無人值守自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張秀明

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

唐山三友化工股份公司經(jīng)過二十多年的發(fā)展，目前純堿產(chǎn)量達(dá)到200萬t以上，效益在同行業(yè)最佳。純堿生產(chǎn)所消耗的原材料成本超過生產(chǎn)成本的30%，隨著企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要，將進(jìn)廠計(jì)量的大宗原材數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整合，建立企業(yè)集中計(jì)量平臺(tái)，提高計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性，實(shí)現(xiàn)企業(yè)各信息系統(tǒng)的集成與共享，進(jìn)一步提升企業(yè)管理水平。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

先進(jìn)性：系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該盡可能選用當(dāng)今先進(jìn)成熟的技術(shù)，兼顧技術(shù)的實(shí)用性。

經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)的建設(shè)以最小的投資達(dá)到最佳的效果。

擴(kuò)展性：系統(tǒng)的建設(shè)在技術(shù)應(yīng)用、管理功能方面是可擴(kuò)展的。

安全性：整個(gè)系統(tǒng)在物理上和邏輯上都應(yīng)該是安全的，既要有防止外來黑客攻擊的措施，又要有防止內(nèi)部人為破壞的手段，可以采用隔離設(shè)備、代理服務(wù)器和用戶等級(jí)管理相結(jié)合的方法。

1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

1）實(shí)現(xiàn)信息集成：實(shí)現(xiàn)計(jì)量信息與采購(gòu)物流、銷售物流信息的集成，強(qiáng)化進(jìn)出廠物流信息的監(jiān)控，提高進(jìn)出廠物流管理的效率與質(zhì)量。

2）建立集中計(jì)量平臺(tái)：建立統(tǒng)一的無人值守計(jì)量信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所有物資計(jì)量業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化、電子化和集成化，實(shí)現(xiàn)減員增效，提高計(jì)量效率。

3）提高計(jì)量數(shù)據(jù)的可靠性：采用多種防作弊技術(shù)手段，減少或杜絕人為因素對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)影響，提高計(jì)量數(shù)據(jù)的可靠性。

4）提升企業(yè)管理水平，管理體現(xiàn)效益：打造物流與計(jì)量綜合管理平臺(tái)，進(jìn)一步提升企業(yè)管理水平。

1.3 系統(tǒng)構(gòu)成

整個(gè)無人值守自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用集中管理、分散監(jiān)控的模式，計(jì)量數(shù)據(jù)、視頻圖像、語音、監(jiān)控信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理，通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。主要包括三部分，前端的衡器磅房各種數(shù)據(jù)、圖像的采集，計(jì)量中心對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)、圖像的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，監(jiān)控中心對(duì)衡器的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)采用三級(jí)架構(gòu)。

1）數(shù)據(jù)采集層：各磅房計(jì)量點(diǎn)

各計(jì)量點(diǎn)的采集包括稱重儀表數(shù)據(jù)、視頻信號(hào)、音頻信號(hào)、控制信號(hào)等采集，同時(shí)包括音頻、視頻信號(hào)的輸出設(shè)備、控制信號(hào)的輸出設(shè)備等。

2）數(shù)據(jù)管理層：計(jì)量中心

計(jì)量中心作為整個(gè)系統(tǒng)的核心樞紐，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理、權(quán)限分配控制，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、管理系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)也作為數(shù)據(jù)備份中心。

3）數(shù)據(jù)監(jiān)控層：遠(yuǎn)程監(jiān)控中心

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)控所有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)的設(shè)備狀況，數(shù)據(jù)是否異常，突發(fā)故障及時(shí)協(xié)調(diào)相關(guān)部門進(jìn)行處理。

1.4 軟件

為了使應(yīng)用系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性、高效性，使應(yīng)用程序具有更好的可重用性、可擴(kuò)展性、跨平臺(tái)和可維護(hù)性，整個(gè)系統(tǒng)易于增加新的功能、易于修改已有功能，系統(tǒng)調(diào)用、處理具有統(tǒng)一的流程，本系統(tǒng)擬主體采用成熟的J2EE技術(shù)來架構(gòu)整個(gè)應(yīng)用。采用C＃語言編寫程序，運(yùn)行、開發(fā)環(huán)境為.net。

軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)管理、驗(yàn)配管理、設(shè)置管理、進(jìn)出廠管理、現(xiàn)場(chǎng)汽車衡計(jì)量管理、遠(yuǎn)程汽車衡計(jì)量管理、業(yè)務(wù)異常管理、計(jì)量衡器管理、IC／RFID卡管理、視頻監(jiān)控管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理、票據(jù)打印管理、接口管理等子模塊組成。整個(gè)軟件為模塊結(jié)構(gòu)。

1.5 數(shù)據(jù)庫

無人值守管理系統(tǒng)采用Oracle 11g數(shù)據(jù)庫作為計(jì)量數(shù)據(jù)庫平臺(tái)。使用Oracle 11g版本數(shù)據(jù)庫將有效降低項(xiàng)目的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)并有利于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。

