煤炭發(fā)運(yùn)無人值守系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

文 /宋 偉 劉莉莉

山東能源龍礦集團(tuán)主業(yè)為煤炭生產(chǎn)，龍口本部有礦井3個(gè)，煤炭加工單位2個(gè)，磅房10個(gè)，最長距離20公里。2004年龍礦集團(tuán)建設(shè)了煤炭銷售系統(tǒng)，采用C/S模式，分別在各磅房現(xiàn)場發(fā)運(yùn)，通過計(jì)算機(jī)計(jì)量終端實(shí)現(xiàn)發(fā)運(yùn)數(shù)據(jù)的上傳、打印，發(fā)運(yùn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放于龍礦集團(tuán)煤炭銷售公司服務(wù)器。

類似于多數(shù)的煤礦發(fā)運(yùn)計(jì)量管理，龍礦集團(tuán)原煤炭銷售系統(tǒng)是靠計(jì)量員在磅房現(xiàn)場進(jìn)行計(jì)量和監(jiān)控，每個(gè)計(jì)量點(diǎn)都需要二十四小時(shí)駐扎人員值班，每班一個(gè)磅房現(xiàn)場至少8名人員。現(xiàn)有計(jì)量點(diǎn)不僅點(diǎn)分散，現(xiàn)場工作人員多，而且現(xiàn)場條件差，不利于集中管理和監(jiān)督，計(jì)量過程中也易產(chǎn)生人為誤差或失誤。

2017年，龍礦集團(tuán)開展煤炭發(fā)運(yùn)無人值守系統(tǒng)的研究與建設(shè)，通過自動(dòng)化、智能化的方式，對(duì)煤炭發(fā)運(yùn)現(xiàn)場過磅車輛進(jìn)行車號(hào)識(shí)別、位置調(diào)整、數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存和統(tǒng)計(jì)打印，達(dá)到了遠(yuǎn)程控制、無需值守、如臨其境的設(shè)計(jì)要求，規(guī)避了管理漏洞，真正做到減人提效。

一、項(xiàng)目的提出及方案確定

煤炭發(fā)運(yùn)無人值守系統(tǒng)主要目的是實(shí)現(xiàn)集中管理調(diào)度、防止司磅員與司機(jī)作弊行為、實(shí)現(xiàn)計(jì)量員業(yè)務(wù)負(fù)荷分配均衡、提高計(jì)量業(yè)務(wù)的整體作業(yè)效率。

無人值守方式采用業(yè)內(nèi)較普遍使用的遠(yuǎn)程計(jì)量及防作弊系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聲像和計(jì)量數(shù)據(jù)采集、紅外線防作弊控制，使管理人員在遠(yuǎn)程集控室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)量，切斷司磅員與司機(jī)的直接接觸，規(guī)避管理漏洞，實(shí)現(xiàn)磅房無人值守。

目前業(yè)內(nèi)主流的遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)多采用IC卡或RFID電子標(biāo)簽方式實(shí)現(xiàn)司機(jī)自助計(jì)量，這種方式多是與車輛一一綁定，提前將磅單及車輛信息存儲(chǔ)于卡的芯片內(nèi)。由于到龍礦集團(tuán)購買煤炭的客戶及車輛并不固定，采用IC卡或RFID電子標(biāo)簽方式回收困難。經(jīng)過論證，最終選用了提煤單和磅單上打印條形碼，通過磅房條形碼掃描器進(jìn)行掃碼實(shí)現(xiàn)信息的交互。采用條形碼方式的提煤單及磅單成本低，司機(jī)可重復(fù)使用，利用完畢后可以丟棄。

二、工作原理

煤炭發(fā)運(yùn)無人值守系統(tǒng)利用視頻監(jiān)控傳輸技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立集圖像、聲音、數(shù)據(jù)、現(xiàn)場設(shè)備控制于一體，完整地解決了在偏遠(yuǎn)及臟亂差環(huán)境下的計(jì)量問題，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人值守和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)谋镜鼗?jì)量。整個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)采用集中管理、分布監(jiān)控的設(shè)計(jì)思路，所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)、語音、圖像、控制信號(hào)等)經(jīng)過數(shù)字化處理，通過計(jì)量專網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。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

