动态矿用汽车衡在东鞍山铁矿的应用

王 勐 孙亚鑫 杨 勇 段喜涛 韩德久

(鞍钢矿业集团公司)

动态矿用汽车衡在东鞍山铁矿的应用

王 勐 孙亚鑫 杨 勇 段喜涛 韩德久

(鞍钢矿业集团公司)

为了改善矿山生产计量管理方式，针对东鞍山铁矿排岩系统，研发了动态矿用汽车衡。系统包括分体式短称台、称重控制柜、红绿灯、大屏幕和远程服务器，具有全天候无人值守、车号自动识别、动态称重计量、本地显示信息和网络传输数据等功能。系统运行稳定可靠，取得了非常显著的经济效益和应用效果，系统整体技术达到了国际先进水平，在分体轮侧测量技术方面达到国际领先水平，在矿山领域有广阔的应用前景。

动态矿用汽车衡 PLC 动态称重 数据传输

目前，人们正快速走进“物联网”时代，物联网技术以其信息读取、交换实时高效，数据容量大，能够实现智能化识别、定位、计量、跟踪、监控和管理等优点在生产物流行业获得越来越多的应用[1]，实现物流智慧管理，从而在数字化和信息化的基础上实现交互式管理，最大限度提升生产物流管理水平和效益。

矿用汽车是矿山生产的主要设备，担负着运矿和排岩的重要任务，常规运矿量或运岩量主要靠车数估算产量。东鞍山铁矿生产过程中的排岩主要靠汽车运输，由采场直接运送到大皮带粗破碎机翻车，分4班作业，每天实行2个班运转，矿用汽车分别为TR60和TR100，总载重量分别为100和160 t，每班的排岩量通过专门人员数车数，按小车50 t，大车70 t计算出当班的排岩量。在汽车运行过程中如果超载，既影响行车安全，又容易使汽车疲劳损坏；如果汽车运量欠载，影响汽车效率及经济效益。

为了提高生产计量管理水平，消除人为因素对计量过程、计量数据产生的影响，从根本上堵塞计量管理漏洞，提高生产管理水平，满足企业信息化建设的进一步需求，推进企业生产经营上水平，矿业公司开发研制了动态矿用汽车衡，并且实际应用在东鞍山铁矿排岩系统中，取得了非常好的效果。

1 系统组成

本系统包括分体式短称台、称重控制柜、红绿灯、大屏幕和远程服务器等，其中称重控制柜内设有称重智能仪、读写器、PLC控制柜和称重微机。本系统以称重微机为核心，以分体式短称台为基础，通过称重智能仪把分体式短称台的称重传感器信号传输到称重微机内，动态矿用汽车衡软件自动采集、处理称重信号，分析计算出矿用汽车的称重重量，同时经过RFID读写器自动识别车号，由PLC控制柜控制红绿灯和大屏幕的显示，同时通过网络传输到远程服务器上，使每个用户都能实时看到每台车的称重时间和重量，便于生产管理。系统组成见图1。

图1 系统组成

1.1 分体式短秤台

为了适合大型矿用汽车车距和轮距，发明了6 m长的秤台，并且分为2个侧轮称量台面，即轮侧式分体秤台,按汽车左右轮轴称重，包括8个柯力宁波QS-40 t称重传感器，经过分配盒，将数据送到智能称重仪。与传统秤台相比，该秤台受力面积小，载重大时也不容易变形，同时分体叠加受力面积均匀，计量更准确，实现矿用大吨位汽车动态称重。

大型矿用汽车本身重量大，为满足计量要求,需要有好的秤台基础，因此设计了秤台基础和相应引路，采用坚固的钢筋混凝土制作。设计的秤台基础见图2。

图2 秤台基础示意(单位：mm)

1.2 智能称重仪

动态称重主要体现在智能称重仪硬件设计方面，实现实时、快速、精准和智能称重，系统设计的智能称重仪采集称重传感器的信号，经过放大、滤波、模数转换、数据处理后通过USB信号接口传送到计算机，实现采集汽车的重量变化信号的快速反应转换过程。智能称重仪原理见图3。

图3 称重仪原理

2 系统功能

本系统把大型矿用汽车动态称重、车号识别、信号控制、本地大屏幕输出和系统联网融为一体，构成了一个功能强大的计量信息系统。

2.1 称重功能

矿用汽车轮轴动态称重系统的核心功能是称重，通过USB接口接收智能称重仪的称重数据，实现车辆运行过程中动态称重，还具有称台自动校零、动态波形显示、故障判断功能。

(1)通讯校验。对智能称重仪进行初始化，验证称重工控机与智能称重仪的USB通讯是否正常。

(2)动态自动校零。当外界条件变化后，电压反映传感器的变化，即零点变化，根据电压的波动范围进行自动校订零点，在一定的变化参数范围内认为是合理的，否则需要技术人员对参数进行校对，判断是传感器的问题还是需要调整参数。

