水泥混凝土拌和站“黑匣子”監(jiān)控技術(shù)在高速公路建設(shè)的應(yīng)用

陳 琳,張錦滿,李光永

(1.廣西新祥高速公路有限公司,廣西 南寧 530029;2.廣西交投科技有限公司,廣西 南寧 530025;3.廣西高速公路養(yǎng)護(hù)工程技術(shù)研究中心,廣西 南寧 530218)

0 引言

施工中存在的不標(biāo)準(zhǔn)行為、質(zhì)量控制不規(guī)范、監(jiān)督管理不到位、控制效果不顯著、執(zhí)行力不足已成為施工領(lǐng)域的普遍問題,也是混凝土結(jié)構(gòu)壽命較短的原因。在水泥混凝土施工過程中,混凝土攪拌是施工的核心部分,混凝土配合比波動(dòng)過大時(shí),會(huì)導(dǎo)致混凝土和易性不穩(wěn)定,對(duì)混凝土質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。在出廠之前對(duì)混凝土進(jìn)行質(zhì)量把控,是提高工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。目前施工質(zhì)量管理的傳統(tǒng)管理方法和動(dòng)態(tài)管理方法是“事前檢查、事后把關(guān)”,只能作為記錄和反思,當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí),很難確定哪個(gè)環(huán)節(jié)是問題所在,也很難分析問題的原因,難以在后期進(jìn)行整改。如何對(duì)施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋和處理,是施工中迫切需要解決的問題。安裝“黑匣子”可對(duì)水泥混凝土拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,在施工過程中掌握水泥混凝土拌和物質(zhì)量動(dòng)態(tài),及時(shí)調(diào)整水泥混凝土攪拌站的生產(chǎn)參數(shù),有效保障出廠混凝土質(zhì)量。

1 拌和站“黑匣子”監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

拌和站“黑匣子”智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、分析和預(yù)警,旨在預(yù)防偷工減料、私改配合比和偽造生產(chǎn)數(shù)據(jù)等問題。利用互聯(lián)網(wǎng)信息管理技術(shù),減少管理人員,提高水泥混凝土生產(chǎn)質(zhì)量,彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)在質(zhì)量管理方面存在的缺陷,為業(yè)主及質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)等質(zhì)量管理部門及時(shí)全面掌握工程質(zhì)量動(dòng)態(tài)提供真實(shí)可靠數(shù)據(jù),全面提升公路工程建設(shè)的信息化管理水平[1-3]。

2 采集系統(tǒng)構(gòu)建、工作原理及功能

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

客戶終端:拌和站現(xiàn)場(chǎng)需接通有線或無線網(wǎng)絡(luò),拌和機(jī)工控系統(tǒng)能接收平臺(tái)端下發(fā)的任務(wù)單進(jìn)行,并執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù);服務(wù)端:接收客戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù),進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算、關(guān)聯(lián)、比對(duì)、轉(zhuǎn)換等,生成可視化界面供用戶端使用;用戶端:施工、監(jiān)理、業(yè)主等可登錄監(jiān)控管理系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行可視化全方位查詢、數(shù)據(jù)填報(bào)等。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)工作原理

拌和站進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng),工控系統(tǒng)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫;采集端軟件偵測(cè)到拌和機(jī)系統(tǒng)有新的生產(chǎn)數(shù)據(jù),則將數(shù)據(jù)采集并存儲(chǔ)至信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫;發(fā)送端軟件加密數(shù)據(jù),并通過無線模塊實(shí)時(shí)發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器;服務(wù)器對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并在監(jiān)控管理平臺(tái)展示;平臺(tái)根據(jù)預(yù)警等級(jí),對(duì)超限生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)出預(yù)警短信,通知相關(guān)管理人員及時(shí)核實(shí)混凝土質(zhì)量并進(jìn)行相應(yīng)處置,實(shí)現(xiàn)了拌和站生產(chǎn)情況的實(shí)時(shí)跟蹤和質(zhì)量管控。數(shù)據(jù)導(dǎo)向流程圖見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)導(dǎo)向流程圖

