王 月，趙 鵬

(霍州煤電集團(tuán) 呂臨能化有限公司選煤廠， 山西 呂梁 033200)

為提高大型煤炭企業(yè)煤炭產(chǎn)品進(jìn)、出廠精細(xì)化、透明化管理水平，礦區(qū)運(yùn)銷管理已從人工方式過渡到無人值守磅房、汽車快速裝車站等方式[1]，車輛自動識別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、PLC控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫處理分析技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)等在運(yùn)銷管理方面得到了一定的推廣和應(yīng)用，提高了運(yùn)銷管理效率和自動化水平[2]. 但是，在車輛計(jì)量、裝車環(huán)節(jié)仍存在問題：基于RFID的車輛識別技術(shù)，以IC卡為信息載體，未形成閉環(huán)控制[3]；車輛信息錄入、票據(jù)打印環(huán)節(jié)采用人工方式，效率低，未真正做到無人化；態(tài)勢感知能力差，需人工巡檢設(shè)備，處理故障周期長；產(chǎn)、運(yùn)、銷環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)不能共享，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、實(shí)效性差，造成信息孤島，不能高效傳遞，影響管理層決策，無法從根本上消除誤裝、偷盜煤等現(xiàn)象[4].

呂臨能化選煤廠是一座入洗能力10.0 Mt/a的特大型煉焦煤選煤廠,產(chǎn)品種類多、外運(yùn)量大、裝車點(diǎn)多，票據(jù)管理、數(shù)據(jù)管理和現(xiàn)場管理難度大?；谏鲜鰡栴}，在借鑒無人值守磅房技術(shù)基礎(chǔ)上，通過整合車輛智能識別、自動化計(jì)量、定量裝車、數(shù)據(jù)分析、視頻監(jiān)控、自助票據(jù)打印、定制化APP等技術(shù)，研究開發(fā)了一套智能化汽車裝車計(jì)量系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)裝車、計(jì)量全流程智能化，提高運(yùn)銷管理水平，填補(bǔ)傳統(tǒng)磅房管理漏洞，提高產(chǎn)、運(yùn)、銷環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)效性和準(zhǔn)確性，減員增效。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

汽車智能裝車計(jì)量系統(tǒng)由應(yīng)用層、數(shù)據(jù)匯聚層、設(shè)備層組成[5]，3個(gè)層面相互銜接，系統(tǒng)總體架構(gòu)見圖1.

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

1) 應(yīng)用層設(shè)計(jì)。

應(yīng)用層包括該系統(tǒng)的主要功能：車輛信息登記、裝車流程監(jiān)測、記錄查詢、數(shù)據(jù)分析、票據(jù)打印、移動端查詢、權(quán)限管理等。

2) 數(shù)據(jù)匯聚層設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)匯聚層包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、硬盤錄像機(jī)、PLC等設(shè)備。所有的用戶信息、裝車信息等數(shù)據(jù)都存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器中；裝車時(shí)所有的視頻信息都存儲在硬盤錄像機(jī)中；PLC進(jìn)行邏輯控制，通過邏輯判斷，控制信號燈、引導(dǎo)車輛上磅、計(jì)量及聯(lián)鎖裝車站等。

3) 設(shè)備層設(shè)計(jì)。

設(shè)備層是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。設(shè)備層包括高清攝像機(jī)、車牌識別攝像機(jī)、廣播終端、紅綠燈、紅外對射柵欄、地磅、自助登記、打印終端等。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)中，應(yīng)用程序PC、數(shù)據(jù)服務(wù)器、硬盤錄像機(jī)、自助打印機(jī)、車輛識別攝像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、語音終端、地磅、定量裝車站、PLC控制器之間的連接使用星型網(wǎng)線結(jié)構(gòu)[6]，并且將視頻網(wǎng)與信息網(wǎng)劃分到不同Vlan中，避免視頻網(wǎng)占用過多帶寬，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。對于距離相對較遠(yuǎn)的設(shè)備，在原有的光纖網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進(jìn)行連接。地磅計(jì)量數(shù)據(jù)使用串口通信方式進(jìn)入應(yīng)用程序。PLC控制器與紅綠燈、紅外對射柵欄采用控制電纜連接，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖見圖2.

