介可視·散裝物料庫存管理雷達全景掃描系統(tǒng)在料倉、 堆場中的應(yīng)用

引 言 

——綜述選題背景 

       現(xiàn)如今，生產(chǎn)、制造、加工等多種領(lǐng)域會用到大量散裝物料、生產(chǎn)物料、加工物料、產(chǎn)品無 料或燃料等物料，而這些物料的存儲、管理、監(jiān)控等方面也成為了首要難題。 由于庫存物料的數(shù)據(jù)直接關(guān)系到企業(yè)的財務(wù)核算，因此面對堆積如山的物料，人們雖然沒有 好的計量方法，也都執(zhí)著于百年的傳統(tǒng)一一人工盤庫。 所謂人工盤庫，就是每月底，企業(yè)的相關(guān)人員(往往是幾個部門)先對料場進行推土機整形、人 工拉皮尺，再利用數(shù)學(xué)模型搞個接近數(shù)。這種方法與實際的誤差往在 7%以上。長久下來，更多的 企業(yè)只是憑經(jīng)驗?zāi)繙y一下料場，估計一個數(shù)據(jù)直接填寫報表，實際誤差往往更大?？梢哉f，有的 企業(yè)很少盤料場，有些企業(yè)的料場幾十年都沒有弄清楚過 如今料倉、堆場種類繁多、堆放零散、形狀不規(guī)則、地面觀看有盲區(qū)等情況。料倉、堆場環(huán) 境復(fù)雜，可能有大量粉塵、溫度過高、堆場坍塌危及人員人身安全等問題。人工盤庫也逐漸成為 歷史，隨著庫存盤點進入常態(tài)化狀態(tài)，如何實現(xiàn)對散裝物料的高效管控是料重要挑戰(zhàn)之一。 我們探訪的企業(yè)以往為了加強料倉與堆場的管理，掌握料倉與堆場的實際信息，規(guī)避產(chǎn)品存 儲質(zhì)量與數(shù)目風(fēng)險，保護企業(yè)利益不受損失，企業(yè)會定期組織各班組對產(chǎn)品盤庫。因為料倉、堆 場環(huán)境分布不均，而且料高，測量與計算需要依憑著師傅的經(jīng)驗，盤庫難度系數(shù)很大，風(fēng)險系數(shù) 又高，盤庫程序復(fù)雜，普通的盤庫方法所需參與盤庫人員較多，盤庫所用時間長，而采用智能設(shè) 備盤庫可以大大降低盤庫時間和人力、物力和財力。

探尋料倉概況 

1.1 料倉概況 ： 

——歸納、總結(jié)我們走訪多家企業(yè)的料倉概況

料倉的分類包括以下幾種： 

? 按物料級配數(shù)分為單斗、二斗、三斗、四斗、多斗；

? 按配料計量方式分為各物料累積計量和各物料單獨計量；

? 按配料操控方式分為皮帶式、升降式；

? 按用途可分為原料倉、配料倉和成品倉； 

? 按倉形可分為筒倉、棚倉、罐倉和房式倉；

? 按料倉的截面形式可分為圓形、方形、矩形和六角形等多種樣式； 

1.2 盤庫方案 ：

——歸納、總結(jié)我們走訪多家企業(yè)的盤庫流程 

（1）時間及人員安排： 

? 時間安排：按照廠部和車間安排 ； 

? 人員安排：車間成立盤庫領(lǐng)導(dǎo)小組；小組成員由車間領(lǐng)導(dǎo)、安全監(jiān)督、設(shè)備運行保障、數(shù) 據(jù)維護、內(nèi)外操作人員組成 ； 

