選礦廠車輛自動識別控制系統的設計

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）

選礦廠車輛自動識別控制系統的設計

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識別控制系統的設計方案。主要介紹了RFID無線射頻技術在入廠、計量、采樣、出廠四個環節中的應用，以及底層通訊協議規范。

無線射頻技術；自動識別；RS232

1 汽車自動識別控制系統

汽車自動識別控制系統共四個環節，分別是入廠、計量、采樣和出廠環節。

1.1 入廠自動識別系統

入廠自動識別控制系統主要完成車輛信息注冊、車輛識別、車輛信息匹配、車輛排隊和車輛管理功能。該系統主要有車輛注冊及識別系統，自動匹配系統、車輛排隊系統和車輛管理系統組成。采用RFID無線射頻技術讀取運輸車輛電子標簽的編碼，系統自動調取相應的車輛信息，并選定供應商、礦點、礦種信息，完成來礦信息的采集。使用擋車器、語音技術、LED屏顯示控制車輛在整個工作環節的信息提醒；利用廠內的計算機網絡與設備控制系統專屬網絡達到數據共享。

汽車第一次入廠時由工作人員把車輛的具體信息如車牌號、車輛尺寸、拉筋位置、空車重量等輸入系統，就完成了車輛注冊工作，并在該輛汽車的前擋風玻璃內側粘貼一張易碎一次性電子標簽（RFID）。電子標簽具有唯一性，實行一車一卡統一管理來礦的工作流程。對于電子標簽損壞的車輛進行補卡，對于退回的電子標簽進行銷毀。

一般情況下，只允許進行了車輛注冊的汽車進廠，由于重大違規進入廠方“黑名單”和未注冊的車輛不允許進廠。車輛進廠時，車輛按要求停在規定的位置。RFID識別裝置通過掃描電子標簽即讀取了車輛信息，同時司機可以自己在自動觸摸屏選礦機上點擊運輸選礦的合同、供應商和礦種信息，或者由工作人員幫助輸入合同、供應商和礦種信息，進而完成車輛信息匹配。

讀取電子卡卡內數據，確認卡內所存的車牌號與在數據庫中所對應的車牌號是否一致，確認該車牌號是否已列入黑名單，驗證排隊順序。驗證全部通過系統自動開啟擋車器，并記錄進入時間。入廠環節如圖1所示。

圖1 入廠環節效果圖

1.2 計量環節自動識別系統

計量環節的自動識別控制系統可以分為稱重自動識別控制系統和回皮自動識別控制系統。主要完成車輛識別和稱重數據采集。

車輛到達稱衡器時，系統通過紅綠燈和道閘指引車輛是否可以上衡。然后智能自動識別裝置采用RFID無線射頻技術，自動掃描車卡信息，并且配合外圍控制設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，系統自動記錄稱重時間、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，系統自動報警。

系統特點：

（1）系統實現稱重數據的自動采集，能夠發現和處理汽車上衡的過程中出現的各種問題，解決現場秩序混亂、杜絕管理上的漏洞；

（2）稱重系統應能夠進行車輛位置檢測，防止車輛不完全稱重等作弊行為；

（3）在車輛位置檢測等設備發生故障情況下，系統應具備手動操作功能以實現稱重系統正常運行；

（4）采用車輛電子標簽編號實現選礦及運輸車輛的分配，杜絕車輛及運輸單位的作弊問題；

（5）能夠進行合理車輛運輸判定，對問題車輛予以報警禁閉，鎖定采樣和車輛稱量功能；

（6）數據庫修改設置兩級密碼，建立報警檔案，并可由授權人員查看。計量環節如圖2所示。

圖2 計量環節效果圖

1.3 采樣自動識別控制系統

采樣環節自動識別控制系統主要完成車輛識別、車輛信息匹配、車輛定位、自動分配集樣桶、隨機布置采樣點、自動封裝編碼等功能。該環節的自動識別控制系統的工作模式可以分為全自動工作模式、半自動工作模式和手動工作模式。

入廠汽車到達采樣點，系統通過紅路燈和道閘指引車輛是否可以進入采樣區域。智能自動控制裝置采用RFID無線射頻技術自動掃描車卡信息，指導系統自動選擇集樣桶。系統完全能夠隨機對車輛進行全斷面采樣，使用超聲波、紅外技術確定車輛是否準確停車到位，停車到位后有語音提示開始采樣，系統開始自動采樣。自動識別系統與采樣機完全復位信號互鎖，確保不發生車輛采樣過程中誤動。通過信號燈、道閘提示車輛是否可以離開采樣點，并配合LED顯示器顯示相應的文字。該系統具有自動記錄采樣時間的功能。

當前批次采樣完成，或者集樣桶滿時，自動識別控制系統向自動封裝編碼裝置發出工作信號。此時樣品自動傳輸到自動封裝機處，當封裝機完成封裝后，系統自動噴碼。編碼信息主要是礦點信息、當前批次、采樣量、采樣點數、采樣時間等信息。整個工作過程無人工干擾。當系統自動識別控制系統出現故障時，可以通過采樣機的操作臺進行半自動或者手動采樣方式進行采樣。

