動(dòng)態(tài)礦用地磅在鐵礦企業(yè)的應用

為了改善礦山生產(chǎn)計量管理方式，針對鐵礦排巖系統，研發(fā)了動(dòng)態(tài)礦用地磅，系統包括分體式短稱(chēng)臺、稱(chēng)重控制柜、紅綠燈、大屏幕和遠程服務(wù)器，具有全天候無(wú)人值守、車(chē)號自動(dòng)識別、動(dòng)態(tài)稱(chēng)重計量、本地顯示信息和網(wǎng)絡(luò )傳輸數據等功能。系統運行穩定可靠，取得了非常顯著(zhù)的經(jīng)濟效益與應用效果，系統整體技術(shù)達到了國際先進(jìn)水平，在分體輪側測量技術(shù)方面達到國際領(lǐng)先水平，在礦山領(lǐng)域有廣闊的應用前景。

一、現狀分析

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，數據容量大，能夠實(shí)現智能化識別、定位、計量、跟蹤、監控和管理等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)物流行業(yè)獲得越來(lái)越多的應用，實(shí)現物流智慧管理，從而在數字化和信息化的基礎上實(shí)現交互式管理，最大限度提升生產(chǎn)物流管理水平和效益。

礦用汽車(chē)是礦山生產(chǎn)的主要設備，擔負著(zhù)運礦和排巖的重要任務(wù)，常規運礦量或運巖量主要靠車(chē)數估算產(chǎn)量。鐵礦生產(chǎn)過(guò)程中的排巖主要靠汽車(chē)運輸，由采場(chǎng)直接運送到大皮帶粗破碎機翻車(chē)，分4班作業(yè)，每天實(shí)行2個(gè)班運轉，礦用汽車(chē)分別為TR60和TR100，總載重量分別為100和160t，每班的排巖量通過(guò)專(zhuān)門(mén)人員數車(chē)數，按小車(chē)50t,大車(chē)70t計算出當班的排巖量,在汽車(chē)運行過(guò)程中如果超載，既影響行車(chē)安全，又容易使汽車(chē)疲勞損壞；如果汽車(chē)運量欠載，影響汽車(chē)效率及經(jīng)濟效益。

為了提高生產(chǎn)計量管理水平，消除人為因素對計量過(guò)程計量數據產(chǎn)生的影響，從根本上堵塞計量管理漏洞，提高生產(chǎn)管理水平，滿(mǎn)足企業(yè)信息化建設的進(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(kāi)發(fā)研制了動(dòng)態(tài)礦用地磅，并且實(shí)際應用在東鞍山鐵礦排巖系統中，取得了非常好的效果。

二、系統組成

本系統包括分體式短稱(chēng)臺、稱(chēng)重控制柜、紅綠燈、大屏幕和遠程服務(wù)器等，其中稱(chēng)重控制柜內有稱(chēng)重智能儀、讀寫(xiě)器、PLC控制柜和稱(chēng)重微機，本系統以稱(chēng)重微機為核心，以分體式短稱(chēng)臺為基礎，通過(guò)稱(chēng)重智能儀把分體式短稱(chēng)臺的稱(chēng)重傳感器信號傳輸到稱(chēng)重微機內，動(dòng)態(tài)礦用地磅軟件自動(dòng)采集、處理稱(chēng)重信號，分析計算出礦用汽車(chē)的稱(chēng)重重量，同時(shí)經(jīng)過(guò)RFID讀寫(xiě)器自動(dòng)識別車(chē)號，由PLC控制柜控制紅綠燈和大屏幕的顯示，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸到遠程服務(wù)器上，使每個(gè)用戶(hù)都能實(shí)時(shí)看到每臺車(chē)的稱(chēng)重時(shí)間和重量，便于生產(chǎn)管理。系統組成見(jiàn)圖1.

1.分體式短稱(chēng)臺

為了適合大型礦用汽車(chē)車(chē)距和輪距，發(fā)明了6m長(cháng)的秤臺，并且分為2個(gè)側輪稱(chēng)量臺面，即輪側式分體秤臺，按汽車(chē)左右輪軸稱(chēng)重，包括8個(gè)QS-40t稱(chēng)重傳感器，經(jīng)過(guò)分配盒，將數據送到智能稱(chēng)重儀。與傳統秤臺相比，該秤臺受力面積小，載重大時(shí)也不容易變形，同時(shí)分體疊加受力面積均勻，計量更準確，實(shí)現礦用大噸位汽車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重。

大型礦用汽車(chē)本身重量大，為滿(mǎn)足計量要求，需要有好的秤臺基礎，因此設計了秤臺基礎和相應引路，采用堅固的鋼筋混凝土制作設計的秤臺基礎見(jiàn)圖2.

