济钢无人值守智能取样机的应用

贺 霖

（济钢集团有限公司，山东 济南 250132）

济钢无人值守智能取样机的应用

贺 霖

（济钢集团有限公司，山东 济南 250132）

介绍了济钢无人值守智能取样机在实现远程无人值守、车辆自动定位、车号自动识别、随机选点、自动取样、自动封包和自动样品加密的全流程无人干预取样模式及技术特点。

无人值守；自动取样；远程监控；图像技术

随着济钢建设提速，原料物流结算速度加快，结算中对计量和质量数据需求增强，大宗原燃料质量异议不断加大。而目前济钢原料检验系统取样方式为人工本地操作，抽检样品的代表性较低。由于质量和计量信息的不对称，导致数据传递滞后，因而急需提高原料管理水平，实现无人为因素的取样检验方式和质计量一体化。

一、济钢取样机项目改造的指导思想与目标

1.指导思想

杜绝人为因素，全自动智能取样封包，样品加密。

2.目标

3台取样机经过改造和升级后，实现远程无人值守、车辆自动定位、车号自动识别、随机选点(汽车随机定点随机深度，取样量与车载重量匹配)、自动取样、自动封包、自动样品加密的全流程无人干预取样模式，使取样完全在一种科学规范的流程内实施。

3.技术特点

技术含量高(融合远程检测技术、图像定位技术、音视频处理技术、流媒体技术，βPLC远程控制技术等)，系统使用方便，数据管理严谨，样品随机性高。

二、智能取样机核心功能

1.智能取样机特有功能的系统结构（图1）

本系统从逻辑上分3层：应用层、接口层、设备和数据库层。应用层主要为用户提供高层次的应用功能；接口层主要为应用层提供硬件设备操作、数据库交互功能；设备和数据库层包含数据库和一些硬件设备；外围系统是ERP系统，本系统通过接口层的中转服务，直接与外围系统进行数据交互。

2.智能取样机业务的整个流程

(1)远程智能集中计量业务流程（图2）

(2)远程集中计量系统监控中心设计

汽车入厂时，工作人员验收票据，录入车辆、物料、供应商等信息，自动生成随机号并写入射频卡。随机编号和车辆、物料、供应商等信息自动保存在数据库服务器。该卡片交给司机进行后续的采样、过磅等流程。

(3) 汽车智能采样流程

①车辆驶入采样区，系统启动读卡器读卡，自动从系统数据库获 取对应的车辆、物料信息。

②采样机自动定位车厢位置，自动生成随机采样点，自动完成采样、破碎、缩分等过程。采样点等信息自动保存到数据库服务器。

图1

③采样完毕，系统自动控制打包机进行样品包装、

生成样品编号、写卡等过程。样品编号等信息自动保存到数据库服务器。

④采样后，车辆驶入汽车衡称重，系统在感知有车辆进入后，启动读卡器读卡。过重后，自动将计量数据保存到数据库服务器。

⑤卸货后，车辆驶入汽车衡回皮，系统在感知有车辆进入后，启动读卡器读卡。过重后，自动将计量数据保存到数据库服务器。

⑥回皮后，出厂前交回射频卡，刷卡并打印磅单。

(4)火车智能取样机业务流程

火车智能取样机业务流程见图3。

(5)红外线边缘识别和图像技术智能控制策略

图像识别：图像识别的方法基本上分为统计方法和结构分析两类。前者是以数学决策理论为基础，建立统计学的识别模型，指纹、掌形的识别多采用这种方法，其特点是稳定、但很少利用图像本身的结构关系；后者则主要是分析图像的结构，它充分发挥了图像的特点，但容易受图像生成过程中噪声干扰的影响。

本系统采用结构识别的方法，集中在图像轮廓曲度最大或轮廓方向突变处进行识别，即集中在图像主要特征上的边缘进行识别，这些地方的信息量最大。是依次从一个特征转到另一个特征上临界点，在图像边缘识别过程中，排除输入的多余信息，抽出关键的信息。

高质量图像输入系统是通过设置在采样车顶棚的红外广角摄像机实现的，可在各种环境条件下能采集到足够分辨率、适当方位和灰度变化的图像。

(6)无人干预的自动包装技术

全自动包装机设计具有自动供袋、上袋、灌装、折边、封口和送包等功能。控制部分采用PLC及触摸屏，可与采样机的主控系统连接通信。通过视频监控，杜绝人员进入，保证样品的保密性。

(7)软件设计

本系统服务器采用的操作系统终端采用Windows xp操作系统。编程选用通用编程软件VC、Excel、APS.NET，以便于维护升级。系统采用模块化、层次化体系结构，新功能的引入不影响原有的功能模块，具有良好的可扩展性。同时，系统的容量可随硬件的扩容和软件的升级达到更高的要求，具有良好的可扩展性，易于升级。 提供API 以实现与外围系统的交互。

系统通过唯一识别码将供应商信息写入质计量一体化的后台数据库中，并屏蔽相关供应商信息，杜绝了在送样、制样、理化分析过程中作弊的可能性。公司各生

产厂和相关原料进货结算部门，通过质计量一体化信息，进行工艺调整和原燃料结算。

图2

图3

三、取得效益

1.社会效益

项目投运后，建立了济钢原料检验中心，集中所有的济钢原料取样点，采取现场无人值守，远程集中智能自动取样，集中化验。减少了对大宗原燃料的质量异议，客观、公正地反应原料供货信息，为有效建立长期的原料供应链，提供了科学的技术保障。为济钢生产经营的日常工作提供了方便、快捷、安全的信息数据处理手段。降低了职工的劳动强度，让济钢的计量、原料检验透明化、集中化、远程化、智能化和廉洁化。为企业信息化的后续工作打下了可靠的技术基础。

2.经济效益

远程集中随机取样后，避免了原来人工现场取样的作弊行为，以济钢每年大约1 500万t煤计算，实施远程集中随机取样后，每吨按平均避免损失0.5个品位，每个品位平均按10元计算，本系统按50%贡献率算，则1年可以创造经济效益约3 700万元。

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1671-0711（2014）03-0052-03

2014-01-09)