火电厂灰库监管系统解决方案

火电厂灰库监管系统解决方案1项目背景及目标“十一五”以来，我国大力推进节能减排，发展循环经济，建设资源节约型环境友好型社会。在国家政策的引导和支持下，火电发电公司粉煤灰的销售持续快速增长，但是与之不相应的是销售管理工作落后、效率低、易出错、不规范。灰库监管系统是采用可编程自动化控制器技术（PAC）技术、射频识别技术(RFID)技术、计算机信息管理技术等对粉煤灰销售及现场装灰进行管控，通过系统的实施可以规范粉煤灰销售的流程，同时极大的提高工作效率，规避不规范操作的出现，所有销售数据及销售流程都统一存储在数据库中，方便查阅、追查、统计分析。2系统总体设计射频识别即RFID（RadioFrequencyIDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID系统工作原理如图1所示：图1RFID工作原理从图l中可看出阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号；当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，向阅读器发送出自身编码等信息；阅读器采集信息、解码之后，将数据送至计算机主机进行处理。射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。通过射频识别技术的应用，可以实现远距离自动身份识别。2.1总体设计思想系统设计的总体思想是：通过ID卡唯一标识每一辆车，同时ID卡与客户进行绑定，实现一车一卡，一户多卡的对应，ID卡可以实现充值与扣费。粉煤灰的整个销售流程就是：刷卡——识别——判断——刷卡。只有系统中登记的有效的ID卡才能一步一步走销售流程，直到刷卡结算出厂；若是无效或失效的卡，系统弹出错误提示。所有刷卡、识别、判断过程由程序自动进行，整个装灰的流程与现在的流程无任何区别，其装灰流程如图2。图2车辆装灰流程图首先进厂时刷ID卡、读取ID卡信息，秤皮重，确认用户身份及装灰等级，对其进行排队；等到排队位置时，语音叫号通知相应车辆到指定的装车位装车；车辆到指定装车位ID卡读卡器读取用户ID卡信息，ID卡信息传回到后台服务器，系统核对卡内信息、入厂登记信息、装灰点灰级设置信息，当各个节点信息核对相符时，系统向门禁PLC发送升起道闸指令，允许车辆进入灰库，人工装灰；装车完毕后，刷ID卡出门禁，车辆到达磅房，读取称重信息，结算，完成整个流程，出厂。2.2系统设计原则 标准化：设计及其实施按照国家和地方的有关标准进行。选用的系统设备、产品和软件尽可能符合工业标准或主流； 先进性：工程的整体方案将保证具有明显的先进特征。考虑到电子、信息技术的迅速发展，本设计在技术上将适度超前，所采用的设备，产品和软件不仅成熟而且能代表当今世界的技术水平。 合理性和经济性：在保证先进性，满足用户需求的同时，以提高工作效率，节省人力和各种资源为目标进行工程设计，充分考虑系统的实用、适用和效益，争取获得最大的投资回报率； 结构化和可扩充性：系统的总体结构将是结构化和模块化的，具有很好的兼容性和可扩充性，既可使不同厂商的设备产品综合在一个系统中，又可使系统能在日后得以方便地扩充，并扩展电厂未来可能投入量产的其他副产品（例如灰渣，石膏，飘珠等）； 安全可靠：本系统在单独局域网络中运行，与电厂其他系统物理隔离。 管理简单：全面综合优化、优选，强调以人为本，系统易学易用，实现现代化管理。