濟鋼無人值守智能取樣機的應用

賀 霖

（濟鋼集團有限公司，山東 濟南 250132）

濟鋼無人值守智能取樣機的應用

賀 霖

（濟鋼集團有限公司，山東 濟南 250132）

介紹了濟鋼無人值守智能取樣機在實現(xiàn)遠程無人值守、車輛自動定位、車號自動識別、隨機選點、自動取樣、自動封包和自動樣品加密的全流程無人干預取樣模式及技術(shù)特點。

無人值守；自動取樣；遠程監(jiān)控；圖像技術(shù)

隨著濟鋼建設(shè)提速，原料物流結(jié)算速度加快，結(jié)算中對計量和質(zhì)量數(shù)據(jù)需求增強，大宗原燃料質(zhì)量異議不斷加大。而目前濟鋼原料檢驗系統(tǒng)取樣方式為人工本地操作，抽檢樣品的代表性較低。由于質(zhì)量和計量信息的不對稱，導致數(shù)據(jù)傳遞滯后，因而急需提高原料管理水平，實現(xiàn)無人為因素的取樣檢驗方式和質(zhì)計量一體化。

一、濟鋼取樣機項目改造的指導思想與目標

1.指導思想

杜絕人為因素，全自動智能取樣封包，樣品加密。

2.目標

3臺取樣機經(jīng)過改造和升級后，實現(xiàn)遠程無人值守、車輛自動定位、車號自動識別、隨機選點(汽車隨機定點隨機深度，取樣量與車載重量匹配)、自動取樣、自動封包、自動樣品加密的全流程無人干預取樣模式，使取樣完全在一種科學規(guī)范的流程內(nèi)實施。

3.技術(shù)特點

技術(shù)含量高(融合遠程檢測技術(shù)、圖像定位技術(shù)、音視頻處理技術(shù)、流媒體技術(shù)，βPLC遠程控制技術(shù)等)，系統(tǒng)使用方便，數(shù)據(jù)管理嚴謹，樣品隨機性高。

二、智能取樣機核心功能

1.智能取樣機特有功能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖1）

本系統(tǒng)從邏輯上分3層：應用層、接口層、設(shè)備和數(shù)據(jù)庫層。應用層主要為用戶提供高層次的應用功能；接口層主要為應用層提供硬件設(shè)備操作、數(shù)據(jù)庫交互功能；設(shè)備和數(shù)據(jù)庫層包含數(shù)據(jù)庫和一些硬件設(shè)備；外圍系統(tǒng)是ERP系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過接口層的中轉(zhuǎn)服務(wù)，直接與外圍系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。

2.智能取樣機業(yè)務(wù)的整個流程

(1)遠程智能集中計量業(yè)務(wù)流程（圖2）

(2)遠程集中計量系統(tǒng)監(jiān)控中心設(shè)計

汽車入廠時，工作人員驗收票據(jù)，錄入車輛、物料、供應商等信息，自動生成隨機號并寫入射頻卡。隨機編號和車輛、物料、供應商等信息自動保存在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。該卡片交給司機進行后續(xù)的采樣、過磅等流程。

(3) 汽車智能采樣流程

①車輛駛?cè)氩蓸訁^(qū)，系統(tǒng)啟動讀卡器讀卡，自動從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲 取對應的車輛、物料信息。

②采樣機自動定位車廂位置，自動生成隨機采樣點，自動完成采樣、破碎、縮分等過程。采樣點等信息自動保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

圖1

③采樣完畢，系統(tǒng)自動控制打包機進行樣品包裝、

生成樣品編號、寫卡等過程。樣品編號等信息自動保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

④采樣后，車輛駛?cè)肫嚭夥Q重，系統(tǒng)在感知有車輛進入后，啟動讀卡器讀卡。過重后，自動將計量數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

⑤卸貨后，車輛駛?cè)肫嚭饣仄?，系統(tǒng)在感知有車輛進入后，啟動讀卡器讀卡。過重后，自動將計量數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

