王 剛

(長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南長(zhǎng)沙 410012)

基于條形碼識(shí)別的爆破器材信息處理與管理系統(tǒng)及其應(yīng)用

王 剛

(長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南長(zhǎng)沙 410012)

介紹了基于條形碼識(shí)別技術(shù)的礦山井下炸藥庫(kù)爆破器材信息處理與管理系統(tǒng)的原理、主要功能、設(shè)計(jì)架構(gòu)。該系統(tǒng)在深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦得到了實(shí)際應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了礦山爆破器材領(lǐng)用的全程跟蹤管理,大大提高了礦山的生產(chǎn)效率和安全管理水平。該系統(tǒng)技術(shù)成熟、設(shè)備運(yùn)行安全可靠,在我國(guó)非煤礦山及民爆安全生產(chǎn)領(lǐng)域具有推廣價(jià)值。

爆破器材;信息處理與管理系統(tǒng);條形碼識(shí)別技術(shù);系統(tǒng)組成

1 系統(tǒng)概述

為礦山企業(yè)開(kāi)發(fā)的基于條形碼識(shí)別的爆破器材信息處理與管理系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、條碼識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),在礦山井下發(fā)放點(diǎn)發(fā)放爆破器材時(shí),依次掃描(識(shí)別)爆破材料上13位數(shù)字碼對(duì)應(yīng)的條碼、當(dāng)班管理員條碼、領(lǐng)用人條碼,使其建立爆破器材與人之間的捆綁關(guān)系,實(shí)時(shí)打印發(fā)放材料報(bào)表,一式兩份,并要求管理員和領(lǐng)用人簽字。若當(dāng)班領(lǐng)用人沒(méi)有用完所領(lǐng)材料,可進(jìn)行退庫(kù)處理,所有信息存儲(chǔ)到主機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)里,并通過(guò)井下炸藥庫(kù)的專(zhuān)用有線網(wǎng)絡(luò)(或U盤(pán))把數(shù)據(jù)傳送到地面計(jì)算機(jī)管理中心,便于長(zhǎng)期保存和管理查詢(xún)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)爆破器材的全程跟蹤管理,任何發(fā)放出去的爆破器材,都可以追蹤到領(lǐng)用人、領(lǐng)用時(shí)間、領(lǐng)用地點(diǎn),大大方便了礦山的安全管理。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)及主要功能

(1)本系統(tǒng)由KSY-1型條形碼信息處理系統(tǒng)主機(jī)、FKH-1400型條形碼掃描槍、打印機(jī)及專(zhuān)用電源組成,并嚴(yán)格按照民用爆破器材工程設(shè)計(jì)安全規(guī)范(GB 50089-2007)要求進(jìn)行設(shè)計(jì),符合GB 3836.1-2000,GB 3836.4-2000,GB 12476.1-2000的防爆要求和GB 4208-2008外殼防護(hù)等級(jí)要求。

(2)普通的計(jì)算機(jī)等設(shè)備無(wú)法在高溫、高濕度(無(wú)凝露)的現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期使用。鑒于非煤礦山井下的條件和環(huán)境,主機(jī)部分采用一體化、高穩(wěn)定性工控機(jī),整機(jī)功耗大約3 W,在環(huán)境溫度-20～70℃范圍內(nèi)工作時(shí),CPU無(wú)需風(fēng)扇。

(3)人機(jī)接口采用高亮度液晶顯示屏和觸摸屏,用2級(jí)密封的方式,提高了外殼的防護(hù)性能。系統(tǒng)各功能鍵只需操作人員用手指在觸摸屏上輕輕點(diǎn)擊即可,操作十分方便,簡(jiǎn)單易行。

(4)火工材料分級(jí)發(fā)放都有入庫(kù)、出庫(kù)、退庫(kù)處理,并建立管理員和領(lǐng)用人捆綁關(guān)系。管理員和領(lǐng)用人信息資料(姓名、年齡、出生地、工種、身份證號(hào)碼、聯(lián)系方式等)儲(chǔ)存在個(gè)人條形碼卡中。