各計(jì)量站點(diǎn)的采集包括儀器儀表數(shù)據(jù)、視頻信號(hào)、音頻信號(hào)、控制信號(hào)的采集，同時(shí)包括音頻信號(hào)的輸出設(shè)備、控制信號(hào)的輸出等。

2. 數(shù)據(jù)管理層

計(jì)量中心管理主機(jī)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. 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

遠(yuǎn)程計(jì)量監(jiān)控中心計(jì)量工作站各計(jì)量員通過授權(quán)使用業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)量業(yè)務(wù)操作和遠(yuǎn)程計(jì)量監(jiān)控。

為保障整個(gè)系統(tǒng)的安全性、可靠性，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)與有效性，三個(gè)層面間盡量采用光纖接入方式，為企業(yè)建立一個(gè)高帶寬、高服務(wù)質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的遠(yuǎn)程計(jì)量監(jiān)控專用網(wǎng)絡(luò)。

三、系統(tǒng)概述

系統(tǒng)主要包括以下六種功能。

1. 視頻管理

集成磅房視頻圖像，具備車輛稱重視頻圖像截圖或錄像保存?zhèn)洳楣δ?；運(yùn)銷管理人員可以遠(yuǎn)程或本地實(shí)時(shí)查看車輛檢斤情況，能夠輔助銷售人員管理車輛實(shí)時(shí)情況，并對(duì)違規(guī)車輛及時(shí)處理。

2. 遠(yuǎn)程計(jì)量管理和無人值守

實(shí)現(xiàn)過磅操作人員與車輛人員分離，避免聯(lián)合作弊情況的發(fā)生，同時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)量任務(wù)隨機(jī)選擇空閑遠(yuǎn)程計(jì)量終端，減少遠(yuǎn)程計(jì)量人員的數(shù)量；通過遠(yuǎn)程計(jì)量管理實(shí)現(xiàn)磅房無人值守。

3. 條形碼管理

采用條形碼等技術(shù)規(guī)范管理煤炭現(xiàn)場銷售業(yè)務(wù)管理需求。

4. 智能提示功能

集成語音提示、LED屏幕顯示功能，如通過語音提示能夠正確引導(dǎo)司機(jī)準(zhǔn)確上下磅、出入裝載點(diǎn)；通過LED屏幕能夠顯示車輛稱重?cái)?shù)據(jù)信息，并及時(shí)告知客戶，提高企業(yè)服務(wù)質(zhì)量和用戶信息透明度。

5. 紅外防作弊

集成紅外線防作弊管理模塊，防止車輛在檢斤過程中不完全上磅，造成車輛檢斤數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，給企業(yè)帶來不必要的損失。

6. 監(jiān)控報(bào)警

在出現(xiàn)違規(guī)情況時(shí)，主動(dòng)提供各類報(bào)警信息，即由被動(dòng)監(jiān)控轉(zhuǎn)為主動(dòng)監(jiān)控。

四、計(jì)量過程簡述

系統(tǒng)采用集控室遠(yuǎn)程集中檢斤模式，檢斤人員在集控室通過視頻查看地磅現(xiàn)場情況，通過對(duì)講功能同過磅客戶進(jìn)行溝通對(duì)話，主要業(yè)務(wù)有空車檢斤、重車檢斤和銷貨等待。

1. 空車檢斤

車輛到達(dá)門崗，門崗管理人員給司機(jī)發(fā)放進(jìn)門小票，司機(jī)持進(jìn)門小票進(jìn)場。

車輛上磅后，集中檢斤室檢斤終端（過磅電腦）自動(dòng)連接地磅終端，檢斤終端自動(dòng)顯示地磅視頻畫面和儀表數(shù)據(jù)等信息，通過遠(yuǎn)程語音對(duì)講，詢問司機(jī)車牌號(hào)，通過磅前攝像機(jī)、ATM機(jī)視頻畫面查看進(jìn)門小票上車輛號(hào)是否正確。