（1）實現對采樣機自動控制，以保證采樣過程高效、準確和公正地完成；

（2）系統自動讀取車卡信息、根據采樣方案形成采樣編碼，自動選擇集樣桶；

（3）利用排隊序列實現采樣序列管理，防止堵塞等現場混亂的問題；

（4）系統發生故障的情況下，系統具備手動控制進行采樣；

（5）使用電子標簽進行唯一采樣判斷，以杜絕虛假采樣問題；

（6）確認采樣區域：超聲波、紅外、激光、微波等技術確定采樣區域；

（7）隨機選點：采樣機隨機選擇采樣點采樣，并記錄采樣時間、采樣點數；

（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；

（9）采樣結束：采樣頭回位后，系統發出語音提示和信號指示，綠燈亮、道閘抬起放行，此時允許放行，下一輛車輛進入采樣區域；

（10）全部完成后，將采樣數據自動上傳至入廠智能管理系統中。自動采樣環節如圖3所示。

圖3 自動采樣環節效果圖

1.4 出廠自動識別控制系統

出廠自動識別控制系統主要功能是車輛識別，信息匹配，打印磅單等功能。

運輸車輛按規定走完流程，可正常出廠。智能控制裝置采用RFID無線射頻技術，自動掃描車卡信息，系統判斷車輛沒有違規可以正常出廠，由紅綠燈提示、通過擋車器配合語音提示系統控制車輛是否可以出廠。同時記錄出廠時間。系統特點：

（1）實現自動讀取車卡信息；

（2）系統判斷皮重、毛重、場內停留時間是否在正常值內，如存在問題，系統對車輛進行鎖車，并報警；

（3）實現對無違規記錄的車輛放行出廠；

（4）系統自動打印磅單；

（5）與監控系統接口，具有視頻抓拍功能。出廠自動識別系統如圖4所示。

2 火車自動識別控制系統

2.1 火車車號識別原理

電子標簽已由鐵路系統統一安裝，只需在現有軌道衡計算機系統內增加由主機、計軸判輛和開/關機磁鋼傳感器、天線、饋線、射頻收發組件、解碼組件、通訊電纜等組成的電子標簽讀出裝置及稱重車輛車號自動識別軟件，即可實現計量自動稱重。基本工作原理：當安裝有電子標簽的車輛進入自動識別器天線發射的微波信號區域時，電子標簽接收微波信號并將一部分能量轉換為直流電，供電子標簽內部電路工作，而將另一部分微波能量反射回自動識別器設備。電子標簽反射回的微波信號已經攜帶了電子標簽內儲存的數據信息，經過自動識別器主機解碼，生成固定且與列車量序一一對應的數據格式，將衡器的重量數據信息通過約定的通訊方式傳送到的自動識別器，由自動識別器主機將所收重量信息與自身的車號信息相結合，就可以完整的實現軌道衡車號稱重一次自動采集。其工作原理如圖5所示。

圖4 出廠自動識別系統效果圖

圖5 火車車號識別工作原理圖

2.2 火車計量自動識別系統

火車來礦時，由入廠調度維護人員錄入火車車輛礦點、礦種信息，并核對車廂編號。識別控制系統與火車車號識別系統、衡器計量系統形成數據接口，稱重數據與電子標簽內車廂編號等信息自動匹配，結合毛重、皮重（火車自動標識卡中讀數），并根據扣噸數等信息，計算出凈重。生成車輛入廠計量記錄并自動上傳至識別控制系統，對數據進行統一存儲和管理。

火車采樣自動識別系統：在火車進車線上安裝一套火車車號識別裝置，并與采樣裝置實現通信。火車進入重車線后自動讀取車廂編號，識別控制系統與火車車號識別裝置、采樣裝置控制系統建立數據接口，能根據車輛來礦大票信息（礦種、礦點、車輛編號等）、車號識別器讀取的信息以及采樣方案等信息，自動分配該節車輛的采樣方式，并按照規則發送采樣指令完成采樣。具備兩種采樣方式同時采樣。

3 通訊協議

3.1 通信協議結構

此通信協議是上位機通過串行通信接口操作讀寫器的通信規范。命令和響應數據由連續的字節流組成數據包，長度可變，并采用校驗和方法進行檢錯。

（1）RS232參數設置。物理接口符合RS-232規范要求。1位起始位、8位數據位、1位停止位、無奇偶校驗。通信波特率設計為38400bps、115200bps可選。默認波特率為115200bps；

（2）數據包格式定義（見表1、表2）。

表1 上位機指令數據包格式定義表

表2 讀寫器返回數據包定義

[1]楊迎新,趙驥,劉順清,等.車輛自動識別管理系統的設計與開發[J].煤炭技術,2010,(7):246-247.

[2]劉影.選礦廠監控系統設計與研究[D].江蘇科技大學,2015.

[3]王瓊芳.選礦廠磨礦系統球磨同步電機勵磁控制系統的數字化改造[D].電子科技大學,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