(5)實(shí)時(shí)打印發(fā)放器材報(bào)表,一式兩份,管理員和領(lǐng)用人簽名生效。

(6)本系統(tǒng)具有完善的后臺(tái)管理軟件,其功能有:火工材料領(lǐng)用追蹤功能(包括材料編號(hào)、庫(kù)房地點(diǎn)、材料名稱(chēng)、材質(zhì)、段別號(hào)、押運(yùn)員、庫(kù)房管理員、領(lǐng)料時(shí)間、作業(yè)地點(diǎn)、領(lǐng)料員所屬單位等);明細(xì)查詢(xún)(入庫(kù)、出庫(kù)、退庫(kù)、庫(kù)存、領(lǐng)料單位等明細(xì)查詢(xún));統(tǒng)計(jì)查詢(xún)(入庫(kù)、出庫(kù)、退庫(kù)、庫(kù)存、領(lǐng)料單位統(tǒng)計(jì)等查詢(xún));當(dāng)班查詢(xún)(當(dāng)班入庫(kù)、出庫(kù)、退庫(kù)、庫(kù)存、領(lǐng)料單位、領(lǐng)料人等查詢(xún));匯總統(tǒng)計(jì)查詢(xún)(可分任意時(shí)間段查詢(xún)材料入庫(kù)、出庫(kù)、退庫(kù)、庫(kù)存、領(lǐng)料單位、領(lǐng)料人總量情況);材料成本核算(可按周、月、季、年對(duì)所發(fā)材料進(jìn)行成本核算)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

井下每個(gè)炸藥庫(kù)配備一套系統(tǒng),在出入庫(kù)的材料現(xiàn)場(chǎng)打印清單,并要求管理人員和領(lǐng)用人員雙方簽字,長(zhǎng)期保存原始憑證。材料現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)發(fā)放的材料數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛婀芾碇行摹?/p>

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

由于礦山井下濕度大,且無(wú)交流220 V電源,所以選用低功耗的全功能嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)。整機(jī)功耗大約3W左右,在環(huán)境溫度-20～70℃范圍內(nèi)工作時(shí),CPU無(wú)需風(fēng)扇,解決了由于風(fēng)扇故障引起可靠性降低的問(wèn)題。

主機(jī)主板集成度高、體積小、功能齊全、低功耗,可廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。支持USB啟動(dòng),可以方便用戶(hù)從U盤(pán)上更新DOC上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件,并下載數(shù)據(jù)文件。

考慮到現(xiàn)場(chǎng)的爆破器材出入庫(kù)數(shù)據(jù)的重要性,對(duì)于原始的掃描數(shù)據(jù),在井下采用了雙備份的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),并且定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)校驗(yàn)和比較,一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)被破壞,立即自動(dòng)修復(fù),即使由于某種無(wú)法避免的原因(比如電網(wǎng)電壓突然升高,超出了過(guò)壓保護(hù)的范圍),把井下雙備份的數(shù)據(jù)庫(kù)文件全部破壞,也具有通過(guò)U盤(pán)把數(shù)據(jù)從地面數(shù)據(jù)庫(kù)的備份中恢復(fù)出來(lái)的功能,這樣保障了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與可靠。

掃描槍是這個(gè)系統(tǒng)防潮最難處理的部分,并且還要具有移動(dòng)性,所以選用了具有高強(qiáng)度工業(yè)結(jié)構(gòu)和第二代Vista線性圖象掃描機(jī)芯的掃描槍。這款掃描槍防塵、防潮、防雨、防振、耐沖擊、耐低溫,并可在暗室或室外日光下識(shí)讀條碼。

打印機(jī)選用日本的EPSON的票據(jù)打印機(jī)TM -U2200B,該機(jī)型是廚房專(zhuān)用的高速打印機(jī),9針,串行點(diǎn)陣打印,卷紙進(jìn)紙/打印寬度76 mm,打印厚度0.06～0.085 mm,支持雙色打印,打印速度4.7行/s,標(biāo)配切紙刀?？梢栽跐穸炔淮笥?5%(無(wú)凝露)的環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用。供電電壓選用24 VDC。打印頭壽命長(zhǎng)。

電源是保證其他部分穩(wěn)定的基礎(chǔ),采用進(jìn)口頂級(jí)的Densei LamndaDC/DC模塊,自帶過(guò)流過(guò)壓過(guò)熱保護(hù),可以用于供電電網(wǎng)非常惡劣的環(huán)境。

本系統(tǒng)需3組穩(wěn)壓電源,+5 VDC供主機(jī)和掃描槍使用,由于采用TFT液晶,還需一組12 VDC的背光電源。+24 VDC供打印機(jī)使用。

