程巍　張海峰　肖箐　陳振宇　潘智　莫春

摘要：自主開(kāi)發(fā)的鐵水罐跟蹤系統(tǒng)基本原理是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別RFID設(shè)備及其標(biāo)簽并通過(guò)移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水罐、車(chē)架和火車(chē)機(jī)車(chē)的定位跟蹤。調(diào)度人員通過(guò)該系統(tǒng)直接下發(fā)調(diào)度指令到運(yùn)行機(jī)車(chē)，不僅實(shí)現(xiàn)了調(diào)度指令的自動(dòng)下發(fā)及高效執(zhí)行，還可以實(shí)時(shí)跟蹤到鐵水罐的使用情況以及機(jī)車(chē)的運(yùn)行情況，優(yōu)化了空罐的使用效率，提高了鐵路運(yùn)輸?shù)男省?/p>

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；射頻識(shí)別RFID；4G網(wǎng)絡(luò)；鐵水罐；自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)；鐵路運(yùn)輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文章編號(hào)：1009-2374（2017）11-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.007

1 概述

隨著柳鋼生鐵產(chǎn)量超1000萬(wàn)噸每年，鐵水的運(yùn)輸壓力比以前100萬(wàn)噸每年的生鐵產(chǎn)量增加了9倍，鐵水調(diào)度問(wèn)題亟待解決。近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)及鋼鐵企業(yè)兩化融合的推進(jìn)，各鋼鐵企業(yè)正加快引進(jìn)該新技術(shù)，并投入實(shí)際應(yīng)用。RFID產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)、智能交通、高速公路、鐵路及身份識(shí)別等領(lǐng)域，相較于GPS定位系統(tǒng)和軌道微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，RFID產(chǎn)品響應(yīng)更快、更精確。鐵水跟蹤系統(tǒng)通過(guò)寫(xiě)入標(biāo)簽里的信息可準(zhǔn)確對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行編碼，然后通過(guò)編寫(xiě)程序軟件對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀取，并把讀取到的信息傳回到數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)跟蹤和指導(dǎo)鐵路運(yùn)輸，大大緩解了柳鋼目前的鐵路運(yùn)輸壓力，并提高了鐵水運(yùn)輸?shù)男省?/p>

2 方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

2.1 方案設(shè)計(jì)

方案設(shè)計(jì)原理示意圖如下圖1所示，其中虛線(xiàn)表示非接觸。

2.2 數(shù)采數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

標(biāo)簽的編碼信息設(shè)計(jì)共包含24位，其中前10位為保留位，為日后的信息增加預(yù)留，前10位全部編碼為0。接下來(lái)的8位為標(biāo)簽名稱(chēng)，由字母和數(shù)字組成，標(biāo)簽名稱(chēng)是唯一的，最后的6位為標(biāo)簽序號(hào)，序號(hào)也是唯一的。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的字段共五個(gè)，分別為：（1）TAG_ID表示標(biāo)簽信息；（2）TAG_NO表示標(biāo)簽號(hào)；（3）TAG_NAME表示標(biāo)簽名稱(chēng)；（4）TAG_LOCATION表示標(biāo)簽位置；（5）SN_NAME表示信號(hào)機(jī)名。

通過(guò)手持式標(biāo)簽讀寫(xiě)器將預(yù)先設(shè)計(jì)好的編碼信息分別寫(xiě)入地面標(biāo)簽、車(chē)頭標(biāo)簽、車(chē)架標(biāo)簽及鐵水架高溫標(biāo)簽中，這些寫(xiě)入編碼的標(biāo)簽有了自己唯一的標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)識(shí)別功能。

2.3 硬件安裝

2.3.1 標(biāo)簽安裝。標(biāo)簽的安裝分別是地面標(biāo)簽、車(chē)頭標(biāo)簽、車(chē)架標(biāo)簽、鐵水罐身標(biāo)簽的安裝。將寫(xiě)入信息的相應(yīng)標(biāo)簽根據(jù)使用要求安裝到相應(yīng)位置。具體安裝見(jiàn)圖2和圖3。

2.3.2 RFID天線(xiàn)安裝。RFID天線(xiàn)的安裝分別是火車(chē)底部車(chē)載天線(xiàn)、鐵軌軌道鋪設(shè)天線(xiàn)、軌旁鐵水罐及機(jī)車(chē)天線(xiàn)安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)好的天線(xiàn)號(hào)進(jìn)行標(biāo)號(hào)敷設(shè)安裝。具體安裝見(jiàn)圖2和圖3。

2.3.3 車(chē)載電腦及UPS安裝。在機(jī)車(chē)頭安裝UPS，為RFID主機(jī)及車(chē)載電腦提供穩(wěn)定電源。將防護(hù)等級(jí)為IP65的達(dá)文科技專(zhuān)用車(chē)載電腦安裝到機(jī)車(chē)操作室的固定位置，并與RFID主機(jī)相連。具體安裝見(jiàn)圖2和圖3。

2.3.4 以太網(wǎng)的安裝及連接。（1）地面固定設(shè)備組網(wǎng)：利用公司內(nèi)部現(xiàn)有二級(jí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行就近接入，采用有線(xiàn)方式連接，主要包括光纖的敷設(shè)、雙絞線(xiàn)的連接等；（2）車(chē)載電腦組網(wǎng)：利用中國(guó)移動(dòng)的4G網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)回傳，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.4 應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)

