動態礦用地磅在東鞍山鐵礦的應用

為了改善礦山生產計量管理方式,針對東鞍山鐵礦排巖系統,研發了動態礦用地磅。系統包括分體式短稱臺、稱重控制柜、紅綠燈、大屏幕和遠程服務器,具有全天候無人值守、車號自動識別、動態稱重計量、本地顯示信息和網絡傳輸數據等功能。系統運行穩定可靠,取得了非常顯著的經濟效益和應用效果,系統整體技術達到了國際先進水平,在分體輪側測量技術方面達到國際領先水平,在礦山領域有廣闊的應用前景。
一、現狀分析
目前，人們正快速走進物聯網時代，物聯網技術以其信息讀取交換實時高效，數據容量大，能夠實現智能化識別、定位、計量、跟蹤、監控和管理等優點在生產物流行業獲得越來越多的應用，實現物流智慧管理，從而在數字化和信息化的基礎上實現交互式管理，最大限度提升生產物流管理水平和效益。
礦用汽車是礦山生產的主要設備，擔負著運礦和排巖的重要任務，常規運礦量或運巖量主要靠車數估算產量。鐵礦生產過程中的排巖主要靠汽車運輸，由采場直接運送到大皮帶粗破碎機翻車，分4班作業，每天實行2個班運轉，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車數，按小車50t,大車70t計算出當班的排巖量,在汽車運行過程中如果超載，既影響行車安全，又容易使汽車疲勞損壞；如果汽車運量欠載，影響汽車效率及經濟效益。
為了提高生產計量管理水平，消除人為因素對計量過程計量數據產生的影響，從根本上堵塞計量管理漏洞，提高生產管理水平，滿足企業信息化建設的進一步需求，推進企業生產經營上水平，礦業公司開發研制了動態礦用地磅，并且實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臺、稱重控制柜、紅綠燈、大屏幕和遠程服務器等，其中稱重控制柜內有稱重智能儀、讀寫器、PLC控制柜和稱重微機，本系統以稱重微機為核心，以分體式短稱臺為基礎，通過稱重智能儀把分體式短稱臺的稱重傳感器信號傳輸到稱重微機內，動態礦用地磅軟件自動采集、處理稱重信號，分析計算出礦用汽車的稱重重量，同時經過RFID讀寫器自動識別車號，由PLC控制柜控制紅綠燈和大屏幕的顯示，同時通過網絡傳輸到遠程服務器上，使每個用戶都能實時看到每臺車的稱重時間和重量，便于生產管理。系統組成見圖1.

1.分體式短稱臺
為了適合大型礦用汽車車距和輪距，發明了6m長的秤臺，并且分為2個側輪稱量臺面，即輪側式分體秤臺，按汽車左右輪軸稱重，包括8個QS-40t稱重傳感器，經過分配盒，將數據送到智能稱重儀。與傳統秤臺相比，該秤臺受力面積小，載重大時也不容易變形，同時分體疊加受力面積均勻，計量更準確，實現礦用大噸位汽車動態稱重。
大型礦用汽車本身重量大，為滿足計量要求，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圖2.

2.智能稱重儀
動態稱重主要體現在智能稱重儀硬件設計方面，實現實時快速精準和智能稱重，系統設計的智能稱重儀采集稱重傳感器的信號，經過放大、濾波、模數轉換、數據處理后通過USB信號接口傳送到計算機，實現采集汽車的重量變化信號的快速反應轉換過程，智能稱重儀原理見圖3.

三、系統功能
本系統把大型礦用汽車動態稱重車號識別信號控制本地大屏幕輸出和系統聯網融為一體，構成了一個功能強大的計量信息系統。
1.稱重功能
礦用汽車輪軸動態稱重系統的核心功能是稱重，通過USB接口接收智能稱重儀的稱重數據，實現車輛運行過程中動態稱重，還具有秤臺自動校零、動態波形顯示、故障判斷功能。
（1）通訊校驗
對智能稱重儀進行初始化，驗證稱重工控機與智能稱重儀的USB通訊是否正常。
（2）動態自動校零
當外界條件變化后，電壓反映傳感器的變化，即零點變化，根據電壓的波動范圍進行自動校訂零點，在一定的變化參數范圍內認為是合理的，否則需要技術人員對參數進行校對，判斷是傳感器的問題還是需要調整參數。
（3）動態波形圖顯示
動態波形圖能夠實時反映出電壓的變化情況，稱重過程可以進行復位，查看過磅過程，見圖4.

