物联网技术在商品混凝土中的应用研究现状及展望

杨成钢; YANG Chenggang

doi:10.48014/fcmet.20230702001

物联网技术在商品混凝土中的应用研究现状及展望

Research Status and Prospect of the Application of Internet of Things Technology in Commercial Concret

中国机械工程技术学报 2023年第2卷第2期页码[10-19] 下载全文[1.8MB] [HTML]

摘要

物联网以互联网为基础实现万物互联, 传统商品混凝土生产由于是半自动和人工管理生产导致信息经验主义差错、透明程度低、缺乏扼要监督等问题, 因此利用物联网技术设计一款新型混凝土搅拌站生产管理系统和砼车调度系统显得尤为重要, 物联网技术从感知层、接入层、处理层和应用层四个层面入手, 引入RFID技术、GIS地理信息系统、GPS全球定位系统和各类传感器, 使商品混凝土生产和调度更适应时代。本文从商品混凝土的组成、发展和搅拌站的运营流程出发, 阐述运营中车辆调度和生产管理两个关键环节的研究现状, 概括了商砼物联网系统的架构和物联网技术在商品混凝土搅拌站生产管理和车辆调度中的应用。最后, 提出今后物联网技术在商品混凝土中的应用研究应侧重以下方面: (1) 基于商品混凝土时效性、连续性和需求不固定性特性展开研究; (2) 整合搅拌站的资源并进行生产管理控制系统开发研究; (3) 建立车辆管理系统和调度算法研究。

Abstract

The Internet of Things is based on the Internet to achieve the Internet of everything, the traditional commercial concrete production due to semi-automatic and manual management of production leads to information empirical error, low degree of transparency, lack of brief supervision and other problems, so the use of the Internet of Things technology to design a new concrete mixing plant production management system and concrete truck scheduling system is particularly important. The Internet of Things technology starts from four levels: perception layer, access layer, processing layer and application layer, and introduces RFID technology, GIS (geographic information system) , GPS (global positioning system) and various sensors to make commercial concrete production and scheduling more adaptable to The Times. Starting from the composition, development of commercial concrete and operation process of commercial concrete mixing station, this paper describes the research status of the two key links of vehicle scheduling and production management in operation, summarizes the architecture of commercial concrete Internet of Things system and the application of Internet of Things technology in production management and vehicle scheduling of commercial concrete mixing station. Finally, it is proposed that the future research on the application of Internet of Things technology in commercial concrete should focus on the following aspects: (1) Research based on the timeliness, continuity and irregular demand characteristics of commercial concrete; (2) Integrate the resources of mixing stations and conduct research of production management control system; (3) Research on the establishment of vehicle management system and scheduling algorithm.

DOI

10.48014/fcmet.20230702001

文章类型

研究性论文

收稿日期

2023-06-05

接收日期

2023-06-11

出版日期

2023-06-28

关键词

商品混凝土, 物联网技术, 混凝土搅拌站, 车辆调度

Keywords

Commercial concrete, internet of things technology, concrete batching plant, vehicle scheduling

作者

杨成钢

Author

YANG Chenggang

所在单位

华北水利水电大学, 郑州 450045

Company

North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China

浏览量

722

下载量

309

基金项目

国家自然科学基金项目“基于物联网的企业资源配置优化研究”(71371172);
“河南2023预拌混凝土材料智能配送关键技术及云平台系统研发”(232102220089)

