接控制模块，控制模块连接挡尘阀。

该系统还包括客户端，客户端访问服务器，对系统进行基础数据设定和信息查询；服务器用以存储系统基础数据和前置主机上传的数据，并对数据进行运算处理和展示。

本实用新型一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，有益效果如下： 1）本实用新型系统组成中设有前置主机，并使之位于温度感知装置、卸料感知装置、测控单元附近，前置主机直接接收和存储卸料感知装置采集到的电流数据，自行计算和产生指令，并向测控单元发送指令，接收、存储和处理采集到的温度数据，再通过前置主机与服务器通信，而不是直接使服务器与卸料感知装置、测控单元通信。这种架构可以使前置主机与就近现场设施采取更加稳定的近距离方式通信，保证温度监测的稳定性和实时性，并能在前置主机与服务器临时中断通信的情况下继续数据采集工作。前置主机、服务器和客户端之间则可以采用远距离无线网络通信。这样，该系统就能做到更广地域跨度内的数据监控和现场数据的稳定采集。 2）温度传感器采用红外线温度计，可以实现被测物的非接触式温度测量，避免了接触式测量方式带来的对温度传感器的磨损和温度感知的迟钝。 3）温度感知装置的结构设置，固定环、挡尘阀、管头、管身和管尾共同形成一个封闭空间，使温度传感器在非测温时段与外界隔离开来，减少了拌和站生产环境中较多粉尘和水汽对温度传感器中光学探头的污染。而在卸料时段，挡尘阀可以打开，光线进入传感器，装置得以正常测温。 4）卸料感知装置通过监测拌和机工作电流判断卸料状态的方式，使系统搭建时只需在拌和机供电线上环扣一个电流互感器，避免深层次介入拌和系统的电路，减小了对拌和系统的干扰，提高了系统搭建的便捷性。 5）本实用新型在判断卸料状态，计算出机口温度代表值，以及确定卸料临界电流时，都用到的取中值而不是取平均值的方法，可以有效避免现场复杂电磁环境下会采集到的异常值对结果的不利影响，提高了取值的准确性。

附图说明

图1为本实用新型监测系统结构示意图。

图2为拌和机工作电流变化过程曲线图。

图3为实时温度过程曲线图。

图4为出机口温度代表值过程曲线图。

具体实施方式

如图1所示，一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，该系统包含温度感知装置1、卸料感知装置2、测控单元3、前置主机4、服务器5、客户端6。

温度感知装置1，设置在受料斗14上沿处，由固定架7、温度传感器8、固定环9、挡尘阀10、管头11、管身12、管尾13组成。其中，温度传感器8为一个圆柱状红外线温度计，光学分辨率（测量距离与目标直径比）不小于20，柱身设有外螺纹；固定环9为一段塑料管，设有内螺纹，一端设有法兰状凸起；挡尘阀10为一电动球阀，阀体两端管状接头处设有内螺纹；管头11为一段金属管，一端设有外螺纹；管身12为一段金属管，两端设有外螺纹；管尾13为一金属端盖，设有内螺纹，端盖中心设有出线孔。固定架7是一段折弯的钢板，其上平行焊接有2个管夹。

温度传感器8通过螺纹旋入固定环9内，一并装入管身12内；固定环9的法兰状突起外露于管身12的一端，并与该端部紧密接触，管身12此端旋入挡尘阀10带内螺纹的接头内，与挡尘阀10一端相连；管头11通过螺纹连接在挡尘阀10的另一端；管尾13通过螺纹连接在管身12的另一端，温度传感器8的电源和数据线从管尾13中心孔中穿出。固定架7通过两个管夹夹持住管身12和管头11，其折弯的钢板部分固定在受料斗14上沿的合适位置，固定角度能使温度传感器8的纵轴线与受料斗14内的混凝土15相交。

卸料感知装置2为一拌和机工作电流采集模块，通过电流互感器感知拌和电机的相电流，并将感知结果传递给前置主机4。

测控单元3包含温度信号处理模块、数据传输模块和控制模块，其与温度感知装置1和前置主机4相连，接收温度感知装置1采集的温度信号，进行数据转换后传输给前置主机4，接收前置主机4发送的挡尘阀10的启闭指令，控制挡尘阀10打开和关闭。

前置主机4从服务器5下载数据，接收和存储来自卸料感知装置2、测控单元3的数据，对数据进行运算，产生控制指令，向测控单元3发送阀门开合和温度采集指令，适时将采集到的温度、电流数据上传给服务器5；客户端6访问服务器5，对系统进行基础数据设定和信息查询；服务器5用以存储系统基础数据和前置主机4上传的数据，并对数据进行运算处理和展示。

实施和数据处理方法：

1）、搭建混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，使温度感知装置1、卸料感知装置2、测控单元3、前置主机4、服务器5和客户端6六部分连接和通信顺畅；

2）、安装温度感知装置1时，使被测混凝土拌和物的中心处在温度传感器8的纵轴线上，并使其至温度传感器8之间的距离与其在温度传感器8纵轴线垂面的投影直径之比小于20；

3）、按1到2秒时间间隔定时采集拌和机工作电流值，记录电流值随时间变化的过程线，计算最新5个电流值的中值，记作I₀，计算与最新测值相邻的前5个电流值的中值，记作I_-1，设拌和机卸料临界电流为I_s，当I₀<I_s<I_-1成立，即认为拌和机开始卸料。此时，发送挡尘阀10打开指令，待挡尘阀完全打开，开始记录温度传感器8的测值，每隔2秒记录1次，记录20次，停止记录，关闭挡尘阀10。取测得的20个温度值的中值，作为该盘混凝土拌和物的出机口温度代表值。当电流测值再次满足卸料判断条件，即开始下一盘混凝土的温度测量。

