解决方案

1、概述

YY9800-L垃圾吊无人值守自动定位称重管理系统是承德益远科技有限公司基于多项专利技术开发成功的高新技术产品，是抓斗起重机市场应用中称重计量部分最佳产品。多应用在垃圾焚烧发电、火车装车、矿山冶金、木器木材厂等行业。

本项目为2017年承德市科技支撑计划项目。本拥有1项实用新型专利：一种桥式起重机自动定位称重计量的装置，专利证书号ZL201720481590.3；1项软著：YYSMMS-B起重机械安全监控管理系统软件V1.0登记证号：2018SR247338。同时公司自主研发了第二代垃圾吊称重控制仪表，现场模拟量数据采集器也通过了现场应用测试，第三代封闭式数据采集器开发完成已经开始进行设备的联调工作，并正在申请专利。随着硬件产品的不断更新，公司有投入大量精力进行上位机的研发，2019年11月基于大数据计算的益远科技垃圾吊无人值守自动定位称重云平台管理系统也完成了设计工作，正在紧锣密鼓调试改进中，预计2020年3月可完成测试投入使用。垃圾吊计量系统云平台化将实现数据的多端多平台多系统的共享、远程诊断、远程维护、报表查询、报表打印等，提高企业工作效率，提高企业产量数据准确性。 

2、系统应用

YY9800-L垃圾吊无人值守自动定位称重管理系统着重解决垃圾焚烧发电厂关于入炉焚烧的垃圾称重计量普遍不准的难题，为用户提供了一种可靠的高精度自动化称重的解决方案。通过该系统能够实现无人工干预的自动定位称重、自动数据存储、自动生成准确的称重记录。用户可以方便快捷的通过上位机或者云平台获取所需的数据以及报表资料，还可以通过报表导出功能，将数据报表导出存储备份。通过连接打印机可以经报表数据打印上报和存档。借助网络技术和数据库技术，还可以将生产过程中的信息进行实时采集和存储，经过处理汇总得到整个生产现场的当前状况信息和历史数据，对生产调度人员掌握整个厂区的生产状况、管理人员了解当前产耗情况都会起到非常重要的作用。该报表数据还可以提供给环保等监管部门。精心设计的云平台可以为用户提供实时数据、历史数据、产量曲线、故障推送、在线报修等贴心服务。

3、系统突出优势                           

     YY9800-L垃圾吊无人值守自动定位称重管理系统突出特点及优势如下：

◆高精度准确称重计量

静态0.3% F.S -1.0% F.S，综合精度0.5%F.S-2.5%F.S,稳定可靠。这可以通过设计合理秤体结构方案并恰当选择高精度称重传感器实现准确称重计量。

◆自动定位

自动感知具体投料口位置。通过合理设置位置传感器及智能定位仪，利用RFID自动识别技术，自动获取投料作业位置信息并自动上传。

◆自动获取称量结果

自动采集进入投料口和离开投料口的重量数据并自动获取每次投料重量。通过设置分站和主站智能判断自动获取称量结果并实时自动上传。

◆自动生成称量记录和数据报表

上位机根据主站传送信息自动生成实时称量记录和数据报表（包括班报、日报、月报、年报等），可按时段、按车号、按投料口进行分类查询和组合查询，上述报表可以导入EXCEL。

◆称重无人值守

行车操作不受限制，不必抓斗停稳静止再读取称重值。系统称重过程自动定位、自动获取称量结果、自动生成称量记录和数据报表，不需要人工干预，防作弊。该数据报表与实际生产消耗相符。

◆监控画面友好

上位机软件监控画面显示信息丰富完整，操控人员监视、理解十分便捷。

◆云平台展示

通过云平台系统用户可多端（电脑、手机、Pad）展示，系统可以查看实时数据、历史数据、产量曲线、天车运行状态等信息，计量系统出现故障能够为用户提供报警推送信息，维修人员可以通过报警信息快速定位故障点进行维修。通过故障信息统计可以实现易损部件的生命周期预估，为预防性维护提供数据依据。

4、客户痛点及问题根源

垃圾焚烧发电厂关于入炉焚烧的垃圾称重计量普遍存在三个痛点：

第一，称重计量不准。因垃圾吊秤体结构不合理及称重传感器选型错误导致抓斗抓取垃圾称重数据采集不准确不可靠。

第二，统计报表失真。因称重数据采集方式简单随意导致入炉垃圾有效称重数据失真，统计报表与实际产量严重偏差。

第三，数据共享困难。因集团或者公司多部门需要定期收集数据，各部门多人次操作服务器软件，容易造成数据库损坏，数据丢下，服务器损坏等情况。多人采集的数据不一致等问题。

