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    神奇的“互聯網+皮帶秤”

    2020-09-23 09:44:09

    神奇的“互聯網+皮帶秤”

    袁延強

    【摘 要】本文介紹了陣列式皮帶秤在實現了與互聯網相加后,給皮帶秤帶來 了革命性的變化。實現了準確計量、在線檢測誤差并修正。

    【關鍵詞】互聯網+皮帶秤、陣列式皮帶秤遠程專家系統 當前,中國時髦的詞當屬“互聯網+”,只要和這個詞沾上邊:股票立即瘋 漲,產品技術含量立刻提高,售價立馬上漲,企業也自然就被列入“高新技術” 的行列。 那么,什么是“互聯網+”呢?百度一下可以查到如下內容: “互聯網+”就是“互聯網+各個傳統行業”。但這并不是簡單的兩者相加, 而是利用信息通信技術以及互聯網平臺,讓互聯網與傳統行業進行深度融合,創 造新的發展生態。

    在這個定義的范疇,當“互聯網+”這個時髦詞碰到“皮帶秤”這個傳統產 品時,是否也能上演這樣的神奇,來驗證“互聯網+”屢試不爽的妙處呢? “互聯網+皮帶秤”神奇之種種 經過長達數年的研究,在近完成的“互聯網+皮帶秤”實驗中,南京三埃 公司的陣列式皮帶秤就給人們帶來了強烈的沖擊,讓人們可以真正見識到“互聯 網+皮帶秤”的種種神奇: 神奇之一 在線預測皮帶秤實物稱重誤差 一臺皮帶秤運行過程中的計量數據是否準確是用戶關心的問題,但在沒有 其他方法驗證(汽車衡等)時,這只能是一個奢望。 但是今天,這個愿望已經變成了現實。在接入“陣列式皮帶秤遠程專家系統” (ZLNET)的陣列式皮帶秤上,可以對正在進行的稱重過程進行監控、計算。

    計量過程結束,本次計量的誤差就可以得到,甚至在計量過程中本次計量的誤差 幅度就可以計算出來,鎖定計量誤差,效果真的很神奇。 眾所周知,皮帶秤的計量準確度必須依據與其它計量器具的數據進行比對, 才能得到皮帶秤計量的誤差情況。例如實物檢定,就是用控制衡器的計量數據作 為真值對皮帶秤計量數據進行比對,從而得到皮帶秤的計量誤差。在裝卸船時, 往往是用皮帶秤的數據和吃水線的數據進行比對,也是一種誤差的計算方法。 但是,在皮帶秤計量尚未結束,對比雙方數據還沒有得到時,皮帶秤的計量 誤差是無法得知的。

    在我們進行的實驗中,在沒有得到控制衡器(料斗秤)的數據前,即可通 ZLNET(通過互聯網連接的公司中心服務器專家系統)的計算,得出本次實 驗的計量誤差。此誤差與根據料斗秤稱量的數據計算所得誤差進行比對,兩者十 分接近。 在反復試驗中,通過不斷地改變皮帶秤的狀態和工況,如:大幅度改變稱 重托輥的高度,改變試驗物料的流量,甚至卸掉數只稱重托輥等,試驗結果仍然 一樣:二者誤差變化方向完全一致,預測結果與實物檢定結果的誤差在 0.2%之 內。如果皮帶秤的狀態變化很大(如試驗中將多組稱重托輥隨機提高或降低高度, 造成稱重輥上表面平直度受到嚴重的破壞),仍能保證該誤差范圍在 0~0.5%之 間。而此時由于托輥狀態變化過大,實物檢定測得的誤差,已經達到了 3%以上。 在我們所做的近百個試驗樣本中,實物檢定誤差的變動范圍為:-3%~+3%, 而通過“互聯網+皮帶秤”( ZLNET)計算出的誤差均在 0~0.2%范圍內變化, 也不超過 0.5%。

    顯然,這個試驗是極其成功的,也是十分神奇的,神奇之處在于:

    1.“互聯網+皮帶秤”并不是靠傳統意義上的稱重數學模型,也沒有采用傳 統意義上的各種技術去保證稱量的準確性,而是通過一種完全特定的計算方法, 另辟蹊徑完成皮帶秤的稱重計算。而且這種方法不會受到諸如控制衡器(如料斗 秤)失準的影響;對秤架結構(如稱重托輥狀態)變化對稱重帶來的變化也有很 強的修正功能,基本上把這種影響給排除掉。