4）、拌和机卸料临界电流I_s需要事先确定，并及时修正。临界电流确定方法为：观察拌和机的运行状况，对应特定的混凝土种类和单盘拌和方量，记录拌和机卸料起始时刻的工作电流值，记录不少于10个值，取其中值，作为卸料临界电流I_s。

实施例：

某水电站工地有一个混凝土搅拌站，在站内二层，拌和机出口下面有受料斗，从拌和机卸出的混凝土拌和物下落到受料斗14内短暂停留后，继续下落至运输车辆内。选择在受料斗14上沿，拌和机的支撑钢柱处焊接固定温度感知装置1，使其探头对准受料斗14底承接混凝土较多的位置。在站内栏杆上捆扎固定测控单元3。在中控室内控制柜顶面安放前置主机4和卸料感知装置2，卸料感知装置2的电流互感器环扣在配电柜中拌和机的供电线上。

温度传感器8选用CK-01A型红外温度传感器，输出信号4-20mA。

卸料感知装置2选用DAM3505N型电流采集模块。

测控单元3中的温度信号处理模块选用DAM4502型模拟量转485模块，数据传输模块选用WF5010型WIFI-DTU，控制模块选用DAM0100型串口继电器控制板。

前置主机4选用一工控机。服务器5选用一云服务器。

C25混凝土，每盘3方，对应的卸料临界电流I_s确定为125A。 混凝土拌和物出机口温度实时监测系统搭建完成后，开始运行，卸料感知装置2将采集到的拌和机工作电流实时发送至前置主机4，前置主机4接收和存储电流数据，并进行分析判断，当发现其满足卸料条件时，向测控单元3发送温度采集指令，测控单元3接收指令，指使温度感知装置1打开挡尘阀10，开阀指令发送4秒后开始采集温度，并存储在前置主机4中，每开一次挡尘阀10，就采集20次温度值，取其中值作为当盘混凝土的出机口温度代表值，也存储在前置主机4中。客户端6可以通过互联网远距离访问云服务器，服务器5从前置主机4中调取数据，展示在客户端6上。

典型的拌和机工作电流变化过程曲线图如图2所示。对应时段的实时温度过程曲线图如图3所示。对应时段的出机口温度代表值过程曲线图如图4所示。

图2是“2#楼2号机”的拌和机工作电流变化过程曲线图，时间范围是：2021-07-2816:40至2021-07-28 16:54，横坐标是时间，纵坐标为电流值。图2中水平带箭头线对应125A电流。可以看出，在这个时段内电流过程线3次下穿125A电流线，对应卸料3次。图3中有3段温度序列，分别对应图2中的3次卸料。

该混凝土拌和物出机口温度实时监测系统的温度测量绝对误差范围统计结果为±0.6℃，能够满足混凝土生产中动态感知出机口温度的精度要求。

本实用新型一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，利用光感温度传感器实时感知从拌和机口卸出的混凝土拌和物的温度；采用将温度传感器8固定在带电动球阀的金属管内的方式，减小粉尘和水汽对温度传感器光学探头的污染；采用实时感知拌和机工作电流的方式判断拌和机卸料，以准时打开电动球阀，敞开光路，实施测温；采用前置主机4加服务器5的架构实施数据管理。实现了在恶劣环境下实时监测混凝土出机口温度，系统运行稳定，应用便捷，为混凝土生产中实时控制出机口温度奠定了基础。

Claims (6)

1.一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，其特征在于该系统包括：设置在受料斗（14）处的温度感知装置（1），温度感知装置（1）连接测控单元（3），测控单元（3）连接前置主机（4）；

该系统还包括卸料感知装置（2），卸料感知装置（2）用于感知拌和电机的相电流，卸料感知装置（2）连接前置主机（4）；

所述温度感知装置（1）包括固定架（7）、温度传感器（8）、固定环（9）、挡尘阀（10）、管头（11）、管身（12）、管尾（13）；

固定环（9）、挡尘阀（10）、管头（11）、管身（12）和管尾（13）共同形成一个封闭空间，用于温度传感器（8）在非测温时段与外界隔离。

2.根据权利要求1所述一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，其特征在于：所述前置主机（4）连接服务器（5）。

3.根据权利要求1所述一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，其特征在于：所述固定环（9）设有内螺纹，固定环（9）一端设有法兰状凸起，温度传感器（8）通过螺纹旋入固定环（9）内，并与固定环（9）一并装设在管身（12）内，固定环（9）的法兰状突起外露于管身（12）的一端，并与该端部紧密接触；

管身（12）的一端旋入挡尘阀（10）带内螺纹的接头内，与挡尘阀（10）一端相连，管头（11）连接在挡尘阀（10）的另一端；

管尾（13）在管身（12）的另一端，温度传感器（8）的电源和数据线从管尾（13）中心孔中穿出；

管头（11）、管身（12）通过固定架（7）安装在受料斗（14）上沿。

4.根据权利要求1所述一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，其特征在于：所述卸料感知装置（2）为一拌和机工作电流采集模块，电流采集模块用于感知拌和电机的相电流，并将感知结果传递给前置主机（4）。

5.根据权利要求1所述一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，其特征在于：测控单元（3），用于接收温度感知装置（1）采集的温度信号，进行数据转换后传输给前置主机（4）；

测控单元（3），用于接收前置主机（4）发送的挡尘阀（10）的启闭指令，控制挡尘阀（10）打开和关闭。

6.根据权利要求1所述一种混凝土拌和物出机口温度实时监测系统，其特征在于：所述测控单元（3）包括温度信号处理模块、数据传输模块、控制模块；

温度信号处理模块连接数据传输模块，数据传输模块连接前置主机（4）；前置主机（4）连接控制模块，控制模块连接挡尘阀（10）。

Images