程巍　張海峰　肖箐　陳振宇　潘智　莫春

摘要：自主開發(fā)的鐵水罐跟蹤系統(tǒng)基本原理是通過物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID設(shè)備及其標簽并通過移動4G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對鐵水罐、車架和火車機車的定位跟蹤。調(diào)度人員通過該系統(tǒng)直接下發(fā)調(diào)度指令到運行機車，不僅實現(xiàn)了調(diào)度指令的自動下發(fā)及高效執(zhí)行，還可以實時跟蹤到鐵水罐的使用情況以及機車的運行情況，優(yōu)化了空罐的使用效率，提高了鐵路運輸?shù)男省?/p>

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；射頻識別RFID；4G網(wǎng)絡(luò)；鐵水罐；自動跟蹤系統(tǒng)；鐵路運輸 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：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1000萬噸每年，鐵水的運輸壓力比以前100萬噸每年的生鐵產(chǎn)量增加了9倍，鐵水調(diào)度問題亟待解決。近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進及鋼鐵企業(yè)兩化融合的推進，各鋼鐵企業(yè)正加快引進該新技術(shù)，并投入實際應用。RFID產(chǎn)品已廣泛應用于工業(yè)企業(yè)、智能交通、高速公路、鐵路及身份識別等領(lǐng)域，相較于GPS定位系統(tǒng)和軌道微機聯(lián)鎖系統(tǒng)，RFID產(chǎn)品響應更快、更精確。鐵水跟蹤系統(tǒng)通過寫入標簽里的信息可準確對標簽進行編碼，然后通過編寫程序軟件對標簽進行讀取，并把讀取到的信息傳回到數(shù)據(jù)庫，實時跟蹤和指導鐵路運輸，大大緩解了柳鋼目前的鐵路運輸壓力，并提高了鐵水運輸?shù)男省?/p>

2 方案設(shè)計及實施

2.1 方案設(shè)計

方案設(shè)計原理示意圖如下圖1所示，其中虛線表示非接觸。

2.2 數(shù)采數(shù)據(jù)庫設(shè)計

標簽的編碼信息設(shè)計共包含24位，其中前10位為保留位，為日后的信息增加預留，前10位全部編碼為0。接下來的8位為標簽名稱，由字母和數(shù)字組成，標簽名稱是唯一的，最后的6位為標簽序號，序號也是唯一的。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的字段共五個，分別為：（1）TAG_ID表示標簽信息；（2）TAG_NO表示標簽號；（3）TAG_NAME表示標簽名稱；（4）TAG_LOCATION表示標簽位置；（5）SN_NAME表示信號機名。

通過手持式標簽讀寫器將預先設(shè)計好的編碼信息分別寫入地面標簽、車頭標簽、車架標簽及鐵水架高溫標簽中，這些寫入編碼的標簽有了自己唯一的標識，實現(xiàn)識別功能。

2.3 硬件安裝

2.3.1 標簽安裝。標簽的安裝分別是地面標簽、車頭標簽、車架標簽、鐵水罐身標簽的安裝。將寫入信息的相應標簽根據(jù)使用要求安裝到相應位置。具體安裝見圖2和圖3。

2.3.2 RFID天線安裝。RFID天線的安裝分別是火車底部車載天線、鐵軌軌道鋪設(shè)天線、軌旁鐵水罐及機車天線安裝。根據(jù)設(shè)計好的天線號進行標號敷設(shè)安裝。具體安裝見圖2和圖3。

2.3.3 車載電腦及UPS安裝。在機車頭安裝UPS，為RFID主機及車載電腦提供穩(wěn)定電源。將防護等級為IP65的達文科技專用車載電腦安裝到機車操作室的固定位置，并與RFID主機相連。具體安裝見圖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)有二級網(wǎng)絡(luò)進行就近接入，采用有線方式連接，主要包括光纖的敷設(shè)、雙絞線的連接等；（2）車載電腦組網(wǎng)：利用中國移動的4G網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)回傳，實現(xiàn)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換。

2.4 應用軟件開發(fā)

應用軟件包括以下主要程序：鐵運調(diào)度、罐架信息采集與綁定、高爐信息采集與綁定、車頭信息采集、固定存罐線信息采集及鐵水運輸監(jiān)控網(wǎng)頁等，以上程序除鐵水運輸監(jiān)控網(wǎng)頁為B/S架構(gòu)，其余均為C/S架構(gòu)。

2.4.1 鐵水調(diào)度程序開發(fā)。調(diào)度程序主要包括調(diào)車計劃指令下發(fā)、車架掛甩操作、機車實時信息監(jiān)控、車架及鐵水罐實時信息監(jiān)控、空罐重罐靜置超時報警、鐵水分流去向和罐型選擇下發(fā)、接收功能、爐底鐵水罐對罐狀態(tài)實時監(jiān)控、接收上罐、下罐信息功能、RFID設(shè)備狀態(tài)提醒等功能。

計劃的編寫：每個掛或者甩作業(yè)，生成一個確認完成按鈕，將計劃發(fā)送給調(diào)車員與機車司機，并且調(diào)車員與司機確認收到計劃，同時確保調(diào)車員和司機收到的是同一條計劃。

計劃類型的編寫：包括車頭、罐號、掛車地點。下發(fā)計劃時，在計劃顯示區(qū)顯示編寫好的計劃，并出現(xiàn)確認按鈕。爐底對罐作業(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發(fā)。調(diào)車計劃指令下發(fā)包括重罐、半重罐信息綁定，空罐受鐵口對位采集，受鐵時間采集，鐵水爐號、溫度、成分、重量采集，機車及車架進入與離開爐底信息采集等功能。

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

2.4.4 固定存罐線信息采集程序開發(fā)。對存罐線上的罐號與車架號信息進行采集跟蹤。

2.4.5 鐵水運輸監(jiān)控網(wǎng)頁開發(fā)。取和利時微機連鎖數(shù)據(jù)，獲取機車信息，地面標簽信息。實時監(jiān)控機車、魚雷罐，鴨嘴罐位置功能、查詢機車、魚雷罐、鴨嘴罐所在位置功能及歷史軌跡回放功能。

3 結(jié)語

柳鋼原有生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)無法對全廠鐵水罐和火車運行路徑進行自動跟蹤，實時跟蹤需要通過電話或者對講機來實現(xiàn)。為實現(xiàn)信息化及通訊的高效化開發(fā)了鐵水跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對鐵水罐運輸過程的自動完整跟蹤，解決了柳鋼對鐵水罐運輸過程的自動識別、跟蹤和定位管理的需求。該系統(tǒng)可實時采集、跟蹤、定位鐵水罐。調(diào)度人員可在控制室的計算機軟件中查看到所有的鐵水罐的位置、行駛方向、運載狀態(tài)等信息，為調(diào)度人員提供了管理依據(jù)，提高了運行效率。結(jié)合公司目前正投用的MES系統(tǒng)，整個公司的排產(chǎn)計劃與生產(chǎn)節(jié)奏均由公司總調(diào)負責安排，而鐵水跟蹤系統(tǒng)則是實現(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發(fā)完成，總投資約70萬元，與國內(nèi)同行業(yè)軟件公司報價為1700多萬元相比，為公司節(jié)省了大筆的項目投資成本。

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

（責任編輯：黃銀芳）