郁前軍 中國鐵路上海局集團有限公司九景衢鐵路浙江有限公司

1 引言

新建衢州至寧德鐵路浙江段全線210 km，其中隧道工程占約60%，全線共建立25個大型集中混凝土拌和站，大部分設(shè)在山區(qū)，交通不便，高峰期間每天生產(chǎn)約2萬方混凝土，消耗各種混凝土原材料約4.4萬t。按照鐵路工程混凝土質(zhì)量管理規(guī)范要求，粉料吹入相應(yīng)的儲倉后，必須經(jīng)過檢驗合格后方可使用，檢驗時間為3～4天。在實際管理過程中僅僅依靠制度不能完全達到管理的目標(biāo)。指揮部嘗試用信息化管理手段來加強監(jiān)控管理。2016年9月指揮部與山東博碩自動化技術(shù)有限公司合作，共同研發(fā)了粉料吹灰監(jiān)控系統(tǒng)。并在中鐵三局衢寧站前Ⅰ標(biāo)1號拌和站進行試運行。經(jīng)過一段時間的試驗，該系統(tǒng)的確起到未檢先用報警作用，但受制于水泥檢驗周期長等因素，儲罐的利用效率不高，一定程度上制約到了拌和站混凝土生產(chǎn)。為盤活存量，拌和站保持不間斷生產(chǎn)，大膽提出了劃分交融區(qū)的設(shè)想。允許同廠家、同品種、同標(biāo)號不同批次的水泥按進場先后順序存儲在同一儲罐內(nèi)，儲罐內(nèi)的庫存量減去新舊水泥交融區(qū)的噸位，剩余的已檢水泥可繼續(xù)使用。交融區(qū)量值根據(jù)不同儲罐尺寸、容量確定。為此指揮部分別在中鐵三局衢寧站前Ⅰ標(biāo)1號拌和站、中鐵十二局衢寧站前Ⅱ標(biāo)5號拌和站、中鐵隧道局衢寧站前Ⅳ標(biāo)2號拌和站進行了試驗，在積累了大量試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定了不同規(guī)格水泥儲罐交融區(qū)重量值，并對系統(tǒng)軟件進行了優(yōu)化和升級，增加了其適用性和便捷性。2017年2月19日，指揮部邀請鐵科院、鐵路總公司工管中心、中國建材研究院、山東大學(xué)等技術(shù)專家對粉料吹灰監(jiān)管系統(tǒng)進行了評審。與會專家認(rèn)為該系統(tǒng)實現(xiàn)了對拌和站粉料使用過程監(jiān)控的信息化，提高了粉料的利用效率，該系統(tǒng)有利于預(yù)防未檢先用問題的發(fā)生，盤活了儲罐的存量，對保證混凝土質(zhì)量有積極意義。目前指揮部已在衢寧鐵路浙江段全線推廣應(yīng)用，并制定了《工地混凝土拌和站粉料吹灰監(jiān)管系統(tǒng)管理實施細(xì)則》（九景衢安發(fā)〔2017〕65號），進一步規(guī)范了其使用管理，充分保障其發(fā)揮功能作用，在對拌和站粉料使用管控方面取得了顯著效果。

2 系統(tǒng)目的及意義

（1）實時監(jiān)測粉料儲罐進料和使用情況，做到提前預(yù)警，最大限度避免未檢先用。

（2）盤活了儲罐的存量，提高儲罐的利用率，最大限度緩解了山區(qū)因交通不便運輸困難給拌和站生產(chǎn)造成的影響。

（3）貼片式稱重料位的使用，讓粉料倉中的庫存清晰可見，方便管理人員、生產(chǎn)人員安排相關(guān)工作。

（4）電子門禁的使用，防止出現(xiàn)吹灰錯罐的情況，避免重大質(zhì)量事故。

（5）所有粉料來料及使用情況均實時采集、存儲，可對質(zhì)量問題進行歷史追溯。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

粉料吹灰監(jiān)管系統(tǒng)，由系統(tǒng)軟件平臺和系統(tǒng)硬件平臺兩大部分組成。系統(tǒng)硬件平臺，包括BSTCOM吹灰中心處理器、BSQ300終端處理器、吹灰傳感器、貼片式料位傳感器、吹灰管電子鎖等五部分。系統(tǒng)軟件平臺，包括云平臺服務(wù)器端軟件、瀏覽器客戶端、移動APP客戶端軟件、生產(chǎn)線客戶端軟件等四部分（圖1）。

