在中交三航局六公司廈門海洋工程公司的砂石料倉里,細密的砂粒順著輸送帶傾瀉而下。試驗員老林目不轉睛地盯著屏幕上實時跳動的檢測數據,忍不住豎起大拇指:“‘砂石含水率自動監測系統’真是神了!隔著空氣就能讀數,又快又準。”
在混凝土生產過程中,生產人員往往通過砂石含水率的檢測結果及時調整配合比,來保證混凝土的質量和性能。傳統人工檢測是由試驗員每天手持取樣鏟在砂石堆和試驗室間往返取樣檢測,再將砂石含水率數值填入紙質記錄表。
“但是每生產臺班兩次的抽樣頻率難以完全捕捉含水率的動態變化,且30分鐘的檢測時滯也影響了生產效率。”生產副經理甘毅全道出了人工檢測的痛點。
這場與時間賽跑的質量管控困局亟待破冰,而破冰的關鍵便是“創新”。為此,廈門海洋工程公司緊扣“用新地圖找新世界”戰略行動,以科技創新為核心驅動力,成立課題小組,依托數字化思維重塑質量管控的生命線,實現了從傳統質檢向智能質控的轉型升級。
市場調研的征程遠比想象中艱辛,課題組成員輾轉廈門及周邊城市的多個商混站,發現大部分商混站還是采用人工檢測的方法,也有商混站試過用微波水分儀檢測,但受顆粒度和堆積密度的影響,檢測結果偏差很大。
“這些技術路線都不能解決實際問題。”返程的動車上,物設管理部部長李博然看著車窗外一閃而過的食品加工廠,想起曾見過紅外水分設備應用在食品行業,對谷物、面粉等水分檢測效果顯著。
他立馬坐直身子:“既然紅外能測出糧食中的水分,那是不是也能給混凝土砂石料‘把脈’?”
回去后,成員們立即開展調研分析,并與相關技術企業合作,發現水分子在振動時會吸收電磁波中特定波段的能量,波長不同吸收的強度也不同。
其中水分子氫-氧鍵對紅外線中1.90至1.98微米的光吸收較為強烈,在這個區間的光譜范圍內水分子吸收紅外線的能量與水分子的含量成正比,基于此原理,含水率便能輕而易舉地被計算出來。
這一發現為課題組打了一劑“強心針”,成員們根據砂石原料的工藝特點和輸送方式設計出一套集成式檢測系統,不僅能實時非接觸檢測出砂石的含水率數據,還能與現有的生產管理軟件實現聯動。
嵌于物料傳送帶支架的水分儀探頭,就像是一位經驗豐富的中醫,給砂石料“隔空診脈”。內置濾光片精準捕捉特征光譜,經過光電傳感器將光信號轉化為電信號,測得的數據隨即傳輸至涵蓋生產、設備、材料等多模塊的ERP生產管理系統。
ERP系統根據分析結果自動計算需增減的水量,生成新配方。這樣一來,在下一盤混凝土開始攪拌時,系統早已“開出藥方”,自動調好配比,整個過程無需人工干預。
然而,在實際應用中,初代系統的局限性很快顯露。課題組成員將檢測系統采集的數據與人工試驗數據相比后發現兩者誤差很大。
“皮帶運行時產生的震動、物料特性的動態變化等因素,都可能導致光譜采集失真。”經過現場勘察分析,李博然得出結論。因此,系統需要通過海量現場數據采集和人工校定“學習”如何剔除干擾項。
經過數百次的人工校核為算法標注“參考答案”后,系統生成的數據與紙質記錄表上的數據越來越趨同,誤差率不超過2%,完全可以作為有效數據為生產配合比提供實時參考,大幅提高了檢測效率和準確性。
那些曾質疑系統測得數據精確性的老師傅們,現在也紛紛圍在控制屏前饒有興致地研究起光譜波形圖。
如今,成功獲得一項實用新型專利的砂石含水率自動檢測系統已然成了生產人員的“得力助手”,那些曾游移在人工取樣間隙的質量波動,正在被系統織就的數據密網捕獲并“消除”。
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