混凝土生产输送浇注过程计算机综合监控系统.pdf

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1、第3 5 卷第1 0 期2 0 0 1 年1 0 月西安交通大学学报J O U R N A LO FX I7 A NJ I A O T O N GU N I V E R S I T Yv。1 3 5 1 0O c t 2 0 0 1文章编号：0 2 5 3 9 8 7 X(2 0 0 1)1 0-1 0 7 2-0 4混凝土生产输送浇注过程计算机综合监控系统康荣学1，张优云1，韩崇昭2，聂凯3(1 西安交通大学工程与科学研究院，7 1 0 0 4 9，西安；2 西安交通大学电子与信息工程学院；3 中国葛洲埙集团公司)擅要：采用最新发展的多媒体信息技术、监控技术和通信技术，建立了柴计算机监控、视

2、频监控、调度和管理等于一体的计算机综合监控系统，系统包括视攘、检测、网络与数据库、优化调度和生产管理与决策5 个既相对独立又互有联系的子系统在大型水利工程中实现了混凝土生产、输送、浇注过程的综合监控和管理，对生产质量和成本进行控审l，对经济效益进行分析与评价等，为复杂环境下太型水利施工的生产、调度和管理提供了一套科学而有效的方法系统已经应用于三峡工程的太埂洗注生产中，并发挥了重要作用美麓词：计算机监控；视频；检测；控制；调度；管理中圈分类号：n】2 7 l 汀1 J 3 7 5 文献标识码：AS y n t h e t i c a lM o n i t o r i n gS y s t e m

3、o ft h eC o n c r e t eP r o d n c t i o na n dT r a n s p o r t a t i o nK a n gR o n g x u e l，,7 3 z a n gY o u y u n l。H a nO u m g z h a 0 2，N eK a i 3(1 T h e A e d e m yo f I g i l 蹴r 吨蚰d k 帅e。蛐J i a o 拙g U 面v 啪时7 帅7 1 0 0 4 9，C h m；2S e h 0 0 Io f E l e e t r c n t c sa n d l 2 f f m r m t i

4、 o nE-埘n e 口i，X l m J j 日。哪U r l i v e r s i t y；3C h i n a G e z h o u b a G r o u p(h p)A b s t r a c t：B yn M a n so fv i d e o，c o m p u t e rr r m d t o r i n g，a t t e m p e r m e n ta n dI i!a n s 嘻et e c l m i q u e s，t h ep r o c e s so fp r o d u c t i o n，t m m p o r t a t l o n p o u r i

5、 n go fo o n c m t ei sm o n i t o r e da n dc o n t r o i|e dc o m p r e h e n s i v e l ya n de f f e c t l v e l ya taI a r g ea n dc o m p l e xw a t e rc o n s e r v a n c yb u i l d i n gs i t e T h eq u a l i t ya n dc o s ti sc o n t r o l l e da l m T h i ss y s t e mi n c l u d v i d e o，s

6、 e l ft e s t，n e t w o r ka n dd a t a t m e，o p t i m i z e da t t e m p e r m e n ta n di n f l n oa g e m e n t，e t c T h es y s t e mh a sb e e ns u c c e s s f u l l yu s e di nt h eT h r e eG o r e sP 删e c t，a n dm u c hb e n e f i th a sb e e na c h i e v e d K O a,o r d s：c o r n r a t e r

7、m o n i t o r i n g；v i d e o；t e s t；c o n t r o l；a t t e m p e r m e n t；m a n a g e m e n t三蛱二期工程混凝土的生产、输送、浇筑任务十分繁重，施工现场十分宏大而复杂其主要特点如下：工程量大，施工强度高；施工场面大，立体交叉作业、干扰多；工序复杂，技术要求高；施工设备先进，且种类多、容量大在大坝浇筑过程中，由于同一浇注仓位内的不同部位要浇注不同级配和标号的混凝土，浇筑过程中需要频繁切换，因此混凝土的生产、输送和浇注过程十分复杂，容易产生打错料、供错仓的情况同时，这种级配、标号的频繁切换将导致供料线间