4 工作流程及相關(guān)要求

工地混凝土拌和站粉料監(jiān)管系統(tǒng)的過程控制由施工監(jiān)理單位共同完成，系統(tǒng)通過吹灰傳感器將粉料吹灰記錄傳輸至管理平臺，該批次粉料處即于待檢狀態(tài)。檢測完成后由施工單位試驗人員輸入該批次粉料的相關(guān)信息，并提交試驗報告，發(fā)出報驗申請，由監(jiān)理單位人員審核通過后，系統(tǒng)顯示該批次粉料處于已檢可用狀態(tài)。其工作流程如圖2。

圖2 工作流程

5 水泥交融區(qū)設(shè)定

5.1 水泥交融區(qū)定義

交融區(qū)：粉料罐內(nèi)儲存有已檢驗合格的粉料，在此情況下向該粉料罐加入未檢驗的新粉料時，新舊粉料混合的部分就叫交融區(qū)；

預(yù)警區(qū)：在交融區(qū)量值的基礎(chǔ)上加上一定余量，此區(qū)就叫做預(yù)警區(qū)，目前預(yù)警區(qū)暫設(shè)為5 t；

可用區(qū)：儲罐內(nèi)已檢驗合格庫存中去掉交融區(qū)和預(yù)警區(qū)后的部分

5.2 試驗方法

選擇熒光粉（熒光粉化學(xué)成分與河砂一致，不影響混凝土質(zhì)量；熒光粉用量很少，也不會影響混凝土顏色）；把熒光粉吹入含有已檢驗的庫存水泥儲罐，熒光粉自然沉降，均勻分布到庫存水泥表層；再吹入新批次水泥后，新老批次的水泥交融區(qū)就含有熒光粉；混凝土生產(chǎn)過程中，通過檢查水泥螺旋中原料是否含有熒光粉就可確定水泥交融區(qū)重量。

5.3 試驗結(jié)論

針對不同直徑的水泥儲罐，相同儲罐不同庫存量的情況，經(jīng)過大量的試驗，得出水泥交融區(qū)結(jié)論如下：

（1）倉直徑2.6 m，容量100 t，不同庫存情況下：水泥交融區(qū)重量最大16.0 t，最小13.9 t；

（2）倉直徑3.2 m，容量150 t，不同庫存情況下：交融區(qū)水泥重量最大17.9 t，最小15.7 t；

（3）倉直徑4.2 m，容量200 t，不同庫存情況下：交融區(qū)水泥重量最大19.1 t，最小17.5 t；

（4）倉直徑4.5 m，容量250 t，不同庫存情況下：交融區(qū)水泥重量最大22.3 t，最小19.0 t。

在拌和站操作臺電腦上能自動顯示粉倉料位，用不同顏色顯示交融區(qū)、預(yù)警區(qū)，可用區(qū)。當(dāng)粉倉料位一進入預(yù)警區(qū)時系統(tǒng)就會自動報警。相關(guān)人員電腦和手機立即就能收到報警信息。

6 粉料吹灰監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用效果

（1）通過系統(tǒng)管理平臺可以對每個拌和站粉料的進料時間、檢驗狀態(tài)、使用狀況實時監(jiān)控，克服了時間、空間、地域上帶來的限制，依托信息化管理降低了管理難度。

（2）系統(tǒng)粉料預(yù)警區(qū)的設(shè)定可最大限度避免出現(xiàn)未檢先用問題發(fā)生，當(dāng)粉料儲罐庫存使用到達預(yù)警區(qū)時，系統(tǒng)會通過手機APP短信的方式提醒管理者，同時拌和站工控電腦會自動彈出報警對話框提醒操作人員，以便采取更換儲罐等措施。

（3）系統(tǒng)兼具查詢、存儲、統(tǒng)計功能，對水泥等粉料質(zhì)量追溯有著至關(guān)重要作用，當(dāng)某一批次水泥經(jīng)檢驗不合格已發(fā)生使用情況，利用系統(tǒng)的查詢功能可準(zhǔn)確查找到該批次水泥吹灰入罐時間、對應(yīng)使用狀態(tài)（庫存量多少和已使用多少），進而通過拌和站信息管理系統(tǒng)可查詢到該批次水泥使用的具體工程部位，便于管理者采取后續(xù)處理措施。對拌和站精細(xì)化管理、工程事故調(diào)查、質(zhì)量追溯等有著重要意義。

（4）工地混凝土拌和站加裝粉料吹灰監(jiān)管系統(tǒng)作為一項技術(shù)管理措施，對施工、監(jiān)理單位的管理行為也起到了一定監(jiān)督和促進作用。

7 今后需改進的方面

目前粉料計量數(shù)量靠人工輸入電腦，今后增加有關(guān)設(shè)備自動采集，自動生存數(shù)據(jù)，數(shù)量更精確。手機的APP功能需進一步完善。