動(dòng)態(tài)礦用地磅在鐵礦企業(yè)的應(yīng)用

為了改善礦山生產(chǎn)計(jì)量管理方式，針對(duì)鐵礦排巖系統(tǒng)，研發(fā)了動(dòng)態(tài)礦用地磅，系統(tǒng)包括分體式短稱臺(tái)、稱重控制柜、紅綠燈、大屏幕和遠(yuǎn)程服務(wù)器，具有全天候無人值守、車號(hào)自動(dòng)識(shí)別、動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量、本地顯示信息和網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)等功能。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益與應(yīng)用效果，系統(tǒng)整體技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，在分體輪側(cè)測(cè)量技術(shù)方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，在礦山領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

一、現(xiàn)狀分析

目前，人們正快速走進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其信息讀取交換實(shí)時(shí)高效，數(shù)據(jù)容量大，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化識(shí)別、定位、計(jì)量、跟蹤、監(jiān)控和管理等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)物流行業(yè)獲得越來越多的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物流智慧管理，從而在數(shù)字化和信息化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)交互式管理，最大限度提升生產(chǎn)物流管理水平和效益。

礦用汽車是礦山生產(chǎn)的主要設(shè)備，擔(dān)負(fù)著運(yùn)礦和排巖的重要任務(wù)，常規(guī)運(yùn)礦量或運(yùn)巖量主要靠車數(shù)估算產(chǎn)量。鐵礦生產(chǎn)過程中的排巖主要靠汽車運(yùn)輸，由采場(chǎng)直接運(yùn)送到大皮帶粗破碎機(jī)翻車，分4班作業(yè)，每天實(shí)行2個(gè)班運(yùn)轉(zhuǎn)，礦用汽車分別為TR60和TR100，總載重量分別為100和160t，每班的排巖量通過專門人員數(shù)車數(shù)，按小車50t,大車70t計(jì)算出當(dāng)班的排巖量,在汽車運(yùn)行過程中如果超載，既影響行車安全，又容易使汽車疲勞損壞；如果汽車運(yùn)量欠載，影響汽車效率及經(jīng)濟(jì)效益。

為了提高生產(chǎn)計(jì)量管理水平，消除人為因素對(duì)計(jì)量過程計(jì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響，從根本上堵塞計(jì)量管理漏洞，提高生產(chǎn)管理水平，滿足企業(yè)信息化建設(shè)的進(jìn)一步需求，推進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)上水平，礦業(yè)公司開發(fā)研制了動(dòng)態(tài)礦用地磅，并且實(shí)際應(yīng)用在東鞍山鐵礦排巖系統(tǒng)中，取得了非常好的效果。

二、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)包括分體式短稱臺(tái)、稱重控制柜、紅綠燈、大屏幕和遠(yuǎn)程服務(wù)器等，其中稱重控制柜內(nèi)有稱重智能儀、讀寫器、PLC控制柜和稱重微機(jī)，本系統(tǒng)以稱重微機(jī)為核心，以分體式短稱臺(tái)為基礎(chǔ)，通過稱重智能儀把分體式短稱臺(tái)的稱重傳感器信號(hào)傳輸?shù)椒Q重微機(jī)內(nèi)，動(dòng)態(tài)礦用地磅軟件自動(dòng)采集、處理稱重信號(hào)，分析計(jì)算出礦用汽車的稱重重量，同時(shí)經(jīng)過RFID讀寫器自動(dòng)識(shí)別車號(hào)，由PLC控制柜控制紅綠燈和大屏幕的顯示，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器上，使每個(gè)用戶都能實(shí)時(shí)看到每臺(tái)車的稱重時(shí)間和重量，便于生產(chǎn)管理。系統(tǒng)組成見圖1.

1.分體式短稱臺(tái)

為了適合大型礦用汽車車距和輪距，發(fā)明了6m長(zhǎng)的秤臺(tái)，并且分為2個(gè)側(cè)輪稱量臺(tái)面，即輪側(cè)式分體秤臺(tái)，按汽車左右輪軸稱重，包括8個(gè)QS-40t稱重傳感器，經(jīng)過分配盒，將數(shù)據(jù)送到智能稱重儀。與傳統(tǒng)秤臺(tái)相比，該秤臺(tái)受力面積小，載重大時(shí)也不容易變形，同時(shí)分體疊加受力面積均勻，計(jì)量更準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)礦用大噸位汽車動(dòng)態(tài)稱重。

大型礦用汽車本身重量大，為滿足計(jì)量要求，需要有好的秤臺(tái)基礎(chǔ)，因此設(shè)計(jì)了秤臺(tái)基礎(chǔ)和相應(yīng)引路，采用堅(jiān)固的鋼筋混凝土制作設(shè)計(jì)的秤臺(tái)基礎(chǔ)見圖2.

