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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與皮帶秤遠程專家系統(tǒng)

   提起皮帶秤，無論是制造商、還是使用者都有一種糾結(jié)的心情，甚至有過痛苦的經(jīng)歷。這是因為皮帶秤是散狀物料運輸過程中計量的選擇，它具有成本低的優(yōu)點；但又因其稱重準確度低、耐久性能差——不能長久地保持檢定時的性能的缺點，成為使用者心中揮之不去的夢魘。使用者要么放棄、要么必須為此付出艱辛的勞動；制造商鞭長莫及、無可奈何。所以在取與舍上他們都很“糾結(jié)” 。

上篇：皮帶秤的前世今生 
  皮帶秤是固體散狀物料輸送過程中連續(xù)稱重的計量設(shè)備，它在物料輸送過程中同步稱重。20世紀初由美國人Herbert . Merrick，50年代傳入中國。由于皮帶秤無需增加運輸成本的優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。但是由于稱重原理和使用現(xiàn)場存在的問題，使其計量準確度難以提高且耐久性能差。

一、 皮帶秤的制造和使用面臨著重重困難：

（一）技術(shù)層面的難題

1、 皮帶秤的稱重過程不是獨立的。皮帶作為介質(zhì)處于物料與秤架之間，皮帶的狀態(tài)對稱重影響很大；且皮帶狀態(tài)隨時間、溫度及流量而變化，成為皮帶秤耐久性能差的主要影響因素。

2、 每臺皮帶秤的工藝參數(shù)（流量、帶寬、帶速、安裝位置、托輥狀況等）及使用環(huán)境不同，使每臺皮帶秤要面對不同的使用條件、無法采用標準化的制作與安裝方法。

3、  皮帶秤是連續(xù)運行的計量設(shè)備，一次計量過程可能連續(xù)運行數(shù)小時、甚至數(shù)天，中途無法進行去皮等操作。也就是說，皮帶秤需要在連續(xù)運行的過程中自身保持系統(tǒng)的性能指標，與非自動衡器相比，難度大大增加。

4、  皮帶秤的檢定是一個較大的難題，實物檢定只能按周期進行，一些場合還無法進行實物檢定。缺乏方便有效的校準手段，也是皮帶秤的難度之一。

（二）使用層面的難題

1. 用戶面臨的難題

皮帶秤通常用作進出廠物資貿(mào)易計量或內(nèi)部物資流轉(zhuǎn)考核計量，關(guān)乎供需雙方的經(jīng)濟利益。如皮帶秤的準確度難以保證，產(chǎn)生的矛盾往往令用戶苦不堪言。因此，保證皮帶秤的準確性是用戶最為關(guān)心的問題。

皮帶秤作為一種實時計量器具，要求可靠性高。若輸料過程中發(fā)生故障，將導(dǎo)致計量數(shù)據(jù)的丟失。建立一支專業(yè)維修隊伍對于大多數(shù)用戶而言，是勉為其難的、也是不現(xiàn)實的。

2. 皮帶秤制造商的難題

皮帶秤制造商的困境十分明顯，成為制約產(chǎn)品售后保障的瓶頸：

1） 隨著銷售量的增加，售后服務(wù)的工作量同步增加、所需要的服務(wù)能力也要逐步增加。否則，一旦售后服務(wù)力量無法滿足，就必然導(dǎo)致降低服務(wù)質(zhì)量。皮帶秤的耐久性差，與制造商服務(wù)能力弱有很大的關(guān)系。

2） 皮帶秤故障，從用戶報修到售后服務(wù)人員到達往往需要1-2天時間、皮帶秤的維修過程中有時還需要進行實物檢定，整個過程影響用戶計量的時間會比較長、耗費的人力財力也很大。

3） 皮帶秤的故障現(xiàn)象十分繁雜，判斷故障并處理常需要經(jīng)驗豐富、技術(shù)專業(yè)人才。這樣的人才往往需要數(shù)年的培養(yǎng)，而人才又極易流動，導(dǎo)致部分制造商售后服務(wù)能力差、皮帶秤故障多次維修不好現(xiàn)象。

