[發明專利]一種混凝土智能攪拌控制方法及其系統

有效

• 申請號: 201811522228.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109676795B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 王雷沖;王武峰;水中和;韓金龍;陳嘉奇
• 申請（專利權）人: 中山艾尚智同信息科技有限公司
• 主分類號: B28C7/02
• 分類號: B28C7/02
• 代理公司: 中山市銘洋專利商標事務所(普通合伙) 44286
• 代理人: 鄒常友

1.一種混凝土智能攪拌控制方法，其特征在于，包括如下處理步驟：

1)將混凝土攪拌站中監測到的涉及加料量、攪拌時間、攪拌方式以及完成攪拌后混凝土的理化性質數據同步至云平臺并進行大數據分析，根據最優解得出各項性能要求及應用條件下最佳配比及攪拌時間、攪拌方法數據，從而生成各項使用要求下的最優配合比及最佳攪拌方案；所述理化性質數據包括含水量、流變性、勻質性；

2)實施攪拌前，于攪拌機的人機交互模塊中輸入混凝土用途或具體參數性能要求，人機交互模塊自動從云平臺調用最優物料配比及最佳攪拌方案；

3)隨后，攪拌機的控制系統按照所調取的最優物料配比及最佳攪拌方案自動取料、并測量所取材料的性能參數，將性能參數反饋至邊緣計算平臺判斷材料性能是否符合要求；如符合要求，即按照順序加料至攪拌艙；如初步測量不符合，則重新取料并進行二次測量，若二次測量仍然不符合，則反饋至控制系統更換料倉；

4)裝料完畢后，按最佳攪拌方案執行攪拌；并于在達到預設攪拌時間后，自動監測及計算混凝土的理化性質數據，其監測及計算方法如下：

將新拌水泥漿體看作是塑性流體，用賓漢姆模型進行分析；當剪切應力τ超過其臨界值τ₀時漿體在作用力下開始運動，且應變梯度隨著應力增加表現出線性增長，模型的表達式為：

τ＝τ₀+μγ，式中：

τ為剪切應力，單位為Pa；γ為剪切速率，單位為S^-1；τ₀為屈服應力，單位為Pa；μ為塑性粘度，單位為Pa.s；

新拌混凝土的塑性粘度與水泥漿體的粘度存在以下公式的關系：

式中：C為混凝土集料的體積濃度，η為新拌混凝土的塑性粘度，η₀為水泥漿體的塑性粘度，A、B為系數；

通過積累大量攪拌機電信號與混凝土流變性Y_i的數據，找到電信號與流變性Y_i之間的映射關系；假定組分和性能指標之間是隨機性關系，由于性能指標為隨機變量，因此選擇其統計特征μ_i為某性能指標的代表值；所以，確定數據挖掘計算網絡模型的輸入為混凝土各組分的用量，輸出為混凝土性能指標的平均值；

設Y_i為混凝土流變性，則Y_i～N(μ_i,δ_i2)，其中μ_i為Y_i的平均值，δ_i2為方差，于是有：

給定置信概率1-α，存在U_α/2，使得成立；則

得到平均值μ_i的置信區間為：

將三次實驗值的平均值作為混凝土的塑性粘度η，即上面的n取3；

5)將數據傳至邊緣計算平臺和攪拌方案中的預期數據進行對照，若測量值和預期值的差距的容錯范圍小于5％，請求出料，否則，給出修正方案并反饋至云平臺進行校正，并重復上述流程。

2.根據權利要求1所述的混凝土智能攪拌控制方法，其特征在于，所述修正方案為：基于骨料質量波動對最終混凝土質量影響很大，通過對集料包括砂石形狀、大小、含水率在內的性質實時監控進行配合比的實時調整，實現混凝土工藝的修正改進；

根據緊密堆積理論及級配理論的核心思想，以骨料的最緊密堆積為目的，降低孔隙率；依據連續堆積理論Andreason方程：

U(D_p)＝100(D_p/D_max)ⁿ

其中，U(D_p)為粒徑小于D_p的顆粒的體積分數、D_max為體系中最大顆粒的粒、n為分布模數；由于不同分布情況下的孔隙率隨n值的減小而降低，當n值降至1/3時，孔隙率最小，顆粒堆積最密實；

由此，對Andreason方程優化后得到Dinger-Funk模型方程為：

式中，U(D_p)為粒徑小于D_p的顆粒的體積分數、D_max為體系中最大顆粒的粒徑、D_min為體系中最小顆粒的粒徑、n為分布模數。