賀 霖
(濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司,山東 濟(jì)南 250132)
濟(jì)鋼無(wú)人值守智能取樣機(jī)的應(yīng)用
賀 霖
(濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司,山東 濟(jì)南 250132)
介紹了濟(jì)鋼無(wú)人值守智能取樣機(jī)在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)人值守、車輛自動(dòng)定位、車號(hào)自動(dòng)識(shí)別、隨機(jī)選點(diǎn)、自動(dòng)取樣、自動(dòng)封包和自動(dòng)樣品加密的全流程無(wú)人干預(yù)取樣模式及技術(shù)特點(diǎn)。
無(wú)人值守;自動(dòng)取樣;遠(yuǎn)程監(jiān)控;圖像技術(shù)
隨著濟(jì)鋼建設(shè)提速,原料物流結(jié)算速度加快,結(jié)算中對(duì)計(jì)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)需求增強(qiáng),大宗原燃料質(zhì)量異議不斷加大。而目前濟(jì)鋼原料檢驗(yàn)系統(tǒng)取樣方式為人工本地操作,抽檢樣品的代表性較低。由于質(zhì)量和計(jì)量信息的不對(duì)稱,導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳遞滯后,因而急需提高原料管理水平,實(shí)現(xiàn)無(wú)人為因素的取樣檢驗(yàn)方式和質(zhì)計(jì)量一體化。
1.指導(dǎo)思想
杜絕人為因素,全自動(dòng)智能取樣封包,樣品加密。
2.目標(biāo)
3臺(tái)取樣機(jī)經(jīng)過(guò)改造和升級(jí)后,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)人值守、車輛自動(dòng)定位、車號(hào)自動(dòng)識(shí)別、隨機(jī)選點(diǎn)(汽車隨機(jī)定點(diǎn)隨機(jī)深度,取樣量與車載重量匹配)、自動(dòng)取樣、自動(dòng)封包、自動(dòng)樣品加密的全流程無(wú)人干預(yù)取樣模式,使取樣完全在一種科學(xué)規(guī)范的流程內(nèi)實(shí)施。
3.技術(shù)特點(diǎn)
技術(shù)含量高(融合遠(yuǎn)程檢測(cè)技術(shù)、圖像定位技術(shù)、音視頻處理技術(shù)、流媒體技術(shù),βPLC遠(yuǎn)程控制技術(shù)等),系統(tǒng)使用方便,數(shù)據(jù)管理嚴(yán)謹(jǐn),樣品隨機(jī)性高。
1.智能取樣機(jī)特有功能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖1)
本系統(tǒng)從邏輯上分3層:應(yīng)用層、接口層、設(shè)備和數(shù)據(jù)庫(kù)層。應(yīng)用層主要為用戶提供高層次的應(yīng)用功能;接口層主要為應(yīng)用層提供硬件設(shè)備操作、數(shù)據(jù)庫(kù)交互功能;設(shè)備和數(shù)據(jù)庫(kù)層包含數(shù)據(jù)庫(kù)和一些硬件設(shè)備;外圍系統(tǒng)是ERP系統(tǒng),本系統(tǒng)通過(guò)接口層的中轉(zhuǎn)服務(wù),直接與外圍系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
2.智能取樣機(jī)業(yè)務(wù)的整個(gè)流程
(1)遠(yuǎn)程智能集中計(jì)量業(yè)務(wù)流程(圖2)
(2)遠(yuǎn)程集中計(jì)量系統(tǒng)監(jiān)控中心設(shè)計(jì)
汽車入廠時(shí),工作人員驗(yàn)收票據(jù),錄入車輛、物料、供應(yīng)商等信息,自動(dòng)生成隨機(jī)號(hào)并寫(xiě)入射頻卡。隨機(jī)編號(hào)和車輛、物料、供應(yīng)商等信息自動(dòng)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。該卡片交給司機(jī)進(jìn)行后續(xù)的采樣、過(guò)磅等流程。
(3) 汽車智能采樣流程
①車輛駛?cè)氩蓸訁^(qū),系統(tǒng)啟動(dòng)讀卡器讀卡,自動(dòng)從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)獲 取對(duì)應(yīng)的車輛、物料信息。
②采樣機(jī)自動(dòng)定位車廂位置,自動(dòng)生成隨機(jī)采樣點(diǎn),自動(dòng)完成采樣、破碎、縮分等過(guò)程。采樣點(diǎn)等信息自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
圖1
③采樣完畢,系統(tǒng)自動(dòng)控制打包機(jī)進(jìn)行樣品包裝、
生成樣品編號(hào)、寫(xiě)卡等過(guò)程。樣品編號(hào)等信息自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
④采樣后,車輛駛?cè)肫嚭夥Q重,系統(tǒng)在感知有車輛進(jìn)入后,啟動(dòng)讀卡器讀卡。過(guò)重后,自動(dòng)將計(jì)量數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