    2.對于衡器來說,在一個檢定周期內必須保持其準確度,其使用準確度為 檢定準確度的二倍。但是對于衡器使用中的準確度的變化,則沒有一個方法可以 隨時跟蹤和檢測。

    皮帶秤由于使用環境惡劣,變化因素很多,耐久性差是眾所周知的。即使剛 剛檢定的皮帶秤,在運行中的實際準確度也可能發生較大的變化,使用者在計量 過程中用“始終捏著一把汗”來形容并不為過。 如果這個未知和多變的計量過程能夠被準確而及時地檢測出來,使一切盡在 掌握之中,這種感覺當然令人相當的“爽”,這種感受用“神奇”來形容,也是 不為過的。

    3.這個結論顛覆了幾乎所有關于皮帶秤的概念,如傳統的皮帶秤誤差理論、 皮帶秤的安裝規范、皮帶秤的維護要求等等,取而代之的是應用“互聯網+皮帶 秤”技術,使皮帶秤轉變成為輕松使用、免于維護、始終準確的計量器具,這種 轉變,當然可以稱得上“神奇”了。

    神奇之二 皮帶秤僅用掛碼標定也可以很準 皮帶秤用掛碼標定就能保持一定的準確度,是所有用戶心中的夢。 然而, 現在業界的共識是,只有用實物檢定來判斷皮帶秤的計量準確度才是可靠的。

    “掛碼標定”是一種方便的檢定形式,即在秤架上施加與實物重量相當的 砝碼模擬載荷檢定。這種方法簡單,對生產過程影響小,是用戶喜歡的一種標定 模式。但是砝碼僅加載于秤架上,皮帶對準確度的影響因素不包含在此環節中。 所以就發明了“鏈碼標定”方法,將一種滾鏈狀載荷施加于皮帶之上,來更好的 進行模擬載荷檢定。再后來有發明出來“循環鏈碼”法等等。 但大量的實踐證明,這幾種模擬載荷檢定法都與實物檢定有著明顯的差距, 某些時候差距還較大。所以,用戶只能無奈地接受一種折衷的辦法,即只要實物 檢定和掛碼標定間有明確的對應關系就可以。但二者間的關系是要通過實物檢定 和隨即的掛碼標定才能求出,即必須進行實物檢定,而且這種相對關系并不是穩 定的,故而一段時間后需要重復求取。

    現實中很多皮帶秤的計量是處在生產流程中的,往往不具備實物檢定的條件, 只能采用掛碼法來檢驗皮帶秤。這種狀況下,用戶對皮帶秤的使用準確度是一個 問號,稱量的準確性無法知曉。 我們在進行”互聯網+皮帶秤“試驗時,對此種情況進行了大量實物檢測試驗。

    試驗結果表明,用掛碼標定代替實物標定完全可行,與同流量實物檢定結果相比, 掛碼標定的準確度和實物檢定準確度偏差<0.2%,在整個量程范圍內,二者誤差 一般<0.3%。 從“互聯網+皮帶秤”的技術理論來說,完全可以實現準確度誤差<0.2%, 試驗數據也支持了這個結論。 至此,我們可正式宣告:掛碼取代實物檢定完全可行,兩種方法的準確度 誤差<0.5%。 這一突破在皮帶秤的發展史上,使掛碼標定和實物檢定之間的偏差變 動范圍得到了量化的確定。對于所有皮帶秤用戶和皮帶秤廠家來說,都是一個福 音。它將大大滿足絕大多數皮帶秤用戶的心愿,是一個驚喜,也很神奇。

    神奇之三 不用檢定的皮帶秤 一臺皮帶秤安裝完成后,不做任何形式的檢定,就能準確計量。這可是個 匪夷所思的問題,傳統的結論當然是“NO”。 但是,接入 ZLNET 的陣列式皮帶秤居然可以實現,而且效果還不錯。

    無論用實物或是掛碼、鏈碼等,皮帶秤必須進行檢定,這是人們的一種思維 定式。而通過我們的實驗,得到的答案是:皮帶秤只要各種安裝尺寸、傳感器參 數、儀表參數設置正確,無需檢定的皮帶秤是完全可能的,準確度一般不會低于 0.5%。 顯然,這是一個前所未有的結論,很震撼、也很神奇。 互聯網+皮帶秤是如何構成的? 見識了上述神奇后,讓我們了解一下什么樣的皮帶秤可以實現這種神奇。 在此,我們對“互聯網+皮帶秤”進行一個簡單的介紹: 互聯網+皮帶秤系統結構框圖如下: 圖一 ZLNET 的數據處理流程見下圖: 圖 1 是“互聯網+皮帶秤”的結構示意圖。陣列式皮帶秤作為基礎數據的提 供者,安裝在用戶的使用現場,對通過該皮帶的物料進行計量,同時將本方式數 學模型所需要的數據通過與之連接的無線模塊發送到公司的 ZLNET 服務器上。

