1. Contesto del progetto
Un impianto nazionale di riserva cerealicola gestisce lo stoccaggio a lungo termine e la rotazione di grano, mais e riso. Il deposito contiene 32 silos verticali, tra cui:
| Materiale | Diametro | Altezza | Quantità |
|---|---|---|---|
| Grano | 8 m | 25 m | 20 silos |
| Mais | 10 m | 30 m | 8 silos |
| Riso | 12 m | 28 m | 4 silos |
La capacità totale di archiviazione raggiunge 150.000 tonnellate.
Sfide da affrontare prima dell'aggiornamento del sistema
Per molti anni, il deposito si è affidato a immissione manuale + misuratori di livello a radar a punto singolo, il che ha causato una serie di problemi:
- Inserimento manuale dei dati relativi ai silos ogni mese obbligava gli addetti a salire all’interno del silo, portando con sé 1,5 ore per silo, con i seguenti rischi:
- Inalazione di polvere
- Caduta dall'alto
- Il radar a punto singolo era in grado di misurare solo il punto centrale, senza riuscire a rilevare:
- Segregazione dei materiali (comune nei silos per il mais)
- Condensa e accumulo sulle pareti (stoccaggio del riso in condizioni di elevata umidità)
- Zone locali di alto livello che comportano rischi legati al carico strutturale
- Errori nel calcolo del volume raggiunti 8%–12%, con ripercussioni sulla pianificazione della rotazione delle colture.
- Nel 2023, un silo per il mais ha rischiato di subire sovraccarico strutturale a causa di un riempimento eccessivo locale non rilevato.
Per garantire uno stoccaggio sicuro e soddisfare i moderni standard di gestione delle riserve di cereali, il deposito ha implementato il Sensore di livello radar 3D da 80 GHz della serie KLD900 per realizzare un sistema di monitoraggio intelligente a tutto campo.
2. Selezione delle apparecchiature e progettazione del sistema
(A) Scelta del dispositivo — Sensore di livello radar 3D serie KLD900
Il modello KLD900 è stato scelto perché soddisfa pienamente i requisiti fondamentali di misurazioni ad alta precisione, visualizzazione 3D, controllo dei rischi e copertura dei silos di grande diametro.
Principali vantaggi tecnici del KLD900
(1) Monitoraggio 3D a 360° basato sulla tecnologia Phased-Array
- Genera un modello completo in 3D basato su nuvola di punti della superficie del materiale
- 16.200 punti di misurazione per scansione
- Identifica:
- Alti e bassi
- Segregazione
- Accumulo sulle pareti
- Forme irregolari dei materiali
(2) Elevata precisione e ampia copertura
| Specifiche tecniche | Prestazioni del KLD900 |
|---|---|
| Precisione della distanza | ±2 mm |
| Precisione del volume | 2%–3% (silo pieno) |
| Raggio d'azione | 15 m |
| Adatto a | Sili con diametro fino a 12 m |
Un solo KLD900 copre persino il il più grande silo per il riso, senza unione di immagini da più dispositivi.
