童國道，譚文彬，朱麗平，黃 毅

（南京鼎爾特科技有限公司，江蘇 南京 210036）

選礦廠車輛自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

童國道，譚文彬，朱麗平，黃 毅

（南京鼎爾特科技有限公司，江蘇 南京 210036）

文章介紹了選礦廠車輛自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。主要介紹了RFID無線射頻技術(shù)在入廠、計(jì)量、采樣、出廠四個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，以及底層通訊協(xié)議規(guī)范。

無線射頻技術(shù)；自動(dòng)識(shí)別；RS232

1 汽車自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)

汽車自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)共四個(gè)環(huán)節(jié)，分別是入廠、計(jì)量、采樣和出廠環(huán)節(jié)。

1.1 入廠自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

入廠自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)主要完成車輛信息注冊、車輛識(shí)別、車輛信息匹配、車輛排隊(duì)和車輛管理功能。該系統(tǒng)主要有車輛注冊及識(shí)別系統(tǒng)，自動(dòng)匹配系統(tǒng)、車輛排隊(duì)系統(tǒng)和車輛管理系統(tǒng)組成。采用RFID無線射頻技術(shù)讀取運(yùn)輸車輛電子標(biāo)簽的編碼，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)的車輛信息，并選定供應(yīng)商、礦點(diǎn)、礦種信息，完成來礦信息的采集。使用擋車器、語音技術(shù)、LED屏顯示控制車輛在整個(gè)工作環(huán)節(jié)的信息提醒；利用廠內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備控制系統(tǒng)專屬網(wǎng)絡(luò)達(dá)到數(shù)據(jù)共享。

汽車第一次入廠時(shí)由工作人員把車輛的具體信息如車牌號(hào)、車輛尺寸、拉筋位置、空車重量等輸入系統(tǒng)，就完成了車輛注冊工作，并在該輛汽車的前擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)粘貼一張易碎一次性電子標(biāo)簽（RFID）。電子標(biāo)簽具有唯一性，實(shí)行一車一卡統(tǒng)一管理來礦的工作流程。對(duì)于電子標(biāo)簽損壞的車輛進(jìn)行補(bǔ)卡，對(duì)于退回的電子標(biāo)簽進(jìn)行銷毀。

一般情況下，只允許進(jìn)行了車輛注冊的汽車進(jìn)廠，由于重大違規(guī)進(jìn)入廠方“黑名單”和未注冊的車輛不允許進(jìn)廠。車輛進(jìn)廠時(shí)，車輛按要求停在規(guī)定的位置。RFID識(shí)別裝置通過掃描電子標(biāo)簽即讀取了車輛信息，同時(shí)司機(jī)可以自己在自動(dòng)觸摸屏選礦機(jī)上點(diǎn)擊運(yùn)輸選礦的合同、供應(yīng)商和礦種信息，或者由工作人員幫助輸入合同、供應(yīng)商和礦種信息，進(jìn)而完成車輛信息匹配。

讀取電子卡卡內(nèi)數(shù)據(jù)，確認(rèn)卡內(nèi)所存的車牌號(hào)與在數(shù)據(jù)庫中所對(duì)應(yīng)的車牌號(hào)是否一致，確認(rèn)該車牌號(hào)是否已列入黑名單，驗(yàn)證排隊(duì)順序。驗(yàn)證全部通過系統(tǒng)自動(dòng)開啟擋車器，并記錄進(jìn)入時(shí)間。入廠環(huán)節(jié)如圖1所示。

圖1 入廠環(huán)節(jié)效果圖

1.2 計(jì)量環(huán)節(jié)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

計(jì)量環(huán)節(jié)的自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)可以分為稱重自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)和回皮自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)。主要完成車輛識(shí)別和稱重?cái)?shù)據(jù)采集。

車輛到達(dá)稱衡器時(shí)，系統(tǒng)通過紅綠燈和道閘指引車輛是否可以上衡。然后智能自動(dòng)識(shí)別裝置采用RFID無線射頻技術(shù)，自動(dòng)掃描車卡信息，并且配合外圍控制設(shè)備控制車輛停車位置，再由定位器確定車輛是否停車到位；停車到位后開始稱重，系統(tǒng)自動(dòng)記錄稱重時(shí)間、毛重（皮重），并且在顯示屏上顯示稱重重量；稱重完成后擋車器抬起，語音提示車輛稱重成功，可以下衡。如果稱重存在偏差，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)稱重?cái)?shù)據(jù)的自動(dòng)采集，能夠發(fā)現(xiàn)和處理汽車上衡的過程中出現(xiàn)的各種問題，解決現(xiàn)場秩序混亂、杜絕管理上的漏洞；

（2）稱重系統(tǒng)應(yīng)能夠進(jìn)行車輛位置檢測，防止車輛不完全稱重等作弊行為；

（3）在車輛位置檢測等設(shè)備發(fā)生故障情況下，系統(tǒng)應(yīng)具備手動(dòng)操作功能以實(shí)現(xiàn)稱重系統(tǒng)正常運(yùn)行；

