防爆移动式多量程分级称重配料防错控制方法及系统与流程

本发明涉及防爆移动式配料小车智能称重控制，尤其公开了一种防爆移动式多量程分级称重配料防错控制方法及系统。

背景技术：

1、在精细化工生产领域，香精、烟油等挥发性危化品的配料环节直接关系到产品质量稳定性与生产安全，该环节要求极高的计量精度与严格的防爆管控。传统配料模式依赖固定式称重设备，需要将原料从存放区转运至配料站点，这种物料转移过程不仅增加挥发性溶剂的暴露风险，频繁的人工搬运也导致物料洒漏损耗严重。

2、更为棘手的是，现有称重系统普遍采用单一量程设计，在面对同一配方中克级微量添加剂与公斤级主原料混合投料时，无法兼顾大小投料的计量精度需求，要么小料称量误差超标，要么大料称量响应迟钝，这种计量精度失衡问题直接造成配方配比偏差。当配料过程出现物料误取或投料超差时，依赖操作人员事后核对的传统管控方式往往滞后，错料已经混入配料容器才被发现，此时整批物料只能报废处理。这种被动式质量管控在多配方小批量生产模式下尤为致命，因为配方切换频繁，操作人员面对数十种相似外观的原料瓶罐，仅凭目视识别和手工记录极易发生混淆。此外，危化品生产车间因防爆要求往往存在网络信号屏蔽或不稳定的情况，完全依赖联网运行的配料系统在网络故障时立即陷入停滞，无法获取配方数据也无法记录生产过程，既影响生产连续性，也造成质量追溯数据缺失。

3、因此，如何在保障防爆安全的前提下，实现配料设备就地机动作业以减少物料转运，同时针对不同投料量级自适应调整计量精度，并建立物料投放前的主动防错机制与网络故障下的数据可靠缓存，成为破解精细化工配料质量管控与生产连续性难题的关键问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种防爆移动式多量程分级称重配料防错控制方法及系统，旨在解决传统配料小车量程固定、大小物料称量精度失衡、物料错投无前置校验、断网数据丢失、生产追溯链条断裂、防爆环境电控一体化协同管控差等行业痛点。

2、本发明的一方面涉及一种防爆移动式多量程分级称重配料防错控制方法，包括以下步骤：

3、步骤s100、获取配料任务标识并从本地数据库读取与配料任务标识对应的工艺参数数据集，判断网络连接状态，若网络连接状态正常则从远程服务器同步最新工艺参数数据更新工艺参数数据集，若网络连接状态中断则直接提取工艺参数数据集中的物料种类信息与目标投料质量参数；

4、步骤s200、通过本安型rfid识别装置读取放置于称重平台的物料容器表面电子标签中的物料编码与批次标识，将物料编码与工艺参数数据集中当前工序要求的标准编码进行验证比对，若比对结果不一致则触发报警装置，若比对结果一致则提取该物料的目标投料质量数值；

5、步骤s300、根据目标投料质量数值所处的预设质量区间采用量程自适应选择算法确定质量检测装置的工作档位，量程自适应选择算法将预设的质量区间边界阈值集合作为判定基准，若目标投料质量数值小于微量区间上限阈值则选择高精度档位，若目标投料质量数值大于等于微量区间上限阈值且小于等于常规区间上限阈值则选择中精度档位，若目标投料质量数值大于常规区间上限阈值则选择标准精度档位；

6、步骤s400、驱动质量检测装置按照工作档位实时采集物料容器的质量数据，计算质量数据与目标投料质量数值的偏差值，判断偏差值是否进入工作档位对应的允许范围，若未进入则持续监测，若已进入则确认投料完成并生成包含物料编码、批次标识、实际质量与时间戳的追溯信息；

7、步骤s500、将追溯信息写入本地缓存数据库，检测网络连接状态，若网络恢复连接则启动同步进程将本地缓存的追溯信息批量上传至远程批次管理系统，若网络持续中断则在本地累积追溯信息直至网络恢复后统一上传。

8、进一步地，步骤s100包括：

9、步骤s110、接收生产订单编号并解析产品型号标识，查询任务映射表获取配料任务标识，读取本地数据库中与配料任务标识关联的工艺参数数据集；

10、步骤s120、网络状态监测程序向远程服务器发送心跳请求，根据响应延迟时长与丢包率判断网络连接状态，若网络连接状态正常则从远程服务器下载最新工艺参数数据集并更新本地数据库，若网络连接状态中断则触发离线工作模式标记；

11、步骤s130、数据提取模块读取工艺参数数据集中的配方结构数据，解析物料编码序列与物料名称映射关系生成物料种类信息列表，遍历物料种类信息列表提取物料种类信息与投料顺序参数。

12、进一步地，步骤s200包括：

13、步骤s210、射频识别读取器向称重平台发射载波信号激活物料容器表面的电子标签芯片，标签解码模块按照预定通信协议格式拆解返回数据帧中的校验位与数据位生成结构化编码记录，结构化编码记录包含物料编码字符串与批次标识时间戳；