1.6 汽車衡磅房

汽車衡的磅房前后在立桿上安裝攝像頭和紅綠燈，一側(cè)安裝RIFD天線，秤體與引坡連接處安裝紅外對(duì)射，現(xiàn)場(chǎng)控制終端嵌入式安裝在磅房的墻體上，攝像頭、紅綠燈、紅外對(duì)射、RIFD天線、稱重信號(hào)全部進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)控制終端。

1.7 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖1 無人值守自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1.8 硬件設(shè)備

1）自助終端：包括工控機(jī)、15″液晶顯示器、硬盤錄像機(jī)、IC卡讀寫器、票據(jù)打印機(jī)、鍵盤、話筒、攝像頭。稱重計(jì)量數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到計(jì)量中心，稱重計(jì)量發(fā)生問題時(shí)，通過音頻及時(shí)與監(jiān)控中心建立音視頻通道。

2）服務(wù)器：包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、圖像服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像存儲(chǔ)及發(fā)布。

3）其他設(shè)備：RFID讀寫器、電子標(biāo)簽、硬盤錄像機(jī)。

2 實(shí)現(xiàn)功能

2.1 進(jìn)廠的驗(yàn)配

將電子標(biāo)簽上唯一的序列號(hào)與汽車的車牌號(hào)進(jìn)行綁定，統(tǒng)一存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)汽車衡的計(jì)量管理

完成汽車上衡計(jì)量數(shù)據(jù)的采集，將汽車衡的計(jì)量數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)量中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器上。

2.3 遠(yuǎn)程計(jì)量管理

在監(jiān)控中心通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，輔助以音頻、視頻系統(tǒng)，進(jìn)行計(jì)量數(shù)據(jù)監(jiān)控。

2.4 業(yè)務(wù)異常管理

在計(jì)量稱重過程中，發(fā)生計(jì)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，衡器零點(diǎn)漂移，業(yè)務(wù)流程無法正常運(yùn)行時(shí)，彈出異常信息，視具體情況通知相關(guān)部門去處理。

2.5 視頻監(jiān)控管理

衡器的各個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控衡器的運(yùn)行狀況，并將監(jiān)控圖像實(shí)時(shí)記錄在本地的硬盤錄像機(jī)上，當(dāng)衡器進(jìn)入稱重狀態(tài)時(shí)，在衡器讀取數(shù)據(jù)時(shí)抓拍衡器的圖像，實(shí)時(shí)傳送到計(jì)量中心的圖像服務(wù)器上。

2.6 計(jì)量數(shù)據(jù)票據(jù)實(shí)時(shí)打印管理

現(xiàn)場(chǎng)的自助終端上，完成每次計(jì)量稱重后，可以根據(jù)客戶需要將計(jì)量數(shù)據(jù)打印到計(jì)量票據(jù)上。

2.7 各種數(shù)據(jù)、圖像管理

將稱重計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到計(jì)量中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器上，應(yīng)用服務(wù)器實(shí)時(shí)接收各個(gè)用戶的訪問，根據(jù)需要完成計(jì)量數(shù)據(jù)的各種報(bào)表。圖像服務(wù)器將與計(jì)量稱重時(shí)綁定的圖像存儲(chǔ)，通過應(yīng)用服務(wù)器支持客戶的查詢?cè)L問。

3 運(yùn)行注意事項(xiàng)

3.1 電子標(biāo)簽找不到

電子標(biāo)簽需黏貼在汽車擋風(fēng)玻璃的中上部，不允許有遮擋，且有方向要求；接收天線方向正確，當(dāng)天線方向發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)致信息無法接收；天線、讀寫器等鏈接通信電纜要連接牢固，虛接也可導(dǎo)致無法通訊；讀寫器轉(zhuǎn)換接口應(yīng)采用質(zhì)量好的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，質(zhì)量差的相對(duì)壽命較短。

3.2 網(wǎng)絡(luò)不通

檢查光纜、網(wǎng)線有誤損壞，發(fā)送、接收設(shè)備是否正常運(yùn)行。

3.3 提升維護(hù)人員的素質(zhì)

無人值守涉及技術(shù)比較全面，必須提高維護(hù)人員的素質(zhì)，培訓(xùn)其掌握衡器、計(jì)算機(jī)、接口、無線設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用技術(shù)，這樣現(xiàn)場(chǎng)故障時(shí)才能得到迅速處理，不至于影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

4 結(jié) 語

無人值守系統(tǒng)投運(yùn)以來運(yùn)行穩(wěn)定，計(jì)量數(shù)據(jù)、視頻圖像能夠?qū)崟r(shí)存儲(chǔ)到計(jì)量中心；監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)各衡器的計(jì)量數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀況；各管理網(wǎng)上的客戶端可根據(jù)權(quán)限積極瀏覽各種數(shù)據(jù)，完成各種報(bào)表的制作。項(xiàng)目實(shí)施后衡器司磅員減掉13人，減員年效益71萬元。

無人值守控制技術(shù)集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通訊、衡器、音視頻技術(shù)于一體，構(gòu)建了一個(gè)先進(jìn)的數(shù)據(jù)平臺(tái)，提高了工作效率，強(qiáng)大的防作弊功能有效避免了人為因素對(duì)大宗材料計(jì)量工作的影響，提升了企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平。