（4）采用車輛電子標(biāo)簽編號(hào)實(shí)現(xiàn)選礦及運(yùn)輸車輛的分配，杜絕車輛及運(yùn)輸單位的作弊問題；

（5）能夠進(jìn)行合理車輛運(yùn)輸判定，對(duì)問題車輛予以報(bào)警禁閉，鎖定采樣和車輛稱量功能；

（6）數(shù)據(jù)庫修改設(shè)置兩級(jí)密碼，建立報(bào)警檔案，并可由授權(quán)人員查看。計(jì)量環(huán)節(jié)如圖2所示。

圖2 計(jì)量環(huán)節(jié)效果圖

1.3 采樣自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)

采樣環(huán)節(jié)自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)主要完成車輛識(shí)別、車輛信息匹配、車輛定位、自動(dòng)分配集樣桶、隨機(jī)布置采樣點(diǎn)、自動(dòng)封裝編碼等功能。該環(huán)節(jié)的自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)的工作模式可以分為全自動(dòng)工作模式、半自動(dòng)工作模式和手動(dòng)工作模式。

入廠汽車到達(dá)采樣點(diǎn)，系統(tǒng)通過紅路燈和道閘指引車輛是否可以進(jìn)入采樣區(qū)域。智能自動(dòng)控制裝置采用RFID無線射頻技術(shù)自動(dòng)掃描車卡信息，指導(dǎo)系統(tǒng)自動(dòng)選擇集樣桶。系統(tǒng)完全能夠隨機(jī)對(duì)車輛進(jìn)行全斷面采樣，使用超聲波、紅外技術(shù)確定車輛是否準(zhǔn)確停車到位，停車到位后有語音提示開始采樣，系統(tǒng)開始自動(dòng)采樣。自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)與采樣機(jī)完全復(fù)位信號(hào)互鎖，確保不發(fā)生車輛采樣過程中誤動(dòng)。通過信號(hào)燈、道閘提示車輛是否可以離開采樣點(diǎn)，并配合LED顯示器顯示相應(yīng)的文字。該系統(tǒng)具有自動(dòng)記錄采樣時(shí)間的功能。

當(dāng)前批次采樣完成，或者集樣桶滿時(shí)，自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)向自動(dòng)封裝編碼裝置發(fā)出工作信號(hào)。此時(shí)樣品自動(dòng)傳輸?shù)阶詣?dòng)封裝機(jī)處，當(dāng)封裝機(jī)完成封裝后，系統(tǒng)自動(dòng)噴碼。編碼信息主要是礦點(diǎn)信息、當(dāng)前批次、采樣量、采樣點(diǎn)數(shù)、采樣時(shí)間等信息。整個(gè)工作過程無人工干擾。當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過采樣機(jī)的操作臺(tái)進(jìn)行半自動(dòng)或者手動(dòng)采樣方式進(jìn)行采樣。

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣機(jī)自動(dòng)控制，以保證采樣過程高效、準(zhǔn)確和公正地完成；

（2）系統(tǒng)自動(dòng)讀取車卡信息、根據(jù)采樣方案形成采樣編碼，自動(dòng)選擇集樣桶；

（3）利用排隊(duì)序列實(shí)現(xiàn)采樣序列管理，防止堵塞等現(xiàn)場混亂的問題；

（4）系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，系統(tǒng)具備手動(dòng)控制進(jìn)行采樣；

（5）使用電子標(biāo)簽進(jìn)行唯一采樣判斷，以杜絕虛假采樣問題；

（6）確認(rèn)采樣區(qū)域：超聲波、紅外、激光、微波等技術(shù)確定采樣區(qū)域；

（7）隨機(jī)選點(diǎn)：采樣機(jī)隨機(jī)選擇采樣點(diǎn)采樣，并記錄采樣時(shí)間、采樣點(diǎn)數(shù)；

（8）采樣頭采樣距離：要求距車廂四周、底部及拉筋的距離可調(diào)；

（9）采樣結(jié)束：采樣頭回位后，系統(tǒng)發(fā)出語音提示和信號(hào)指示，綠燈亮、道閘抬起放行，此時(shí)允許放行，下一輛車輛進(jìn)入采樣區(qū)域；

（10）全部完成后，將采樣數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至入廠智能管理系統(tǒng)中。自動(dòng)采樣環(huán)節(jié)如圖3所示。

圖3 自動(dòng)采樣環(huán)節(jié)效果圖

1.4 出廠自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)

出廠自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)主要功能是車輛識(shí)別，信息匹配，打印磅單等功能。

運(yùn)輸車輛按規(guī)定走完流程，可正常出廠。智能控制裝置采用RFID無線射頻技術(shù)，自動(dòng)掃描車卡信息，系統(tǒng)判斷車輛沒有違規(guī)可以正常出廠，由紅綠燈提示、通過擋車器配合語音提示系統(tǒng)控制車輛是否可以出廠。同時(shí)記錄出廠時(shí)間。系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀取車卡信息；

（2）系統(tǒng)判斷皮重、毛重、場內(nèi)停留時(shí)間是否在正常值內(nèi)，如存在問題，系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行鎖車，并報(bào)警；

