现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 1041356 A(43)申请公布日 2014.11.05

(21)申请号 201410379779.2(22)申请日 2014.08.04

(71)申请人葛洲坝易普力股份有限公司

地址400023 重庆市北部新区星光五路2号

土星商务中心C1座1406(72)发明人仲峰 黎勇 李名江

(74)专利代理机构重庆市前沿专利事务所(普

通合伙) 50211

代理人郭云(51)Int.Cl.

H04N 7/18(2006.01)G05B 19/418(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页 附图5页权利要求书1页 说明书6页 附图5页

(54)发明名称

现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法(57)摘要

本发明公开了一种现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，包括：步骤1，现场混装炸药车IPC开机启动，录入管理者图像和时间信息，连接WWAN网络，管理者通过网络访问所述现场混装炸药车IPC，进入所述现场混装炸药车IPC的控制系统进行控制；步骤2，进入控制系统之后，激活数据采集模块、北斗模块，对现场混装炸药车的车辆数据信息和位置信息进行收集，并与所述现场混装炸药车IPC的车辆数据信息和位置信息进行匹配；步骤3，匹配成功之后，开始对所述现场混装炸药车进行制药工作，通过视频采集模块对所述现场混装炸药车进行视频监控；步骤4，制药完成之后，对所述现场混装炸药车的数据信息通过IPC进行收集整理，发送给管理者。CN 1041356 A CN 1041356 A

权 利 要 求 书

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1.一种现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，现场混装炸药车IPC开机启动，录入管理者图像和时间信息，连接网络，管理者通过网络访问所述现场混装炸药车IPC，进入所述现场混装炸药车IPC的控制系统进行控制；

步骤2，进入控制系统之后，激活数据采集模块、北斗模块，对现场混装炸药车的车辆数据信息和位置信息进行收集，并与所述现场混装炸药车IPC的车辆数据信息和位置信息进行匹配；

步骤3，匹配成功之后，开始对所述现场混装炸药车进行制药工作，通过视频采集模块对所述现场混装炸药车进行视频监控；

步骤4，制药完成之后，对所述现场混装炸药车的数据信息通过IPC进行收集整理，发送给管理者。

2.根据权利要求1所述的现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1-1，通过视频采集装置对管理者进行图像采集，并记录管理者进入现场混装炸药车IPC的时间信息；

步骤1-2，连接WWAN网络，通过远程数据中心确认管理者身份信息之后，管理者通过WWAN网络访问现场混装炸药车IPC；

步骤1-3，管理者进入所述现场混装炸药车IPC的控制系统进行控制操作；步骤1-4，管理者查看所述现场混装炸药车IPC历史数据。

3.根据权利要求1所述的现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2-1，进入所述现场混装炸药车IPC的控制系统后，读取所述现场混装炸药车的编码信息与北斗模块传送来的位置信息，如果所述现场混装炸药车的编码信息与北斗模块传送的位置信息不匹配，对所述现场混装炸药车IPC进行锁机并发送服务请求信息；

步骤2-2，管理者对请求信息进行授权，如果是合法发送新的编码，方可进入所述现场混装炸药车IPC开始制药。

4.根据权利要求1所述的现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3-1，对所述现场混装炸药车进行制药工作，通过IPC控制制药的组分含量，调配组分含量达到标准值；

步骤3-2，对制药过程中的组分含量的监控，通过视频采集模块对所述现场混装炸药车进行实时监控，由管理者和视频采集模块同时进行监测。

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说 明 书

现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法

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技术领域

[0001]

本发明涉及自动化领域，尤其涉及一种现场混装炸药车工艺控制及动态监控方

法。

背景技术

[0002] 根据民爆行业主管部门的要求，为实现工业炸药现场混装车生产数据、作业地理位置信息、现场作业视频以及混装炸药流向信息的有效监管，相关信息需要实现自动采集与存储，并将生产数据与作业地理位置信息按照行业统一的数据格式每天定时自动发送至相关信息综合管理平台。而这正是本领域技术人员亟需解决的技术问题。发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种现场混

装炸药车工艺控制及动态监控方法。[0004] 为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，其关键在于，包括如下步骤：[0005] 步骤1，现场混装炸药车IPC开机启动，录入管理者图像和时间信息，连接网络，管理者通过网络访问所述现场混装炸药车IPC，进入所述现场混装炸药车IPC的控制系统进行控制；

[0006] 步骤2，进入控制系统之后，激活数据采集模块、北斗模块，对现场混装炸药车的车辆数据信息和位置信息进行收集，并与所述现场混装炸药车IPC的车辆数据信息和位置信息进行匹配；[0007] 步骤3，匹配成功之后，开始对所述现场混装炸药车进行制药工作，通过视频采集模块对所述现场混装炸药车进行视频监控；[0008] 步骤4，制药完成之后，对所述现场混装炸药车的数据信息通过IPC进行收集整理，发送给管理者。

