介可視·散裝物料庫(kù)存管理雷達(dá)全景掃描系統(tǒng)在料倉(cāng)、 堆場(chǎng)中的應(yīng)用

引 言 

——綜述選題背景 

       現(xiàn)如今，生產(chǎn)、制造、加工等多種領(lǐng)域會(huì)用到大量散裝物料、生產(chǎn)物料、加工物料、產(chǎn)品無(wú) 料或燃料等物料，而這些物料的存儲(chǔ)、管理、監(jiān)控等方面也成為了首要難題。 由于庫(kù)存物料的數(shù)據(jù)直接關(guān)系到企業(yè)的財(cái)務(wù)核算，因此面對(duì)堆積如山的物料，人們雖然沒(méi)有 好的計(jì)量方法，也都執(zhí)著于百年的傳統(tǒng)一一人工盤(pán)庫(kù)。 所謂人工盤(pán)庫(kù)，就是每月底，企業(yè)的相關(guān)人員(往往是幾個(gè)部門(mén))先對(duì)料場(chǎng)進(jìn)行推土機(jī)整形、人 工拉皮尺，再利用數(shù)學(xué)模型搞個(gè)接近數(shù)。這種方法與實(shí)際的誤差往在 7%以上。長(zhǎng)久下來(lái)，更多的 企業(yè)只是憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)一下料場(chǎng)，估計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)直接填寫(xiě)報(bào)表，實(shí)際誤差往往更大。可以說(shuō)，有的 企業(yè)很少盤(pán)料場(chǎng)，有些企業(yè)的料場(chǎng)幾十年都沒(méi)有弄清楚過(guò) 如今料倉(cāng)、堆場(chǎng)種類繁多、堆放零散、形狀不規(guī)則、地面觀看有盲區(qū)等情況。料倉(cāng)、堆場(chǎng)環(huán) 境復(fù)雜，可能有大量粉塵、溫度過(guò)高、堆場(chǎng)坍塌危及人員人身安全等問(wèn)題。人工盤(pán)庫(kù)也逐漸成為 歷史，隨著庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)進(jìn)入常態(tài)化狀態(tài)，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)散裝物料的高效管控是料重要挑戰(zhàn)之一。 我們探訪的企業(yè)以往為了加強(qiáng)料倉(cāng)與堆場(chǎng)的管理，掌握料倉(cāng)與堆場(chǎng)的實(shí)際信息，規(guī)避產(chǎn)品存 儲(chǔ)質(zhì)量與數(shù)目風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)企業(yè)利益不受損失，企業(yè)會(huì)定期組織各班組對(duì)產(chǎn)品盤(pán)庫(kù)。因?yàn)榱蟼}(cāng)、堆 場(chǎng)環(huán)境分布不均，而且料高，測(cè)量與計(jì)算需要依憑著師傅的經(jīng)驗(yàn)，盤(pán)庫(kù)難度系數(shù)很大，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù) 又高，盤(pán)庫(kù)程序復(fù)雜，普通的盤(pán)庫(kù)方法所需參與盤(pán)庫(kù)人員較多，盤(pán)庫(kù)所用時(shí)間長(zhǎng)，而采用智能設(shè) 備盤(pán)庫(kù)可以大大降低盤(pán)庫(kù)時(shí)間和人力、物力和財(cái)力。

探尋料倉(cāng)概況 

1.1 料倉(cāng)概況 ： 

——?dú)w納、總結(jié)我們走訪多家企業(yè)的料倉(cāng)概況

料倉(cāng)的分類包括以下幾種： 

? 按物料級(jí)配數(shù)分為單斗、二斗、三斗、四斗、多斗；

? 按配料計(jì)量方式分為各物料累積計(jì)量和各物料單獨(dú)計(jì)量；

? 按配料操控方式分為皮帶式、升降式；

? 按用途可分為原料倉(cāng)、配料倉(cāng)和成品倉(cāng)； 

? 按倉(cāng)形可分為筒倉(cāng)、棚倉(cāng)、罐倉(cāng)和房式倉(cāng)；

? 按料倉(cāng)的截面形式可分為圓形、方形、矩形和六角形等多種樣式； 

1.2 盤(pán)庫(kù)方案 ：

——?dú)w納、總結(jié)我們走訪多家企業(yè)的盤(pán)庫(kù)流程 

（1）時(shí)間及人員安排： 

? 時(shí)間安排：按照廠部和車(chē)間安排 ； 

? 人員安排：車(chē)間成立盤(pán)庫(kù)領(lǐng)導(dǎo)小組；小組成員由車(chē)間領(lǐng)導(dǎo)、安全監(jiān)督、設(shè)備運(yùn)行保障、數(shù) 據(jù)維護(hù)、內(nèi)外操作人員組成 ； 