2.3 系統(tǒng)功能

(1)按不同周期統(tǒng)計(jì)各類混凝土產(chǎn)量、拌和盤數(shù)及攪拌時(shí)間。

(2)按不同混凝土配合比的理論用量、實(shí)際用量、誤差情況,用圖形方式顯示,查看各材料用量誤差及累計(jì)用量。

(3)按不同拌和機(jī)、澆筑部位、出料時(shí)間,可對(duì)超限數(shù)據(jù)和超限處置率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

(4)生產(chǎn)過程中,若任一材料配料用量超出允許范圍,系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā),通過互聯(lián)網(wǎng)向相關(guān)管理人員發(fā)送超限預(yù)警短信,提示檢查處理。超限等級(jí)及管理人員設(shè)置詳見表1。

表1 超限等級(jí)及管理人員設(shè)置表

3 質(zhì)量監(jiān)控管理體系

高速公路建設(shè)項(xiàng)目的混凝土原材料及混合料拌和物質(zhì)量按不同職責(zé)及權(quán)限分級(jí)管理,建設(shè)項(xiàng)目?jī)?nèi)部有施工標(biāo)段、監(jiān)理、業(yè)主(中心試驗(yàn)室)等對(duì)拌和站生產(chǎn)混凝土質(zhì)量進(jìn)行三級(jí)管控,建設(shè)項(xiàng)目外部有政府監(jiān)督部門省級(jí)交通質(zhì)監(jiān)機(jī)構(gòu)監(jiān)督管理。

4 監(jiān)控存在問題及影響因素

工程建設(shè)項(xiàng)目混凝土拌和站現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境復(fù)雜,施工機(jī)械多,砂石材料易揚(yáng)塵,如果生產(chǎn)設(shè)備未得到有效維護(hù)保養(yǎng),液壓閥及計(jì)量傳感器等設(shè)備易磨損老化,料斗艙門關(guān)閉延時(shí),投料控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,導(dǎo)致投料精度超出規(guī)定值,觸發(fā)系統(tǒng)發(fā)送預(yù)警短信。

個(gè)別拌和站投料控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,無法有效控制。預(yù)警短信頻繁發(fā)送,為避免追責(zé),通過在拌和站工控系統(tǒng)安裝小程序篡改上傳超限生產(chǎn)數(shù)據(jù),使實(shí)際投料用量與標(biāo)準(zhǔn)配比用量無偏差,上傳數(shù)據(jù)失真,未能觸發(fā)預(yù)警信息。篡改前、后材料用量對(duì)比見表2。

表2 篡改前、后材料用量對(duì)比表

5 監(jiān)控管理措施

對(duì)拌和站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,事前預(yù)控不合格混凝土質(zhì)量產(chǎn)生,降低材料浪費(fèi),減少生產(chǎn)成本。采用動(dòng)態(tài)管理的方法,對(duì)拌和站生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤監(jiān)控,過程透明能夠“隨時(shí)查、隨時(shí)管”。系統(tǒng)快速、及時(shí)、準(zhǔn)確地收集過程數(shù)據(jù),通過GPRS遠(yuǎn)程信息傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析,將生產(chǎn)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中,并將實(shí)際值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較。如偏差超出預(yù)定值,進(jìn)行預(yù)警及時(shí)糾偏,防微杜漸,保證混凝土生產(chǎn)質(zhì)量[4]?；炷涟韬驼拘畔⒒瘎?dòng)態(tài)管理圖見圖3。

圖3 混凝土拌和站信息化動(dòng)態(tài)管理圖

施工標(biāo)段:對(duì)混凝土各原材料料源進(jìn)行質(zhì)量調(diào)查分析,確保進(jìn)場(chǎng)材料符合國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)拌和站計(jì)量衡器有效標(biāo)定,拌和站出料系統(tǒng)動(dòng)態(tài)標(biāo)定,確保設(shè)備稱量精度達(dá)到規(guī)范要求。混凝土配合比設(shè)計(jì),外購原材料及設(shè)備廠家資質(zhì)報(bào)備。開盤前填報(bào)混凝土生產(chǎn)配合比通知單,按規(guī)定對(duì)自動(dòng)化工控系統(tǒng)設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)。每班抽檢混凝土拌和物坍落度等技術(shù)指標(biāo)。定期對(duì)拌和站設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng),及時(shí)更換易損配件。每天登錄系統(tǒng)平臺(tái)查看監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù),對(duì)短信預(yù)警超限情況進(jìn)行排查分析,實(shí)現(xiàn)及時(shí)整改閉環(huán)處理。