[0009] 上述技术方案的有益效果为：采用整体式设计，大大减少了各种模块间的控制线路及通迅信路的链接，降低故障发生的机率，提高可靠性；IPC强大的功能,方便实现各种应用，若实现某种功能，不需要另外增加硬件成本，只需安装应用软件方可实现；通用性高，采用相同的硬件设备，适用于不同类型的混装车。根据不同车型的控制要求，只需要编写不同的控制程序及组态，方便实现其控制。

[0010] 所述的现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，优选的，所述步骤1包括：[0011] 步骤1-1，通过视频采集装置对管理者进行图像采集，并记录管理者进入现场混装炸药车IPC的时间信息；

[0003]

步骤1-2，连接WWAN网络，通过远程数据中心确认管理者身份信息之后，管理者通

过WWAN网络访问现场混装炸药车IPC；[0013] 步骤1-3，管理者进入所述现场混装炸药车IPC的控制系统进行控制操作；

[0012]

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说 明 书

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步骤1-4，管理者查看所述现场混装炸药车IPC历史数据。[0015] 上述技术方案的有益效果为：IPC开机启动自动录入操作者图像和时间信息，并且自动连接WWAN网络，管理方可通过网络登陆访问IPC，查看实时和历史监控录像。[0016] 所述的现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，优选的，所述步骤2包括：[0017] 步骤2-1，进入所述现场混装炸药车IPC的控制系统后，读取所述现场混装炸药车的编码信息与北斗模块传送来的位置信息，如果所述现场混装炸药车的编码信息与北斗模块传送的位置信息不匹配，对所述现场混装炸药车IPC进行锁机并发送服务请求信息；[0018] 步骤2-2，管理者对请求信息进行授权，如果是合法发送新的编码，方可进入所述现场混装炸药车IPC开始制药。

[0019] 上述技术方案的有益效果为：通过授权指令，增强系统安全性。[0020] 所述的现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法，优选的，所述步骤3包括：[0021] 步骤3-1，对所述现场混装炸药车进行制药工作，通过IPC控制制药的组分含量，调配组分含量达到标准值；[0022] 步骤3-2，对制药过程中的组分含量的监控，通过视频采集模块对所述现场混装炸药车进行实时监控，由管理者和视频采集模块同时进行监测。[0023] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：[0024] 1、采用整体式设计，大大减少了各种模块间的控制线路及通迅信路的链接，降低故障发生的机率，提高可靠性；[0025] 2、IPC强大的功能,方便实现各种应用，若实现某种功能，不需要另外增加硬件成本，只需安装应用软件方可实现；[0026] 3、通用性高，采用相同的硬件设备，适用于不同类型的混装车。根据不同车型的控制要求，只需要编写不同的控制程序及组态，方便实现其控制。[0027] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0029] 图1是本发明现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法流程图；

[0030] 图2是本发明现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法数据库工作流程图；[0031] 图3是本发明现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法控制流程图；[0032] 图4是本发明现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法整体实现流程图；[0033] 图5是本发明现场混装炸药车工艺控制及动态监控方法远程分析流程图。

[0028]

具体实施方式

[0034] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的。[0035] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、

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“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的。

[0036] 在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。[0037] 实现场混装车制药控制、安全联锁、远程监控、故障诊断及生产数据的实时上报等，并且移植性强，适用于所有的现场混装车、装药车及具有类似功能的设备。[0038] 一种一体化现场混装炸药车工艺控制、动态监控装置，以功能强大的嵌入式面板型IPC(集微型计算机和显示屏于一体的IPC,IPC即工业个人计算机(Industrial Personal Computer─IPC)是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行，性能可靠、软件丰富、价格低廉，应用日趋广泛。IPC已被广泛应用于通讯、工业控制现场、路桥收费、医疗、环保及人们生活的方方面面。)为母体，用PCI(Peripheral Component Interconnect)或USB(英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“通用串行总线”)总线方式扩展，增加北斗模块、视频采集模块、I/O接口模块、WWAN(Wireless Wide Area Network，无线广域网)模块等。其中北斗模块、视频彩集模块、WWAN(Wireless Wide Area Network，无线广域网)模块集成在主板上，而I/O接口模块根据实际情况可以采取分体式设计，通过PROFIBUS总线(过程现场总线)的方式与一体机连接。