（4）采用標準稱重模式
車輛過磅時，判斷車輛是否存有皮重數據，如沒有提示過空車，存皮重數據，以后車輛只過重車，通過重車與皮重求差，得出凈重量。
通過系統軟件設計，得到實時稱重采集波形，通過波形判斷分析是計量過程的設計基礎，只有實現無人干預的稱臺動態自動校零，才能達到無人操作的目的。根據秤臺的波形變化動態跟蹤秤臺零點，通過汽車上秤臺波形變化來判斷和尋找計量最佳時點，并確定采集數據和計量值的對應關系，然后根據對應公式，準確計量，通過最佳時點選擇精準計算，最終實現稱量的最佳效果。
2.車號自動識別功能
人工抄車號是長期困擾自動稱量地磅用戶的一個棘手問題。本系統提供的車號自動識別功能采用非接觸式卡，即射頻卡，也稱為RFID標簽。識別系統包括天線、讀寫器等設備。射頻卡（ID）卡系統必須和地磅稱重管理軟件配合使用才能發揮作用。在運載車輛上安裝RFID標簽，當汽車列隊在自動稱量地磅2～3米，讀寫器讀取車輛標簽信息并上傳到稱重微機，稱重微機根據標簽號得到車輛
基本信息，與地磅自動上傳的重量信息進行運算，得到車輛實際運載重量。整個過程準確快速、方便無人工干擾，避免了人工操作打錯車號等諸多不便，給整個系統的運維減輕負擔。
每個射頻卡具有唯一的編號，在稱重軟件數據庫中登記每一個射頻卡號對應的信息（卡號、車號、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），用戶可以對該表進行信息的添加、修改、刪除等操作。射頻卡采用一車一卡，對車輛進行嚴格限定。
3.其它功能
（1）基本功能
用戶設置功能：滿足系統的個性設置，完成串口通訊、用戶格式自定義、當前用戶的登錄口令修改、系統設置及用戶權限設置等功能。
RFID標簽管理:具有發卡、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，在客戶端應用更便捷，維護更加方便. 當網絡不通時暫停上傳，當網絡正常時自動上傳，數據庫可根據設置的時間進行自動備份、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。紅綠燈控制是通過稱重工控機的RS-232接口與機柜中的PLC 通訊、PLC控制紅綠燈。大屏幕顯示是通過稱重工控機的RS-232接口與大屏幕控制器連接，控制大屏幕的顯示。
（3）查詢統計功能
遠程服務器上安裝了排巖查詢統計軟件，相關人員可通過內部網了解稱重過磅時的信息，并可實時看到每輛車的稱重數據，查詢車號，班別，日、周、月、季和年運量信息，實現車、班和日統計。
四、系統應用
當裝載礦石的礦用汽車行駛到碎石廠附近，看到動態稱重區為綠燈時，進入稱重區，沿著稱重臺的方向以5km/h行駛，當經過紅綠燈處（紅綠燈上方設有射頻裝置天線）時，礦用汽車輪軸動態稱重工控機通過讀寫器自動識別車號，當礦用汽車完全離開稱重臺后，LED大屏幕上顯示稱重的車號和重量，同時動態稱重工控機把計量時間車號重量信息記錄下來，存在本地數據庫以備查詢和處理，再將
相應信息傳遞到上級服務器中，稱重過程見圖5.

五、應用效果
系統經過一年多實際運行，平穩可靠，計量準確，維護簡單，減員調崗8人，滿足生產實際需要.
由于地磅稱重準確，加大了考核力度，電鏟司機和大車司機提高了責任心，避免了裝不滿車空跑的現象，設備效率隨之大幅度提高，同時虧噸現象徹底杜絕，汽運的生產成本沒有發生太多變化，排巖量卻比以往每月提高10萬多t,按照汽運的完全成本3元/（噸.km），運距2.5km,每月創效75萬元，年效益為900萬元，經濟效益極其顯著。
六、結束語
通過成功開發動態礦用汽車稱重系統，實現了全天候無人值守、車號自動識別、動態稱重計量、本地顯示信息和網絡傳輸數據等功能，為企業打造出全新的生產計量操作和管理模式，對提高車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際運行穩定，在降低生產成本，增加企業經濟效益，提升管理水平方面起到了重要作用。該系統整體技術達到了國際先進水平，在分體輪側技術方面達到國際領先水平，具有廣闊的應用前景。

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