4） 皮帶秤的一些故障現(xiàn)象無法復(fù)現(xiàn)，維修人員在現(xiàn)場很難獲得準確的故障信息，給故障處理增加了難度。

二、如何破解難題

1、生產(chǎn)一種理想的皮帶秤

    拋開過去的不愉快，設(shè)想一下在科技高速發(fā)展的今天，我們該擁有一臺什么樣的 “理想”的皮帶秤：

A．使用準確度高、且能長期保持；

眾所周知，之前國際建議、國家標準中皮帶秤準確度為0.5%。OIML－R50中，增加了0.2%準確度等級。如果一臺皮帶秤能在基本不維護的情況下始終應(yīng)保持在0.2%的準確度，無疑是一臺“理想皮帶秤” 。

B．適應(yīng)各種工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，日常使用免維護；

皮帶秤需要面對不同的帶寬、帶速、流量、傾角、皮帶張力及不同的給料條件。顯然，只有在大多數(shù)的工業(yè)現(xiàn)場都可以達到0.2%的準確度、同時不需要依賴于頻繁的維護和校準，這樣的皮帶秤才是“理想皮帶秤” 。

上述定義的“理想皮帶秤”，我們也可以稱之為“皮帶秤” 。如何實現(xiàn)這一愿望：

1）突破傳統(tǒng)的誤差理論

傳統(tǒng)的誤差理論建立在簡單的力學(xué)分析之上，是基于單機、獨立單元靜力平衡模型的。隨著技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)的誤差理論有所突破，如南京三埃開發(fā)的“陣列式皮帶秤”是一個多單元系統(tǒng)，所依據(jù)的是 “內(nèi)力理論”、“張力補償理論”和“皮帶效應(yīng)優(yōu)先理論”等新的誤差理論。

新的誤差理論使得“皮帶秤”的愿望可以成為現(xiàn)實。

2）功能強大的補償修正軟件

影響皮帶秤準確度和耐久性的因素很多，有：溫度、張力、皮帶效應(yīng)、安裝與調(diào)整狀態(tài)等等。通過對系統(tǒng)參數(shù)的檢測，發(fā)現(xiàn)或預(yù)測其影響并進行修正，是保證皮帶秤高準確度、高穩(wěn)定性的必要手段。如“陣列式皮帶秤”正是利用“傳感器溫度補償軟件”、“張力補償軟件”、“狀態(tài)跟蹤軟件”、“拉格朗日線形擬合軟件”等補償修正軟件才實現(xiàn)了長期保持0.2%準確度的高性能指標。

3）儀表高度智能化、系統(tǒng)具有自診斷、記憶、查詢、遙測、遙訊功能

高度智能化的儀表是構(gòu)成“理想皮帶秤”的重要基礎(chǔ)。皮帶秤正由單一系統(tǒng)向多單元綜合系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的復(fù)雜性提高，自身故障率也高了。采用各種自診斷軟件對系統(tǒng)進行定期檢查、結(jié)合對歷史數(shù)據(jù)的比對分析，對預(yù)期出現(xiàn)的故障提出預(yù)警，同時具備遙測、遙訊的功能是必不可少的。如對稱重傳感器的早期指標變差和速度傳感器工作失準率的檢查并預(yù)警等，就是這方面的應(yīng)用實例。

2、建立皮帶秤故障診斷專家系統(tǒng)

影響皮帶秤準確度和耐久性的因素很多；皮帶秤也從簡單的單機檢測系統(tǒng)向多單元復(fù)雜系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)變，其主要特點是：功能強大了、軟件的容量增大、檢測的內(nèi)容增多、復(fù)雜的程度增加。僅僅依靠經(jīng)驗豐富的維修人員進行售后跟蹤服務(wù)顯然已不能保證服務(wù)質(zhì)量和及時性了。建立一個“皮帶秤故障診斷專家系統(tǒng)”，通過該“專家系統(tǒng)”對皮帶秤系統(tǒng)的各項參數(shù)進行檢測、比較并建立相關(guān)的故障判斷數(shù)學(xué)模型，通過軟件來發(fā)現(xiàn)并解決問題，就顯得尤為重要。