    專家系統通過大數據處理,計算出實際運行產生的誤差。這些數據也可通過 另兩方式發往公司 ZLNET 服務器: 陣列式皮帶秤 無線模塊 無線模塊 網絡接口 廠際網絡 網絡接口 公司 ZLNET 服務器 本次實物運行 特征描述 專家庫該秤特 征參數庫數據 特征描述 特征比較 知識庫模型分析 歷史數據庫 誤差指示 誤差區間計算 圖二 1. 通過用戶本地網絡,將陣列式皮帶秤的數據發往 ZLNET 服務器。

    2. 在不具備上述無線、有線網絡的情況下,由人工將儀表內有關數據導出 (存 U 盤)發往公司、再輸入 ZLNET 服務器。 注:后一種方式效率低,容易發生數據混亂和丟失,易產生計算結果滯后, 應盡量避免。 圖 2 為陣列秤數據在 ZLNET 中處理流程。 從總體說,這應該是一個典型的大數據處理模式:需要建立該秤有關的數 據庫,并連接陣列秤有關的專家庫;根據具體的情況選取相應的數學模型,對該 秤該次實際運行時的特征進行分析;在專家庫的參與下,分析和計算該次運行可 能產生的變動范圍,終給出偏差結論。 “互聯網+皮帶秤”有什么新的用途? 1. 實現關鍵計量點的可靠計量 皮帶秤是對大宗的散狀物料進行計量的,這些物料數量巨大,對涉及的供需 雙方都具有重大的經濟價值,準確計量的利益極大。 在一些關鍵計量點、如貿易計量中的皮帶秤,計量數據會直接做為買、賣 雙方的結算依據,對于皮帶秤計量數據的準確、可靠有很高的要求。 但由于皮帶秤的多變性,任何一次的計量過程和其他衡器(如汽車衡)相 比,具有極大的不確定性,也具有更大的風險。這也是皮帶秤不能大規模作為貿 易結算衡器的原因之一。 在這點上,使用“互聯網+皮帶秤”技術,稱重過程受到即時監控,并可以 及時的修正,這就大大增加了關鍵點的計量可靠性。 在一些大型集團(如電力企業集團)中,煤耗是重要的指標。由于事關 考核指標,皮帶秤的準確性受到各方高度關注?,F有皮帶秤的水平不能得到認可, 真正的煤耗量常常不能可靠計量,歸根結底還是皮帶秤的計量不可靠。 如在這些關鍵點上使用“互聯網+皮帶秤”技術,就可以保證皮帶秤的計量 過程受控、計量數據準確。同時可對計量過程進行回溯檢查,確保計量數據的可 靠性。 大型集團可利用“互聯網+皮帶秤”技術,建立從總部向下的煤耗計量網絡, 準確計量實際煤耗量。由于計量過程的監控權有效地掌握在總部,這樣的煤耗數 據真實、及時,將有利于節能降耗工作取得實質性的進展,國家和人民將會大大 受益。 2.在計量過程中即時修正誤差 當皮帶秤對一條船的裝、卸貨物進行計量時,通常裝、卸作業要持續較長 的時間。在此期間內由于皮帶秤的計量可能會發生偏差,使得計量數據失準。等 到的計量數據形成后,一切都已成事實,無法更改。而貨物的供方(或收方) 可能根據自己已有的計量數據(裝船時的碼單,吃水線等)對皮帶秤的計量結果 產生異議。 如果能在計量過程中,每隔一段時間就對前面的計量數據進行一次誤差計 算,并在后面的計量中加以糾正和補償,的計量準確度將大為提高。這個功 能對于防止皮帶秤突然出現的較大偏差的情況就顯得更為重要。 3. 提供效果的配煤流程 現在港口企業在煤炭裝船時需對不同熱值的煤按比例進行混配,而混配比例 的準確與否對用戶意義很大,程度的實現合理混配成為港口企業十分關心的 問題,也是港企競爭的焦點之一。 要實現混配的方法是在取煤端進行控制,即在取煤的堆、取料機上安裝 移動式皮帶秤,時間準確計量取煤量。但是用于堆、取料機輸料計量的移動 式皮帶秤的準確度存在巨大的差距,一般皮帶秤秤準確度低且極不穩定。如不能 及時發現,將回使混配過程歸于失敗無法挽回。 采用陣列式皮帶秤中的移動式皮帶秤,其準確度和穩定性有極大的提升,可 以確?;炫涞臏蚀_性。但如果在使用過程中的稱重偏差沒有手段能夠監控,一旦 發生偏差也只能到才能發現。 采用 ZLNET 在線監測,可以及時發現計量過程中出現的偏差、并可及時調整, 使之達到準確的狀態、提高混配控制的準確性。 4. 提供的皮帶秤外包服務 當一個用戶在用的皮帶秤數量較大時,皮帶秤的維護就成了很大的負擔。