以工业物联网技术构建混凝土智能生产系统

孟新成

摘 要：混凝土行业飞速发展的同时，也带来了一系列复杂的问题。而其中一个困扰企业发展的重要问题就是，虽然生产能力不断提升，市场总需求量在不断扩大，但混凝土制品行业总体技术含量还不高，新技术、新工艺、新材料的开发应用步伐还不够快，市场无序竞争情况比较严重，而通过物联网技术能够在非常有效的解决这一问题，故在本文中主要对以工业物联网技术构建混凝土智能生产系统进行了简单的分析与探讨。

关键词：工业物联网；技术构建；混凝土；智能生产系统

一、物联网技术的概述

物联网技术是在互联网发展的应用的基础上，不断延伸扩展形成的网络技术，和互联网技术不同的是，物联网是利用互联网的架构，来实现物与物相连的技术，因此，物联网的核心和基础是互联网。物联网的定义在世界上比较公认的是：利用无线传感器和无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备，利用互联网架构搭建的能够进行定位、跟踪和追溯管理的网络。因此，物联网的技术关键就在于通过无线传感器和无线射频技术、纳米技术以及智能技术的传感设备获取物品的各种信息，然后利用互联网进行数据交互。

二、工业物联网技术在混凝土智能生产系统中的应用

（一）整体系统的构建

在工业物联网技术的智能生产管理系统的整体架构中，首先要确保将信息化管理全程覆盖

混凝土制品的生产管理和物流管理流程，令公司各级管理人员能实时掌握原材料的MRP采购，生产工序上的在制品状态，成品库中多种类产品的型号、数量、所有者、储位和监管负责人；同时，确保生产管理系统还可以将仓储功能进一步延伸到整个供应链的上下游，使之与物流系统的拣货、出货、配送的数据信息对接，并能够根据库存状况与订单状况实施调整生产计划，使生产信息能配合自动化生产线的作业流程。系统由传感和工控处理两个部分组成，前者以信息采集和智能交互系统组成传感网络部分，并将得到的信息传送至后台信息处理中心，分别发往工控系统和数据库。

（二）各功能分区的组建

1、传感系统与数据库系统的组建

传感系统主要针对原材料库、成品堆场和在制品蒸养、水养加工等生产车间进行产品身份识别、入库登记、生产监控等进行标识感应记录管理，让企业所生产的每一件产品都带上独一无二的身份标识，并将标识记录传输至现场管理平台，使带有身份标识的每一件产品在堆场中的具体位置能以坐标或二维（三维）模型的方式显示在现场管理平台上。当产品发生位移时，只需要通过简单的现场确认，就可以在软件管控平台上实时显示出来。另外，每一批生产日期相同的产品有一个倒计时仿真显示，当发生物权转移时，平台将发出通知信息，并以醒目的颜色加以区别。同时，成品库存信息将经由现场管控平台软件与公司原有的K3财务管理数据库系统对接，而数据库系统则可将过去的实地盘存制改为永续盘存制，无需在期末重新清点整个堆场中数以十万计的产品，只需根据堆场中产品数量的实时变化来决定客户的订单量和安排生产计划。

2、智能工控调度系统

该系统模块主要针对现场采集的生产信息进行生产步骤和生产节拍上的调整，消除生产瓶颈，使工序间的配合更有效率。同时，现场信息实时采集，汇集中央数据平台进行分析，将分析结果与决策发往各层级管理人员（通常是各车间主任与生产工段段长），再传输到各基层现场工人手中；基层现场工人在手持机中得到清晰而具体的指令，结合现场情况灵活处理，调整工序，从而在极大程度上消除信息孤岛效应带来的不利影响，使生产调动走向一体化。

（三）以产成品库远距信息化管理为范例的完整流程分解

1、标签初始化

初次使用的标签，可在EEPROM中写入针对所有管片都相同的信息项目，如管片工艺、生产厂家信息、物权所有者等；回收再次使用的标签，须将上一轮循环中的信息全部复位重置后，方可输入新的信息。此外，对于相同生产批次与相同型号的产品，可以堆放在同一个区域，将这个区域定义为一个电子货架。在这个电子货架上，另行安置一个电子卷标，通过卷标的ID号与数据库中的信息绑定，并可在标签的EEPROM中写入货架信息。这个操作完成后，信息将不再改变，无论读写器是否连接后台，都能获取货架信息。

2、卷标植入产品

管片生产完毕后，将电子标签固定到管片端头板或混凝土管片内侧，具体要求如下：第一，电子标签带强磁体并粘贴牢固，固定胶带需有防水功能，在某些特定的条件下需要另外使用隔绝材料包裹电子标签（如抗高温的石棉网等）；第二，植入卷标的位置，必须在RFID手持感应器容易读取且不易引起标签信息间相互干扰的范围内，远离金属部件，尽量避免风吹雨淋或日光暴晒。

3、身份录入

将代表管桩或管片信息的卷标录入数据库。这个环节是在管桩或管片已经放在指定的堆场位置、卷标安装到管片上之后，进入管片水养环节之前进行，也可以在安装标签后马上进行。此环节完成后，每个管片在数据库中都有了一个独一无二的名字。读写器选用简易读写器连接计算机进行，基本信息可从EEPROM中读取，或操作计算机批量设置示意图。

4、仓储堆放

此环节在管片水养护完成后，进入仓储时进行。存入数据库的信息除了有管片标签的ID外，还有所在货架的标签ID号。此时每个管片都与电子货架绑定在一起，可通过查询管片标签获知其所在位置。电子货架与管片自身的ID构成了现场管理平台的3D模型结构，便于管理人员直观掌握产品的存放位置与归属权。此过程中读写器选用大天线、长距读写器，以便快捷地对管片标签进行读取。根据现场的情况，选用计算机或嵌入式控制器对读写器进行控制。

總之，工业物联网技术是传统制造业革新的重要方向，拥有非常广阔的应用前景，也是多学科交叉综合应用的前沿领域。特别是在工业化4.0开始起步的今天，物联网技术对于智能生产管理领域的促进作用更加显著。而传统制造业利用工业物联网技术进行改造升级，能在保证现有设备不进行大规模升级、现有工序不进行大范围调整的前提下，显著提升生产经营的效率，同时充分发挥多品种小批量的柔性制造、敏捷制造的优势，更好地应对市场的挑战。

参考文献：

[1]董新平.物联网产业成长研究[D].华中师范大学，2012.

[2]魏星.工业远程控制与物联网技术[D].内蒙古科技大学，2012.