潘建雙，付建新

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北唐山 063200）

0 引言

軌道衡是一種稱量鐵路貨車載重的衡器，被廣泛應用于工廠、礦山、冶金等領域。軌道衡的一種應用是計量鐵水，在將鐵水裝載于車輛后，利用軌道衡稱重車輛的載重，即可實現(xiàn)對鐵水的計量?，F(xiàn)有技術對于軌道衡的計量狀態(tài)往往采用人工的方式進行監(jiān)測，因此存在準確性差、不及時的問題。隨著信息化技術的發(fā)展及智能化水平的不斷提升，設備結構變得更加復雜，各部分的關聯(lián)也越來越密切，柔性程度提高也很快，但對設備各種類型信號的分析、整理和分類應用也隨之增加。因此對設備各種類型信號進行分類、整理和應用的方法也需要多元化，將信號按用戶的需求進行分級應用，以充分滿足用戶的個性化需求。本文運用信息技術至少采集一個軌道衡在計量鐵水過程中的計量信號，建立包含至少一條神經(jīng)鏈的軌道衡神經(jīng)中樞，對計量鐵水過程中的每個計量信號進行識別和判定，并在軌道衡計量系統(tǒng)應用與顯示。

1 項目方案

選用一臺軌道衡進行實驗，對軌道衡計量鐵水過程中的多種信號進行研究，通過對計量鐵水過程中選取的多種信號進行分析、整理建立軌道衡計量狀態(tài)自動判定的神經(jīng)中樞。首先，采集至少一個計量信號，分別確定每個計量信號對應的判定操作，以及確定述判定結果對應的輸出操作。其次，將所采集的計量信號作為運動神經(jīng)元、將判定操作作為感覺神經(jīng)元、將輸出操作作為輸出單元，建立神經(jīng)鏈，形成軌道衡神經(jīng)中樞。最后，對選取的輸入信號進行識別和判定，并在軌道衡計量系統(tǒng)中應用與顯示。

2 收集實驗信號

選用一臺軌道衡進行實驗，通過分析軌道衡計量鐵水的全過程，對計量過程中的多種信號進行研究，并對信號進行分析、整理和歸納。將不同的信號與軌道衡在計量過程中的不同計量狀態(tài)進行一一對應，并剔除無法與計量狀態(tài)對應的信號。

（1）軌道衡計量鐵水過程分析。過衡車輛從開始計量到計量結束，要經(jīng)過光柵、接近開關、衡器等部件，從而在計量鐵水全過程中會產(chǎn)生多種信號，如計量準備、結束信號、計量開始信號、計量過程信號、數(shù)據(jù)交互信號等。

（2）分析、歸納選取的信號：①計量準備開始信號為軌道衡衡器前光柵信號；②計量開始信號為接近開關信號；③計量過程信號包括計算機信號、稱重軟件信號、儀表通信信號和車號識別信號等；④數(shù)據(jù)交互信號包括網(wǎng)絡通信信號和服務器通信信號；⑤計量結束信號為軌道衡衡器后光柵信號。

3 建立軌道衡計量狀態(tài)自動判定神經(jīng)中樞

建立包含至少一條神經(jīng)鏈的軌道衡神經(jīng)中樞。其中，一條完整神經(jīng)鏈包括運動神經(jīng)元、感覺神經(jīng)元和輸出單元（圖1）。運動神經(jīng)元對應于軌道衡的計量信號，感覺神經(jīng)元對應于與所述計量信號對應的判定操作，輸出單元對應于用于對所述判定操作的判定結果進行的輸出操作。

圖1 神經(jīng)鏈結構示意

3.1 建立判定軌道衡計量狀態(tài)的神經(jīng)鏈

根據(jù)運動神經(jīng)元、感覺神經(jīng)元和輸出單元對應關系，建立判定軌道衡計量過程中各個計量狀態(tài)的神經(jīng)鏈。

（1）將軌道衡衡器前光柵信號對應的判定操作為。判定是否準備開始計量，當判定結果為準確開始計量時對應的輸出操作為，發(fā)出聲音以提示準備開始計量。

（2）將軌道衡衡器后光柵信號對應的判定操作為。判定是否結束計量，當判定結果為結束計量時對應的輸出操作為，發(fā)出聲音以提示結束計量。

（3）將接近開關信號對應的判定操作為。判定軌道衡當前承載對象是車頭還是車架，當判定結果為車頭時對應的輸出操作為：輸出用于表征軌道衡當前承載對象為車頭的狀態(tài)信息。當判定結果為車架時，對應的輸出操作為：輸出用于表征軌道衡當前承載對象為車架的狀態(tài)信息。