2.智能稱(chēng)重儀

動(dòng)態(tài)稱(chēng)重主要體現在智能稱(chēng)重儀硬件設計方面，實(shí)現實(shí)時(shí)快速精準和智能稱(chēng)重，系統設計的智能稱(chēng)重儀采集稱(chēng)重傳感器的信號，經(jīng)過(guò)放大、濾波、模數轉換、數據處理后通過(guò)USB信號接口傳送到計算機，實(shí)現采集汽車(chē)的重量變化信號的快速反應轉換過(guò)程，智能稱(chēng)重儀原理見(jiàn)圖3.

三、系統功能

本系統把大型礦用汽車(chē)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重車(chē)號識別信號控制本地大屏幕輸出和系統聯(lián)網(wǎng)融為一體，構成了一個(gè)功能強大的計量信息系統。

1.稱(chēng)重功能

礦用汽車(chē)輪軸動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統的核心功能是稱(chēng)重，通過(guò)USB接口接收智能稱(chēng)重儀的稱(chēng)重數據，實(shí)現車(chē)輛運行過(guò)程中動(dòng)態(tài)稱(chēng)重，還具有秤臺自動(dòng)校零、動(dòng)態(tài)波形顯示、故障判斷功能。

（1）通訊校驗

對智能稱(chēng)重儀進(jìn)行初始化，驗證稱(chēng)重工控機與智能稱(chēng)重儀的USB通訊是否正常。

（2）動(dòng)態(tài)自動(dòng)校零

當外界條件變化后，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)，在一定的變化參數范圍內認為是合理的，否則需要技術(shù)人員對參數進(jìn)行校對，判斷是傳感器的問(wèn)題還是需要調整參數。

（3）動(dòng)態(tài)波形圖顯示

動(dòng)態(tài)波形圖能夠實(shí)時(shí)反映出電壓的變化情況，稱(chēng)重過(guò)程可以進(jìn)行復位，查看過(guò)磅過(guò)程，見(jiàn)圖4.

（4）采用標準稱(chēng)重模式

車(chē)輛過(guò)磅時(shí)，判斷車(chē)輛是否存有皮重數據，如沒(méi)有提示過(guò)空車(chē)，存皮重數據，以后車(chē)輛只過(guò)重車(chē)，通過(guò)重車(chē)與皮重求差，得出凈重量。

通過(guò)系統軟件設計，得到實(shí)時(shí)稱(chēng)重采集波形，通過(guò)波形判斷分析是計量過(guò)程的設計基礎，只有實(shí)現無(wú)人干預的稱(chēng)臺動(dòng)態(tài)自動(dòng)校零，才能達到無(wú)人操作的目的。根據秤臺的波形變化動(dòng)態(tài)跟蹤秤臺零點(diǎn)，通過(guò)汽車(chē)上秤臺波形變化來(lái)判斷和尋找計量最佳時(shí)點(diǎn)，并確定采集數據和計量值的對應關(guān)系，然后根據對應公式，準確計量，通過(guò)最佳時(shí)點(diǎn)選擇精準計算，最終實(shí)現稱(chēng)量的最佳效果。

2.車(chē)號自動(dòng)識別功能

人工抄車(chē)號是長(cháng)期困擾自動(dòng)稱(chēng)量地磅用戶(hù)的一個(gè)棘手問(wèn)題。本系統提供的車(chē)號自動(dòng)識別功能采用非接觸式卡，即射頻卡，也稱(chēng)為RFID標簽。識別系統包括天線(xiàn)、讀寫(xiě)器等設備。射頻卡（ID）卡系統必須和地磅稱(chēng)重管理軟件配合使用才能發(fā)揮作用。在運載車(chē)輛上安裝RFID標簽，當汽車(chē)列隊在自動(dòng)稱(chēng)量地磅2～3米，讀寫(xiě)器讀取車(chē)輛標簽信息并上傳到稱(chēng)重微機，稱(chēng)重微機根據標簽號得到車(chē)輛

基本信息，與地磅自動(dòng)上傳的重量信息進(jìn)行運算，得到車(chē)輛實(shí)際運載重量。整個(gè)過(guò)程準確快速、方便無(wú)人工干擾，避免了人工操作打錯車(chē)號等諸多不便，給整個(gè)系統的運維減輕負擔。

