基于射頻識別的車輛運煤智能系統(tǒng)設(shè)計

車輛運煤智能系統(tǒng)通過 RFID 采集運煤車輛數(shù)據(jù)，寫入 PLC 控制器和管理數(shù)據(jù)庫。 將

采集來的數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)管理中心并進(jìn)行匯總、統(tǒng)計、列表生成，供煤場和化工公司讀取調(diào)用。 采用 PLC 脫機控制技術(shù)和 UPS 不間斷電源供電，保證系統(tǒng)脫網(wǎng)狀態(tài)和用電故障狀態(tài)時的正常工作。

引言

為防范人為的管理漏洞和企業(yè)財產(chǎn)損失，實時掌握企業(yè)的煤炭運輸狀況，建立高效、可靠的煤炭運輸管理平臺至關(guān)重要。 本文針對中煤黑龍江煤炭化工（集團）有限公司的運煤車輛管理局限性、復(fù)雜性，采用 RFID 技術(shù)，設(shè)計智能管理系統(tǒng)。 系統(tǒng)安裝 PLC 控制器和工控機，記錄運煤車輛的實時數(shù)據(jù)，并控制車輛的進(jìn)出路徑和時間，為車輛的安全運輸提供了保障。

1.RFID 車輛智能化管理系統(tǒng)設(shè)計思路

整體系統(tǒng)管理流程設(shè)計采用 RFID 技術(shù)， 用固RFID 遠(yuǎn)距離讀寫器， 將車輛原始數(shù)據(jù)寫入防拆、PLC 控制器和管理數(shù)據(jù)庫 。 系統(tǒng)將運煤車輛的數(shù)據(jù)實時讀取上傳管理中心數(shù)據(jù)庫，供讀卡器讀取調(diào)用和管理人員審查瀏覽。

運煤車輛 RFID 智能化管理系統(tǒng)主要由 6 個子系統(tǒng)完成， 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)管理的功能；標(biāo)簽記錄系統(tǒng)主要完成車輛標(biāo)簽的發(fā)放和車輛信息的登記； 車輛管理系統(tǒng)主要完成車輛的檢測，包括車輛進(jìn)出信息、 車輛車牌號等工作記錄和管理；稱重管理系統(tǒng)主要完成汽車重量的稱取和煤型的判別；遠(yuǎn)程查詢系統(tǒng)主要通過獲得的數(shù)據(jù)和通信網(wǎng)絡(luò)完成操作站的數(shù)據(jù)交換，同時可以進(jìn)行遠(yuǎn)程即時查詢、統(tǒng)計、匯總各操作站的信息；計量結(jié)算系統(tǒng)主要完成計量數(shù)據(jù)的換算、部分?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)計、運輸數(shù)據(jù)的結(jié)算功能。 運煤車輛 RFID 智能化管理系統(tǒng)圖如圖 1 所示。

2.系統(tǒng)工作流程

作為本單位運輸車輛事先配備具有唯一性、不可復(fù)制、不可拆卸的電子標(biāo)簽，標(biāo)簽固定在前擋風(fēng)玻璃上，為車輛進(jìn)出生產(chǎn)部門的“電子身份證”。 在坑口作業(yè)區(qū)，當(dāng)攜帶射頻標(biāo)簽的空載車輛到達(dá)感應(yīng)區(qū)域時，遠(yuǎn)距離閱讀器將讀取的空車信息送入管理系統(tǒng)，若車輛基本信息正確，并經(jīng)過軸重秤檢測空載車輛，進(jìn)一步確認(rèn)車輛的運輸合法性后，發(fā)出指令打開入口數(shù)字道閘，汽車進(jìn)入監(jiān)測區(qū)。 煤炭按規(guī)程裝車后，運煤車運送過程中進(jìn)入系統(tǒng)自動檢測感應(yīng)區(qū)域，RFID 遠(yuǎn)距離讀卡器自動讀卡，系統(tǒng)稱重和抓拍記錄煤質(zhì)信息、重量信息、時間信息、去向后確認(rèn)開閘， 并將信息保存到控制器并傳至上位機，以方便車輛在下一個監(jiān)測區(qū)完成檢測，如讀卡無效系統(tǒng)提示報警信息由管理人員處理。

運煤車輛 RFID 智能化管理系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

3.RFID 車輛智能化管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計

運煤車輛 RFID 智能化管理系統(tǒng)硬件原理圖如圖 3 所示，由快速數(shù)字道閘、遠(yuǎn)距離讀寫器、主控制器、攝像機、車輛檢測器、稱重秤、供電設(shè)備等組成。系統(tǒng)設(shè)計考慮礦山網(wǎng)絡(luò)和供電不穩(wěn)定的實際情況，采用 PLC 脫機控制技術(shù)和 UPS 不間斷電源供電，使系統(tǒng)即使在網(wǎng)絡(luò)斷開和用電故障的狀態(tài)下也可正常工作，脫機記錄最多達(dá) 20 000 條。