2.3系统的实现技术A系统技术平台选择本系统是基于.Net平台开发，应用SQLServer2005企业数据库，是目前使用较广泛的开发平台和数据库软件，其管理功能强大，能满足本系统对于数据管理的需求，在稳定性、扩展性等方面都有可靠保障。.B软件环境：网络服务器操作系统：Windows2000Server/XP/2003网络终端操作系统：Windows2000Professional/XP/2003C数据库：SQLServer2005（或2000）企业版D开发工具：VisualStudio.Net（C#）E系统架构：B/SB/S架构可以实现系统所有功能代码在服务器上运行，系统数据统一存储在数据库服务器上，客户端不需要安装任何软件，仅需浏览器即可操作。3系统软件设计3.1软件功能灰库监管系统软件功能分六大模块：客户管理、磅房管理、监控管理、现场管理、查询统计、系统设置。功能结构如图3所示。图3软件功能模块其中客户管理包括：客户登记、充值、ID卡管理、车辆登记；磅房管理：自动称重、称重异常报警、结算、打印表单；监控管理：现场抓拍、实时录像、监控查询；现场管理：调度管理、门禁管理、LED屏管理、语音播报、异常管理；查询统计：条件查询、报表生产、打印；系统设置：用户管理、日志管理、权限配置。3.2客户管理模块客户管理模块主要是对客户及车辆进行统一集中管理，利用RFID无线射频识别系统对车辆进行唯一标识，RFID卡号与车牌号形成一对一关联。客户登记：（包括客户名称、RFID卡号、法人代表、客户类型、联系方式、联系地址、备注等信息）添加录入、修改、删除、查询（可按RFID卡号、客户类型、时间进行查询，可按客户名称进行模糊查询）和导出表格。充值：客户提供车牌号或RFID卡，可以对相应的账户进行充值，并打印凭据。ID卡管理：查询ID卡，管理ID卡的注销、锁定、解锁。车辆登记（包括车号、车主姓名、身份证号、RFID卡号、车型、联系方式、运输单位、备注等信息）添加录入、修改、删除、查询（可按车号、RFID卡号、时间进行查询）和导出表格。3.3磅房管理模块磅房管理模块主要实现与现有地磅称量系统无缝交互衔接，实现车辆轻车皮重自动称量、重车自动称量、货物净重自动计算、结算扣费、过磅车辆信息自动实时绑定显示、称量数据有效性判断等功能。自动称重：当车辆上磅时，远距离射频身份识别系统将会读取车辆身份识别相关信息并传输到服务器进行审核比对，若该车辆信息合法，待仪表数据稳定后，系统保存称重数据。若车辆RFID卡中的信息不正确或者称量数据超出合理范围，系统将触发报警并，提示工作人员协调处理。称重异常报警：依据企业管理需要，考虑车辆过磅皮重常见管理问题，系统提供皮重分析和皮重控制管理功能，即该车辆历次过磅，系统会自动记录各次的皮重信息，形成皮重分析波动图，供参考分析，另可依据历史的皮重值，如取平均值，最大值，最小值，设置皮重容差值，如果本次称重同一车辆皮重超过该超差值，系统控制或给出提示，检查车辆皮重产生如此大变化的原因。针对可能存在的车辆在磅上数据没有稳定，即采集数据问题，系统进行稳定读数控制，如果数据不稳定，不允许采集数据。结算：按照结算公式：（重车重量—皮车重量）×单价=结算价，对客户账户中的余额自动扣款。打印表单：打印扣款结算凭证。3.4监控管理模块监控管理模块主要是对地磅称重流程及现场装灰流程实时监控，实现抓拍和实时录像的功能。现场抓拍实时录像监控查询3.5现场管理模块现场管理模块主要是要确保只有授权车辆才可以进行装灰作业，是本系统实现确定客户、确定车辆、确定时间、确定地点、确定业务行为、可量化确定结果的核心保障，是实现电厂粉煤灰运销信息自动化管控的核心关键。实现粉煤灰出库业务全面计算机处理，提高公司工作效率和工作质量。及时提供粉煤灰统计信息，提高管理水平，杜绝管理漏洞。为决策者提供更加有效地信息，辅助其做出正确的决策，从而提高公司运营状况，提升利润空间。调度管理：调度管理根据车辆信息、运输种类、运输数量、车辆流量、车辆实时排队情况和灰仓存灰量了，以及调度操作管理员设定的调度策略，对车辆进行统一调度，合理安排，确保车辆快速装灰，同时，由于自动调度有一定的随机性，降低了装灰车辆与特定装卸人员暗中操作的可能性，为业务运行带来了节约时间和提升管理效益的好处。