（4）將計算機信號對應的判定操作為。判定軌道衡連接的計算機是否運行正常，當判定結果為運行正常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征計算機運行正常的狀態(tài)信息；當判定結果為運行異常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征計算機運行異常的狀態(tài)信息。

（5）將稱重軟件信號對應的判定操作為。判定稱重軟件是否運行正常，當判定結果為運行正常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征稱重軟件運行正常的狀態(tài)信息，當判定結果為運行異常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征稱重軟件運行異常的狀態(tài)信息。

（6）將儀表通信信號對應的判定操作為。判定軌道衡中的儀表與所述計算機之間的通信是否正常；當判定結果為通信正常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征通信正常的狀態(tài)信息。當判定結果為通信異常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征通信異常的狀態(tài)信息。

（7）將網(wǎng)絡通信信號對應的判定操作為。判定計算機聯(lián)網(wǎng)是否正常；當判定結果為聯(lián)網(wǎng)正常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征聯(lián)網(wǎng)正常的狀態(tài)信息。當判定結果為聯(lián)網(wǎng)異常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征聯(lián)網(wǎng)異常的狀態(tài)信息。

（8）將服務器通信信號對應的判定操作為。判定計算機與服務器之間的通信是否正常，當判定結果為通信正常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征通信正常的狀態(tài)信息。當判定結果為通信異常時，對應的輸出操作為：輸出用于表征通信異常的狀態(tài)信息。

3.2 建立判定軌道衡計量狀態(tài)的神經(jīng)中樞

運用信息化技術建立包含至少一條神經(jīng)鏈的軌道衡神經(jīng)中樞，快速、準確地識別軌道衡計量過程中不同的計量信號，從而來判定軌道衡的計量狀態(tài)。構建軌道衡神經(jīng)中樞的模塊包括獲取模塊、查找模塊、判定模塊和輸出模塊。

（1）獲取模塊。在軌道衡執(zhí)行計量的過程中用來獲取待識別計量信號。

（2）查找模塊?；谲壍篮馍窠?jīng)中樞，用于查找與所述待識別計量信號對應的神經(jīng)鏈，并將查找到的神經(jīng)鏈作為目標神經(jīng)鏈。

（3）判定模塊。用來執(zhí)行目標神經(jīng)鏈的感覺神經(jīng)元中的判定操作，獲得用于表征計量狀態(tài)的目標判定結果。

（4）輸出模塊?；谀繕伺卸ńY果，用來執(zhí)行目標神經(jīng)鏈的輸出單元中與目標判定結果對應的輸出操作。

3.3 設計判定軌道衡計量狀態(tài)的流程

首先，建立包含至少一條神經(jīng)鏈的軌道衡神經(jīng)中樞。其次，在軌道衡執(zhí)行計量的過程中獲取待識別計量信號。再次，基于軌道衡神經(jīng)中樞，查找與待識別計量信號對應的神經(jīng)鏈，并將查找到的神經(jīng)鏈作為目標神經(jīng)鏈。然后，執(zhí)行目標神經(jīng)鏈的感覺神經(jīng)元中的判定操作，獲得用于表征計量狀態(tài)的目標判定結果。最后，基于目標判定結果，執(zhí)行目標神經(jīng)鏈的輸出單元中與目標判定結果對應的輸出操作。

4 運用軌道衡神經(jīng)中樞對輸入的不同信號進行識別

選用一臺軌道衡進行實驗，通過建立的判定軌道衡計量狀態(tài)神經(jīng)中樞，對計量過程中的多種信號進行識別和判定，并在軌道衡計量系統(tǒng)中應用與顯示。儀表通信、網(wǎng)絡狀態(tài)和服務器網(wǎng)絡以模塊形式實時顯示狀態(tài)，綠燈則認為運行正常，紅燈則認為運行不正常，計量準備、開始和結束提醒則以聲音和文字形式提醒計量人員（圖2）。

5 應用效果

對軌道衡計量鐵水過程中的多種信號進行研究，分析計量過程中選取的多種信號，整理建立自動判定軌道衡計量狀態(tài)神經(jīng)中樞。結果表明，通過建立的自動判定軌道衡計量狀態(tài)神經(jīng)中樞，對計量鐵水過程中的多種信號進行識別和判定，并在軌道衡計量系統(tǒng)中應用與顯示，實現(xiàn)了計量準備、開始和結束提醒、自動判定是車頭或車架計量、自動判定儀表通信是否正常、自動判定網(wǎng)絡通信是否正常等功能。該軌道衡神經(jīng)中樞判定的準確率可達到100%，因此認為，計量信號在道衡計量中的應用可為智能制造及其他智能行業(yè)提供可靠的技術支持。

圖2 識別結果狀態(tài)信息