該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，管理和維護(hù)都相對容易，而且擴(kuò)展性強(qiáng)，不僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)的連接，同時(shí)最大可能地保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)功能

1) 車輛自助登記。

運(yùn)銷管理部門向用戶發(fā)派車單指令，用戶通過PC終端或移動端提前一日預(yù)先錄入分派車輛的車牌號、車型、產(chǎn)品種類、用戶名等信息，經(jīng)確認(rèn)后自動上傳至選煤廠裝車計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，作為該車輛進(jìn)廠、裝車的依據(jù)。

2) 車輛自動識別。

車輛在入口處，通過攝像頭自動識別車輛身份及車型(與自助登記信息對比)，確認(rèn)車輛合規(guī)即與登記信息一致，信號燈變綠、語音自動提示進(jìn)廠、道閘開啟，車輛進(jìn)廠，同時(shí)自動在數(shù)據(jù)庫中新增一條進(jìn)廠記錄，車輛自動識別示意圖見圖3.

圖3 車輛自動識別示意圖

3) 自動計(jì)量。

車輛入廠后在計(jì)量環(huán)節(jié)，通過車牌識別系統(tǒng)識別出車牌號，檢測車輛身份；車輛身份合規(guī)，通過紅綠燈引導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)車輛上磅；通過紅外對射柵欄、計(jì)量系統(tǒng)判斷車輛上磅是否完成。系統(tǒng)自動判斷后，稱出車輛重量，并自動調(diào)用該車輛歷史數(shù)據(jù)中車輛信息進(jìn)行對比，重量誤差在合理值區(qū)間內(nèi)，判定車輛空重?zé)o作弊，將空車車重寫入數(shù)據(jù)庫中，車輛計(jì)量示意圖見圖4.重車計(jì)量與空車計(jì)量環(huán)節(jié)相同[7].

圖4 車輛計(jì)量示意圖

4) 定量裝車。

在裝車環(huán)節(jié)，通過車牌識別系統(tǒng)識別出車牌號，自動讀取該車輛相關(guān)信息(空重、煤種、用戶名等)；通過攝像機(jī)判斷該車輛所裝煤種與汽車裝車站煤種是否一致，如一致則車輛身份檢測合格，道閘抬桿引導(dǎo)車輛進(jìn)入定量裝車站，裝車系統(tǒng)自動讀取該車輛信息、計(jì)算凈重，預(yù)先在定量倉配倉。車輛進(jìn)入裝車區(qū)域后通過語音提示引導(dǎo)司機(jī)進(jìn)入裝車位，進(jìn)行定量裝車。判斷不一致定量倉閘板自動關(guān)閉，裝車流程結(jié)束，語音自動提示司機(jī)離開裝車區(qū)域，并提醒值機(jī)員。裝車完成后，系統(tǒng)自動語音提示引導(dǎo)車輛離開裝車區(qū)域, 定量裝車示意圖見圖5.

圖5 定量裝車示意圖

5) 移動端在線監(jiān)控。

在APP上在線監(jiān)控視頻、跟蹤裝車流程、查詢歷史數(shù)據(jù)；查看地磅、裝車站運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)可自動報(bào)警提示，取消人工巡視環(huán)節(jié)。

6) 自助打印。

完成全部裝車計(jì)量流程后，車輛司機(jī)在門房自助終端上輸入車牌號，自助終端打印裝車票據(jù)。

3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

1) 多舉措防作弊，通過紅外對射柵欄、數(shù)據(jù)庫信息分析功能防止車輛不規(guī)則上磅、車牌貼牌、換牌等惡意作弊現(xiàn)象的發(fā)生。在裝車環(huán)節(jié)通過車輛識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車牌與裝車站定量倉閘板聯(lián)鎖，避免誤裝和偷盜煤等現(xiàn)象。