（2）盤(pán)庫(kù)內(nèi)容：

? 核對(duì)計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)與物料信息的一致性 ； 

? 核對(duì)計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)物料的出（入）庫(kù)與實(shí)際剩余的一致性 ； 

（3）操作方法： 

? 將料倉(cāng)、物料信息打印出來(lái) ； 

? 人工拉皮尺(設(shè)備)，再利用數(shù)學(xué)模型預(yù)估出重量 ； 

? 核對(duì)檢查 ； 

（4）盤(pán)庫(kù)處理： 

? 每個(gè)庫(kù)房盤(pán)庫(kù)結(jié)束后，將計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)中與實(shí)際不符之處，按照實(shí)際情況在計(jì)算機(jī) 管理信息系統(tǒng)中修改 ； 

? 所有庫(kù)房盤(pán)庫(kù)完成后，將信息、情況向廠部匯報(bào) ； 最后再由操作工排查監(jiān)控系統(tǒng)，再將需要料倉(cāng)、物料信息與出（入）庫(kù)信息錄入計(jì)算機(jī)。

系統(tǒng)詳情、安裝方案 

1.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介 ： 

        根據(jù)上述的總結(jié)的料倉(cāng)概況與盤(pán)庫(kù)安排，也為了解決盤(pán)庫(kù)難題，介可視迎難而上推出雷達(dá)全 景掃描系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)人工盤(pán)庫(kù)、激光盤(pán)庫(kù)等盤(pán)庫(kù)技術(shù)我們提出了掃描成像理念，通過(guò)安裝機(jī) 械軸的射頻天線發(fā)射 80GHz 毫米波，使其能夠?qū)崿F(xiàn)三維數(shù)據(jù)測(cè)量，在配以后臺(tái)點(diǎn)云計(jì)算實(shí)現(xiàn)空 間范圍內(nèi)的靜態(tài)目標(biāo)檢測(cè)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸出、空間掃描成像、體積與重量計(jì)算輸出等功能。80GHz 毫米波相較于激光更能適應(yīng)環(huán)境，在惡劣環(huán)境下不受雨水、灰塵、光照等影響，并且通過(guò)天線所測(cè)量的點(diǎn)位數(shù)據(jù)更多、更全面。還可以多臺(tái)組合使用，通過(guò)系統(tǒng)測(cè)算來(lái)達(dá)到測(cè)量。

1.2 產(chǎn)品特點(diǎn) ：

介可視·雷達(dá)全景掃描系統(tǒng)主要產(chǎn)品特點(diǎn)如下： 

? 二維軸向 360°掃描，進(jìn)行目標(biāo)高精度成像 ； 

? 天線波束角度小，測(cè)量更精準(zhǔn)，檢測(cè)距離更遠(yuǎn) ； 

? 最遠(yuǎn)探測(cè)距離 50 米，覆蓋大型庫(kù)房 ； 

? 可多臺(tái)雷達(dá)共同部署，區(qū)域自由劃分 ；

? 支持網(wǎng)口輸出點(diǎn)云信息 ； 

? 全天候工作，不受天氣、光線、溫度、粉塵等環(huán)境影響 ；

1.3 產(chǎn)品參數(shù) ：

1.4 接口定義 ：

       介可視·雷達(dá)全景掃描系統(tǒng)對(duì)外輸出一根線，線束一分為二，分為電源部分、網(wǎng)絡(luò)部分。雷 達(dá)標(biāo)配一個(gè)配電箱，配電箱內(nèi)部有 220V AC 轉(zhuǎn) 24V DC 適配器，并且有接口板，可以擴(kuò)展不同 接口功能，建議配電箱距離雷達(dá)小于 50m。