應(yīng)用軟件包括以下主要程序：鐵運(yùn)調(diào)度、罐架信息采集與綁定、高爐信息采集與綁定、車(chē)頭信息采集、固定存罐線(xiàn)信息采集及鐵水運(yùn)輸監(jiān)控網(wǎng)頁(yè)等，以上程序除鐵水運(yùn)輸監(jiān)控網(wǎng)頁(yè)為B/S架構(gòu)，其余均為C/S架構(gòu)。

2.4.1 鐵水調(diào)度程序開(kāi)發(fā)。調(diào)度程序主要包括調(diào)車(chē)計(jì)劃指令下發(fā)、車(chē)架掛甩操作、機(jī)車(chē)實(shí)時(shí)信息監(jiān)控、車(chē)架及鐵水罐實(shí)時(shí)信息監(jiān)控、空罐重罐靜置超時(shí)報(bào)警、鐵水分流去向和罐型選擇下發(fā)、接收功能、爐底鐵水罐對(duì)罐狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、接收上罐、下罐信息功能、RFID設(shè)備狀態(tài)提醒等功能。

計(jì)劃的編寫(xiě)：每個(gè)掛或者甩作業(yè)，生成一個(gè)確認(rèn)完成按鈕，將計(jì)劃發(fā)送給調(diào)車(chē)員與機(jī)車(chē)司機(jī)，并且調(diào)車(chē)員與司機(jī)確認(rèn)收到計(jì)劃，同時(shí)確保調(diào)車(chē)員和司機(jī)收到的是同一條計(jì)劃。

計(jì)劃類(lèi)型的編寫(xiě)：包括車(chē)頭、罐號(hào)、掛車(chē)地點(diǎn)。下發(fā)計(jì)劃時(shí)，在計(jì)劃顯示區(qū)顯示編寫(xiě)好的計(jì)劃，并出現(xiàn)確認(rèn)按鈕。爐底對(duì)罐作業(yè)完畢要有反饋信息到高爐值班室，提示可以出鐵。鐵水罐的上罐、下罐，轉(zhuǎn)爐或者煉鐵給提示。鐵水調(diào)度程序界面如圖4所示：

2.4.2 高爐信息采集與綁定程序開(kāi)發(fā)。調(diào)車(chē)計(jì)劃指令下發(fā)包括重罐、半重罐信息綁定，空罐受鐵口對(duì)位采集，受鐵時(shí)間采集，鐵水爐號(hào)、溫度、成分、重量采集，機(jī)車(chē)及車(chē)架進(jìn)入與離開(kāi)爐底信息采集等功能。

2.4.3 車(chē)頭信息采集程序開(kāi)發(fā)。包括車(chē)頭位置信息實(shí)時(shí)回傳，設(shè)備狀態(tài)信息回傳，調(diào)度指令的接收等功能。車(chē)頭信息采集程序主界面如圖5所示：

2.4.4 固定存罐線(xiàn)信息采集程序開(kāi)發(fā)。對(duì)存罐線(xiàn)上的罐號(hào)與車(chē)架號(hào)信息進(jìn)行采集跟蹤。

2.4.5 鐵水運(yùn)輸監(jiān)控網(wǎng)頁(yè)開(kāi)發(fā)。取和利時(shí)微機(jī)連鎖數(shù)據(jù)，獲取機(jī)車(chē)信息，地面標(biāo)簽信息。實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)車(chē)、魚(yú)雷罐，鴨嘴罐位置功能、查詢(xún)機(jī)車(chē)、魚(yú)雷罐、鴨嘴罐所在位置功能及歷史軌跡回放功能。

3 結(jié)語(yǔ)

柳鋼原有生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)無(wú)法對(duì)全廠鐵水罐和火車(chē)運(yùn)行路徑進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，實(shí)時(shí)跟蹤需要通過(guò)電話(huà)或者對(duì)講機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)信息化及通訊的高效化開(kāi)發(fā)了鐵水跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水罐運(yùn)輸過(guò)程的自動(dòng)完整跟蹤，解決了柳鋼對(duì)鐵水罐運(yùn)輸過(guò)程的自動(dòng)識(shí)別、跟蹤和定位管理的需求。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集、跟蹤、定位鐵水罐。調(diào)度人員可在控制室的計(jì)算機(jī)軟件中查看到所有的鐵水罐的位置、行駛方向、運(yùn)載狀態(tài)等信息，為調(diào)度人員提供了管理依據(jù)，提高了運(yùn)行效率。結(jié)合公司目前正投用的MES系統(tǒng)，整個(gè)公司的排產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)節(jié)奏均由公司總調(diào)負(fù)責(zé)安排，而鐵水跟蹤系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)鐵鋼平衡、順行生產(chǎn)的重要保證，因此鐵水跟蹤系統(tǒng)的投運(yùn)使得公司生產(chǎn)管理水平得以大幅提升。此外，該系統(tǒng)均由柳鋼軟件人員自主開(kāi)發(fā)完成，總投資約70萬(wàn)元，與國(guó)內(nèi)同行業(yè)軟件公司報(bào)價(jià)為1700多萬(wàn)元相比，為公司節(jié)省了大筆的項(xiàng)目投資成本。

作者簡(jiǎn)介：程?。?984-），男，湖北隨州人，供職于廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司信息管理部，研究方向：自動(dòng)化及信息化。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）