⑥回皮后，出廠前交回射頻卡，刷卡并打印磅單。

(4)火車智能取樣機業(yè)務(wù)流程

火車智能取樣機業(yè)務(wù)流程見圖3。

(5)紅外線邊緣識別和圖像技術(shù)智能控制策略

圖像識別：圖像識別的方法基本上分為統(tǒng)計方法和結(jié)構(gòu)分析兩類。前者是以數(shù)學決策理論為基礎(chǔ)，建立統(tǒng)計學的識別模型，指紋、掌形的識別多采用這種方法，其特點是穩(wěn)定、但很少利用圖像本身的結(jié)構(gòu)關(guān)系；后者則主要是分析圖像的結(jié)構(gòu)，它充分發(fā)揮了圖像的特點，但容易受圖像生成過程中噪聲干擾的影響。

本系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)識別的方法，集中在圖像輪廓曲度最大或輪廓方向突變處進行識別，即集中在圖像主要特征上的邊緣進行識別，這些地方的信息量最大。是依次從一個特征轉(zhuǎn)到另一個特征上臨界點，在圖像邊緣識別過程中，排除輸入的多余信息，抽出關(guān)鍵的信息。

高質(zhì)量圖像輸入系統(tǒng)是通過設(shè)置在采樣車頂棚的紅外廣角攝像機實現(xiàn)的，可在各種環(huán)境條件下能采集到足夠分辨率、適當方位和灰度變化的圖像。

(6)無人干預的自動包裝技術(shù)

全自動包裝機設(shè)計具有自動供袋、上袋、灌裝、折邊、封口和送包等功能?？刂撇糠植捎肞LC及觸摸屏，可與采樣機的主控系統(tǒng)連接通信。通過視頻監(jiān)控，杜絕人員進入，保證樣品的保密性。

(7)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)服務(wù)器采用的操作系統(tǒng)終端采用Windows xp操作系統(tǒng)。編程選用通用編程軟件VC、Excel、APS.NET，以便于維護升級。系統(tǒng)采用模塊化、層次化體系結(jié)構(gòu)，新功能的引入不影響原有的功能模塊，具有良好的可擴展性。同時，系統(tǒng)的容量可隨硬件的擴容和軟件的升級達到更高的要求，具有良好的可擴展性，易于升級。 提供API 以實現(xiàn)與外圍系統(tǒng)的交互。

系統(tǒng)通過唯一識別碼將供應商信息寫入質(zhì)計量一體化的后臺數(shù)據(jù)庫中，并屏蔽相關(guān)供應商信息，杜絕了在送樣、制樣、理化分析過程中作弊的可能性。公司各生

產(chǎn)廠和相關(guān)原料進貨結(jié)算部門，通過質(zhì)計量一體化信息，進行工藝調(diào)整和原燃料結(jié)算。

圖2

圖3

三、取得效益

1.社會效益

項目投運后，建立了濟鋼原料檢驗中心，集中所有的濟鋼原料取樣點，采取現(xiàn)場無人值守，遠程集中智能自動取樣，集中化驗。減少了對大宗原燃料的質(zhì)量異議，客觀、公正地反應原料供貨信息，為有效建立長期的原料供應鏈，提供了科學的技術(shù)保障。為濟鋼生產(chǎn)經(jīng)營的日常工作提供了方便、快捷、安全的信息數(shù)據(jù)處理手段。降低了職工的勞動強度，讓濟鋼的計量、原料檢驗透明化、集中化、遠程化、智能化和廉潔化。為企業(yè)信息化的后續(xù)工作打下了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.經(jīng)濟效益

遠程集中隨機取樣后，避免了原來人工現(xiàn)場取樣的作弊行為，以濟鋼每年大約1 500萬t煤計算，實施遠程集中隨機取樣后，每噸按平均避免損失0.5個品位，每個品位平均按10元計算，本系統(tǒng)按50%貢獻率算，則1年可以創(chuàng)造經(jīng)濟效益約3 700萬元。

TP274

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1671-0711（2014）03-0052-03

2014-01-09)