8、断供料，大大降低了生产效率针对上述矛盾，我们开发了“混凝土生产输送浇注过程计算机综合监控系统”本文主要介绍系统的收稿日期；2 0 0 1 0 I-0 2 作者简介：康荣学(1 9 7 3-)。男，博士生；张优云(联系人)，女，教授，博士生导师 万方数据第1 0 期康荣学，等：混凝土生产输送浇注过程计算机练台监控系统1 G 7 3功能设计和总体结构设计，对系统的功能和任务进行划分和认证本系统按照功能和任务结构划分为5 个子系统，如图I 所示毕峄鼎一库子系境l 一生产管理与I 广=i _=0=_ _斑策于系境广_ 1 兰兰!墨!苎竺图1 軎子系统拓扑图1 视频子系统 1 如图2 所示，视频子系统主

9、要由3 个监控工作站组成：7 9 系统监控工作站；9 0 系统监控工作站；指挥中心监控工作站在视频监控子系统中，7 9 和9 0 系统监控工作站分别监测7 9、9 0 两个项目部的混凝土拌和、输送、浇注生产线及全方位的外在表现，为各项目部的指挥调度、了解情况提供了快捷、方便的现代化手段指挥中心监控工作站由上述两个监控工作站传送信回晶兰徊鱼挖甘画匠五刊 擞粼器i”“目长延时录掉机：j：一摄像头f7 9 调度童虻P q 产r 1 耳型吨虱：r 一目l7 9 槐彝矩阵切换h 苎要i 梗；湍菇盯rr F 司剖像头虱d 捌L 二一长延时录像机视频监控工怍坫_：I 芏槿嚣9 0 调度童口H 回哑苎苎王广1

10、9 0 视壤矩阵切换百叫J 旦雌矗矗作厕像头图2 视频子系统功能原理围号，为指挥部的调度指挥人员掌握全局的情况提供了千里眼其中，7 9、9 0 工作站的视频监测点分别安装在拌和楼、制冰楼、计量皮带、供料线、塔带机上。通过视频电缆将视频信号送人视频矩阵切换器，再按照设定的视频切换流程和顺序在视频监视器中显示，也可以使用视频监控工作站或遥控器直接切换画面另外，可以通过长延时录像机和视频监控工作站录制、回放关键画面(如一些违章操作等)因三峡工地拥有大量的机械设备，整个供料线均由金属架支撑，这些都会对微波信号进行部分吸收，所以在设计及安装过程中应充分考虑微渡的发射功率、安装位置及发射一接收方向等而且三

11、峡工地工作人员应用的对讲机所发射的电磁波也会对微波信号产生严重干扰，因此必须选用抗干扰能力强的微波发射一接收机指挥中心调度室通过视频监控工作站、遥控器及视频矩阵切换器实现视频循环显示和实时录像功能在各调度室的视频监控工作站上，应用多媒体软件提供实对的声音报警信号在指挥中心与7 9、9 0系统的控制权方面，采用双优先的原则，即双方均有控制权，当二者发生冲突时，采用局部服从大局的原则2 检测子系统 2 4 混凝土生产、运输、浇筑检测子系统的监测对象包括原始骨料的预冷、输送，拌和楼上混凝土的生产过程，供料线上混凝土的运输，塔带机系统实现的混凝土浇筑等，整个系统涉及大量的施工设备，其中关键设备的工况和

12、状态直接影响施工质量和生产效率本子系统的任务就是及时准确地将这些关键设备的状态信息(包括设备的工况、启停状态、故障信息等)和混凝土的生产、输送工程以可视化的动画界面反馈给工作人员，同时还将这些信息实时录入数据库，为定期维修及状态维修提供科学依据，为其他子系统提供数据检测子系统是整个监控系统的基础，检测数据来源主要有两路：一路是检测控制机通过安装在现场的各个检测模块采集到的各种数据；另一路是检测控制机通过与拌和楼生产机串1 3 1 通信采集到的各种数据所有采集数据在检测控制机上进行实时动画显示，并实时录入数据库，以供其他子系统共享本子系统的功能原理如图3 所示检测子系统要求通信有很高的实时性及抗