垃圾焚烧发电行业普遍存在的入炉垃圾计量不准的问题根源：

第一，垃圾吊没有安装真正的电子秤，或者称重传感器选型及安装结构不合理。

比如：旧有垃圾吊普遍存在的将超载限制器误当做电子秤使用（见下图），因称重传感器安装在卷筒支座部位无法实现准确称重信号采集（误差普遍超过5%）。

第二，没有采用更为合理可行的自动定位系统，入炉垃圾重量数据获取偏差大。

比如：目前普遍采用的编码器测量行程定位、开关装置定位等，垃圾入炉时都需要抓斗停稳再人工按钮确认采集，称重数据没有有效平滑处理，每次生成的称重记录（包括毛重、皮重、净重等数据）都存在较大误差，由此生成的统计报表与实际生产消耗严重不符，给生产管理带来巨大困扰。

5、解决问题的关键

实现垃圾焚烧发电厂入炉焚烧垃圾的准确称重计量和真实统计报表自动生成的关键措施：

第一，设计安装结构合理的高精度电子秤，从源端确保称重计量准确可靠。

第二，采用专利产品——基于RFID射频感应的自动定位系统，确保在垃圾入炉过程系统自动识别每部行车的抓斗入位、出位情况，自动获取有效的称量数据。

第三，采用自主知识产权的软件系统——基于高速除颤滤波加权移动平均的软件算法，将抓斗入位、出位过程重量变化值跟踪采集，自动获取每次入炉垃圾的有效值（该值非常接近真实值）。

第四，采用基于大数据运算的云平台管理系统，实现多端（电脑、手机、Pad）多用户同时访问，数据查询、导出、打印，轻松实现数据共享。

6、垃圾吊自动定位称重系统解决方案

6.1优化系统结构

   垃圾吊自动无人值守自动定位称重管理系统历经3次结构更新和系统升级，目的是为用户提供稳定可靠、高计量精度、无人值守、多用户数据共享的系统解决方案。

通过不断的升级优化，整套系统，硬件上弄够在恶略的环境中长期正常工作，数据采集器密封设计耐酸腐，防水耐高温，数据无线发送稳定不丢包。根据客户需求还可以扩展彩色大屏幕、高清显示器同步显示，微型打印机打印班产量等功能。软件上优化程序算法，数据采集更平滑稳定，曲线、柱状图、饼状图个性化设计，工控机、工业触摸屏、工业微型工控机等多硬件多系统适应。云平台多端（电脑WBE、手机、Pad）多用户数据共享，故障信息微信推送，历史报警信息查询、位置定位、集团多站点集中查看等功能。随着客户需求的不断变化，我们还会定期进行系统更新，满足用户需求。

6.2电气系统优化

通常要求，垃圾吊秤准确称重计量应该达到的指标是：静态标定精度0.5%F.S，系统综合精度优于2%F.S。要可靠实现垃圾吊秤高精度准确计量，必须采取以下诸多保障措施。

    (1)选用数字称重仪表组成数字电子秤。

    数字称重仪表能够从根本上解决模拟式电子秤计量精度差的缺陷，数字称重仪表突出优势：

    ※ mV级模拟信号先行转换放大V级数字信号再无线传送，有效解决了射频干扰和电磁干扰问题，有效抗击强电干扰和浪涌冲击影响；

    ※ 数字信号无线无损传输可靠距离可达1000米；

    ※ 数字信号加密传输，防止篡改，难以作弊，确保称量安全可靠；

    ※ 各只传感器分别采样和AD转换，采用数字和算技术代替传统的模拟和算技术，通过工业总线协议传送数据，高速高效可靠；

※ AD分辨率更高（24位），采样速度更快（100次/秒），显示分度数更大（50000），非线性优于0.02%F.S，计量精度更有保证。

（2）黑匣子设计，采用IP68密闭结构，耐酸腐

※内置高精度A/D转换器，同时接受称重信号、位置信号，完成无线标定功能。

※数据加密打包无线发送，

※实时监测温湿度，确保设备稳定运行。

※减少设备连接，减少故障点

(3)采用射频智能定位仪并精确定位投料口位置。

无接触感应读取位置信息，工作可靠，基本免维护。大车和小车均可定位。配合位置传感器进行作业区界定，自动判断并获取入位和出位信息。

(4)可选配超载限制器

垃圾吊作为起重机械需要安装超载限制器以实现超载报警和安全控制功能，可以通过两种方式实现：一是通过称重仪表的RS232或RS485通讯接口接引起重量限制器控制仪表；二是通过称重仪表的4-20mA模拟输出接口接引PLC系统。