因?yàn)榫率?6 VAC的電源,考慮到防爆特點(diǎn),直接把36 VAC通過(guò)帶隔離的“R”型變壓器降為24 VAC,再整流濾波后,給DC/DC供電。整個(gè)系統(tǒng)必須通過(guò)機(jī)柜可靠接地。地面辦公室管理計(jì)算機(jī),由于沒(méi)有環(huán)境的要求,采用普通計(jì)算機(jī)即可,供數(shù)據(jù)查詢(xún)和打印報(bào)表。

硬件系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件組成

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

井下系統(tǒng)工控機(jī)(下位機(jī))的操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux系統(tǒng),為最新的內(nèi)核2.6版本。Linux是一套自由傳播的類(lèi)Unix操作系統(tǒng),主要用于基于Intel x86系列CPU的計(jì)算機(jī)。由于Linux和Unix是一個(gè)體系,它具有高的安全性和穩(wěn)定性,不易受到病毒和木馬攻擊。Linux 2.6采用的是ext3文件系統(tǒng),即使異常斷電或系統(tǒng)崩潰,也會(huì)提供強(qiáng)健的數(shù)據(jù)完好性保證。

地面用于管理的計(jì)算機(jī)(上位機(jī)),采用Windows XP操作系統(tǒng),這樣降低了對(duì)操作人員素質(zhì)的要求。上位機(jī)采用Adaptive Server Anywhere數(shù)據(jù)庫(kù),該數(shù)據(jù)庫(kù)不需要桌面數(shù)據(jù)庫(kù)引擎,其最大的特點(diǎn)是,可編程數(shù)據(jù)庫(kù)、事件驅(qū)動(dòng)觸發(fā)器、多線索化,還繞過(guò)了操作系統(tǒng)這一環(huán)節(jié),提高了性能。管理數(shù)據(jù)庫(kù)每周自動(dòng)備份,也可以人工隨時(shí)備份。

用于U盤(pán)數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)庫(kù),采用Windows和Linux兼容的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容由Linux系統(tǒng)應(yīng)用軟件完成寫(xiě)入到U盤(pán),并加密(非對(duì)稱(chēng)性加密)、加校驗(yàn),Windows系統(tǒng)的應(yīng)用程序?qū)盤(pán)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密,并校驗(yàn)比較,如數(shù)據(jù)完好,則將當(dāng)班的數(shù)據(jù)錄入到總的數(shù)據(jù)庫(kù),且備份U盤(pán)的原始數(shù)據(jù)庫(kù);否則報(bào)警提示,并需再次從井下拷貝數(shù)據(jù)庫(kù)。

由于采用了高速打印機(jī)和掃描槍,其每個(gè)條碼的掃描和打印過(guò)程合計(jì)用時(shí)不到1 s,所以這個(gè)系統(tǒng)的引入,不會(huì)降低發(fā)料速度(與操作員的熟練程度有關(guān))。

4 系統(tǒng)在礦山的應(yīng)用

本系統(tǒng)于2009年3月在深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦井下-200,-280,-600 m三個(gè)中段炸藥庫(kù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用,在井下每個(gè)炸藥庫(kù)配備一套主機(jī)和打印機(jī),井下各類(lèi)數(shù)據(jù)通過(guò)專(zhuān)用電纜(或U盤(pán))自動(dòng)上傳到采礦車(chē)間材料科系統(tǒng)管理中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、管理,系統(tǒng)使用至今已3 a,共發(fā)放雷管近500萬(wàn)發(fā)。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、數(shù)據(jù)記錄精確、操作及維護(hù)便捷,大大提高了礦山的生產(chǎn)效率和對(duì)危爆材料的自動(dòng)化、明細(xì)化、科學(xué)化管理水平,對(duì)礦山的安全管理發(fā)揮了重要作用。

5 結(jié) 論

(1)基于條形碼識(shí)別技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的非煤礦山井下炸藥庫(kù)爆破器材信息處理與管理系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)礦山對(duì)爆破器材使用的全程跟蹤和精細(xì)化管理。

(2)系統(tǒng)結(jié)合了礦山的實(shí)際情況,徹底解決了目前礦山爆破器材人為平賬,管理漏洞大;人工抄寫(xiě)工作量大、易出錯(cuò)、效率低等問(wèn)題。

(3)系統(tǒng)具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,具有非常廣泛的推廣價(jià)值。

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2012-05-05)

王 剛(1958-)男,湖南長(zhǎng)沙人,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事非煤礦山自動(dòng)化及安全技術(shù)研究、應(yīng)用、推廣工作。