電源部分：包含 24V DC 電源輸入、RS485 對(duì)外接口。 

以太網(wǎng)接口：為百兆以太網(wǎng) RJ45 接頭，可通過(guò)以太網(wǎng)接口連接上位機(jī)，輸出實(shí)時(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn) 行點(diǎn)云成像。

1.5 安裝環(huán)境 ：

介可視·雷達(dá)全景掃描系統(tǒng)通過(guò) 2 維軸向旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到空間掃描成像的效果，用戶可根據(jù)掃描成像雷達(dá)呈現(xiàn)出來(lái)的效果進(jìn)行盤(pán)庫(kù)、目標(biāo)識(shí)別體積測(cè)量其安裝示意如下所示。

        介可視·雷達(dá)全景掃描系統(tǒng)僅作為前端掃描設(shè)備，需搭配邊緣智能終端方可完成最終成像。 而邊緣智能終端是一款高性能的堆料體積測(cè)量主機(jī)，可最多同時(shí)連接 8 臺(tái)成像雷達(dá)，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí) 讀取成像雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并利用高性能算法進(jìn)行點(diǎn)云拼接、填充、去噪、柵格化等數(shù)據(jù)處理， 最終輸出堆料的體積和三維建模效果圖，并具有生成報(bào)表、繪制歷史曲線，配置掃描計(jì)劃等功能。

1.6 安裝注意事項(xiàng) ： 

目前散裝物料庫(kù)存管理系統(tǒng)上的雷達(dá)配備兩種安裝支架：抱箍支架、標(biāo)準(zhǔn)法蘭。

抱箍支架：通過(guò) 3 個(gè)抱箍把支架固定在橫桿上，一般應(yīng)用在料棚 ； 

標(biāo)準(zhǔn)法蘭：可直接適配 DN250 法蘭孔，一般應(yīng)用在筒倉(cāng)、罐體、與堆場(chǎng)中 ； 

       雷達(dá)備有延長(zhǎng)支架，支架長(zhǎng)度 0.5m，當(dāng)筒倉(cāng)頂部有承重梁或者金屬架遮擋的情況下，可以 安裝延長(zhǎng)支架把雷達(dá)下探，達(dá)到更好的測(cè)試效果。 

       掃描成像雷達(dá)最佳安裝位置為料堆正上方，雷達(dá)架設(shè)高度與有效掃描面積相關(guān)，若料堆面積 超過(guò)雷達(dá)有效掃描區(qū)域，需安裝兩臺(tái)或多臺(tái)雷達(dá)進(jìn)行拼接，以達(dá)到全覆蓋的效果。掃描成像雷達(dá)工作場(chǎng)景如下圖所示。

內(nèi)部討論 

內(nèi)部討論我司與一些常見(jiàn)的盤(pán)庫(kù)方式的對(duì)比：

測(cè)量難點(diǎn)：進(jìn)料時(shí)粉塵大，倉(cāng)內(nèi)物料分布不規(guī)則，對(duì)雷達(dá)的性能要求較高。 

選用產(chǎn)品：JKS360-1-JS 

改造后智能化測(cè)量方式：

現(xiàn)場(chǎng)案例

氧化鋁筒倉(cāng)料面監(jiān)測(cè) 

                                                                                         ——氧化鋁粉倉(cāng)成像輔助進(jìn)出料作業(yè)控制 

被測(cè)介質(zhì)：載氟氧化鋁（氧化鋁為主、少量氟化鹽），顆粒度較細(xì)，流動(dòng)性較強(qiáng)。 

進(jìn)料方式：通過(guò)氣泵或斗式提升機(jī)將載氟氧化鋁輸送到頂部拌料器，由拌料器均勻輸送至 6 個(gè) 進(jìn)料口，6 個(gè)進(jìn)料口倉(cāng)頂中間對(duì)稱分布，進(jìn)出料不間斷。

難點(diǎn)：

? 氧化鋁回波信號(hào)弱，雜波多，筒倉(cāng)鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，干擾大 ；

? 筒倉(cāng)過(guò)程壓力大，對(duì)雷達(dá)氣密性要求高 ； 

? 6 個(gè)進(jìn)料口下方氧化鋁粉易堆積，安全隱患大 ； 

? 單點(diǎn)物位計(jì)無(wú)法呈現(xiàn)進(jìn)料口物料形狀，無(wú)法聯(lián)動(dòng)輔助控制氣泵或斗式提升機(jī)工作狀態(tài) ；