2.智能稱重儀

動(dòng)態(tài)稱重主要體現(xiàn)在智能稱重儀硬件設(shè)計(jì)方面，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速精準(zhǔn)和智能稱重，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能稱重儀采集稱重傳感器的信號(hào)，經(jīng)過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理后通過USB信號(hào)接口傳送到計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)采集汽車的重量變化信號(hào)的快速反應(yīng)轉(zhuǎn)換過程，智能稱重儀原理見圖3.

三、系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)把大型礦用汽車動(dòng)態(tài)稱重車號(hào)識(shí)別信號(hào)控制本地大屏幕輸出和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)融為一體，構(gòu)成了一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)量信息系統(tǒng)。

1.稱重功能

礦用汽車輪軸動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的核心功能是稱重，通過USB接口接收智能稱重儀的稱重?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行過程中動(dòng)態(tài)稱重，還具有秤臺(tái)自動(dòng)校零、動(dòng)態(tài)波形顯示、故障判斷功能。

（1）通訊校驗(yàn)

對(duì)智能稱重儀進(jìn)行初始化，驗(yàn)證稱重工控機(jī)與智能稱重儀的USB通訊是否正常。

（2）動(dòng)態(tài)自動(dòng)校零

當(dāng)外界條件變化后，電壓反映傳感器的變化，即零點(diǎn)變化，根據(jù)電壓的波動(dòng)范

圍進(jìn)行自動(dòng)校訂零點(diǎn)，在一定的變化參數(shù)范圍內(nèi)認(rèn)為是合理的，否則需要技術(shù)人員對(duì)參數(shù)進(jìn)行校對(duì)，判斷是傳感器的問題還是需要調(diào)整參數(shù)。

（3）動(dòng)態(tài)波形圖顯示

動(dòng)態(tài)波形圖能夠?qū)崟r(shí)反映出電壓的變化情況，稱重過程可以進(jìn)行復(fù)位，查看過磅過程，見圖4.

（4）采用標(biāo)準(zhǔn)稱重模式

車輛過磅時(shí)，判斷車輛是否存有皮重?cái)?shù)據(jù)，如沒有提示過空車，存皮重?cái)?shù)據(jù)，以后車輛只過重車，通過重車與皮重求差，得出凈重量。

通過系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，得到實(shí)時(shí)稱重采集波形，通過波形判斷分析是計(jì)量過程的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，只有實(shí)現(xiàn)無人干預(yù)的稱臺(tái)動(dòng)態(tài)自動(dòng)校零，才能達(dá)到無人操作的目的。根據(jù)秤臺(tái)的波形變化動(dòng)態(tài)跟蹤秤臺(tái)零點(diǎn)，通過汽車上秤臺(tái)波形變化來判斷和尋找計(jì)量最佳時(shí)點(diǎn)，并確定采集數(shù)據(jù)和計(jì)量值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)對(duì)應(yīng)公式，準(zhǔn)確計(jì)量，通過最佳時(shí)點(diǎn)選擇精準(zhǔn)計(jì)算，最終實(shí)現(xiàn)稱量的最佳效果。

2.車號(hào)自動(dòng)識(shí)別功能

人工抄車號(hào)是長(zhǎng)期困擾自動(dòng)稱量地磅用戶的一個(gè)棘手問題。本系統(tǒng)提供的車號(hào)自動(dòng)識(shí)別功能采用非接觸式卡，即射頻卡，也稱為RFID標(biāo)簽。識(shí)別系統(tǒng)包括天線、讀寫器等設(shè)備。射頻卡（ID）卡系統(tǒng)必須和地磅稱重管理軟件配合使用才能發(fā)揮作用。在運(yùn)載車輛上安裝RFID標(biāo)簽，當(dāng)汽車列隊(duì)在自動(dòng)稱量地磅2～3米，讀寫器讀取車輛標(biāo)簽信息并上傳到稱重微機(jī)，稱重微機(jī)根據(jù)標(biāo)簽號(hào)得到車輛

基本信息，與地磅自動(dòng)上傳的重量信息進(jìn)行運(yùn)算，得到車輛實(shí)際運(yùn)載重量。整個(gè)過程準(zhǔn)確快速、方便無人工干擾，避免了人工操作打錯(cuò)車號(hào)等諸多不便，給整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)維減輕負(fù)擔(dān)。

每個(gè)射頻卡具有唯一的編號(hào)，在稱重軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中登記每一個(gè)射頻卡號(hào)對(duì)應(yīng)的信息（卡號(hào)、車號(hào)、車型、駕駛員、皮重、貨名、單位等，用戶可以使用全部或部分信息），用戶可以對(duì)該表進(jìn)行信息的添加、修改、刪除等操作。射頻卡采用一車一卡，對(duì)車輛進(jìn)行嚴(yán)格限定。