這樣既可以解決一些故障現(xiàn)象無法復(fù)現(xiàn)、難以解決的難題，也可以破解皮帶秤故障較長時間影響用戶計量的難題。

3、依靠“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，實現(xiàn)遙測、遙訊、遙控

  破解困擾制造商和用戶的售后服務(wù)不及時難題的根本辦法是：充分利用“皮帶秤故障診斷專家系統(tǒng)”、依靠“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，通過遙測、遙訊、遙控實現(xiàn)故障早期診斷、預(yù)警、排除，實現(xiàn)良性的售后服務(wù)。

下篇：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在皮帶秤上的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的定義：

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。

它具有普通對象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化3個重要特征[1]。 ——錄自《百度百科》

一、 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以做什么? 

1、通過物聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)方可以及時讀取皮帶秤的各種工作參數(shù)與過程運算參數(shù)， 讀取信息的過程是在皮帶秤工作狀態(tài)下同步進行，無需用戶人工介入、也不影響皮帶秤的正常工作。可獲取的信息有：

1） 皮帶秤即時工作狀態(tài)：如運行時間、帶速、瞬時流量、累積量等；

2） 系統(tǒng)出現(xiàn)過的異常情況：如各種報警及產(chǎn)生的時間、原因等；

3）歷史操作記錄；

2、專家系統(tǒng)對用戶設(shè)備實行全天候監(jiān)控，讀取的信息進行分析判斷并作出相應(yīng)的處理： 

1）分析傳感器工作狀態(tài)，對出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進行分析并作出相應(yīng)處理，如：切

除故障傳感器、報警、修正因故障產(chǎn)生的誤差等；

2）分析人工操作記錄，如屬非正常的操作，對因此導(dǎo)致的故障分析原因，提出解決辦法；

3） 分析多個過程參數(shù)的歷史值和過程變化規(guī)律，從中分析系統(tǒng)產(chǎn)生的各種變化。對于溫度變化和皮帶狀態(tài)的變化進行數(shù)學(xué)模型建立和推演，得出其變化的原因和修正的數(shù)值范圍，提高皮帶秤的耐久性指標；

4） 建立該皮帶秤的檔案。

通過專家系統(tǒng)的記錄、讀取、糾錯處理等操作，可將皮帶秤實時的處于服務(wù)商總部服務(wù)器的監(jiān)控之下。此時客戶的皮帶秤作為整個專家系統(tǒng)的一個終端，只是一個執(zhí)行平臺；而制造商總部的服務(wù)器則是系統(tǒng)的智能終端，既是客戶信息數(shù)據(jù)庫、也是分析、處理故障及客戶咨詢、支持平臺。客戶皮帶秤的參數(shù)設(shè)置、數(shù)學(xué)模型建立、故障處理等都由總部的專家系統(tǒng)完成。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，客戶端的皮帶秤在它的背后，有一個強大的專家系統(tǒng)作為后盾。困擾用戶和供應(yīng)商的皮帶秤使用和售后服務(wù)的難題得以破解。這個系統(tǒng)也在不斷地充實、完善，更加具有強大的邏輯運算和人工智能能力，皮帶秤的各種影響因素都可以用軟件的方法加以解決，那么，我們的“皮帶秤”將成為現(xiàn)實！

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將給我們帶來什么?