監(jiān)理:抽檢進(jìn)場(chǎng)各種原材料,審批混凝土配合比報(bào)告,簽認(rèn)開盤混凝土生產(chǎn)配合比通知單。對(duì)短信預(yù)警超限情況進(jìn)行跟蹤檢查分析原因,每周登錄管理系統(tǒng)平臺(tái)查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),督促施工標(biāo)段對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)超限情況進(jìn)行整改處理。對(duì)施工標(biāo)段開展各項(xiàng)質(zhì)量控制工作進(jìn)行旁站監(jiān)督,對(duì)整改不達(dá)標(biāo)情況可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰。

業(yè)主(中心試驗(yàn)室):日常對(duì)原材料及拌和站“黑匣子”監(jiān)控情況進(jìn)行監(jiān)督檢查管理,通過現(xiàn)場(chǎng)檢查或遠(yuǎn)程登陸拌和站本地工控系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行排查。每周登錄管理系統(tǒng)平臺(tái)查看監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)分析一周內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)超限情況,并對(duì)超限原因進(jìn)行分析,督促標(biāo)段整改閉環(huán)處理。提高監(jiān)控系統(tǒng)安全性,防止人為篡改監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)。制定混凝土質(zhì)量管理制度,對(duì)混凝土拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)超限整改不達(dá)標(biāo)的責(zé)任單位施以違約金處罰。

省級(jí)交通質(zhì)監(jiān)機(jī)構(gòu):作為政府監(jiān)督機(jī)構(gòu),對(duì)項(xiàng)目建設(shè)情況進(jìn)行監(jiān)督管理。每季度通報(bào)拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控情況予以通報(bào),將整改不達(dá)標(biāo)的從業(yè)單位納入年度信用評(píng)價(jià),作為采信依據(jù)予以相應(yīng)扣分處理。

應(yīng)用效果分析:各單位在日常質(zhì)量管控中,遵循技術(shù)規(guī)范及管理要求,進(jìn)行大量抽樣試驗(yàn)及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)各標(biāo)段水泥混凝土拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)超限情況如表3所示。初級(jí)超限率最高為1.14%、中級(jí)超限率最高為0.49%、高級(jí)超限率最高為0.33%,各級(jí)超限率較低。施工單位、監(jiān)理單位、中心試驗(yàn)室按頻率要求對(duì)各個(gè)拌和站生產(chǎn)的混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),坍落度及強(qiáng)度等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。選取同一時(shí)間段內(nèi)抽取的C30及C50混凝土強(qiáng)度評(píng)定結(jié)果見表4,從評(píng)定結(jié)果可以看出,強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,變異系數(shù)較小。綜上,各拌和站監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)超限率低,混凝土生產(chǎn)配合比控制良好,“黑匣子”監(jiān)控使混凝土施工質(zhì)量得到有效控制,質(zhì)量控制達(dá)到“優(yōu)等”。

表3 拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)超限情況統(tǒng)計(jì)表

表4 混凝土強(qiáng)度評(píng)定結(jié)果表

6 結(jié)語

高速公路建設(shè)項(xiàng)目水泥混凝土拌和站采用“黑匣子”監(jiān)控技術(shù),各級(jí)管理部門實(shí)施強(qiáng)有力的質(zhì)量管控措施。拌和站出現(xiàn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)超限問題基本得到及時(shí)有效整改,確保生產(chǎn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和及時(shí)性。混凝土生產(chǎn)配合比得到有效控制,保證水泥混凝土拌和物質(zhì)量,為建設(shè)項(xiàng)目創(chuàng)建品質(zhì)工程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]。“黑匣子”監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用,便于統(tǒng)計(jì)分析生產(chǎn)數(shù)據(jù),節(jié)省施工成本,提高項(xiàng)目管理效率及信息化管理水平。拌和站“黑匣子”監(jiān)控技術(shù)在高速公路建設(shè)中具有重要意義。