13、干扰 万方数据西安交通大学学报第3 5 卷1 拌和棱传癌嚣组；2 供辫螭传感器组；3 塔带机传基器组；4 亚当模典#5 拌和接控制g；6 捧和接控舅机；7，供辩境拉弼机I B 塔精机橙嗣机；9 网络服舟器(藏据服舟器)*1 0 度室检嗣机；1 1 生产过程库；1 2 浇筑过程库t 1 3 异常事件库图3 检测子系统功艟愿理阳性对于现场数据采集模块与现场检测机之间的通信，采用适合于工业现场的总线方式进行数据传输，并在现场传感器的安装过程中保证每个传感器都正确接地，以便减少工业现场的干扰，提高通信的可靠性检测机同服务器之间的通信划采用T C P I P 拇议的通信模式，这样可以保证局域网内数据传输

14、迅速、及时3 网络与数据库子系统 5 本子系坑是整个监控系统的支持环境，为整个系统提供通信和数据存艚服务7 9、9 0 系统的网络采用共事式以太网，调度室、质安科、机电科等处的计算机通过5 类双绞线连接到调度室的交换机，拌和楼由于距调度室较远，采用粗缆连接到调度室韵交换机指挥中心与7 9、9 0 系统调度室通过M o d e m通信，较件上采用W I N D O W S 操作系统内置的远程访阉系统(R A s)服务提高了通信的可靠性网络子系统在数据库选型时考虑了数据量大、支持C S 模式的特点，选用大型数据库管理系统m A S E，以确保为整个系统提供安全、可靠、蜜时的数据存储服务网络与数据库

15、子系统的功能原理如图4 所示，4 优化调度子系统 4 车子系统主要完成由仓位设计生成柞业规划、信息反馈和最优化调度等功能。使混凝土生产运输作业达到连续、优化、安全的目的塔带机的胶带下舭e!i I-旱-d 1 1 淖薄串7 9P同l；同1纛囊一以宜直鲒冀一曩靛i 囱l 囱I 图1鹕9 0 轼刚引阜一t l 舟曩ll11迪堕应盟毡1 檀翻点组；2 拌和楼幢舅机；3 供料啦控荫机；4 塔带机检测机5 同培交换机 6 M。d 衄；7 m M 囊舟嚣f B 舟培打印机；9 罔培瞥理机；1 0 检翻工作站；1 1 调度工作坫；1 2 警理工作站；1 3 考勤机图4 冈络与数据库子幕坑的功麓球理留料筒定位系

16、统根据浇注仓位的原始资料信息和塔带机象鼻管的位置信息对塔带机的胶带下料筒进行定位确保混凝土级配与仓位对号入座混凝土在线方量统计计算模块根据计量皮带的对位信号和拌和楼的下料活门信号，在线检测统计已经浇筑的方量和供料线上的混凝土方量，同时根据仓位所需的混凝土方量，用数学模型计算出拌和楼还需生产的方量子系统采用人机对话方式，通过简洁的实时输人在应用界面上得到准确的操作信息其功能包括：接受来自数据库的仓位设计信息和主业务的周、日作业规划；自动生成工作日志；接受来自检测工作站的实时检测信息和来自仓面的调度人员发出的作业调整信息；塔带机腔带下料筒定位；携凝土在线浇筑方量统计在这个子系统中，可根据指挥部下选

17、的生产计 万方数据第1 0 期康荣学，等：混凝土生产输送浇注过程计算机综合监控系统划和存储在数据库中的仓位设计信息，生成主业务的周、日作业规划，通过项目部的生产调度指挥中心，将分解后的生产作业计划下达到生产车间、队厂；本系统还将设备运行状态检测子系统检测的信息(如各个关键温度)向生产车间、队厂以及生产诃度指挥中心传送另外，调度指挥中心通过在线方量统计和温度检测信息显示，将优化调整后的生产调度指令下达到生产车间在生产调度指挥过程中，浇注过程指挥人员根据塔带机胶带下料筒定位系统和现场调度人员的应急指令，对作业计划进行调整，以实现安全生产该子系统流程图如图5 所示指挥部生产计划7 9、9 0 项耳经

