大数据环境下铁路混凝土拌和站的信息化管理
一、铁路混凝土拌和站的信息化管理必要性
（一）提升拌和效率
在铁路混凝土拌和站当中灵活运用各种大数据技术，实行信息化管理，可以使得铁路混凝土拌和中的许多流程和工序均可以实现自动化操作，以此有效提升拌和效率，将成本降至最低。利用信息化管理系统和互联网，可以对混凝土及其拌和中产生的各项信息数据进行自动采集，并在此基础之上直接完成配合比设计、拌和任务安排等一系列工作。在利用信息化手段对资源进行合理配置和充分运用之下，实现铁路混凝土生产产能和拌和站管理的最优化。
（二）规范拌和管理
铁路混凝土拌和站的信息化管理中能够对混凝土材料、配合比设计、拌和流程等各个环节与流程中产生的信息数据进行自动实时采集与汇总处理，自动生成相关的数据报表，为拌和站管理人员的决策决议提供真实有效的参考数据。尤其是铁路混凝土拌和站涉及的工作内容众多，各环节紧密相扣，采用信息化的管理手段则可以自动化地完成材料处理、数据采集等一系列工作，并有效减少人为失误的出现，以此达到铁路混凝土拌和站规范化、制度化管理的目的。
（三）优化拌和质量
基于大数据环境下的铁路混凝土拌和站信息化管理当中，负责自动统计原材料、实时监控拌和现场、调配混凝土材料等子系统能够全方位地对混凝土拌和站实现动态监控，从而有效防止出现人为管理漏洞；而信息化管理系统当中的质量预警系统等则能够随时向管理人员反馈拌和站的实际工作情况，以此有效规避技术风险，大大提升铁路混凝土的拌和质量水平。
二、铁路混凝土拌和站的信息化管理系统设计
（一）系统组成
在本文设计的铁路混凝土拌和站信息化管理系统当中，通过充分结合混凝土拌和站的实际情况和相关工作要求，设计了拌和站的数据采集与传输终端、数字签名设备与传输网络以及信息综合管理平台。其中在拌和站的上下位机中安装可编程控制器以及专业的监控及信息管理软件，自动化地完成铁路混凝土拌和站所有工作数据的采集与传输。随后通过利用拌和站中现有的局域网，并在工控机位置处安装数字签名设备，以有效保障信息数据的安全、完整。在忒路混凝土拌和站的信息化管理平台当中，将通过对采集的各类信息数据进行自动汇总整理和统一分析，进而完成包括拌和历史信息数据查询、误差分析、现场监控等在内的各项管理工作。
（二）数据采集
1.硬件系统
本文设计的铁路混凝土拌和站数据信息自动采集系统中，主控设备为下位机，主要负责控制拌和站的日常运行，上位机则选用一种总线结构的工业控制计算机，发挥辅助功能，负责处理数据便对拌和站进行实时监控。工控机即下位机电源为可24小时持续供电的UPS，从而确保数据可以实现完整、持续记录。利用铁路混凝土拌和站当中现有的局域网实现无线通信，上位机在将控制命令传输至可编程控制器之后，尤其负责对继电器和接触器等进行控制，进而达到自动控制拌和站中各现场设备的目的。
2.软件系统
利用Visual C++这一程序开发工具，设计出监控软件，其中需要包括串行通信、人机界面以及辅助控制、参数设定和GPS接口。监控软件和现场控制软件相互配合，在串行通信的帮助下，完成混凝土配料计量、拌和工作的启停控制、拌和控制等。此外，在大数据背景下，通过利用ACCESS数据库，为铁路混凝土拌和站的动态管理、混凝土配方、数据报表、生产故障等专门建立相应的数据库，在利用网络接口将其接入到拌和站的信息管理平台当中，从而实现配方管理、报表管理、故障管理等一系列铁路混凝土拌和站的信息化管理工作。
（三）现场控制
在现场控制系统当中主要由四个模块构成，分别为启动模块、计量模块、搅拌模块以及通讯模块，当启动开始进行自动检测时，如果检测各仓储有料，则通过依次输入配别并启动配料之后，各称量秤将开始计量。此时如果检测的计量值比配比值要小，则系统将自动进行点动补偿，而如果检测的实际值大于配比值，则系统将会自动进行过冲量调量或是超差扣秤，从而使得实际值可以与称量值完全相等。此时系统将会自动进入到投料搅拌环节，在既定的搅拌时间内完成混凝土拌和后将自行卸料以结束全部工作。
（四）信息管理
在铁路混凝土拌和站的信息管理平台当中，本文将设计使用C#编程语言和Visual Studio集成工具箱以及网站开发技术等，使得信息管理平台在自动接收获取采集的数据之后，可以直接对混凝土材料用量以及拌和时间等进行实时监控。信息管理平台在对采集数据进行统计分析之后，即可完成包括历史信息数据查询、核算混凝土拌和量以及拌和成本等在内的各项工作。
三、基于大数据下铁路混凝土拌和站信息化管理系统的应用
（一）权限管理
为了避免铁路混凝土拌和站信息化管理系统中采集的信息数据外泄或是出现其他安全问题，在应用这一系统并对铁路混凝土拌和站实施信息化管理的过程中，采用了权限管理的方式。数据库表当中的姓名、用户名、密码等字段类型为文本，长度从20到255不等。而在是否禁用、用户管理、输入设计生产量和超标处理结果等字段当中，其类型与长度则为数字长整型。根据用户的具体角色，系统将直接控制用户的权限。譬如说系统登录用户为铁路混凝土拌和站的信息管理人员，则系统可以直接根据分配其的具体账号对其权限进行划分。