(3) Adattabilità ambientale
- Maniglie concentrazione di polvere ≤ 30 g/m³ con algoritmi di penetrazione ad alta frequenza
- Temperatura di esercizio da –40 ℃ a 75 ℃
- Protezione IP68, resistente alla pioggia, alla neve e alla condensa
(4) Interfacce dati e compatibilità
- Supporti Ethernet (Profinet / EtherNet/IP), Modbus-TCP e wireless 4G
- Flussi:
- Dati di nuvole di punti 3D
- Dati relativi al livello e al volume
- Pienamente compatibile con l'attuale sistema del deposito sistema di monitoraggio delle condizioni del grano
(sensori di temperatura, umidità e gas)
(B) Progettazione del sistema
(1) Implementazione dei dispositivi
| Tipo di silo | Diametro | Quantità | Modello KLD900 |
|---|---|---|---|
| Silos per il grano | 8 m | 20 | Standard KLD900 |
| Silos per il mais | 10 m | 8 | KLD900 con modulo grandangolare |
| Silos per il riso | 12 m | 4 | KLD900 con modulo grandangolare |
Metodo di installazione:
- Montaggio su flangia, dall'alto
- Montato al centro del silo
- Minimo A 4 m di distanza dall'imboccatura di riempimento per evitare l'impatto dei chicchi
(2) Architettura di sistema
A struttura di monitoraggio intelligente a tre livelli è stato implementato:
① Livello di percezione
- Sensori di livello radar 3D KLD900
- Sensori di temperatura e umidità
- Sensori di pressione per pareti di silos
② Livello di trasmissione
- Rete LAN Ethernet industriale per 28 silos nelle vicinanze
- Connessione wireless 4G per 4 silos remoti
③ Livello applicativo
Un sistema integrato Piattaforma di monitoraggio intelligente dei silos, con:
- Visualizzazione 3D
- Calcolo intelligente del volume
- Sistema di allarme di sicurezza multidimensionale
3. Realizzazione del progetto e messa in servizio
| Palcoscenico | Azioni chiave | Sintesi |
|---|---|---|
| Installazione | Preparazione del sito, controllo delle flange, montaggio in posizione centrale e superiore | Installare il KLD900 al centro della sommità del silo; flangia DN150; mantenere l'antenna in posizione orizzontale; instradamento protetto del cavo |
| Taratura | Prove statiche e dinamiche | Calibrazione in batch (50 t/fase); errore di volume ottimizzato a 2–3%; scansione stabile durante le operazioni di carico/scarico |
| Integrazione dei sistemi | Allarme e collegamento dei dati | Allarme di livello elevato → avviso alla sala di controllo → notifica push sull’app → chiusura automatica della valvola di ingresso; dati 3D integrati con il sistema di monitoraggio di temperatura e umidità |
| Risultato | Implementazione e stabilità | Tutti i 32 silos sono stati completati; collaudati in 15 giorni; il sistema funziona in modo affidabile |
Per le istruzioni su come scegliere la flangia corretta e le fasi di installazione, consultare il manuale: Manuale d'uso del sensore di livello radar 3D serie KLD900.pdf
4. Risultati e vantaggi
- Precisione ed efficienza: Monitoraggio 3D a silo completo errore di volume ridotto a ±0,51 TP3T e ridurre i tempi di monitoraggio da Da 1,5 ore a 10 secondi per silo.
- Sicurezza: Sono stati rilevati episodi di segregazione del materiale e di accumulo sulle pareti, prevenendo così potenziali danni strutturali.
- Gestione e costi: Monitoraggio delle scorte in tempo reale; riduzione dei costi di manodopera e manutenzione; rotazione ottimizzata delle colture; maggiore efficienza operativa.
5. Conclusione
L'impiego di misuratori di livello radar 3D nel monitoraggio dei silos presso questo impianto di stoccaggio del grano ha superato i limiti dei metodi di monitoraggio tradizionali, che si limitavano alla “misurazione in un unico punto e all'impossibilità di controllare la forma”. È stato così raggiunto l’obiettivo di una gestione intelligente caratterizzata da “visibilità della forma del cumulo di materiale, misurazione accurata e rischio controllabile” nei silos, fornendo una soluzione praticabile per lo stoccaggio sicuro e il funzionamento efficiente nel settore dello stoccaggio dei cereali. In futuro, l’impianto di stoccaggio prevede di espandere ulteriormente le funzioni del sistema, integrando algoritmi di intelligenza artificiale per analizzare le tendenze relative alle variazioni della forma dei cumuli di materiale e prevedere il rischio di “condensazione e surriscaldamento” del grano. Contemporaneamente, i dati del radar 3D saranno integrati nella piattaforma provinciale di supervisione delle riserve di cereali, consentendo un collegamento dei dati a tre livelli tra “magazzino, città e provincia”, promuovendo così la trasformazione digitale della gestione delle riserve di cereali.