銅精礦筒倉(cāng)料位監(jiān)測(cè) 

被測(cè)介質(zhì)：銅精礦（銅、鐵、硫、黃鐵礦、綠泥石、藍(lán)晶石），濕度大，粘連性強(qiáng)。 工作場(chǎng)景 筒倉(cāng)頂部進(jìn)料口設(shè)備 筒倉(cāng)頂部進(jìn)料口 筒倉(cāng)底部出料口

 應(yīng)用難點(diǎn)： 

? 倉(cāng)體偏小，進(jìn)料速度很快，需要成像雷達(dá)掃描時(shí)間短， 結(jié)果輸出快 ； 

? 重錘料位計(jì)的重錘只能測(cè)量單點(diǎn)的高度，同時(shí)還常發(fā)生重錘滑入鼠洞或者重錘被物料覆蓋的情況； 

? 物料進(jìn)料震動(dòng)大，點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集及同步難度高 ； 

? 銅精礦經(jīng)過(guò)加熱來(lái)蒸發(fā)內(nèi)部水分，所以現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境水汽和粉 塵濃度都很高 筒倉(cāng)尺寸：高 13.9 米，直徑 4.6 米 ； 

工作流程：通過(guò)皮帶將銅精礦運(yùn)輸?shù)絺淞蟼}(cāng)倉(cāng)頂，由備料倉(cāng)進(jìn)料口輸送進(jìn)入各個(gè)筒倉(cāng)，進(jìn)料速度 快。 應(yīng)用痛點(diǎn)： 1、進(jìn)料進(jìn)度通過(guò)人工看監(jiān)控控制，進(jìn)料速度快，容易出現(xiàn)物料 溢出情況，存在安全隱患 ； 2、銅精礦下料時(shí)常出現(xiàn)鼠洞，現(xiàn)場(chǎng)的重錘料位計(jì)經(jīng)?；绞蠖吹撞?位置，測(cè)量偏差巨大，影響生產(chǎn)作業(yè) ； 

解決問(wèn)題 

       根據(jù)對(duì)比之前的盤(pán)庫(kù)方案，可以看出測(cè)繪與計(jì)算是占用時(shí)間久的主要原因。如果在改進(jìn)后的 盤(pán)庫(kù)方案基礎(chǔ)上，用智能設(shè)備代替人工，會(huì)大大降低盤(pán)庫(kù)時(shí)間，而且能確保安全，減少支出的人 力和物力。 

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì) 

       介可視·散裝物料庫(kù)存管理雷達(dá)全景掃描系統(tǒng)可以進(jìn)行二維 360°掃描，實(shí)現(xiàn)空間范圍內(nèi)的靜 態(tài)目標(biāo)檢測(cè)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸出、空間掃描成像、體積與重量計(jì)算輸出等功能，且不受雨水、灰塵、 光照等惡劣環(huán)境影響。可應(yīng)用在煤炭、水泥、砂石等場(chǎng)景進(jìn)行體積檢測(cè)、重量評(píng)估、輪廓掃描 等，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化、數(shù)字化，為后續(xù)打造智慧生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。 

結(jié)論 

       綜上所述，庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)已進(jìn)入新的歷史階段，抓住機(jī)遇、向內(nèi)挖潛，全面提高經(jīng)濟(jì)效益已是大勢(shì) 所趨，納 入信息化管理，對(duì)料倉(cāng)、料場(chǎng)進(jìn)行科學(xué)、快速、準(zhǔn)確的盤(pán)點(diǎn)是企業(yè)向縱深發(fā)展的必然要 求，用新技術(shù)替代人工盤(pán)庫(kù)的必要性也就顯而易見(jiàn)。 

參考文獻(xiàn)：

[1] NB／T47003．2-2009{固體料倉(cāng)》

[2] 料倉(cāng)制造施工技術(shù)及過(guò)程管理 

[3] 智能設(shè)備在料倉(cāng)盤(pán)庫(kù)中的應(yīng)用與研究 

[4]《科技進(jìn)步與對(duì)策》 ~