18、理部竺判项裟嚣度r L 半I 坐!掣l菊篙l 晤菊磊盖丽l 晤雨赢竺兰兰竺竺至竺竺H 兰兰三璺：坠H 苎墨二兰苎兰竺厂孬妇图5 优化调度子系统5 生产管理与决策子系统本子系统主要完成对整个混凝土生产、运输、浇筑过程的计算机管理，包括生产管理、质量管理、生产成本管理、设备管理和人员管理，并对生产过程提供重要辅助决策信息，包括经济活动分析、施工现场事故案例分析、设备运行状况分析和维惨决策等同时，该子系统还可生成各职能部门所需的各种报表该子系统的功能原理如图6 所示生产管理生产计划缩制与謦改调整生产管理与决策于秉境生产成盘分析与经济棱葬生产浇筑质量的记录与处理文件资料管理与信息履务事故管理案例分析与

19、应急事故赴理图6 生产管理与决策子系统的功能原理图“混凝土生产输送浇注过程计算机综合监控系统”已经在三峡施工现场得到成功应用，在国内首次对大型水利工程中的混凝土生产输送浇筑全过程建立了集视频监视、计算机监控、调度和管理于一体的计算机综合监控系统，包括对混凝土生产、输送，必及浇筑过程和关键生产设备的监控、调度和管理，对生产质量和成本豹控制，以及经济效益的分析与评价等该系统已经在生产中发挥了重要作用，成为调度指挥人员的得力助手参考文献：E l iT e k a l p A M 数字视频处理 M 北京：电子工业出版社，1 9 9 8 2 王常力，廖道文，集散型控制系统的设计与应用 M 北京：清华大学

20、出叛杜，1 9 9 3 3 陈满泰检测技术与智能仪表 M 长抄：中南工业大学出版社。1 9 9 0 4 何友，王国宏陆大缙，等多传感器信息融合及应用 M 北京：电子工业出版社，2 0 0 0 5 蔡皖东计算机罔培技术 M 西安：西安电子科技大学出板社，1 9 9 8(编辑荆树蓉葛赵青)万方数据混凝土生产输送浇注过程计算机综合监控系统混凝土生产输送浇注过程计算机综合监控系统作者：康荣学，张优云，韩崇昭，聂凯作者单位：康荣学,张优云(西安交通大学工程与科学研究院,)，韩崇昭(西安交通大学电子与信息工程学院)，聂凯(中国葛洲坝集团公司)刊名：西安交通大学学报英文刊名：JOURNAL OF XIAN

21、JIAOTONG UNIVERSITY年，卷(期)：2001,35(10)被引用次数：1次 参考文献(5条)参考文献(5条)1.蔡皖东 计算机网络技术 19982.何友;王国宏;陆大缙 多传感器信息融合及应用 20003.陈润泰 检测技术与智能仪表 19904.王常力;廖道文 集散型控制系统的设计与应用 19935.Tekalp A M 数字视频处理 1998 本文读者也读过(8条)本文读者也读过(8条)1.姚大庆.白建红.艾毅然.史冬青.万普华.汪传松.YAO Da-qing.BAI Jian-hong.AI Yi-ran.SHI Dong-qing.WANPu-hua.WANG Chuan

22、-song 基于Internet平台的预拌混凝土质量动态监管系统的研究期刊论文-工程质量2007(7)2.李冰.贺尚红.吴运新.吴桐.李自光 沥青混凝土路面施工机群智能调度与监控系统期刊论文-筑路机械与施工机械化2003,20(6)3.郭伟.喻道远.徐晓光 基于GIS的机群优化配置系统期刊论文-筑路机械与施工机械化2002,19(5)4.马金刚.周厚贵.李庆斌.曹生荣.MA Jingang.ZHOU Hougui.LI Qinbin.CAO Shengrong 丹江口大坝加高工程混凝土浇筑施工模拟与管理系统期刊论文-水电能源科学2008,26(1)5.马瑞.王家廞.Ma Rui.Wang Jiaxin 道路施工机群智能化管理系统的设计及开发期刊论文-高技术通讯2005,15(4)6.冯志军 水利水电工程施工场地布置决策理论方法与应用研究学位论文20037.雷俊峰.吴波.赵英俊 智能拖式混凝土泵监控系统的设计与开发期刊论文-工程机械2005,36(1)8.杨红红.吴智铭 混合遗传算法在柔性系统动态调度中的应用研究期刊论文-信息与控制2001,30(5)引证文献(1条)引证文献(1条)1.张利 基于计划、控制实施的数字化建筑施工体系的研究与实践学位论文博士 2003 本文链接：http:/