鐵水罐自動跟蹤系統的開發及應用

程巍　張海峰　肖箐　陳振宇　潘智　莫春

摘要：自主開發的鐵水罐跟蹤系統基本原理是通過物聯網射頻識別RFID設備及其標簽并通過移動4G網絡實現對鐵水罐、車架和火車機車的定位跟蹤。調度人員通過該系統直接下發調度指令到運行機車，不僅實現了調度指令的自動下發及高效執行，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，優化了空罐的使用效率，提高了鐵路運輸的效率。

關鍵詞：物聯網；射頻識別RFID；4G網絡；鐵水罐；自動跟蹤系統；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量增加了9倍，鐵水調度問題亟待解決。近年來物聯網技術的突飛猛進及鋼鐵企業兩化融合的推進，各鋼鐵企業正加快引進該新技術，并投入實際應用。RFID產品已廣泛應用于工業企業、智能交通、高速公路、鐵路及身份識別等領域，相較于GPS定位系統和軌道微機聯鎖系統，RFID產品響應更快、更精確。鐵水跟蹤系統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據庫，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，并提高了鐵水運輸的效率。

2 方案設計及實施

2.1 方案設計

方案設計原理示意圖如下圖1所示，其中虛線表示非接觸。

2.2 數采數據庫設計

標簽的編碼信息設計共包含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。數據庫設計的字段共五個，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、鐵軌軌道鋪設天線、軌旁鐵水罐及機車天線安裝。根據設計好的天線號進行標號敷設安裝。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 以太網的安裝及連接。（1）地面固定設備組網：利用公司內部現有二級網絡進行就近接入，采用有線方式連接，主要包括光纖的敷設、雙絞線的連接等；（2）車載電腦組網：利用中國移動的4G網絡將采集數據回傳，實現與系統數據庫進行數據交換。

2.4 應用軟件開發

應用軟件包括以下主要程序：鐵運調度、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控網頁等，以上程序除鐵水運輸監控網頁為B/S架構，其余均為C/S架構。

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

計劃的編寫：每個掛或者甩作業，生成一個確認完成按鈕，將計劃發送給調車員與機車司機，并且調車員與司機確認收到計劃，同時確保調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。下發計劃時，在計劃顯示區顯示編寫好的計劃，并出現確認按鈕。爐底對罐作業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，轉爐或者煉鐵給提示。鐵水調度程序界面如圖4所示：

2.4.2 高爐信息采集與綁定程序開發。調車計劃指令下發包括重罐、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。包括車頭位置信息實時回傳，設備狀態信息回傳，調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。對存罐線上的罐號與車架號信息進行采集跟蹤。

2.4.5 鐵水運輸監控網頁開發。取和利時微機連鎖數據，獲取機車信息，地面標簽信息。實時監控機車、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 結語

柳鋼原有生產調度系統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。為實現信息化及通訊的高效化開發了鐵水跟蹤系統，該系統可實現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。該系統可實時采集、跟蹤、定位鐵水罐。調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、運載狀態等信息，為調度人員提供了管理依據，提高了運行效率。結合公司目前正投用的MES系統，整個公司的排產計劃與生產節奏均由公司總調負責安排，而鐵水跟蹤系統則是實現鐵鋼平衡、順行生產的重要保證，因此鐵水跟蹤系統的投運使得公司生產管理水平得以大幅提升。此外，該系統均由柳鋼軟件人員自主開發完成，總投資約70萬元，與國內同行業軟件公司報價為1700多萬元相比，為公司節省了大筆的項目投資成本。

作者簡介：程巍（1984-），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）