[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

本發明提供一種混凝土智能攪拌控制方法及其系統，實現混凝土攪拌過程中的產品流變性及勻質性的自動檢測及生產工藝智能調控功能，該方法是：將監測到的攪拌數據及完成的混凝土的理化性質數據進行大數據分析，從而生成各項使用要求下的最優配合比及最佳攪拌方案；攪拌機根據混凝土用途或具體參數性能要求自動調用最優物料配比及最佳攪拌方案，依其進行自動取料并測量材料的性能參數，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；攪拌完成后再將實測的混凝土理化性質數據和預期數據進行對照，從而判斷是否出料或進行修正；該系統包括云平臺和攪拌終端，所述攪拌終端包括人機交互模塊、控制系統、攪拌系統、監測系統和邊緣計算機。

技術領域

本發明屬于智能制造技術領域，具體涉及一種混凝土智能攪拌控制方法及其系統。

背景技術

如今，隨著材料科學與技術的突飛猛進，混凝土攪拌技術逐漸碰到瓶頸，許多性能優異的全新混凝土配比設計由于受到攪拌技術的掣肘而無法體現在實際應用當中。以水泥為例，原材料方面涉及品種、等級、化學成分、礦物成分、燒失量等諸多參數以及施工工藝中的養護溫度、濕度、壓力和覆蓋與否等因素，導致混凝土攪拌質量越來越難以控制。除此以外，原材料以及各種外加劑的種類日益增多，導致混凝土質量變數(混凝土質量變數＝原材料變數×技術要求變數×工藝過程變數)無限增多。另一方面，建材行業的發展對混凝土的性能也提出了更高要求，例如要求制造出超高性能混凝土、普通混凝土高性能化、水泥基超高性能復合材料等對攪拌過程具有挑戰性難度的要求，而反觀現有的攪拌技術，雖也在強調信息化、自動化，其根本仍然停留在一些簡單的使用上，對于攪拌過程中的精細化、信息化控制仍然沒有邁出實質性步伐。大數據和云計算技術的快速發展的應用使得上述問題的解決成為可能。

發明內容

為突破現有混凝土攪拌技術的瓶頸，本發明提供一種混凝土智能攪拌控制方法，通過大數據和云計算等技術，實現混凝土攪拌過程中的產品流變性及勻質性的自動檢測及生產工藝智能調控功能，其具體技術內容如下：

一種混凝土智能攪拌控制方法，其包括如下處理步驟：

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；