参考文献

[1] 田景熙. 物联网概论[M]. 南京: 东南大学出版社, 2010.
[2] 延建林, 孔德婧. 解析“工业互联网”与“工业4. 0”及其对中国制造业发展的启示[J]. 中国工程科学, 2015, 17(07): 141-144.
https://doi.org/CNKI:SUN:GCKX.0.2015-07-023
[3] 陈翠, 廖镭鸣. 基于5G的工业智能化云系统[J]. 移动通信, 2020, 44(10): 6.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-1010.2020.10.002
[4] 李军. 绿色混凝土搅拌站研究及发展方向[J]. 建设机械技术与管理, 2021, 34(04): 55-57.
[5] 韩素芳, 路来军, 王安玲, 等. 中国混凝土为我国经济发展快车提供新动力———新中国70年混凝土行业成就综述[J]. 混凝土世界, 2019(11): 14-21.
https://doi.org/CNKI:SUN:JZSJ.0.2019-11-004
[6] 严捍东. 土木工程材料(第2版)[M]. 上海: 同济大学出版社, 2014.
[7] 石从黎, 段瑞斌, 宋开伟. 预拌混凝土的超时缓凝现象及处理方法[J]. 混凝土, 2011(1): 3.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-3550.2011.01.030
[8] 史官云. 国外商品混凝土生产概况[J]. 混凝土及建筑构件, 1981(03): 57-59.
https://doi.org/CNKI:SUN:HLTF.0.1981-03-017
[9] 郭岗, 张剑敏, 李兵. 混凝土搅拌站技术现状及其发展趋势[J]. 工程机械与维修, 2016(05): 56-58.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-2114.2016.05.018
[10] 甘果. 模块化混凝土搅拌站应用于抢修抢建的技术要求[J]. 水利水电技术, 2016(S1): 3.
https://doi.org/CNKI:SUN:SJWJ.0.2016-S1-031
[11] 郭小溪, 王友钊. RFID 室内仓储车辆的智能导航与调度技术[J]. 电子技术应用, 2011, 37(7): 3.
https://doi.org/CNKI:CDMD:2.1011.069242
[12] 沈彦君. 物联网技术在智能图书馆中的应用[J]. 国家图书馆学刊, 2012(2): 4.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1009-3125.2012.02.010
[13] Arden N S, Fisher A C, Tyner K, et al. Industry 4. 0 for Pharmaceutical Manufacturing: Preparing for the Smart Factories of the Future[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2021: 120554.
https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.120554
[14] 戴会生, DAI, Hui-sheng, 等. 商品混凝土搅拌站的技术质量管理[J]. 混凝土, 2007(3): 4.
https://doi.org/CNKI:SUN:HLTF.0.2007-03-031
[15] 周俊杰, 陈德良. 商砼配送存在的问题及其对策[J]. 企业技术开发, 2016, 35(2): 3.
https://doi.org/10.14165/j.cnki.hunansci.2016.04.030
[16] 王军, 岑君秀. 搅拌楼(站)计量系统技术探讨[J]. 混凝土, 2006(9): 3.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-3550.2006.09.029
[17] 高铁红, 曲云霞. 控制工程基础(第2版)[M]. 北京: 中国计量出版社, 2010.
[18] 黄圣乐, 罗问贤. 商品混凝土搅拌站微机控制与管理系统[J]. 上海建材学院学报, 1995, 008(002): 161-166.
https://doi.org/CNKI:SUN:SCXY.0.1995-02-010
[19] 高志龙. 混凝土搅拌站配料称量精度研究[D]. 郑州: 华北水利水电大学.
[20] 汤嘉立, 吴访升, 张溯烈. 商品混凝土搅拌站联网集群自动控制系统[J]. 筑路机械与施工机械化, 2008(09): 78-80.
https://doi.org/CNKI:SUN:ZLJX.0.2008-09-059
[21] 王刚. 基于单片机的混凝土搅拌站系统设计[D]. 西安: 西安工程大学, 2011.
[22] 沈灿钢. 利用S7-1200PLC和HMI设计智能混凝土搅拌站控制系统[J]. 公路, 2020, 65(5): 5.
[23] 姜中星. 商用混凝土搅拌站生产管理系统的设计与实现[D]. 长春: 吉林大学.
[24] 冯新红, 何新初, 曹红山. 物联网背景下的混凝土搅拌站数据交互[J]. 建设机械技术与管理, 2021, 34(01): 77-80.
[25] 张良, 代青龙, 古锐. 协同作战混凝土搅拌站集群技术分析[J]. 工程机械与维修, 2013(04): 146-148.
https://doi.org/CNKI:SUN:GCJW.0.2013-04-038
[26] Dantzig G B, Ramser J H. The truck dispatching problem[ J]. Management Science, 1959, 6(1): 80-91.
[27] Tommelein I D, Yi L. Just-in-time concrete delivery: Mapping alternatives for vertical supply chain integration[R]. Department, 215-A McLaughlin Hall, Univ. of California, Berkeley, CA 94720-1712, 510/643-8678, 1999.
[28] 《运筹学》教材编写组. 运筹学(第三版)[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005.
[29] 刘亚飞, 刘晓婷, 宋效凯, 等. 多混凝土搅拌站协同供应模式及配送方案设计[J]. 混凝土, 2016(7): 4.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-3550.2016.07.032
[30] 王晓林. 时间窗约束运输问题的一种算法[C]. 成都: 电子科技大学出版社, 2007: 85-88.
[31] Feng Chung Wei, Cheng Tao Ming, Wu HsienTang. Optimizing the schedule of dispatching RMC trucks through genetic algorithms-ScienceDirect[J]. Automation in Construction, 2004, 13(3): 327-340.
https://doi.org/10.1016/J.AUTCON.2003.10.001
[32] 郑武. 基于遗传算法的商品混凝土配送模型研究[D]. 长沙: 中南大学.
[33] 蔡焕芹, 王丽亚, 高薛文. 遗传算法在预拌混凝土配送中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2007, 41(8): 5.
https://doi.org/10.16183/j.cnki.jsjtu.2007.08.03
[34] 卢锦川. 基于扰动收缩粒子群算法的物联网配送车辆调度[J]. 公路交通科技, 2020, 37(4): 111-117.
https://doi.org/CNKI:SUN:GLJK.0.2020-04-015
[35] 李联宁, 高珊珊. 物联网多目标运输路径调度系统[J]. 计算机应用, 2010(12): 6.
https://doi.org/CNKI:SUN:JSJY.0.2010-S2-095
[36] 滕威. 基于GIS的物流配送车辆调度系统的设计与实现[J]. 电子设计工程, 2017(18): 4.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-6236.2017.18.013
[37] 张凡枝. “物联网 + 关键环节”下混凝土企业生产管控的构建[J]. 商品混凝土, 2020(1): 199-200.
https://doi.org/CNKI:SUN:SCJZ.0.2020-01-101
[38] 张向北, 张涛, 陈超峰, 等. 基于物联网和微信小程序的混凝土生产管控系统[J]. 公路, 2018, 63(10): 4.
[39] 宗浩阳. 基于物联网技术的混凝土搅拌站车辆调度技术研究[D]. 郑州: 华北水利水电大学.
[40] Li S, Xu L D, Zhao S. The internet of things: a survey[J]. Information Systems Frontiers, 2015, 17(2): 243-295
https://doi.org/10.1007/s10796-014-9492-7

引用本文

杨成钢. 物联网技术在商品混凝土中的应用研究现状及展望[J]. 中国机械工程技术学报, 2023, 2(2): 10-19.

Citation

YANG Chenggang. Research status and prospect of the application of internet of things technology in commercial concrete[J]. Frontiers of Chinese Mechanical Engineering and Technology, 2023, 2(2): 10-19.