煤炭发运无人值守系统的研究与应用

文 /宋 伟 刘莉莉

山东能源龙矿集团主业为煤炭生产，龙口本部有矿井3个，煤炭加工单位2个，磅房10个，最长距离20公里。2004年龙矿集团建设了煤炭销售系统，采用C/S模式，分别在各磅房现场发运，通过计算机计量终端实现发运数据的上传、打印，发运数据统一存放于龙矿集团煤炭销售公司服务器。

类似于多数的煤矿发运计量管理，龙矿集团原煤炭销售系统是靠计量员在磅房现场进行计量和监控，每个计量点都需要二十四小时驻扎人员值班，每班一个磅房现场至少8名人员。现有计量点不仅点分散，现场工作人员多，而且现场条件差，不利于集中管理和监督，计量过程中也易产生人为误差或失误。

2017年，龙矿集团开展煤炭发运无人值守系统的研究与建设，通过自动化、智能化的方式，对煤炭发运现场过磅车辆进行车号识别、位置调整、数据采集储存和统计打印，达到了远程控制、无需值守、如临其境的设计要求，规避了管理漏洞，真正做到减人提效。

一、项目的提出及方案确定

煤炭发运无人值守系统主要目的是实现集中管理调度、防止司磅员与司机作弊行为、实现计量员业务负荷分配均衡、提高计量业务的整体作业效率。

无人值守方式采用业内较普遍使用的远程计量及防作弊系统，通过网络进行声像和计量数据采集、红外线防作弊控制，使管理人员在远程集控室实现远程计量，切断司磅员与司机的直接接触，规避管理漏洞，实现磅房无人值守。

目前业内主流的远程计量系统多采用IC卡或RFID电子标签方式实现司机自助计量，这种方式多是与车辆一一绑定，提前将磅单及车辆信息存储于卡的芯片内。由于到龙矿集团购买煤炭的客户及车辆并不固定，采用IC卡或RFID电子标签方式回收困难。经过论证，最终选用了提煤单和磅单上打印条形码，通过磅房条形码扫描器进行扫码实现信息的交互。采用条形码方式的提煤单及磅单成本低，司机可重复使用，利用完毕后可以丢弃。

二、工作原理

煤炭发运无人值守系统利用视频监控传输技术，结合计算机网络技术，建立集图像、声音、数据、现场设备控制于一体，完整地解决了在偏远及脏乱差环境下的计量问题，实现了现场无人值守和数据远程传输的本地化计量。整个远程计量系统采用集中管理、分布监控的设计思路，所有业务数据(数据、语音、图像、控制信号等)经过数字化处理，通过计量专网进行远距离传输。系统整体设计采用三级架构。

1. 数据采集层

各计量站点的采集包括仪器仪表数据、视频信号、音频信号、控制信号的采集，同时包括音频信号的输出设备、控制信号的输出等。

2. 数据管理层

计量中心管理主机作为整个系统的核心枢纽，负责整个网络的管理、权限分配控制，负责协调、管理系统间的数据交换，同时也作为数据备份中心。

3. 业务应用层

远程计量监控中心计量工作站各计量员通过授权使用业务应用系统，实现远程计量业务操作和远程计量监控。

为保障整个系统的安全性、可靠性，以及数据传输的实时与有效性，三个层面间尽量采用光纤接入方式，为企业建立一个高带宽、高服务质量、可持续发展的远程计量监控专用网络。

三、系统概述

系统主要包括以下六种功能。

1. 视频管理

集成磅房视频图像，具备车辆称重视频图像截图或录像保存备查功能；运销管理人员可以远程或本地实时查看车辆检斤情况，能够辅助销售人员管理车辆实时情况，并对违规车辆及时处理。

2. 远程计量管理和无人值守

实现过磅操作人员与车辆人员分离，避免联合作弊情况的发生，同时实现计量任务随机选择空闲远程计量终端，减少远程计量人员的数量；通过远程计量管理实现磅房无人值守。

3. 条形码管理

采用条形码等技术规范管理煤炭现场销售业务管理需求。

4. 智能提示功能

集成语音提示、LED屏幕显示功能，如通过语音提示能够正确引导司机准确上下磅、出入装载点；通过LED屏幕能够显示车辆称重数据信息，并及时告知客户，提高企业服务质量和用户信息透明度。

5. 红外防作弊

集成红外线防作弊管理模块，防止车辆在检斤过程中不完全上磅，造成车辆检斤数据不准确，给企业带来不必要的损失。

6. 监控报警

在出现违规情况时，主动提供各类报警信息，即由被动监控转为主动监控。

四、计量过程简述

系统采用集控室远程集中检斤模式，检斤人员在集控室通过视频查看地磅现场情况，通过对讲功能同过磅客户进行沟通对话，主要业务有空车检斤、重车检斤和销货等待。

1. 空车检斤

车辆到达门岗，门岗管理人员给司机发放进门小票，司机持进门小票进场。

车辆上磅后，集中检斤室检斤终端（过磅电脑）自动连接地磅终端，检斤终端自动显示地磅视频画面和仪表数据等信息，通过远程语音对讲，询问司机车牌号，通过磅前摄像机、ATM机视频画面查看进门小票上车辆号是否正确。