3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計

管理軟件包括坑口管理模塊、各煤場管理模塊、化工管理模塊、卸煤確認(rèn)模塊、卡發(fā)行模塊、調(diào)度匯總模塊等。 數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)采用微軟 SQL server2008數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)版軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取管理。 系統(tǒng)上位機開發(fā)軟件采用 Visual C#。

各管理模塊需要進(jìn)行系統(tǒng)登錄，系統(tǒng)登錄界面由登錄時的用戶名和設(shè)置的密碼組成。 新用戶在登錄系統(tǒng)時，必須到管理員處進(jìn)行登記，完成用戶的注冊， 管理員根據(jù)登記的新用戶類型進(jìn)行等級劃分。 各模塊設(shè)置功能鍵，以完成查詢、錄入字體修改、密碼修改等功能，方便達(dá)到分人管理。 管理人員和操作人員登錄系統(tǒng)時，查詢車輛的信息，即可查詢生產(chǎn)開閘界面所填入的所有信息，可完成參數(shù)設(shè)定和復(fù)檢數(shù)據(jù)錄入，同時設(shè)置 2 級授權(quán)密碼管理，2個管理人員分別輸入 2 級密碼方能進(jìn)行數(shù)據(jù)修改。

坑口管理模塊、各煤場管理模塊、化工管理模塊均為生產(chǎn)過程的重要組成部分，生產(chǎn)過程電腦界面包含入口生產(chǎn)開閘、出口生產(chǎn)開閘、銷售開閘等。 當(dāng)車輛到指定位置后點擊生產(chǎn)開閘， 同時配備 2 個地衡，一使用一備用。煤場入口方向開閘讀取坑口發(fā)車來的車輛信息與讀取的卡號、車號、毛重、皮重、凈重等信息進(jìn)行對比， 從而達(dá)到對于時間重量等信息的對比，同時累計車數(shù)凈重，省去以往以票據(jù)計算對賬所帶來的不便。 煤場出口方向開閘則是與坑口的生產(chǎn)開閘一致，從而方便各個煤場進(jìn)行倒運。 由操作員自行選擇后生產(chǎn)開閘放行同時抓拍圖片。 車輛進(jìn)入銷售口時，再一次將時間、皮重等信息進(jìn)行對比，自動計算出本車的凈重，存檔抓拍。 在卸煤確認(rèn)界面中，未驗收的車輛在上方，驗收過后將自動分類至已驗收，同時能看到當(dāng)車圖片，后計算總車數(shù)總凈重，方便對賬。運煤車輛出現(xiàn)運輸時間和煤質(zhì)數(shù)據(jù)異常時,軟件界面顯示報警數(shù)據(jù),當(dāng)班工作人員采用人工檢測同時上報主管部門的方式對報警車輛進(jìn)行實時處理,并將報警數(shù)據(jù)以異樣數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,并形成周報表和月報表,以備管理部門對異常情況的分析和處理,規(guī)范車輛的運輸行為和當(dāng)班工作人員的崗位職責(zé)。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)最終生成匯總列表，運煤記錄是一發(fā)一收的最直觀記錄匯總，使當(dāng)天的運煤情況一目了然的同時，可以看到每車是否正常運輸，同時可以按時間按天查詢。煤量匯總表可按天數(shù)查看每天的運煤總噸數(shù)匯總。按車號查詢運煤情況即按每輛車的車號查詢

其各個時間段的運煤情況，詳細(xì)說明了各個車輛運送多少煤，運到哪里，運了多少噸做到一目了然，避免車隊統(tǒng)計每天計算運煤票的繁重工作量以便更好地了解車輛的運轉(zhuǎn)情況和計算本號車運煤數(shù)量。

4.結(jié)語

針對煤炭工業(yè)實際情況，利用 RFID 無線射頻產(chǎn)品配合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計了車輛 RFID 智能化管理系統(tǒng)。 系統(tǒng)應(yīng)用于龍化公司實際生產(chǎn)，自動、快速、遠(yuǎn)距離識別，實現(xiàn)相關(guān)運輸車輛的有效管理，備檔查詢及準(zhǔn)確的統(tǒng)計功能給管理層提供各種數(shù)據(jù)來快速決策參考。 采用 PLC 脫機控制技術(shù)和 UPS 不間斷電源供電，使系統(tǒng)即使在網(wǎng)絡(luò)斷開和用電故障的狀態(tài)下也可正常工作，極大程度上提高了煤場安全性和擴展性，實現(xiàn)了對運輸狀態(tài)的全局監(jiān)控，減少和杜絕人工記錄和統(tǒng)計的失誤率，實現(xiàn)高效、可靠的管理平臺，使得管理人員實時掌握企業(yè)的煤炭運輸狀況，提升企業(yè)對于煤炭運輸?shù)墓芾硭剑婪度藶榈墓芾砺┒春推髽I(yè)財產(chǎn)損失。