（2）盤庫內(nèi)容：

? 核對計算機管理信息系統(tǒng)與物料信息的一致性 ； 

? 核對計算機管理信息系統(tǒng)物料的出（入）庫與實際剩余的一致性 ； 

（3）操作方法： 

? 將料倉、物料信息打印出來 ； 

? 人工拉皮尺(設(shè)備)，再利用數(shù)學(xué)模型預(yù)估出重量 ； 

? 核對檢查 ； 

（4）盤庫處理： 

? 每個庫房盤庫結(jié)束后，將計算機管理信息系統(tǒng)中與實際不符之處，按照實際情況在計算機 管理信息系統(tǒng)中修改 ； 

? 所有庫房盤庫完成后，將信息、情況向廠部匯報 ； 最后再由操作工排查監(jiān)控系統(tǒng)，再將需要料倉、物料信息與出（入）庫信息錄入計算機。

系統(tǒng)詳情、安裝方案 

1.1 產(chǎn)品簡介 ： 

        根據(jù)上述的總結(jié)的料倉概況與盤庫安排，也為了解決盤庫難題，介可視迎難而上推出雷達全 景掃描系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)人工盤庫、激光盤庫等盤庫技術(shù)我們提出了掃描成像理念，通過安裝機 械軸的射頻天線發(fā)射 80GHz 毫米波，使其能夠?qū)崿F(xiàn)三維數(shù)據(jù)測量，在配以后臺點云計算實現(xiàn)空 間范圍內(nèi)的靜態(tài)目標檢測、點云數(shù)據(jù)輸出、空間掃描成像、體積與重量計算輸出等功能。80GHz 毫米波相較于激光更能適應(yīng)環(huán)境，在惡劣環(huán)境下不受雨水、灰塵、光照等影響，并且通過天線所測量的點位數(shù)據(jù)更多、更全面。還可以多臺組合使用，通過系統(tǒng)測算來達到測量。

1.2 產(chǎn)品特點 ：

介可視·雷達全景掃描系統(tǒng)主要產(chǎn)品特點如下： 

? 二維軸向 360°掃描，進行目標高精度成像 ； 

? 天線波束角度小，測量更精準，檢測距離更遠 ； 

? 最遠探測距離 50 米，覆蓋大型庫房 ； 

? 可多臺雷達共同部署，區(qū)域自由劃分 ；

? 支持網(wǎng)口輸出點云信息 ； 

? 全天候工作，不受天氣、光線、溫度、粉塵等環(huán)境影響 ；

1.3 產(chǎn)品參數(shù) ：

1.4 接口定義 ：

       介可視·雷達全景掃描系統(tǒng)對外輸出一根線，線束一分為二，分為電源部分、網(wǎng)絡(luò)部分。雷 達標配一個配電箱，配電箱內(nèi)部有 220V AC 轉(zhuǎn) 24V DC 適配器，并且有接口板，可以擴展不同 接口功能，建議配電箱距離雷達小于 50m。

電源部分：包含 24V DC 電源輸入、RS485 對外接口。 

以太網(wǎng)接口：為百兆以太網(wǎng) RJ45 接頭，可通過以太網(wǎng)接口連接上位機，輸出實時點云數(shù)據(jù)，進 行點云成像。

1.5 安裝環(huán)境 ：

介可視·雷達全景掃描系統(tǒng)通過 2 維軸向旋轉(zhuǎn)，最終達到空間掃描成像的效果，用戶可根據(jù)掃描成像雷達呈現(xiàn)出來的效果進行盤庫、目標識別體積測量其安裝示意如下所示。

        介可視·雷達全景掃描系統(tǒng)僅作為前端掃描設(shè)備，需搭配邊緣智能終端方可完成最終成像。 而邊緣智能終端是一款高性能的堆料體積測量主機，可最多同時連接 8 臺成像雷達，負責實時 讀取成像雷達的點云數(shù)據(jù)，并利用高性能算法進行點云拼接、填充、去噪、柵格化等數(shù)據(jù)處理， 最終輸出堆料的體積和三維建模效果圖，并具有生成報表、繪制歷史曲線，配置掃描計劃等功能。

1.6 安裝注意事項 ： 

目前散裝物料庫存管理系統(tǒng)上的雷達配備兩種安裝支架：抱箍支架、標準法蘭。

抱箍支架：通過 3 個抱箍把支架固定在橫桿上，一般應(yīng)用在料棚 ； 

標準法蘭：可直接適配 DN250 法蘭孔，一般應(yīng)用在筒倉、罐體、與堆場中 ； 

       雷達備有延長支架，支架長度 0.5m，當筒倉頂部有承重梁或者金屬架遮擋的情況下，可以 安裝延長支架把雷達下探，達到更好的測試效果。 

       掃描成像雷達最佳安裝位置為料堆正上方，雷達架設(shè)高度與有效掃描面積相關(guān)，若料堆面積 超過雷達有效掃描區(qū)域，需安裝兩臺或多臺雷達進行拼接，以達到全覆蓋的效果。掃描成像雷達工作場景如下圖所示。