14、步骤s220、编码比对引擎从工艺参数数据集中提取当前工序编号对应的标准物料编码基准值，采用字符串逐位匹配算法对物料编码字符串与标准物料编码基准值进行全字段验证比对，若字符序列存在不一致字符则异常检测模块触发报警装置输出声光警示信号，若字符序列完全匹配则验证通过标记器在任务执行队列中标注物料容器状态为已验证；

15、步骤s230、质量数据查询程序根据验证通过的物料编码字符串检索工艺参数数据集中的配方质量映射表，遍历物料编码字符串对应的配料记录行获取目标投料质量数值，称重控制器读取称重传感器实时采集的质量信号模拟量，经模数转换后得到数字质量读数，比对数字质量读数与目标投料质量数值的差值绝对值判断投料质量达标状态。

16、进一步地，步骤s300包括：

17、步骤s310、区间判定逻辑单元根据目标投料质量数值与质量区间边界阈值集合中各分界点数值的大小关系确定档位标识符，其中质量区间边界阈值集合根据质量检测装置的标称量程和精度等级预先设定；若目标投料质量数值小于微量区间上限阈值则档位标识符赋值为高精度档位代码；若目标投料质量数值大于等于微量区间上限阈值且小于等于常规区间上限阈值则档位标识符赋值为中精度档位代码；若目标投料质量数值大于常规区间上限阈值则档位标识符赋值为标准精度档位代码；

18、步骤s320、传感器校准参数检索程序根据档位标识符从传感器配置寄存器读取对应精度等级的校准基准系数与零点偏移补偿值，信号调理电路控制器根据校准基准系数向模拟开关阵列发送档位切换指令调整前置放大器增益倍数与滤波器截止频率参数；

19、步骤s330、量程适配验证单元根据档位标识符读取传感器响应特性曲线数据表中对应的线性测量范围上下界数值和，区间包含性检查程序判断目标投料质量数值是否满足的约束条件；若满足，则判定目标投料质量数值落在当前档位的有效测量区间内，锁定该工作档位并进入步骤s400；若不满足条件，则判定目标投料质量数值超出当前档位量程，触发防爆声光报警装置提示操作人员更换适配称重容器或调整任务参数，并中止当前投料流程。

20、优选地，步骤s400包括：

21、步骤s410、质量数据采集程序按照工作档位设定的采样频率从质量检测装置的传感器信号通道读取物料容器的模拟电压信号，通过预先标定的质量电压转换系数矩阵计算当前时刻的瞬时质量读数并附加采集时刻的毫秒级时间戳；

22、步骤s420、偏差计算模块从工艺参数数据集提取目标投料质量数值，采用绝对差值算法计算瞬时质量读数与目标投料质量数值之间的质量偏差值，根据工作档位关联的允许偏差规则表查询工作档位对应的允许偏差上限值与允许偏差下限值；

23、步骤s430、区间判定逻辑单元读取质量偏差值，若质量偏差值的绝对值小于允许偏差下限值则生成达标确认标识并触发投料完成事件；

24、步骤s440、追溯信息生成器接收达标确认标识后从物料管理数据库读取当前投料任务关联的物料编码字符串与批次标识编号，提取瞬时质量读数中的最终稳定质量数值作为实际质量记录值，获取达标确认标识生成时刻的系统时间戳，采用结构化数据封装格式组装包含物料编码字符串、批次标识编号、实际质量记录值、系统时间戳的追溯信息数据包并写入生产追溯日志数据库。

25、进一步地，步骤s500包括：

26、s510、追溯信息封装模块从投料完成事件中提取物料编码字符串、批次标识编号、实际质量记录值与系统时间戳，按照数据结构规范生成追溯记录数据块，采用预设哈希算法对追溯记录数据块计算唯一性校验码，唯一性校验码与追溯记录数据块写入本地缓存数据库的待同步表中并记录本地事务序列号；

27、s520、网络状态监测守护进程通过探测远程批次管理系统的服务端口连通性获取网络连接状态标识，若网络连接状态标识显示连接中断则触发本地累积模式，本地累积模式下持续接收新产生的追溯记录数据块并按照本地事务序列号的递增顺序存储于待同步表的缓存队列区域；

28、s530、同步触发判定单元读取网络连接状态标识的实时变化值，若检测到网络连接状态标识由中断状态转变为连接恢复状态则启动批量同步进程，批量同步进程从待同步表中按照本地事务序列号的时间顺序提取所有累积的追溯记录数据块组成待传输数据集合，对待传输数据集合按照固定分组容量进行分批切割处理形成多个传输分组单元，逐个传输分组单元通过加密通信通道向远程批次管理系统的数据接收接口发送上传请求，远程批次管理系统返回接收确认响应后从待同步表中删除已成功上传的追溯记录数据块。

29、本发明的另一方面涉及一种防爆移动式多量程分级称重配料防错控制系统，用于实施上述的防爆移动式多量程分级称重配料防错控制方法，包括：

30、网络连接状态判断模块，用于获取配料任务标识并从本地数据库读取与配料任务标识对应的工艺参数数据集，判断网络连接状态，若网络连接状态正常则从远程服务器同步最新工艺参数数据更新工艺参数数据集，若网络连接状态中断则直接提取工艺参数数据集中的物料种类信息与目标投料质量参数；