确认车牌号后，在检斤页面录入车辆号，同时司机刷发运通知单条形码，系统自动获取发运通知单信息后，点击“保存”按钮，保存成功后，检斤终端语音提示检斤成功，LED显示检斤车辆的车号和皮重信息，条码打印机打印空车磅单（二联），司机持空车磅单进煤场装煤，空车检斤完成。

2. 重车检斤

车辆装煤后，进行重车检斤，车辆上磅，集中检斤室检斤终端自动连接地磅终端，检斤终端（过磅电脑）自动显示地磅视频画面和仪表数据等信息。

司机扫描空车磅单条形码，系统自动获取空车检斤信息，通过语音对讲、磅前摄像机确认车号正确后，点击“保存”按钮完成重车检斤，检斤保存成功后，地磅终端语音提示司机下磅，LED显示检斤车号和净重信息，条码打印机打印重车磅单（四联），司机持重车磅单下磅、出门岗，重车检斤完成。

3. 销货等待

在过重车时，发运通知单的发运量不足但新的发运通知单尚未下达时，点击“销货等待”按钮，车辆进入销货等待状态。新的发运通知单下达后，点击下销售货等待列表中的“解除等待”按钮，车辆信息显示到检斤页面中，输入新的发运通知单号，点击“保存”按钮，完成检斤。

五、特色技术应用

1. 上位机及下位机技术

（1）概念介绍

上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PC、单片机之类。

上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般模拟量），转化成数字信号反馈给上位机。

（2）远程计量图例描述，如图1所示。

图例中下位机为地磅计量终端PC，连接着仪表和地磅相关设备，收集设备信号，上位机为远程计量终端PC，实现接收下位机信号，控制下位机设备的各种动作。

（3）流程描述

下位机检测到车辆上磅后，由调度中心检查当前空闲上位机，检测到空闲上位机后，将下位机与上位机直接连通，下位机将当前设备信息发送到上位机，上位机处理接收到的信息并向下位机发送控制指令。业务处理完成后，上位机请求调度中心断开连接，等待下次业务请求。

（4）主要技术

系统采用Socket技术，Socket通信是网络计算机进行通信的一种方法，通过网络底层传输技术，实现主机之间的通信。

2. 条形码技术

（1）概念介绍

条形码技术是随着计算机的发展而兴起的一门新技术，已经在全世界八十多个国家和地区广泛使用，我国正处在开发和推广的重要阶段。

条码技术具有以下优点：

①可靠准确。据资料显示，键盘输入平均每300个字符有一个错误，而条码输入平均每15000个字符有一个错误。如果加上校验，位出错率是千万分之一。

②数据输入速度快。键盘输入，每分钟打90个字的打字员1.6秒可输入12个字符或字符串，而使用条码，做同样的工作只需0.3秒，速度提高了5倍。

③经济便宜。与其他自动化识别技术相比较，推广应用条码技术，所需费用较低。

④设备简单。条码符号识别设备的结构简单，操作容易，无需专门训练。

（2）条形码技术在煤炭发运无人值守系统中的应用

①发运通知单。在发运通知单上打印条形码，客户在地磅检斤的时候，直接扫描条形码，系统根据条形码自动提取发运通知单信息，避免了人工报通知单号带来的失误，提高过磅效率。

②检斤单。在检斤过磅单上打印条形码，在复磅或重车检斤时，扫描空车磅单条形码，系统根据条形码自动提取空车信息，避免人工报空车车号带来的失误，提高过磅效率。

六、应用效果

煤炭发运无人值守系统不仅对规范计量流程、防止人为误差、作弊和减少成本、提高效率有重要作用，而且可以实现无人值守、集中式计量管理、均衡工作量，还可以对计量过程中产生的计量异议可追溯和进行快速的分析。该系统自投用以来，系统运行稳定，计量数据准确，音频、视频图像清晰稳定无抖动，防作弊试验无错报、漏报现象，效益明显。

图1 远程计量描述图

1. 有效节省人力成本

煤场每班2人负责系统现场巡检及协调工作，集控室每班2人，负责监控系统运行。从原来五个磅房司磅员40人，减少为12人，年节省人力成本170余万元。

2. 提高计量效率

从原来的每车磅单都要人工输入信息，到现在使用条形码的磅单计量时司机自动、自助计量以及远程集中计量，大大节省了计量时间，提高了计量工作和发运效率。

3. 确保公平计量，提高客户满意度

原来没有监控手段，计量存在很大的随意性。系统投入使用后，杜绝了人为因素且使计量的整个过程有证据可查，从而使计量公平、公正，提高了客户的满意度。

七、小结

山东能源龙矿集团煤炭发运无人值守系统的应用证明，建设远程集中计量管理系统，是现代大中型煤炭企业实施信息化工程的需要。它可以改进现在计量管理流程和提高计量管理水平，完善计量管理体制，提高计量效率，缩短计量时间，提高客户满意度和发运效率，对提高公司的市场竞争力具有重要意义。