如 不能對皮帶秤進行頻繁的檢定,皮帶秤的準確與否將成為心頭揮之不去的陰影。 往往是發現有明顯偏差時,才進行檢定來校準。 對于使用者來說是一個十分痛苦的抉擇:耗用大量人力、物力進行頻繁的檢 定,是可以使皮帶秤保持相對穩定的狀態,但由此帶來的成本和管理問題,常常 難以為繼。 采用“互聯網+皮帶秤”后,這一工作可以全部委托給皮帶秤制造廠去完成, 用戶無需配備專職的皮帶秤維護人員,無需購買備品備件。 制造廠通過互聯網對皮帶秤進行監控。當皮帶秤發生問題后,根據數據進 行分析,找到問題原因,提出解決方案,提供給維保人員進行修復,無需在現場 進行試驗和排查來解決問題。 這一過程每天自動進行,針對皮帶秤出現的誤差變動情況,由專職的客戶 經理及時進行處理(包括和用戶聯系、誤差直接調整或安排維保人員等),一切 均在極短的時間內完成。 由于專家庫里有各種故障的處理方案,對客戶經理的要求并不會特別高。 依靠專家系統軟件完成服務,對于制造廠來說、是完全可以勝任的。 在這個基礎上,用戶的所有皮帶秤均可以保持在準確工作的狀態;故障的發 生和排查,都能得到及時的處理。對于用戶和皮帶秤制造廠而言,是一個雙贏的 結局。 5. 保障皮帶秤在惡劣工況下可靠工作 皮帶秤之所以稱重誤差變化較大,和其工作環境中的工況條件惡劣有密切的 關系,所以,在要求較高的使用場合,對皮帶機工況的要求都很高。但在實際使 用中,這種要求很難達到與保持。 以皮帶跑偏為例,安裝和調整很好的皮帶機,仍然會產生皮帶跑偏。常見 的情況是進入該皮帶機的物料重心位置產生了變化,例如不同的物料種類,不同 的進料方向,不同的物料流量等,這些都會使皮帶產生不同程度的跑偏。這種跑 偏會對皮帶秤產生明顯的影響。而皮帶跑偏的本質就是物料在皮帶秤的稱重狀態 發生了改變,也可以理解成稱重托輥的高度發生了變化,稱重托輥上表面準直度 發生了變化。導致皮帶秤的稱量誤差發生變化。 采用“互聯網+皮帶秤”技術,可以通過 ZLNET 的專家系統軟件,對發生的 變化進行預測,得出變化的方向和大小,并進行相應的補償,使稱重準確度得到 改善。這是目前為止的解決皮帶跑偏的方法,具有很強的實用價值。 同時對于常見的稱重托輥沾料、托輥高度改變等各種皮帶機發生的問題,都 可以通過“互聯網+皮帶秤”技術得到解決。 這種改變意味著:皮帶秤使用中遇到的一切問題都可以依靠軟件來解決,而 不是一味依賴調整秤架或頻繁檢定來發現和解決問題。 6. 改變傳統的皮帶秤安裝、調試規范 皮帶秤安裝時保持稱重托輥上表面的共面性,被業界奉為“金科玉律”。只 有調整良好的皮帶秤,才可能有高的稱重準確度。日常維護時,皮帶秤準確度發 生變化時,檢查并調整稱重托輥共面性也重要也是有效的方法之一。為此, 皮帶秤制造廠和用戶長期以來被陷在這個怪圈中不能自拔。令人尷尬的是,即使 非常認真的安裝和調整,實際稱重的準確度還是不能令人滿意。 采用“互聯網+皮帶秤”技術,可以輕松地計算出皮帶秤的稱重偏差,而不 需要對稱重托輥的共面狀態提出什么要求,即使狀態十分惡劣,也能通過大數據 分析得到較為準確的偏差預測。這就意味著皮帶秤的安裝和調試要求可以大大的 降低,由此引入的誤差,則通過軟件來加以計算和修正。 這一目標的實現,其實就是解決了皮帶秤大的難題,解放了皮帶秤安裝人 員、維保人員,使這些在衡器領域內苦、累的從業人員,也進入到相對輕松 同時還有很高科技含量的高、大、上行列來,這無疑是一場皮帶秤領域的重大變 革。 “互聯網+皮帶秤”技術的實現,是皮帶秤技術發展中一個劃時代的重大事 件。自此,皮帶秤技術實現了一個巨大的飛躍,使皮帶秤從一個高速發展時代中 掉隊的不起眼的小角色,轉而一變成了互聯網時代又一個丑小鴨變鳳凰的生動案 例。 值得驕傲的是,這個技術是我們中國人發明的,而且,中國人將在這個領 域,帶領世界皮帶秤技術向前發展! 作者簡介: 袁延強 男 南京三埃工控股份有限公司董事長,高級工程師,“陣列式皮帶 秤”發明人。

    文章來源:中國衡器網——作者:袁延強 發表日期:2015年7月




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