（5）工控机、工业触摸屏多重选择

垃圾吊无人值守自动定位称重管理系统可以部署在工控机上也可选用工业触摸屏完成称重管理、统计、报表功能。

（6）配备基于4G技术云平台系统

通过网络网关可以将上位机连接到云端，实现数据的多端（电脑、手机、Pad）多用户查看，数据共享更轻松，数据管理更便捷。

6.3软件系统

6.4、垃圾吊电子秤常见秤体结构和称重传感器应用方案

目前生产实践中垃圾吊电子秤的秤体结构型式可能有如下几种：

 ①在小车上改造，架设小车平台秤的方案——最优方案

     设计独立承重平台并配置四只高精度钢球承载桥式称重传感器，秤体需要全向限位。此型式为最优方案，称重计量精度最高，静态标定精度优于0.3%F.S，系统综合精度优于0.5%F.S。

对于新制造的垃圾吊通常采用此方案实现准确称重计量。

②在小车上改造，将小车车轮组角箱轴承座替换为轴瓦传感器的轮重秤方案——次优方案

采用轴瓦传感器直接替代角型轴承座的秤体结构方案是一种全新的“轮重秤”的有效解决方案，静态标定精度0.5%F.S，系统综合精度1.0%～1.5%F.S。

方案具体实施如下：小车共计有四个车轮包括两个驱动轮和两个从动轮，每个车轮两侧各有两个角型轴承座，按照该角型轴承座的外形和尺寸设计和制造八只轴瓦传感器用以替代所有车轮两侧的共计八只角型轴承座，每只轴瓦传感器实质上是由两只反对称布置的悬臂梁式传感器构成的整体，可以克服横向力的影响，中间孔用于安装轴承，如此承载重量通过车体传递作用到并联组秤的八只轴瓦传感器上，传感器准确感测负荷。

为准确设计轴瓦传感器，需要用户提供角型轴承座的设计图纸。

对于旧有在用的垃圾吊可以采用此方案实现准确称重计量，此方案改造投资较高。

③将抓斗头部承重销轴替换安装轴销式称重传感器的秤体结构方案——备选方案

设计并配置两只高精度轴销式称重传感器，将与机架联接的承重销轴定制为称重传感器。此方案计量精度静态精度可达1.0%F.S，系统综合精度优于2.0%F.S。该方案缺点是必须采用无线数传，加之传感器工况恶劣，因而可靠性较差，对设备维护要求较高。

④将抓斗头部承重吊柄替换安装吊柄称重传感器的秤体结构方案——备选方案

设计并配置两只高精度吊柄式称重传感器，将与机架联接的承重吊柄定制为称重传感器。此方案计量精度静态精度可达1.0%F.S，系统综合精度可达2.0%F.S。该方案缺点是必须采用无线数传，加之传感器工况恶劣，因而可靠性较差，对设备维护要求较高。

7、垃圾吊自动定位称重系统主要技术性能

为确保垃圾吊称重系统的可靠性，整个电气系统设计必须考虑能够适应高温、湿潮和强腐蚀的工况，要安排专门巡检人员进行设备维保。

     本系统主要技术性能：

      ※  垃圾吊额定起重量系列：5t,    8t,  10t,  12.5t,   16t,  20t

※  抓斗自重系列：        2t,  3.4t, 3.6t,   5.3t,  6.8t, 7.6t

※  安全过载能力：120%F.S

※  显示分度值：5kg,10kg,20kg可选

Ø ※  称重精度：0.5%F.S～2.5% F.S

※  工作电源：AC187V～265V，49Hz～51Hz。

      ※  工作环境温度：-10℃～55℃（仪表）/-20℃～70℃（称重传感器）。

      ※  称重仪表非线性误差 ：≤0.02% F.S

      ※  仪表接口：预留4-20mA输出模拟输出

※  继电器输出：共三路，普通继电器带载能力220V/3A，定值报警输出。

      ※  称重传感器非线性：0.05%F.S

      ※  称重传感器灵敏度：2±0.002mV/V

      ※  无线数传电台：传输距离1500米（空旷无阻挡）；

工作频段430～480MHz，频点可设置。

      ※  RFID识别距离：60-120mm。

8、成功案例

9、YY9800-L垃圾吊无人值守自动定位称重管理系统配置方案

以两台垃圾吊、两个投料口为例：

   承德益远科技有限公司                  

     承德市高新技术产业开发区科技大厦

                                                                                                                 胡云飞19931482212