3.其它功能

（1）基本功能

用戶設(shè)置功能：滿足系統(tǒng)的個(gè)性設(shè)置，完成串口通訊、用戶格式自定義、當(dāng)前用戶的登錄口令修改、系統(tǒng)設(shè)置及用戶權(quán)限設(shè)置等功能。

RFID標(biāo)簽管理:具有發(fā)卡、補(bǔ)卡、和退卡管理等功能。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置功能：使用MYＳＱＬ本地化數(shù)據(jù)庫(kù)，較原ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)更加強(qiáng)大，在客戶端應(yīng)用更便捷，維護(hù)更加方便. 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不通時(shí)暫停上傳，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)自動(dòng)上傳，數(shù)據(jù)庫(kù)可根據(jù)設(shè)置的時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)備份、數(shù)據(jù)初始化，還具有日志管理功能等.

(2)電氣控制功能

電氣控制功能包括紅綠燈控制和大屏幕顯示。紅綠燈控制是通過稱重工控機(jī)的RS-232接口與機(jī)柜中的PLC 通訊、PLC控制紅綠燈。大屏幕顯示是通過稱重工控機(jī)的RS-232接口與大屏幕控制器連接，控制大屏幕的顯示。

（3）查詢統(tǒng)計(jì)功能

遠(yuǎn)程服務(wù)器上安裝了排巖查詢統(tǒng)計(jì)軟件，相關(guān)人員可通過內(nèi)部網(wǎng)了解稱重過磅時(shí)的信息，并可實(shí)時(shí)看到每輛車的稱重?cái)?shù)據(jù)，查詢車號(hào)，班別，日、周、月、季和年運(yùn)量信息，實(shí)現(xiàn)車、班和日統(tǒng)計(jì)。

四、系統(tǒng)應(yīng)用

當(dāng)裝載礦石的礦用汽車行駛到碎石廠附近，看到動(dòng)態(tài)稱重區(qū)為綠燈時(shí)，進(jìn)入稱重區(qū)，沿著稱重臺(tái)的方向以5km/h行駛，當(dāng)經(jīng)過紅綠燈處（紅綠燈上方設(shè)有射頻裝置天線）時(shí)，礦用汽車輪軸動(dòng)態(tài)稱重工控機(jī)通過讀寫器自動(dòng)識(shí)別車號(hào)，當(dāng)?shù)V用汽車完全離開稱重臺(tái)后，LED大屏幕上顯示稱重的車號(hào)和重量，同時(shí)動(dòng)態(tài)稱重工控機(jī)把計(jì)量時(shí)間車號(hào)重量信息記錄下來，存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)以備查詢和處理，再將

相應(yīng)信息傳遞到上級(jí)服務(wù)器中，稱重過程見圖5.

五、應(yīng)用效果

系統(tǒng)經(jīng)過一年多實(shí)際運(yùn)行，平穩(wěn)可靠，計(jì)量準(zhǔn)確，維護(hù)簡(jiǎn)單，減員調(diào)崗8人，滿足生產(chǎn)實(shí)際需要.

由于地磅稱重準(zhǔn)確，加大了考核力度，電鏟司機(jī)和大車司機(jī)提高了責(zé)任心，避免了裝不滿車空跑的現(xiàn)象，設(shè)備效率隨之大幅度提高，同時(shí)虧噸現(xiàn)象徹底杜絕，汽運(yùn)的生產(chǎn)成本沒有發(fā)生太多變化，排巖量卻比以往每月提高10萬多t,按照汽運(yùn)的完全成本3元/（噸.km），運(yùn)距2.5km,每月創(chuàng)效75萬元，年效益為900萬元，經(jīng)濟(jì)效益極其顯著。

六、結(jié)束語

通過成功開發(fā)動(dòng)態(tài)礦用汽車稱重系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全天候無人值守、車號(hào)自動(dòng)識(shí)別、動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量、本地顯示信息和網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)等功能，為企業(yè)打造出全新的生產(chǎn)計(jì)量操作和管理模式，對(duì)提高車輛運(yùn)行監(jiān)控運(yùn)輸調(diào)度加強(qiáng)司機(jī)考核等具有重要意義。該系統(tǒng)在東鞍山鐵礦實(shí)際運(yùn)行穩(wěn)定，在降低生產(chǎn)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提升管理水平方面起到了重要作用。該系統(tǒng)整體技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，在分體輪側(cè)技術(shù)方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，具有廣闊的應(yīng)用前景。