1． 學(xué)習(xí)型皮帶秤——皮帶秤

各種工作環(huán)境和不同的工藝條件，導(dǎo)致皮帶秤不能采用一個固定的數(shù)學(xué)模型進行工作。在采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，可以通過對皮帶秤運行時各種參數(shù)的采集，獲得該皮帶秤的特性曲線、參數(shù)數(shù)值等，這一過程我們稱之為：“自適應(yīng)過程” 、也可以成為“學(xué)習(xí)過程” 。通過學(xué)習(xí)后的皮帶秤，在總部專家系統(tǒng)生成該皮帶秤的特定的數(shù)學(xué)模型及各種參數(shù)。在各種影響因素下，該皮帶秤都可按照專家系統(tǒng)給出的優(yōu)化方案工作，實現(xiàn)“皮帶秤”的目標。

2. 皮帶秤故障早期診斷

   皮帶秤的很多故障如：傳感器損壞、橋壓漂移、機械故障等，均可在早期通過遠程專家系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并采取糾正措施，有效地防止故障發(fā)生導(dǎo)致皮帶秤無法工作。

3. 皮帶秤故障快速維修

當皮帶秤出現(xiàn)故障時，專家系統(tǒng)可以通過物聯(lián)網(wǎng)進行診斷并提出維修方案。此時，用戶或維修人員只需按照維修方案進行處理，即可輕松地排除故障。復(fù)雜、長時間的維修變成為 “快速指定維修”，同時對維修人員的技術(shù)水平要求也大大降低。故障維修的及時性和準確性得到保證，用戶設(shè)備的可靠性得以提高。

4、擴展外延服務(wù)模式，解決服務(wù)瓶頸問題

在皮帶秤市場不斷擴大時，售后服務(wù)能否及時是困擾供需雙方的難題。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“遠程專家系統(tǒng)”可以快速準確地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，促進了售后服務(wù)新模式的形成，有效地解決了制造商維修人員緊缺、不能提供及時的售后服務(wù)的問題，保持對每一個用戶的良好的技術(shù)支撐。

服務(wù)外包是國際通用的一種服務(wù)模式。

對用戶而言，將皮帶秤的售后服務(wù)外包，可以省去配備維修人員、儲備備件的成本；對供應(yīng)商而言，以服務(wù)、求發(fā)展這一新型的服務(wù)模式為企業(yè)提供了可持續(xù)發(fā)展空間。

代理維修則是借鑒家用電器售后服務(wù)的一種模式。

由于技術(shù)層面的復(fù)雜和現(xiàn)場工藝環(huán)境的多變，維修人員需要一定的技術(shù)水平和維修功底，“遠程專家系統(tǒng)”為這種服務(wù)模式提供了保障。皮帶秤制造商在各個區(qū)域設(shè)置維修代理點，外聘一批皮帶秤維修人員。當用戶設(shè)備發(fā)生故障時，專家系統(tǒng)及時地分析故障原因并給出維修對策，指導(dǎo)維修人員快速排除故障、恢復(fù)計量。這一社會化的服務(wù)模式，為皮帶秤的廣泛應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

5、防止人為作弊行為

皮帶秤用于貿(mào)易計量或考核計量時，常發(fā)生人為作弊、改變計量結(jié)果現(xiàn)象。 

   當此類情況出現(xiàn)時，總部專家系統(tǒng)中設(shè)置的相關(guān)判別軟件，將對因此出現(xiàn)的異常的重量進行甄別、判斷、記錄并報警。同時系統(tǒng)還可以追溯查詢作弊的歷史數(shù)據(jù)。

6、規(guī)范管理、數(shù)據(jù)溯源

   通過物聯(lián)網(wǎng)，在總部的服務(wù)器中，客戶的每一臺皮帶秤都有詳細檔案和各項記錄。所有的皮帶秤均納入系統(tǒng)管理。每一臺皮帶秤從安裝開始到使用的所有數(shù)據(jù)均有記錄。其中一些數(shù)據(jù)還可以通過軟件恢復(fù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)溯源。