內(nèi)部討論 

內(nèi)部討論我司與一些常見的盤庫方式的對比：

測量難點：進料時粉塵大，倉內(nèi)物料分布不規(guī)則，對雷達的性能要求較高。 

選用產(chǎn)品：JKS360-1-JS 

改造后智能化測量方式：

現(xiàn)場案例

氧化鋁筒倉料面監(jiān)測 

                                                                                         ——氧化鋁粉倉成像輔助進出料作業(yè)控制 

被測介質(zhì)：載氟氧化鋁（氧化鋁為主、少量氟化鹽），顆粒度較細，流動性較強。 

進料方式：通過氣泵或斗式提升機將載氟氧化鋁輸送到頂部拌料器，由拌料器均勻輸送至 6 個 進料口，6 個進料口倉頂中間對稱分布，進出料不間斷。

難點：

? 氧化鋁回波信號弱，雜波多，筒倉鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，干擾大 ；

? 筒倉過程壓力大，對雷達氣密性要求高 ； 

? 6 個進料口下方氧化鋁粉易堆積，安全隱患大 ； 

? 單點物位計無法呈現(xiàn)進料口物料形狀，無法聯(lián)動輔助控制氣泵或斗式提升機工作狀態(tài) ；

銅精礦筒倉料位監(jiān)測 

被測介質(zhì)：銅精礦（銅、鐵、硫、黃鐵礦、綠泥石、藍晶石），濕度大，粘連性強。 工作場景 筒倉頂部進料口設(shè)備 筒倉頂部進料口 筒倉底部出料口

 應(yīng)用難點： 

? 倉體偏小，進料速度很快，需要成像雷達掃描時間短， 結(jié)果輸出快 ； 

? 重錘料位計的重錘只能測量單點的高度，同時還常發(fā)生重錘滑入鼠洞或者重錘被物料覆蓋的情況； 

? 物料進料震動大，點云數(shù)據(jù)采集及同步難度高 ； 

? 銅精礦經(jīng)過加熱來蒸發(fā)內(nèi)部水分，所以現(xiàn)場環(huán)境水汽和粉 塵濃度都很高 筒倉尺寸：高 13.9 米，直徑 4.6 米 ； 

工作流程：通過皮帶將銅精礦運輸?shù)絺淞蟼}倉頂，由備料倉進料口輸送進入各個筒倉，進料速度 快。 應(yīng)用痛點： 1、進料進度通過人工看監(jiān)控控制，進料速度快，容易出現(xiàn)物料 溢出情況，存在安全隱患 ； 2、銅精礦下料時常出現(xiàn)鼠洞，現(xiàn)場的重錘料位計經(jīng)?；绞蠖吹撞?位置，測量偏差巨大，影響生產(chǎn)作業(yè) ； 

解決問題 

       根據(jù)對比之前的盤庫方案，可以看出測繪與計算是占用時間久的主要原因。如果在改進后的 盤庫方案基礎(chǔ)上，用智能設(shè)備代替人工，會大大降低盤庫時間，而且能確保安全，減少支出的人 力和物力。 

系統(tǒng)優(yōu)勢 

       介可視·散裝物料庫存管理雷達全景掃描系統(tǒng)可以進行二維 360°掃描，實現(xiàn)空間范圍內(nèi)的靜 態(tài)目標檢測、點云數(shù)據(jù)輸出、空間掃描成像、體積與重量計算輸出等功能，且不受雨水、灰塵、 光照等惡劣環(huán)境影響?？蓱?yīng)用在煤炭、水泥、砂石等場景進行體積檢測、重量評估、輪廓掃描 等，以實現(xiàn)工業(yè)智能化、數(shù)字化，為后續(xù)打造智慧生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。 

結(jié)論 

       綜上所述，庫存盤點已進入新的歷史階段，抓住機遇、向內(nèi)挖潛，全面提高經(jīng)濟效益已是大勢 所趨，納 入信息化管理，對料倉、料場進行科學(xué)、快速、準確的盤點是企業(yè)向縱深發(fā)展的必然要 求，用新技術(shù)替代人工盤庫的必要性也就顯而易見。 

參考文獻：

[1] NB／T47003．2-2009{固體料倉》

[2] 料倉制造施工技術(shù)及過程管理 

[3] 智能設(shè)備在料倉盤庫中的應(yīng)用與研究 

[4]《科技進步與對策》 ~