每個(gè)射頻卡具有唯一的編號，在稱(chēng)重軟件數據庫中登記每一個(gè)射頻卡號對應的信息（卡號、車(chē)號、車(chē)型、駕駛員、皮重、貨名、單位等，用戶(hù)可以使用全部或部分信息），用戶(hù)可以對該表進(jìn)行信息的添加、修改、刪除等操作。射頻卡采用一車(chē)一卡，對車(chē)輛進(jìn)行嚴格限定。

3.其它功能

（1）基本功能

用戶(hù)設置功能：滿(mǎn)足系統的個(gè)性設置，完成串口通訊、用戶(hù)格式自定義、當前用戶(hù)的登錄口令修改、系統設置及用戶(hù)權限設置等功能。

RFID標簽管理:具有發(fā)卡、補卡、和退卡管理等功能。

數據庫設置功能：使用MYＳＱＬ本地化數據庫，較原ACCESS數據庫更加強大，在客戶(hù)端應用更便捷，維護更加方便. 當網(wǎng)絡(luò )不通時(shí)暫停上傳，當網(wǎng)絡(luò )正常時(shí)自動(dòng)上傳，數據庫可根據設置的時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)備份、數據初始化，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(guò)稱(chēng)重工控機的RS-232接口與機柜中的PLC 通訊、PLC控制紅綠燈。大屏幕顯示是通過(guò)稱(chēng)重工控機的RS-232接口與大屏幕控制器連接，控制大屏幕的顯示。

（3）查詢(xún)統計功能

遠程服務(wù)器上安裝了排巖查詢(xún)統計軟件，相關(guān)人員可通過(guò)內部網(wǎng)了解稱(chēng)重過(guò)磅時(shí)的信息，并可實(shí)時(shí)看到每輛車(chē)的稱(chēng)重數據，查詢(xún)車(chē)號，班別，日、周、月、季和年運量信息，實(shí)現車(chē)、班和日統計。

四、系統應用

當裝載礦石的礦用汽車(chē)行駛到碎石廠(chǎng)附近，看到動(dòng)態(tài)稱(chēng)重區為綠燈時(shí)，進(jìn)入稱(chēng)重區，沿著(zhù)稱(chēng)重臺的方向以5km/h行駛，當經(jīng)過(guò)紅綠燈處（紅綠燈上方設有射頻裝置天線(xiàn)）時(shí)，礦用汽車(chē)輪軸動(dòng)態(tài)稱(chēng)重工控機通過(guò)讀寫(xiě)器自動(dòng)識別車(chē)號，當礦用汽車(chē)完全離開(kāi)稱(chēng)重臺后，LED大屏幕上顯示稱(chēng)重的車(chē)號和重量，同時(shí)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重工控機把計量時(shí)間車(chē)號重量信息記錄下來(lái)，存在本地數據庫以備查詢(xún)和處理，再將

相應信息傳遞到上級服務(wù)器中，稱(chēng)重過(guò)程見(jiàn)圖5.

五、應用效果

系統經(jīng)過(guò)一年多實(shí)際運行，平穩可靠，計量準確，維護簡(jiǎn)單，減員調崗8人，滿(mǎn)足生產(chǎn)實(shí)際需要.

由于地磅稱(chēng)重準確，加大了考核力度，電鏟司機和大車(chē)司機提高了責任心，避免了裝不滿(mǎn)車(chē)空跑的現象，設備效率隨之大幅度提高，同時(shí)虧噸現象徹底杜絕，汽運的生產(chǎn)成本沒(méi)有發(fā)生太多變化，排巖量卻比以往每月提高10萬(wàn)多t,按照汽運的完全成本3元/（噸.km），運距2.5km,每月創(chuàng )效75萬(wàn)元，年效益為900萬(wàn)元，經(jīng)濟效益極其顯著(zhù)。

六、結束語(yǔ)

通過(guò)成功開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)礦用汽車(chē)稱(chēng)重系統，實(shí)現了全天候無(wú)人值守、車(chē)號自動(dòng)識別、動(dòng)態(tài)稱(chēng)重計量、本地顯示信息和網(wǎng)絡(luò )傳輸數據等功能，為企業(yè)打造出全新的生產(chǎn)計量操作和管理模式，對提高車(chē)輛運行監控運輸調度加強司機考核等具有重要意義。該系統在東鞍山鐵礦實(shí)際運行穩定，在降低生產(chǎn)成本，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，提升管理水平方面起到了重要作用。該系統整體技術(shù)達到了國際先進(jìn)水平，在分體輪側技術(shù)方面達到國際領(lǐng)先水平，具有廣闊的應用前景。