资阳市宏基混凝土有限责任公司 四川省资阳市 641304
摘要：随着科学技术的发展，我国的云计算技术有了很大进展。本文研发了混凝土运营生产管理系统（TOPS），该系统基于云计算平台，业务信息系统与装置在线协同，强化生产控制的自动化和智能化水平，结合混凝土生产的海量数据，利用信息化技术管理方法，优化混凝土生产工艺，并提供便利化的服务等，借助大数据、人工智能等技术，实现混凝土生产在线质量管控和预测，为混凝土行业的智能化发展提供参考。
关键词：混凝土；云计算；人工智能；质量管控
引言
随着建筑行业的迅速发展，预拌混凝土行业的发展也如火如荼，但由于混凝土送料过程容易出现粉尘，以及预搅拌过程存在搅拌不均匀、搅拌效率低下、无法知晓搅拌质量等问题，严重影响了工人的工作环境及相关器械设备的使用寿命，同时对环境造成的污染越来越严重，致使能源消耗也越来越大，为此，急需开发一种既可以环保节能、降低粉尘，又可以实时监控混凝土搅拌过程，提高混凝土搅拌质量的特色工艺。
1混凝土行业云计算应用架构
1）基础数据平台服务层。通过虚拟化技术，其中，Xen、VMware以及开源的LinuxKVM是几种比较成熟的虚拟化技术，对物理计算机、网络、存储空间等基本计算资源进行动态管理和优化，为混凝土行业信息化平台提供统一的IT架构和数据资源，同时，为平台开发服务，降低平台开发难度，以良好的中间件、数据库和编程环境来服务开发者，屏蔽操作底层分布式硬件资源的复杂性，提供方便的开发接口、大数据存储、数据挖掘等平台应用。2）软件应用服务层。直接针对终端用户级的应用，为其提供各种与混凝土行业相关的信息和软件服务。该层对于用户的参与度和混凝土行业服务质量具有直接影响。对于混凝土行业信息化平台而言，这些应用软件涵盖混凝土行业所有业务面，包括：企业资源规划（EnterpriseResourcePlanning，ERP）、客户关系管理（CustomerRelationManagementCRM）、用户信息管理、质量管理、智能决策、财务系统与信用控制等。3）服务访问层。用户可以不再受时间、空间、终端设备的限制，通过Internet获得所需服务，满足用户随时随地对混凝土企业在生产运营上不同服务层面的需求。
2混凝土行业基于云计算在线质量管理
2.1混凝土预搅拌过程中绿色除尘工艺的设计
与混凝土预搅拌绿色除尘工艺主机控制系统相连的数据储存模块、数据处理模块、反馈处理模块、报警系统、喷雾系统、无线射频识别器用于保证系统各部分能够正常工作。当预搅拌混凝土进入系统工作区后，无线射频识别器可以通过无线电讯号识别预搅拌混凝土生产、运输过程中的相关空气质量数据，并存储相关数据，在运行过程中，射频天线发出无线电信号被激活，同时，收发模块将不断产生的电信号经射频天线发射出去，进而对进入该读识器识别区域的预搅拌混凝土空气质量情况进行监控以及数据采集，读识器将采集到的监测信息进行预处理，并将采集的信息反馈给无线射频识别器，最后将处理后的结果通过无线信号传送至混凝土预搅拌绿色除尘工艺主机控制系统；混凝土预搅拌绿色除尘工艺主机控制系统经运算处理后，同时生成三部分控制信号，并分别传输至数据储存模块、数据处理模块和反馈处理模块，数据储存模块主要用于储存所采集的生产信息，并汇总监理数据库，数据处理模块主要对所采集到的预搅拌混凝土信息与原始数据进行分析处理，反馈处理模块主要用于将处理过的监测信息进行及时反馈；当空气中粉尘浓度超过环保要求设置的阈值时，报警系统就会发出报警，同时反馈处理模块将所监测的预搅拌混凝土质量信息通过混凝土预搅拌绿色除尘工艺主机控制系统显示屏进行显示，喷雾系统自动启动开始作业，直至将空气中粉尘浓度降低至环保要求的阈值时，停止工作，报警系统解除报警提示。
报警系统与空气质量检测仪相连，可以通过空气质量检测仪内部感受器直接测量出空气中粉尘的质量分数，根据环保标准即可判断粉尘质量是否超标，若超标，报警系统会自动报警；报警系统报警后，直接启动喷雾系统工作，喷雾系统与自来水接口和空气压缩机直接相连，自来水接口喷射的自来水和一定比例的压缩空气协同工作，使压缩空气和水在喷雾系统的喷嘴内部混合雾化，少量的水就形成了浓密的干雾，通过喷射的干雾来捕捉粉尘，由于形成的干雾具有很大的动能，极大地增大了与空气中粉尘颗粒的结合概率，同时粉尘和干雾极容易积聚形成团聚物，随着粉尘和干雾形成的团聚物慢慢积聚，在重力的作用下团聚物加速下落，即可达到喷雾除尘的效果，不但耗水量小，而且运行维护成本也比较低，大大改善了工作环境。
2.2基础数据层
通过虚拟化技术，将普通计算机或服务器组成虚拟服务器集群，对分散的混凝土企业业务数据、运行数据、原料数据和产品数据进行动态储存、管理和整合，为混凝土行业信息化平台建设提供广泛的行业信息和数据。同时，BigTable将所有数据当成对象处理，形成一个松散的、有序的、多维的数据映射表，具备广泛的适用性和高拓展性。采用BigTable分布式数据存储系统来管理存储数据，不仅保证了数据的可靠，而且克服了各系统数据分布式的缺陷，更有利于混凝土企业级、行业级大数据的整合和高效管理。
2.3经济可行性分析
该工艺采用的无线射频识别器、喷雾系统和报警系统均为自动化控制，便于操作，大大降低了人工成本。这些仪器的总费用与每年治理粉尘污染、器械维修以及相关损耗的费用相比减少了很多，且环保节能，符合绿色环保要求。
3预拌混凝土在线质量管理实例
基于混凝土现场生产实时数据，其已知变量为原材料技术参数、配合比等，质量管理指标为混凝土28d压缩强度，通过BP神经网络和遗传混合算法进行计算，验证混凝土在线质量管理的可行性。1）样本选取：以某工程混凝土拌和站数据作为样本，选取强度等级为C30的混凝土，质量管理指标为混凝土28d压缩强度。样本数据共计1000组，作为对人工神经网络进行训练。实验数据共计100组，对训练后的网络检验。2）结果：BP神经网络与遗传混合算法结果可知，基于BP神经网络和遗传算法的预拌混凝土强度的预测结果与实际值存在一些细微差异，但差值不大，预测值与实际值的相对误差在-7.85%~6.94%之间，能较好的预测混凝土生产质量，可对预拌混凝土生产的在线质量进行管控。
结语
综上所述，预拌混凝土运营生产管理系统（TOPS），统一优化调配包括资金、设备资产、人力资源、仓贮供应、销售运输等各类资源，实现混凝土产业链的资源优化、信息高效共享、业财深度融合。利用大数据、人工智能（AI）等技术，对混凝土生产进行实时在线质量管理和预测，具有一定的可行性。
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