楊永成 姚輝寧 張正鵬 趙斌 申振騰

（中化學(xué)交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250102）

一、引言

《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》及《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》等文件的印發(fā)，對交通運(yùn)輸行業(yè)施工提出了綠色節(jié)約、低碳環(huán)保、科技創(chuàng)新等更高的質(zhì)量要求，在預(yù)制梁場建設(shè)方面，原有傳統(tǒng)施工方式已不能滿足業(yè)主管理需要，通過智能化管理手段機(jī)械化換人、自動化減人、智能化制造成為新的目標(biāo)。

江西宜春至遂川高速安福至遂川段主體土建工程C1標(biāo)段縱列式預(yù)制T梁生產(chǎn)現(xiàn)場共需生產(chǎn)40mT梁1008片，為降低施工人員數(shù)量及勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、提高預(yù)制T梁質(zhì)量，建立了縱列式梁場綜合管控系統(tǒng)，共涉及4套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，即布料機(jī)控制系統(tǒng)、料斗倉控制系統(tǒng)、噴淋控制系統(tǒng)及液壓模板控制系統(tǒng)。

二、建設(shè)方案分析

現(xiàn)國內(nèi)綜合管理系統(tǒng)建設(shè)有串行和并行兩種方案，其區(qū)別主要在于是否在各控制部分使用獨(dú)立控制器。

串行綜合管控系統(tǒng)方式主要是基于布料機(jī)控制柜、料倉控制柜和自行式液壓模板控制柜內(nèi)有無線控制模塊開發(fā)的軟件，可以節(jié)約硬件預(yù)算，降低開發(fā)難度。但也存在以下問題尚未解決：控制柜里的無線模塊接收器一般只能與相應(yīng)的遙控發(fā)射器匹配；無線協(xié)議是非開放的；無線接收器只能接收遙控端信號，不能上傳信號；需要3家第三方單位密切配合，涉及傳感器，需要升級相應(yīng)程序。

基于上述問題，選擇并行綜合管理系統(tǒng)建設(shè)方案，在每一套系統(tǒng)上分別安裝一個控制器，與原有控制柜的控制器并發(fā)運(yùn)行，輸入/輸出保持一致，只對上層平板電腦中遠(yuǎn)程綜合控制系統(tǒng)產(chǎn)生響應(yīng)。綜合管控系統(tǒng)的改造實施降低了對原控制系統(tǒng)的影響，降低了對第三方設(shè)備單位的技術(shù)依賴，增強(qiáng)了自主設(shè)計的可行性。并行綜合管控系統(tǒng)包括pad上遠(yuǎn)程綜合管控軟件、布料機(jī)并行控制器、料倉并行控制器、液壓模板并行控制器和噴淋并行控制器5個部分。

三、綜合管理系統(tǒng)設(shè)計

（一）平板電腦遠(yuǎn)程綜合管控系統(tǒng)軟件

基于平板電腦的移動端遠(yuǎn)程管控系統(tǒng)軟件設(shè)計包括前端交互界面和后端程序，交互界面實現(xiàn)了橋梁加工過程的動態(tài)可視化，后端主要完成了前端功能及各系統(tǒng)要求的控制功能，實現(xiàn)對傳輸信號的處理，提高用戶的可操作性，界面如圖1所示。

圖1 集成控制性系統(tǒng)界面簡圖

圖2 數(shù)傳模塊及數(shù)據(jù)接口實體圖

（二）遠(yuǎn)程綜合管控系統(tǒng)并行控制器研究

每一套并行控制器由一個控制電路板和一個無線模塊組成，通過數(shù)據(jù)線連接，解決一體式控制器傳輸距離較近、易受遮擋影響等問題?？刂齐娐钒甯鶕?jù)每個系統(tǒng)上的情況，設(shè)置輸入/輸出端口，通過天線增強(qiáng)無線局域網(wǎng)的抗干擾性。無線Wi-Fi模塊的接口使用串口透傳，聯(lián)接控制電路板uart串口實現(xiàn)點對點通信；平板電腦外接USB網(wǎng)卡轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)對局域網(wǎng)的連接，解決局域無線Wi-Fi模塊私有協(xié)議約束。