调度系统与各控制节点实时联网，并可以通过现场LED大屏幕。门禁管理：当车辆进入灰库，地感线圈检测到车辆，同时，RFID识别系统将识别到车辆身份信息，控制系统通过网络通信将这些信息传输到服务器管理系统进行鉴证，如果相关信息一致，且装灰流程状态正常，则安装在仓库门口的道闸会自动升起，车辆方可驶入灰仓通道，操作工即可正常对灰车进行装粉煤灰。装灰完毕后，车辆再次通过门禁，系统更新车辆状态。LED屏管理：显示通知、调度信息。语音播报：语音播报调度信息。异常管理：查询现场装灰异常情况。3.6查询统计模块统计结算模块主要是针对粉煤灰的销售情况以及客户往来款结算情况进行统计查询。条件查询：对销售情况统计查询部分，可按时间统计生成销售日报、月报、年销量比较等多种图表结构；可按粉煤灰和时间统计生成不同粉煤灰生产销售情况的各种图表结构；可按客户统计生成各客户销售情况图表结构等。报表：生产可根据客户具体需求制定并生成各种结算报表，诸如各种异常告警和违规操作记录清单查询、针对车辆和客户的各种统计和排序操作等打印：打印报表。3.7系统设置系统设置模块主要是对系统初始数据进行设置，包括结算单价、用户管理、用户权限配置等。系统配置：设置粉煤灰结算单价。用户管理：系统用户的添加、修改、删除、查询等。日志管理：记录系统登录、异常操作等。权限配置：配置用户权限，包括权限的添加、修改、删除等。4系统通信设计4.1系统网络架构灰库监管系统的主要硬件包括：数据库服务器、监控系统服务器、备份服务器、UPS、防火墙、交换机、工控机、打印机、RFID读卡器、IP枪式摄像头、LED显示屏、PLC控制的有网络通信的道闸。主要设备网络架构如图4所示。图4硬件网络架构整个系统的组网采用星型结构，距离超过100米的两端采用光纤通信。主要设备安放在磅房、灰口、管理室、服务器室。4.2系统通信原理系统的通信采用TCP/IP协议，上位机与PLC的通信采用socket接口技术实现，通过工业以太网进行通信，读卡器选择带以太网接口模块的，网络架构按照星型布置。通信原理图如图5所示：图5系统通信原理图通信的过程具体如下：1、司机刷RFID卡，读卡器读取卡内信息并将信息发送给PLC控制系统；2、PLC控制系统按照固定的格式打包信息发给上位机；3、上位机收到数据包后，解析，并将现场的信息和数据库中的信息进行比对，将比对结果打包发给PLC控制系统；4、PLC控制系统根据审核结果控制相应给料机是否进行工作，并将当前的车辆信息、料位计的料位高低、给料机的工作状态，以及异常情况显示在PLC控制系统的显示屏上。4.3RFID通信设置RFID读卡器设置统一采用定时读取模式，150ms读取一次，启用ID相邻判别，ID相邻判别时间为30s，即同一个RFID标签在一个读卡器读取范围内，第一次读取和第二次读取间隔30s，这个设计主要是为了减轻服务器的压力。RFID标签被读取后传输到上位机的通信格式如下：例：0000E3006019D26D1CE9AABBCCDD0151FF一个RFID标签共十七个字节的十六进制数据。其中：第一个00：开始标志第二个00：设备号E3006019D26D1CE9AABBCCDD：RFID卡唯一ID号01：天线编号，本次识别来自哪个天线51：校验和，计算：从首个字节至倒数第三个字节，共15字节FF：结束标志5系统演示装置硬件选型系统演示装置主要硬件配置清单如表1：表1系统演示装置硬件配置清单单位：元序号名称型号单位数量单价小计备注1RFID中远距离读写器捷通JT-8280B台1300030002RFID近距离读写器捷通JT-6210台16006003RFID识别卡捷通JT15532张10202004PACGERX3i