7、第三方公證

   在貿(mào)易計量的環(huán)節(jié)，計量數(shù)據(jù)對供需雙方是至關(guān)重要的。由第三方對皮帶秤進行監(jiān)管，計量數(shù)據(jù)同時對雙方實時發(fā)布，或?qū)⒖赡艹蔀橐环N公正的方式。

8、用于物流環(huán)節(jié)統(tǒng)計

  采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，各臺秤的計量數(shù)據(jù)實時傳送，可用于公司乃至整個物流系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、物流控制與調(diào)度。

三、“皮帶秤遠程專家系統(tǒng)”應(yīng)用實例

南京三埃公司于2012年正式推出應(yīng)用于“SA/ICS-ZL型陣列式皮帶秤” 的“皮帶秤遠程專家系統(tǒng)” ，并開始在部分用戶中使用。

1. 皮帶秤遠程專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  2. 皮帶秤遠程專家系統(tǒng)基本功能

      1）記錄數(shù)百個工作參數(shù)和中間過程參數(shù)。皮帶秤始終處于專家系統(tǒng)監(jiān)控之下。

      2）記錄各種自動執(zhí)行的程序和人機對話操作時間、內(nèi)容。為分析皮帶秤工作狀態(tài)提供基礎(chǔ)資料。

      3）記錄各種故障報警的時間、內(nèi)容、數(shù)據(jù)及排除時間等。供專家系統(tǒng)分析用。

      4）記錄皮帶秤去皮、計量、校準或檢定過程的各種參數(shù)。為專家系統(tǒng)分析提供數(shù)據(jù)。

     3. 皮帶秤遠程專家系統(tǒng)主要特點

      1） 充分利用無線通訊網(wǎng)絡(luò)，通過無線模塊建立數(shù)據(jù)通道。方便、簡單，便于現(xiàn)場安裝和使用。

      2） 數(shù)據(jù)通過公司總部服務(wù)器進行管理，可實現(xiàn)定時讀取、即時分析、智能判斷、及時提供服務(wù)。

      3） 安調(diào)人員可在異地登錄、進入公司的網(wǎng)絡(luò)后即可了解聯(lián)接該網(wǎng)絡(luò)的任一臺皮帶秤的工作狀態(tài)，實現(xiàn)移動辦公。

      4）所有皮帶秤的運行資料均保存在總部服務(wù)器中，可以方便的查訊各皮帶秤的檔案和歷史資料，為專家系統(tǒng)故障分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

       皮帶秤遠程專家系統(tǒng)自投入運行以來，已發(fā)揮了很大的作用。不僅量化的分析、指導(dǎo)了公司安調(diào)人員進行調(diào)校和查找問題，還能對皮帶秤運行當中出現(xiàn)的問題進行分析、判斷，進一步完善專家診斷系統(tǒng)。

雖然該系統(tǒng)尚需時間的考驗及實踐的認可，專家診斷系統(tǒng)的軟件還有待完善。但是在短短幾個月里已經(jīng)顯現(xiàn)出強大的生命力，為陣列式皮帶秤的廣泛應(yīng)用提供了堅實的基礎(chǔ)、為實現(xiàn)“皮帶秤”的目標帶來希望的曙光。

結(jié)束語   

    眾所周知：皮帶秤屬于自動衡器、是大型衡器中難度大、問題最多的“老大難”。“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”與“專家診斷系統(tǒng)”的結(jié)合可能改變這一局面：不久的將來，皮帶秤的準確度和耐久性可以和汽車衡媲美，真正實現(xiàn)“皮帶秤”的理想。

   中國的皮帶秤皮帶秤制造企業(yè)及市場使用和保有量在世界上遙遙，近年來在皮帶秤基礎(chǔ)研發(fā)上也出現(xiàn)了百家爭鳴，百花齊放的良好勢頭。我們應(yīng)抓住物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的難得機遇，實現(xiàn)皮帶秤技術(shù)的突破，制造出真正的“皮帶秤”，實現(xiàn)中國在大型衡器技術(shù)的宏偉目標！