2) 車輛排隊(duì)管理，系統(tǒng)支持車輛按進(jìn)廠順序排隊(duì)管理，避免擁堵。

3) 在車輛入廠時(shí)一次掃描車輛信息，后續(xù)計(jì)量、裝車環(huán)節(jié)信息自動上傳至數(shù)據(jù)庫，無限次掃描調(diào)用信息進(jìn)行比對、確認(rèn)，信息確認(rèn)一致繼續(xù)流程，信息確認(rèn)不一致停止后續(xù)流程并自動語音提示。

4) 系統(tǒng)自動寫入車輛計(jì)量信息，在裝車環(huán)節(jié)自動生成裝載量，裝車站自動按照裝載量進(jìn)行定量配裝。裝車、計(jì)量完成后，自動將裝車記錄發(fā)送到自助終端，司機(jī)自助打印票據(jù)。

5) 該系統(tǒng)選用PLC代替I/O控制卡。I/O控制卡可靠性較低，配置復(fù)雜，使用PLC控制器可以提高系統(tǒng)整體可靠性，也有利于系統(tǒng)的升級改造。

6) 合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用管理型交換機(jī)，將網(wǎng)絡(luò)劃分到不同的VLAN，實(shí)現(xiàn)將視頻網(wǎng)與裝車信息分離。避免視頻網(wǎng)絡(luò)占用過多帶寬，影響裝車信息的傳遞，導(dǎo)致信息丟包等。

7) 建立信息發(fā)布平臺，采用定制移動端APP隨時(shí)查看計(jì)量、裝車全流程，在移動端上可隨時(shí)調(diào)取視頻監(jiān)控；移動端形成產(chǎn)品外運(yùn)圖表，可查看日、月、年銷售數(shù)據(jù)及余量。

8) 移動端整合道閘、地磅、裝車站等設(shè)備運(yùn)行信號，在移動端可隨時(shí)查看并具有故障報(bào)警功能，徹底代替人工巡檢，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

9) 高效的數(shù)據(jù)整理、分析能力和歷史數(shù)據(jù)查詢，可自定義報(bào)表進(jìn)行精準(zhǔn)推送和信息發(fā)布。

4 實(shí)施效果

該系統(tǒng)自投用以來，運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，提高了裝車、計(jì)量、票據(jù)管理各環(huán)節(jié)效率。

1) 減少了人員數(shù)量，降低了管理成本。在進(jìn)廠、出廠4個(gè)磅房處每班減員8人，2個(gè)門房處每班減員2人，2個(gè)汽車裝車站處每班減員4人，按照3班運(yùn)行模式可減員42人，按照人均工資5萬元/年計(jì)算，每年可節(jié)支210萬元。

2) 提高了工作效率，移動端預(yù)先錄入車輛信息，車輛識別、計(jì)量、裝車、票據(jù)打印整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)了智能化，解決了車輛排隊(duì)、現(xiàn)場管理混亂等問題。

3) 提高了運(yùn)銷管理環(huán)節(jié)信息的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，通過信息發(fā)布平臺進(jìn)行信息精確推送，提高了決策準(zhǔn)確性，便于生產(chǎn)管理，移動端可實(shí)時(shí)查看運(yùn)銷數(shù)據(jù)。同時(shí)通過權(quán)限管理功能，徹底規(guī)避傳統(tǒng)磅房、裝車等環(huán)節(jié)的弊端，最大限度減少了人為干預(yù)帶來的問題。

5 結(jié) 語

呂臨能化選煤廠通過整合車輛智能識別、自動化計(jì)量、定量裝車、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)分析、視頻監(jiān)控、自助票據(jù)打印、定制化APP等技術(shù)，構(gòu)建了一套智能化汽車裝車計(jì)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車輛識別、計(jì)量、裝車、票據(jù)打印、數(shù)據(jù)管理等各環(huán)節(jié)智能化，與傳統(tǒng)磅房、無人值守磅房比較，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、效率高、態(tài)勢感知能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和實(shí)效性高，提高了選煤廠管理層決策效率和運(yùn)銷管理水平。