各數(shù)傳模塊間的通信使用LoRa擴(kuò)頻技術(shù)。通過LoRa調(diào)制特殊的編解碼機(jī)制，APC340擁有極高的穩(wěn)定性及適應(yīng)性，超低的靈敏度及傳輸距離。用戶無須編寫復(fù)雜的設(shè)置與傳輸程序，即可實現(xiàn)模塊間數(shù)據(jù)的透明傳輸。

1.布料機(jī)并行控制器

控制柜設(shè)置3個變頻器，分別控制布料機(jī)相應(yīng)運(yùn)動：變頻器1控制布料機(jī)的行走；變頻器2控制起重機(jī)起吊/下放料倉；變頻器3控制起重機(jī)（或料倉）在布料機(jī)上左右移動。布料機(jī)并行控制器安裝在布料機(jī)控制柜內(nèi)部，控制器包括控制電路板和無線局域網(wǎng)模塊?？刂齐娐钒逶O(shè)置6路輸出，輸出端口接線與前文無線接收器接線方式一致，以實現(xiàn)對變頻器1至3的控制。

2.料倉并行控制器

料倉控制系統(tǒng)使用無線模塊與控制板一體式電路板，相比于無線接收器，設(shè)置輸入端口以接收傳感器信號；通過時間繼電器實現(xiàn)間歇性振搗。料倉并行控制器安裝在料倉控制柜內(nèi)部，控制器包括控制電路板和無線局域網(wǎng)模塊?？刂齐娐钒鍛?yīng)設(shè)置5路輸出，其輸入與輸出端口接線與前文控制柜中控制器接線方式一致。

3.液壓模板并行控制器

液壓模板控制系統(tǒng)使用帶輸入/輸出功能的無線接收器替代控制器，控制模板的行走、壓模、脫模。手動無線遙控是一種固定頻率、端到端的控制方式，需增加并行控制器。液壓模板并行控制器安裝在液壓模板控制柜內(nèi)部，控制器同樣包括控制電路板和無線局域網(wǎng)模塊?？刂齐娐钒逶O(shè)置4路輸出，其輸入與輸出端口接線與前文控制柜中控制器接線方式一致。

4.噴淋并行控制器

圖4 自動噴淋現(xiàn)場圖

噴淋控制柜面板可獨(dú)立調(diào)整每一個噴嘴的噴淋、間隔時間，可自動或手動控制，通過可編程的多路輸出控制器控制。使用并行控制器控制時，其參數(shù)和邏輯控制部分通過后臺實現(xiàn)。噴淋并行控制器安裝在噴淋控制柜內(nèi)部，控制器包括控制電路板和無線局域網(wǎng)模塊。控制電路板設(shè)置24路輸出，其輸入與輸出端口接線與前文控制柜中控制器接線方式一致。

四、應(yīng)用效果分析

控制模塊通信采用的LoRa擴(kuò)頻技術(shù)，具有較高的穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)較遠(yuǎn)傳輸距離，具有豐富便捷的軟件編程設(shè)置功能，應(yīng)用范圍較為廣泛。采用系統(tǒng)控制的智能布料機(jī)，通過軌道式行走，可實現(xiàn)均勻布料厚度，自動控制布料時機(jī)，僅需一人操作系統(tǒng)，減少了人工成本，提高了預(yù)制質(zhì)量。自行式液壓模板系統(tǒng)，控制了模板的安拆及移運(yùn)，免除了工人頻繁的拆卸吊運(yùn)過程，實現(xiàn)了智能化、機(jī)械化施工，減少了工人拼裝質(zhì)量問題，提高了整體外觀質(zhì)量。通過操作臺設(shè)置的噴淋計劃，系統(tǒng)自動執(zhí)行養(yǎng)護(hù)命令，養(yǎng)護(hù)周期執(zhí)行較為完善，噴淋覆蓋面積廣，節(jié)約水資源，養(yǎng)護(hù)效果較好。

五、結(jié)語

本文將大小龍門吊、自行式模板和附著式模板、移動式布料機(jī)、自動噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)集成到綜合管控系統(tǒng)，實現(xiàn)各項工藝參數(shù)的集成遠(yuǎn)程管控，并對施工控制參數(shù)如布料速度、振搗時間、噴淋時間等持續(xù)優(yōu)化，最終形成了智能化生產(chǎn)梁場，相關(guān)經(jīng)驗可供同行參考。