確認(rèn)車牌號(hào)后，在檢斤頁面錄入車輛號(hào)，同時(shí)司機(jī)刷發(fā)運(yùn)通知單條形碼，系統(tǒng)自動(dòng)獲取發(fā)運(yùn)通知單信息后，點(diǎn)擊“保存”按鈕，保存成功后，檢斤終端語音提示檢斤成功，LED顯示檢斤車輛的車號(hào)和皮重信息，條碼打印機(jī)打印空車磅單（二聯(lián)），司機(jī)持空車磅單進(jìn)煤場裝煤，空車檢斤完成。

2. 重車檢斤

車輛裝煤后，進(jìn)行重車檢斤，車輛上磅，集中檢斤室檢斤終端自動(dòng)連接地磅終端，檢斤終端（過磅電腦）自動(dòng)顯示地磅視頻畫面和儀表數(shù)據(jù)等信息。

司機(jī)掃描空車磅單條形碼，系統(tǒng)自動(dòng)獲取空車檢斤信息，通過語音對(duì)講、磅前攝像機(jī)確認(rèn)車號(hào)正確后，點(diǎn)擊“保存”按鈕完成重車檢斤，檢斤保存成功后，地磅終端語音提示司機(jī)下磅，LED顯示檢斤車號(hào)和凈重信息，條碼打印機(jī)打印重車磅單（四聯(lián)），司機(jī)持重車磅單下磅、出門崗，重車檢斤完成。

3. 銷貨等待

在過重車時(shí)，發(fā)運(yùn)通知單的發(fā)運(yùn)量不足但新的發(fā)運(yùn)通知單尚未下達(dá)時(shí)，點(diǎn)擊“銷貨等待”按鈕，車輛進(jìn)入銷貨等待狀態(tài)。新的發(fā)運(yùn)通知單下達(dá)后，點(diǎn)擊下銷售貨等待列表中的“解除等待”按鈕，車輛信息顯示到檢斤頁面中，輸入新的發(fā)運(yùn)通知單號(hào)，點(diǎn)擊“保存”按鈕，完成檢斤。

五、特色技術(shù)應(yīng)用

1. 上位機(jī)及下位機(jī)技術(shù)

（1）概念介紹

上位機(jī)是指人可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是PC。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計(jì)算機(jī)，一般是PC、單片機(jī)之類。

上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)反饋給上位機(jī)。

（2）遠(yuǎn)程計(jì)量圖例描述，如圖1所示。

圖例中下位機(jī)為地磅計(jì)量終端PC，連接著儀表和地磅相關(guān)設(shè)備，收集設(shè)備信號(hào)，上位機(jī)為遠(yuǎn)程計(jì)量終端PC，實(shí)現(xiàn)接收下位機(jī)信號(hào)，控制下位機(jī)設(shè)備的各種動(dòng)作。

（3）流程描述

下位機(jī)檢測到車輛上磅后，由調(diào)度中心檢查當(dāng)前空閑上位機(jī)，檢測到空閑上位機(jī)后，將下位機(jī)與上位機(jī)直接連通，下位機(jī)將當(dāng)前設(shè)備信息發(fā)送到上位機(jī)，上位機(jī)處理接收到的信息并向下位機(jī)發(fā)送控制指令。業(yè)務(wù)處理完成后，上位機(jī)請求調(diào)度中心斷開連接，等待下次業(yè)務(wù)請求。

（4）主要技術(shù)

系統(tǒng)采用Socket技術(shù)，Socket通信是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的一種方法，通過網(wǎng)絡(luò)底層傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的通信。

2. 條形碼技術(shù)

（1）概念介紹

條形碼技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而興起的一門新技術(shù)，已經(jīng)在全世界八十多個(gè)國家和地區(qū)廣泛使用，我國正處在開發(fā)和推廣的重要階段。