[0039] 所述的北斗模块通过PCI或USB总线集成在IPC主板上，将混装车的位置定位及北斗授时数据传给IPC。所述的视频采集模块通过PCI总线集成在IPC主板上，将视频信息传输给IPC，IPC保存在硬盘上。所述的I/O接口将传感器传输的数据采集回来，交给IPC软PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)处理，同时输出控制信号。所述的WWAN模块，实现IPC的网络连接，通过网络，可实现远程监控、故障诊断及数据、视频的上传。所述的IPC提供了模块发挥功能的平台，将所有的硬件、软件有机的整合在一起。[0040] 所述的IPC在软件中还包括：桌面操作系统、组态软件、软PLC。其中桌面操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，改善人机界面，为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，提供了各种形式的用户界面，使用户有一个好的工作环境，为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口。软PLC包括开发系统和运行系统，开发系统根据混装车的控制要求，编写控制程序，然后下载至软PLC，软PLC通过整合各种输入信号(温度、压力、转速、启动、急停等)输出控制信号，驱动各执行机构。开发体系统与运行体系统都集成在一个桌面操作体系里。组态软件也包括开发体系统与运行系统，开发系统根据控制的特点，将各种参数、传感器数据、输出状态、报警提示、报表等以面面的方式组态，运行系统将这些各种信息，以画面的方式呈现。[0041] IPC在硬件方面还包括多点触摸显示器，防护等级可达IP65，即使在恶劣的工作环境下长期使用亦能依旧如新，它通过DVI(Digital Visual Interface，即数字视频接口)

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接口与IPC连接，组态画面、监控图像等。同时也可以作为输入设备，相关参数的输入、IPC的操作等，实现人机互动。

[0042] 所述的北斗模块还包括北斗天线，它直接与北斗模块相连，采用外置的方式能更好地获取北斗卫星的信息。[0043] 另外，本发明还提供一种现场混装炸药车监控方法，其包含以下步骤：(1)IPC开机启动自动录入操作者图像和时间信息，并且自动连接WWAN网络，管理方可通过网络登陆访问IPC，查看实时和历史监控录像、报警信息，可以节约上传视频带来大量网络流量费。

[0045] (2)控制系统进入后，初始化激活数据采集模块、北斗模块，正常获取位置和时间信息、开始监控后，自动登陆组态软件，方可进行现场作业状态。[0046] (3)在规定的时间内，控制系统连接网络，将作业时间、作业地点、报警信息、生产数据等发送给管理方。[0047] 如图1所示，该一体化装置包括运算器、控制器、存储器、触摸屏显示器、北斗模块、WWAN网络模块、视频采集模块、总线通迅模块、外部存储器等。北斗模块、WWAN网络模块、视频采集模块、总线通迅模块集成在IPC主板上。其中各种传感器的信号(压力、温度、料位、转速等)和控制信号通过总线的方式输入输出，北斗模块还包括北斗天线，北斗天线外置便于接收信号。[0048] 如图2所示，在IPC机上软PLC开发系统根据工艺控制特点和安全联锁要求通过IEC61131-3标准的编程语言(指令表语言(IL)、功能块图(FBD)、梯形图(LD)、结构化文本(ST)、顺序功能图(SFC))开发用户程序，然后进行编译、仿真，确定无误后下载至软PLC运行系统。

[0049] 运行系统根据采集到的传感器信号和编制好的程序输出执行指令。如：按工艺要求控制各执行机构的执行、温度过高或超压联锁保护并触发一个软继电器保持动作，作为组态软件故障判别的标识。

[0050] 由制药组态子系统调用数据库组态子系统的实时工作数据库，由报表及报警组态子系统调用数据库组态子系统的历史数据库，所述数据库组态子系统连接报表组态子系统，由报表组态子系统进行报表打印，所述数据库组态子系统连接通讯组态子系统，通讯组态子系统与数据库组态子系统进行数据交互，所述北斗模块获取地理位置信息以及授时信息通过通讯组态子系统传输到数据库组态子系统，通讯组态子系统还连接软PLC。

[0044]

具体地，

[0052] 1.根据混装车控制系统的全部功能、规模、控制方式、输入/输出信号的种类和数量、与其它设备的关系、通信的内容与方式等，从而对整个控制系统建立一个整体的概念。[0053] 2、熟悉控制执行机构(如电磁阀等)，可把控制执行机构和控制功能按照响应要求、信号用途或控制区域分类。根据混装车控制的具体要求，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，[0054] 3、根据工艺要求，绘出各功能单元的功能流程图。[0055] 4、根据设计出的框图逐条地编写控制程序。编写过程中要及时给程序加注释。[0056] 5、调试无误、下载程序到运行系统。

[0057] 如图3所示工业组态软件可以将工艺流程控制画面、参数的输入输出、报表的查

[0051]