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)無違規(guī)記錄的車輛放行出廠；

（4）系統(tǒng)自動(dòng)打印磅單；

（5）與監(jiān)控系統(tǒng)接口，具有視頻抓拍功能。出廠自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)如圖4所示。

2 火車自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)

2.1 火車車號(hào)識(shí)別原理

電子標(biāo)簽已由鐵路系統(tǒng)統(tǒng)一安裝，只需在現(xiàn)有軌道衡計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)增加由主機(jī)、計(jì)軸判輛和開/關(guān)機(jī)磁鋼傳感器、天線、饋線、射頻收發(fā)組件、解碼組件、通訊電纜等組成的電子標(biāo)簽讀出裝置及稱重車輛車號(hào)自動(dòng)識(shí)別軟件，即可實(shí)現(xiàn)計(jì)量自動(dòng)稱重?；竟ぷ髟恚寒?dāng)安裝有電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)入自動(dòng)識(shí)別器天線發(fā)射的微波信號(hào)區(qū)域時(shí)，電子標(biāo)簽接收微波信號(hào)并將一部分能量轉(zhuǎn)換為直流電，供電子標(biāo)簽內(nèi)部電路工作，而將另一部分微波能量反射回自動(dòng)識(shí)別器設(shè)備。電子標(biāo)簽反射回的微波信號(hào)已經(jīng)攜帶了電子標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過自動(dòng)識(shí)別器主機(jī)解碼，生成固定且與列車量序一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，將衡器的重量數(shù)據(jù)信息通過約定的通訊方式傳送到的自動(dòng)識(shí)別器，由自動(dòng)識(shí)別器主機(jī)將所收重量信息與自身的車號(hào)信息相結(jié)合，就可以完整的實(shí)現(xiàn)軌道衡車號(hào)稱重一次自動(dòng)采集。其工作原理如圖5所示。

圖4 出廠自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)效果圖

圖5 火車車號(hào)識(shí)別工作原理圖

2.2 火車計(jì)量自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

火車來礦時(shí)，由入廠調(diào)度維護(hù)人員錄入火車車輛礦點(diǎn)、礦種信息，并核對(duì)車廂編號(hào)。識(shí)別控制系統(tǒng)與火車車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、衡器計(jì)量系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)接口，稱重?cái)?shù)據(jù)與電子標(biāo)簽內(nèi)車廂編號(hào)等信息自動(dòng)匹配，結(jié)合毛重、皮重（火車自動(dòng)標(biāo)識(shí)卡中讀數(shù)），并根據(jù)扣噸數(shù)等信息，計(jì)算出凈重。生成車輛入廠計(jì)量記錄并自動(dòng)上傳至識(shí)別控制系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理。

火車采樣自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)：在火車進(jìn)車線上安裝一套火車車號(hào)識(shí)別裝置，并與采樣裝置實(shí)現(xiàn)通信?；疖囘M(jìn)入重車線后自動(dòng)讀取車廂編號(hào)，識(shí)別控制系統(tǒng)與火車車號(hào)識(shí)別裝置、采樣裝置控制系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)接口，能根據(jù)車輛來礦大票信息（礦種、礦點(diǎn)、車輛編號(hào)等）、車號(hào)識(shí)別器讀取的信息以及采樣方案等信息，自動(dòng)分配該節(jié)車輛的采樣方式，并按照規(guī)則發(fā)送采樣指令完成采樣。具備兩種采樣方式同時(shí)采樣。

3 通訊協(xié)議

3.1 通信協(xié)議結(jié)構(gòu)

此通信協(xié)議是上位機(jī)通過串行通信接口操作讀寫器的通信規(guī)范。命令和響應(yīng)數(shù)據(jù)由連續(xù)的字節(jié)流組成數(shù)據(jù)包，長度可變，并采用校驗(yàn)和方法進(jìn)行檢錯(cuò)。

（1）RS232參數(shù)設(shè)置。物理接口符合RS-232規(guī)范要求。1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗(yàn)。通信波特率設(shè)計(jì)為38400bps、115200bps可選。默認(rèn)波特率為115200bps；

（2）數(shù)據(jù)包格式定義（見表1、表2）。

表1 上位機(jī)指令數(shù)據(jù)包格式定義表

表2 讀寫器返回?cái)?shù)據(jù)包定義

[1]楊迎新,趙驥,劉順清,等.車輛自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].煤炭技術(shù),2010,(7):246-247.

[2]劉影.選礦廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].江蘇科技大學(xué),2015.

[3]王瓊芳.選礦廠磨礦系統(tǒng)球磨同步電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的數(shù)字化改造[D].電子科技大學(xué),2010.

The design of the automatic identifi cation of control system of Mine Factory

Guo-dao Tong,Wen-bin Tan,Li-ping Zhu,Yi Huang
(Nanjing DELTO Co., Ltd. Jiangsu Nanjing 210036)

This paper introduces the design of the automatic identification of control system of Mine Factory,mainly about the application of RFID be used for incoming、measurement、sampling and outlet. It also introduces the underlying communication protocol specifi cation used in this control system.

RFID;Automatic Identifi cation;RS232

TP27

A

1671-3818（2016）04-0028-03