⑤卸貨后,車輛駛?cè)肫嚭饣仄?,系統(tǒng)在感知有車輛進(jìn)入后,啟動(dòng)讀卡器讀卡。過(guò)重后,自動(dòng)將計(jì)量數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
⑥回皮后,出廠前交回射頻卡,刷卡并打印磅單。
(4)火車智能取樣機(jī)業(yè)務(wù)流程
火車智能取樣機(jī)業(yè)務(wù)流程見(jiàn)圖3。
(5)紅外線邊緣識(shí)別和圖像技術(shù)智能控制策略
圖像識(shí)別:圖像識(shí)別的方法基本上分為統(tǒng)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)分析兩類。前者是以數(shù)學(xué)決策理論為基礎(chǔ),建立統(tǒng)計(jì)學(xué)的識(shí)別模型,指紋、掌形的識(shí)別多采用這種方法,其特點(diǎn)是穩(wěn)定、但很少利用圖像本身的結(jié)構(gòu)關(guān)系;后者則主要是分析圖像的結(jié)構(gòu),它充分發(fā)揮了圖像的特點(diǎn),但容易受圖像生成過(guò)程中噪聲干擾的影響。
本系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)識(shí)別的方法,集中在圖像輪廓曲度最大或輪廓方向突變處進(jìn)行識(shí)別,即集中在圖像主要特征上的邊緣進(jìn)行識(shí)別,這些地方的信息量最大。是依次從一個(gè)特征轉(zhuǎn)到另一個(gè)特征上臨界點(diǎn),在圖像邊緣識(shí)別過(guò)程中,排除輸入的多余信息,抽出關(guān)鍵的信息。
高質(zhì)量圖像輸入系統(tǒng)是通過(guò)設(shè)置在采樣車頂棚的紅外廣角攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)的,可在各種環(huán)境條件下能采集到足夠分辨率、適當(dāng)方位和灰度變化的圖像。
(6)無(wú)人干預(yù)的自動(dòng)包裝技術(shù)
全自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)計(jì)具有自動(dòng)供袋、上袋、灌裝、折邊、封口和送包等功能??刂撇糠植捎肞LC及觸摸屏,可與采樣機(jī)的主控系統(tǒng)連接通信。通過(guò)視頻監(jiān)控,杜絕人員進(jìn)入,保證樣品的保密性。
(7)軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)服務(wù)器采用的操作系統(tǒng)終端采用Windows xp操作系統(tǒng)。編程選用通用編程軟件VC、Excel、APS.NET,以便于維護(hù)升級(jí)。系統(tǒng)采用模塊化、層次化體系結(jié)構(gòu),新功能的引入不影響原有的功能模塊,具有良好的可擴(kuò)展性。同時(shí),系統(tǒng)的容量可隨硬件的擴(kuò)容和軟件的升級(jí)達(dá)到更高的要求,具有良好的可擴(kuò)展性,易于升級(jí)。 提供API 以實(shí)現(xiàn)與外圍系統(tǒng)的交互。
系統(tǒng)通過(guò)唯一識(shí)別碼將供應(yīng)商信息寫(xiě)入質(zhì)計(jì)量一體化的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中,并屏蔽相關(guān)供應(yīng)商信息,杜絕了在送樣、制樣、理化分析過(guò)程中作弊的可能性。公司各生
產(chǎn)廠和相關(guān)原料進(jìn)貨結(jié)算部門,通過(guò)質(zhì)計(jì)量一體化信息,進(jìn)行工藝調(diào)整和原燃料結(jié)算。
圖2
圖3
1.社會(huì)效益
項(xiàng)目投運(yùn)后,建立了濟(jì)鋼原料檢驗(yàn)中心,集中所有的濟(jì)鋼原料取樣點(diǎn),采取現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守,遠(yuǎn)程集中智能自動(dòng)取樣,集中化驗(yàn)。減少了對(duì)大宗原燃料的質(zhì)量異議,客觀、公正地反應(yīng)原料供貨信息,為有效建立長(zhǎng)期的原料供應(yīng)鏈,提供了科學(xué)的技術(shù)保障。為濟(jì)鋼生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的日常工作提供了方便、快捷、安全的信息數(shù)據(jù)處理手段。降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度,讓濟(jì)鋼的計(jì)量、原料檢驗(yàn)透明化、集中化、遠(yuǎn)程化、智能化和廉潔化。為企業(yè)信息化的后續(xù)工作打下了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.經(jīng)濟(jì)效益
遠(yuǎn)程集中隨機(jī)取樣后,避免了原來(lái)人工現(xiàn)場(chǎng)取樣的作弊行為,以濟(jì)鋼每年大約1 500萬(wàn)t煤計(jì)算,實(shí)施遠(yuǎn)程集中隨機(jī)取樣后,每噸按平均避免損失0.5個(gè)品位,每個(gè)品位平均按10元計(jì)算,本系統(tǒng)按50%貢獻(xiàn)率算,則1年可以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約3 700萬(wàn)元。
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1671-0711(2014)03-0052-03
2014-01-09)