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询等通过触摸屏显示器实现，同时以特定的格式打包各种数据包，广域网无线模块(WWAN)将要发送的各种数据以计算机网络发送出去。[0058] 具体地，1、收集所有PLC的变量；[0059] 2、按类别和控制特点把这些变量进行分类，并给每个变量一个变量名；[0060] 3、根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面草图；[0061] 4、在组态软件中建立实时数据库，将组态软件的各种变量参数与PLC控制变量正确对应起来；[0062] 5、设计出静态的控制画面；[0063] 6、将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系，设置动态属性。

[00] 7、制作历史趋势，报警显示，以及开发报表系统。之后，加上安全权限设置；[0065] 8、对组态内容进行分段和总体调试，视调试情况对软件进行相应修改。[0066] 具体方法为，现场混装炸药车监控系统进行初始化，录入启动信息，现场混装炸药车监控系统进行读取现场混装炸药车的编码和位置信息，判断录入的启动信息和现场混装炸药车的编码和位置信息是否一致，如果不一致，发送错误信息给服务器，远程管理人员根据错误信息提示，重新进行调整录入启动信息，如果一致，开始进行现场混装药过程，开启摄像及保存视频码的工作，将视频存储到数据库，通过视频由管理人员判断制药是否完成，制药完成，管理人员将管理信息发送到服务器，关闭现场混装炸药车，如果制药未完成，继续进行制药工作。[0067] 如图2所示，本发明中该现场混装炸药车监控方法包含以下步骤：[0068] 1、一体机上电初始化后，录入操作员的信息，如图像、操作时间等。[0069] 2、组态软件读到混装车的编码与北斗模块传送来的位置信息，如果本机的编码信息与位置信息不匹配(如混装离开所属区域到其它地方作业)，锁机并发送服务请求信息，远程管理人员根据情况进行授权，如果是正常合法发送新的编码，方可进入开始制药。[0070] 如果编码与位置信息匹配，直接进入开始制药。[0071] 3、开始制药时，开启摄像头，视频采集卡转换成数据流码，保存在本地防震硬盘上。

[0072] 4、如果制药结束，打包各种数据信息，如操作人员信息、产量、报警、作业地点及时间等，发送给远程监控方。[0073] 如图4所示，现场混装炸药车进行制药过程，所述现场混装炸药车发送执行指令，控制系统对执行指令进行分析，当执行指令为软PLC虚拟机程序进行运行时，对现场混装炸药车进行检查以及对实施定时器进行复位；由通讯组态子系统进行第一通讯服务模块的通讯服务，进行制药采样，输入采样信号，进行控制制药、输药逻辑程序和故障判断程序，输出执行机构控制，返回重新执行现场混装炸药车进行检查以及对实施定时器复位；当执行指令为视频监控程序及位置定位信息时，由视频采集模块对制药过程进行监控，由北斗模块对地理位置信息进行获取，将制药视频和地理位置信息进行保存，当执行指令为现场混装炸药车制药组态子系统运行的话，将制药组态子系统的数据参数进行显示，通过通讯组态子系统进行第二通讯服务模块的通讯服务，所述第一通讯服务模块和第二通讯服务模块通过通讯组态子系统进行数据的共享。分为两个通讯服务模块的优点是能够分别管理执行

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指令，对执行指令的信息传输准确稳定。[0074] 如图5所示，当现场混装炸药车工艺控制及动态监控装置出现故障时，服务器发起远程诊断请求，开启WWAN网络，发起远程协助，通过视频采集模块进行远程监控，发现故障，然后排出故障重新下载程序，对现场混装炸药车进行故障排除，服务器远程服务结束。[0075] 通过质量流量计分别计量各组分的流量。以主要组分(如车上制乳型主要成分为水相)为参照，其它组分按照工艺要求与主要组分间的配比关系，软PLC计算出目标的控制值，然后软PLC根据各组分的目标值(主要组分除外)，进行模糊控制，控制执行机构的输出，达到快速准确自动调节的自动控制各组分的流量，实现其它组分的质量流量随主要组分的流量变化而变化，而炸药的产量，由主要成分和其占整个炸药的比重由软PLC计算得出，实现配比和计量的精准。

[0076] 上述技术方案的有益效果为：[0077] 1、采用整体式设计，大大减少了各种模块间的控制线路及通迅信路的链接，降低故障发生的机率，提高可靠性；[0078] 2、IPC强大的功能,方便实现各种应用，若实现某种功能，不需要另外增加硬件成本，只需安装应用软件方可实现；[0079] 3、通用性高，采用相同的硬件设备，适用于不同类型的混装车。根据不同车型的控制要求，只需要编写不同的控制程序及组态，方便实现其控制。[0080] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0081] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

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