（二）报警配置
在系统当中通过运用三级报警机制，依次分类铁路混凝土拌和站的各数据偏差，分别为不同用户发出警报。用户在登录至系统平台中，通过进入到相关设置界面，单击选中拌和机管理按键即可选择采用连续/分时段报警方式或统计/连续报警方式。在前者中，如果用户完成具体报警时段的限制，则超出这一报警时段，系统将不会向用户发出警报信息。而在后者的报警当中，其基础单位为拌和站统计的一车混合料，假设一罐车料共计需要五盘才能完成拌和，则统计次数将被设置成5。一旦系统在完成数据采集之后，发现铁路混凝土拌和站中实际混凝土用量超出标准限值，或实际混凝土配合比与设计配合比不相符，系统将会自动向各管理人员发送报警短信，此时工作人员通过查看实际情况，在页面当中重新设置掺和料配比值、拌和时间等信息，系统将自动解除警报。
（三）短信配置
通过利用系统中的短信接口，在互联网和铁路混凝土拌和站中局域网的帮助下，系统可以实时向用户发送短信提示。用户只需要在登录系统界面之后进入到系统设置当中，选中设置手机号码窗口并将接受报警短信人员的姓名、手机号正确录入其中，当系统检测到混凝土拌和时间有误或是混凝土配料比与规定值不相符时，系统将自动向相关人员发送短信提示。譬如说[10：21：26]3标1号站1号机 0-1#2#1-132#:煤灰3实491.326配504.0误-2.51%超2.0%【监管预警】；[15:54:01]3标1号站1号机：煤灰3实440.663配450.0误-2.07%超2.0%【监管预警】。
（四）数据监控
在铁路混凝土拌和站的信息化管理当中，对拌和机的信息化管理主要指的是实时监控和管理拌和材料用量以及拌和时间。用户在进入到系统界面中之后，点击动态监控按键，并选中监控拌和时间的按键，即可对每盘混凝土拌和时间等进行动态监控管理，同时在可视化技术的帮助下，拌和监控时间将直接显示在用户界面当中，方便管理人员进行随时查看。同理，用户在进入系统界面后点击动态监控按键，选中监控之后即可随时查看和监控每盘混凝土的材料成分、混凝土配合比实际执行状态等，并在用户界面中直观地展示出混凝土中所有材料的实际用量。
（五）超标查询
在铁路混凝土拌和站当中，混凝土原材料的实际消耗值减去规定的混凝土原材料使用值，再与其作比之后乘以100%便可以得到混凝土原材料的具体超标率。系统在利用自动数据采集系统之后，利用这一计算公式将可以在短时间内精确完成各项超标检测结果的计算和显示工作，利用系统中的短信接口和报警功能，将会自动通知相关工作人员尽快对其进行相应处理。譬如说在某拌和机中，需要完成砂1、砂2、碎石1、碎石2、碎石3、水泥、煤灰等若干原材料的均匀拌和，而通过系统计算可知水泥2出现了-2.08%的超标率，如表1所示。
（六）数据查询
用户通过直接进入系统登录平台，点击进入查询页面当中，即可在发送短信这一查询界面中，按照具体的拌和站或是工程名称等即可完成铁路混凝土拌和站历史信息数据的相关查询。譬如说通过在查询页面当中选择具体的出料时间，则可以获取与出料时间相对的混凝土拌和用量查询，如表2所示。
（七）误差分析
铁路混凝土拌和站的信息化管理当中，当用户进入到统计分析的界面，并选中材料误差分析的按键之后，则可以对具体的拌和站或是拌和时间当中，混凝土拌和的实际材料用量和设计配合比材料量进行自动对比，从而精确获得相关误差信息数据，系统在自动完成报表生成之后用户可以选择保存、打印等进行相应处理。如在水泥材料消耗当中，实际用量为500，配合比为503，则节省材料值为3；砂石1的实际用量为917，配合比为900，则超出设计配合比材料量为17；减水剂实际用量为3.03，设计配合比用量为3，超出误差值为0.03等等。系统利用Excel报表能够自动将统计得到的误差值生成报表的形式，方便工作人员进行相关查询。
（八）产能分析
为了便于铁路混凝土拌和站中工作人员对于指定混凝土拌和时间当中，混凝土的具体拌和量，以及指定季度、月份等之下，铁路混凝土拌和站中混凝土的拌和总量等进行相关统计查询，使其能够将材料的消耗量和计划消耗量进行明确比对，以有效掌握铁路混凝土拌和站的具体产能。本文设计的信息化管理系统当中，还为此专门增设了产能分析功能，表3展示的就是系统对某拌和站的产能分析表。
表1 混凝土超量显示表
表2 混凝土用量历史数据查询显示表
表3 混凝土超量显示表四、结束语
在大数据环境下，铁路混凝土拌和站采用信息化管理手段，能够有效帮助提升其管理成效，确保混凝土具有较高的拌和效率和质量。本文通过设计拌和站现场数据采集系统，同时利用其它相关大数据技术实现了对铁路混凝土拌和站的实时动态监控，在自动采集相关信息数据并对其进行分析、存储的基础之上，可以有效监控混凝土拌和全过程，将可能出现的故障和问题概率降至最低，进而有效实现了优化铁路混凝土拌和站管理的目标。
作者单位：西成铁路客运专线陕西有限责任公司