31、目标投料质量数值提取模块，用于通过本安型rfid识别装置读取放置于称重平台的物料容器表面电子标签中的物料编码与批次标识，将物料编码与工艺参数数据集中当前工序要求的标准编码进行验证比对，若比对结果不一致则触发报警装置，若比对结果一致则提取该物料的目标投料质量数值；

32、工作档位确定模块，用于根据目标投料质量数值所处的预设质量区间采用量程自适应选择算法确定质量检测装置的工作档位，若目标投料质量数值处于预设的微量区间则选择高精度档位，若目标投料质量数值处于预设的常规区间则选择中精度档位，若目标投料质量数值处于预设的大量程区间则选择标准精度档位；

33、工作档位允许范围判断模块，用于驱动质量检测装置按照工作档位实时采集物料容器的质量数据，计算质量数据与目标投料质量数值的偏差值，判断偏差值是否进入工作档位对应的允许范围，若未进入则持续监测，若已进入则确认投料完成并生成包含物料编码、批次标识、实际质量与时间戳的追溯信息；

34、追溯信息上传模块，用于将追溯信息写入本地缓存数据库，检测网络连接状态，若网络恢复连接则启动同步进程将本地缓存的追溯信息批量上传至远程批次管理系统，若网络持续中断则在本地累积追溯信息直至网络恢复后统一上传。

35、本发明所取得的有益效果为：

36、本发明提供的防爆移动式多量程分级称重配料防错控制方法及系统，解决了工业配料场景中网络不稳定环境下的工艺参数同步、物料精准投放及全程可追溯的技术难题。首先根据配料任务标识调取对应工艺参数数据集，结合实时网络状态完成工艺参数的远程同步更新或本地离线调取，获取配料所需物料种类及目标投料参数。其次，通过读取物料容器电子标签信息完成物料编码与批次的合规性比对，对异常物料进行报警提示，对合规物料提取对应的目标投料质量参数。同时，依据目标投料质量区间，通过量程自适应选择算法匹配高精度、中精度、标准精度对应的检测工作档位，实现多量程分级检测适配。在配料过程中，依托匹配档位实时采集称重数据，通过质量偏差判定确认投料完成状态，并生成包含物料信息、质量数据及时间戳的全维度追溯数据。最后，将追溯信息本地缓存，并根据网络连通状态实现数据按需批量同步上传，完成离线缓存、在线同步的闭环配料防错与数据追溯控制，所取得的有益效果具体为：

37、1.本发明采用网络自适应的工艺参数调取与更新机制，可在网络正常状态下同步远程最新工艺参数，保证配料工艺参数的时效性与规范性，同时支持网络中断状态下的本地参数独立调用运行，摆脱传统配料控制系统依赖网络、断网即停机、参数无法读取的局限，有效提升移动式配料设备的工况适配能力，保障复杂现场网络环境下配料作业的连续性与稳定性。

38、2.本发明通过电子标签自动识别物料编码与批次信息，并与标准工艺编码进行强制比对校验，实现配料前物料种类、物料批次的前置防错校验，从作业源头规避物料错用、批次混用的工艺问题，改变传统人工核对物料主观性强、漏检、错检概率高的缺陷，构建配料工序的前置防错技术屏障，保障配料物料的合规性。

39、3.本发明基于目标投料质量区间自适应匹配称重检测档位，针对微量、常规、大量程不同配料工况分级切换对应精度检测模式，突破传统单一量程称重模式无法兼顾微量配料精度与大量程配料效率的弊端，既保证小剂量配料的检测精细度，又满足大重量配料的检测适配性，实现全量程配料称重检测的精准适配。

40、4.本发明依托匹配后的自适应档位实时采集称重数据，通过动态质量偏差判定机制精准锁定投料完成节点，避免人工判断投料终点导致的过投、欠投问题，同时同步绑定物料编码、批次、实际质量与时间戳信息生成标准化追溯数据，实现每一次配料作业全要素、全时段的信息留存，为后续工艺核查与质量溯源提供完整的数据支撑。

41、5.本发明构建本地缓存与远程同步相结合的分级数据存储上传机制，网络异常时自动完成追溯数据本地累积存储，网络恢复后批量同步上传，有效解决移动式配料作业现场网络波动、网络中断导致的配料数据丢失、上传失败、数据断层问题，实现配料追溯数据的闭环留存与可靠归档，保障配料数据的完整性、连续性与可追溯性。

42、6.本发明整体适配防爆移动式配料作业场景，通过前置物料防错、自适应量程分级检测、网络自适应运行、全流程数据追溯的一体化控制逻辑，解决传统移动式配料设备精度适配性差、防错能力薄弱、工况适应性不足、数据追溯不完整的技术缺陷，有效提升化工防爆场景下配料作业的工艺规范性、称重精准度与过程可控性，适配复杂工业现场的移动式配料生产管控需求。