(3)动态波形图显示。动态波形图能够实时反映出电压的变化情况，称重过程可以进行复位，查看过磅过程。见图4。

图4 动态波形图

(4)采用标准称重模式。车辆过磅时，判断车辆是否存有皮重数据，如没有提示过空车，存皮重数据，以后车辆只过重车，通过重车与皮重求差，得出净重量。

通过系统软件设计，得到实时称重采集波形，通过波形判断分析是计量过程的设计基础。只有实现无人干预的称台动态自动校零，才能达到无人操作的目的。根据称台的波形变化动态跟踪称台零点，通过汽车上称台的波形变化来判断和寻找计量最佳时点，并确定采集数据和计量值的对应关系，然后根据对应公式，准确计量。通过最佳时点选择精准计算，最终实现称量的最佳效果。

2.2 车号自动识别功能

人工抄车号是长期困扰自动称量汽车衡用户的一个棘手问题。本系统提供的车号自动识别功能采用非接触式卡，即射频卡，也称为RFID标签。识别系统包括天线、读写器等设备。射频卡(ID卡)系统必须和汽车衡称重管理软件配合使用才能发挥作用。在运载车辆上安装RFID标签，当汽车队列在自动称量汽车衡2～3 m，读写器读取车辆标签信息并上传到称重微机，称重微机根据标签号得到车辆基本信息，与汽车衡自动上传的重量信息进行运算，得到车辆实际运载重量。整个过程准确、快速、方便，无人工干扰,避免了人工操作、打错车号等诸多不便，给整个系统的运维减轻负担。

每个射频卡具有唯一的编号，在称重软件数据库中登记每一个射频卡号对应的信息(卡号、车号、车型、驾驶员、皮重、货名、单位等，用户可以使用全部或部分信息)，用户可以对该表进行信息的添加、修改、删除等操作[2]。射频卡采用一车一卡，对车辆进行严格限定。

2.3 其他功能

2.3.1 基本功能

用户设置功能：满足系统的个性设置，完成串口通讯、用户格式自定义、当前用户的登录口令修改、系统设置及用户权限设置等功能。

RFID标签管理：具有发卡、补卡和退卡管理等功能。

数据库设置功能：使用MYSQL本地化数据库，较原access数据库更加强大，在客户端应用更便捷，维护更加方便。当网络不通时暂停上传，当网络正常时自动上传，数据库可根据设置的时间进行自动备份、数据初始化，还具有日志管理功能等。

2.3.2 电气控制功能

电气控制功能包括红绿灯控制和大屏幕显示。红绿灯控制是通过称重工控机的RS-232接口与机柜中的PLC通讯，PLC控制红绿灯。大屏幕显示是通过称重工控机的RS-232接口与大屏幕控制器连接，控制大屏幕的显示。

2.3.3 查询统计功能

远程服务器上安装了排岩查询统计软件，相关人员可通过内部网了解称重过磅时的信息，并可实时看到每辆车的称重数据，查询车号，班别，日、周、月、季和年运量信息，实现车、班和日统计。

3 系统应用

当装载矿石的矿用汽车行驶到碎石厂附近，看到动态称重区为绿灯时，进入称重区，沿着称重台的方向以5 km/h行驶，当经过红绿灯处(红绿灯上方设有射频装置天线)时，矿用汽车轮轴动态称重工控机通过读写器自动识别车号，当矿用汽车完全离开称重台后，LED大屏幕上显示称重的车号和重量，同时动态称重工控机把计量时间、车号、重量信息记录下来，存在本地数据库以备查询和处理，再将相应信息传递到上级服务器中。称重过程见图5。

图5 称重过程

4 应用效果

系统经过一年多实际运行,平稳可靠，计量准确，维护简单，减员调岗8人，满足生产实际需要。

由于汽车衡称重准确，加大了考核力度，电铲司机和大车司机提高了责任心，避免了装不满车、空跑的现象，设备效率随之大幅度提高，同时亏吨现象彻底杜绝，汽运的生产成本没有发生太多变化，排岩量却比以往每月提高10万多t，按照汽运的完全成本3元/(t·km)，运距2.5 km，每月创效75万元，年效益为900万元，经济效益极其显著。

5 结 语

通过成功开发动态矿用汽车称重系统，实现了全天候无人值守、车号自动识别、动态称重计量、本地显示信息和网络传输数据等功能，为企业打造出全新的生产计量操作和管理模式，对提高车辆运行监控、运输调度、加强司机考核等具有重要意义。该系统在东鞍山铁矿实际运行稳定，在降低生产成本，增加企业经济效益，提升管理水平方面起到了重要作用。该系统整体技术达到了国际先进水平，在分体轮侧技术方面达到国际领先水平，具有广阔的应用前景。

[1] 李振源,施燕华,贝梦琦,等．基于物联网的仓库管理系统的初步研究[J]．中国新技术新产品,2011(22):227.

[2] 夏永平．基于现场总线的车辆智能称重控制系统的设计[D].沈阳:东北大学，2008.

2015-07-09)

王 勐(1984—)，男，工程师,140000 辽宁省鞍山市。