條碼技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①可靠準(zhǔn)確。據(jù)資料顯示，鍵盤輸入平均每300個(gè)字符有一個(gè)錯(cuò)誤，而條碼輸入平均每15000個(gè)字符有一個(gè)錯(cuò)誤。如果加上校驗(yàn)，位出錯(cuò)率是千萬分之一。

②數(shù)據(jù)輸入速度快。鍵盤輸入，每分鐘打90個(gè)字的打字員1.6秒可輸入12個(gè)字符或字符串，而使用條碼，做同樣的工作只需0.3秒，速度提高了5倍。

③經(jīng)濟(jì)便宜。與其他自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)相比較，推廣應(yīng)用條碼技術(shù)，所需費(fèi)用較低。

④設(shè)備簡單。條碼符號(hào)識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，無需專門訓(xùn)練。

（2）條形碼技術(shù)在煤炭發(fā)運(yùn)無人值守系統(tǒng)中的應(yīng)用

①發(fā)運(yùn)通知單。在發(fā)運(yùn)通知單上打印條形碼，客戶在地磅檢斤的時(shí)候，直接掃描條形碼，系統(tǒng)根據(jù)條形碼自動(dòng)提取發(fā)運(yùn)通知單信息，避免了人工報(bào)通知單號(hào)帶來的失誤，提高過磅效率。

②檢斤單。在檢斤過磅單上打印條形碼，在復(fù)磅或重車檢斤時(shí)，掃描空車磅單條形碼，系統(tǒng)根據(jù)條形碼自動(dòng)提取空車信息，避免人工報(bào)空車車號(hào)帶來的失誤，提高過磅效率。

六、應(yīng)用效果

煤炭發(fā)運(yùn)無人值守系統(tǒng)不僅對(duì)規(guī)范計(jì)量流程、防止人為誤差、作弊和減少成本、提高效率有重要作用，而且可以實(shí)現(xiàn)無人值守、集中式計(jì)量管理、均衡工作量，還可以對(duì)計(jì)量過程中產(chǎn)生的計(jì)量異議可追溯和進(jìn)行快速的分析。該系統(tǒng)自投用以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，音頻、視頻圖像清晰穩(wěn)定無抖動(dòng)，防作弊試驗(yàn)無錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象，效益明顯。

圖1 遠(yuǎn)程計(jì)量描述圖

1. 有效節(jié)省人力成本

煤場每班2人負(fù)責(zé)系統(tǒng)現(xiàn)場巡檢及協(xié)調(diào)工作，集控室每班2人，負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行。從原來五個(gè)磅房司磅員40人，減少為12人，年節(jié)省人力成本170余萬元。

2. 提高計(jì)量效率

從原來的每車磅單都要人工輸入信息，到現(xiàn)在使用條形碼的磅單計(jì)量時(shí)司機(jī)自動(dòng)、自助計(jì)量以及遠(yuǎn)程集中計(jì)量，大大節(jié)省了計(jì)量時(shí)間，提高了計(jì)量工作和發(fā)運(yùn)效率。

3. 確保公平計(jì)量，提高客戶滿意度

原來沒有監(jiān)控手段，計(jì)量存在很大的隨意性。系統(tǒng)投入使用后，杜絕了人為因素且使計(jì)量的整個(gè)過程有證據(jù)可查，從而使計(jì)量公平、公正，提高了客戶的滿意度。

七、小結(jié)

山東能源龍礦集團(tuán)煤炭發(fā)運(yùn)無人值守系統(tǒng)的應(yīng)用證明，建設(shè)遠(yuǎn)程集中計(jì)量管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代大中型煤炭企業(yè)實(shí)施信息化工程的需要。它可以改進(jìn)現(xiàn)在計(jì)量管理流程和提高計(jì)量管理水平，完善計(jì)量管理體制，提高計(jì)量效率，縮短計(jì)量時(shí)間，提高客戶滿意度和發(fā)運(yùn)效率，對(duì)提高公司的市場競爭力具有重要意義。