煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張春光

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煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張春光

（廣州發(fā)展燃料港口有限公司，廣東 廣州 511457）

開拓智能物流、提升供應(yīng)鏈效能和信息化帶動(dòng)工業(yè)化已成為煤炭物流行業(yè)的發(fā)展模式。智能化物流倉儲(chǔ)平臺(tái)技術(shù)是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、無線通迅技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)、自動(dòng)化裝卸設(shè)備等先進(jìn)的信息技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)綜合應(yīng)用于整個(gè)物流作業(yè)、運(yùn)輸服務(wù)及港口管理等的各個(gè)環(huán)節(jié)。詳細(xì)闡述了煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)化的建設(shè)能提高設(shè)備的穩(wěn)定性和運(yùn)行可靠性，從而降低能耗，改善勞動(dòng)環(huán)境，有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本，促使倉儲(chǔ)布局更加合理，提高煤炭周轉(zhuǎn)率。

煤炭；智能倉儲(chǔ)；數(shù)字化煤場(chǎng)；立體監(jiān)控系統(tǒng)

目前，國內(nèi)煤炭市場(chǎng)低迷，煤炭行業(yè)產(chǎn)能形勢(shì)不容樂觀，大量進(jìn)口煤涌入也沖擊著國內(nèi)市場(chǎng)。從另一角度看，未來煤炭物流也將會(huì)呈現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)服務(wù)化、交易發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)化和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展化的趨勢(shì)。發(fā)展綠色煤炭、開拓智能物流，提升供應(yīng)鏈效能和信息化帶動(dòng)工業(yè)化等已成為煤炭物流行業(yè)的發(fā)展模式。

隨著國家“十三五”規(guī)劃相關(guān)政策出臺(tái)，各省及市力推供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，實(shí)施“三去一降一補(bǔ)”政策，提高供給體系質(zhì)量和效率，以解放和發(fā)展社會(huì)生產(chǎn)力，相應(yīng)的煤炭物流行業(yè)市場(chǎng)化的相關(guān)變革也將進(jìn)一步加速。

智能化物流倉儲(chǔ)平臺(tái)技術(shù)是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（Web）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、無線通迅技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)、自動(dòng)化裝卸設(shè)備等先進(jìn)的信息技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)綜合應(yīng)用于整個(gè)物流作業(yè)、運(yùn)輸服務(wù)及港口管理等各個(gè)方面，從而建立一種全方位發(fā)揮作用、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)與管理服務(wù)體系。智能化可提高倉儲(chǔ)轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸作業(yè)效率，保障生產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)綠色儲(chǔ)運(yùn)的有效途徑，這是未來港口物流發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 煤炭物流企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

1.1 企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

在經(jīng)濟(jì)下行的背景下，煤炭行業(yè)整體上下行態(tài)勢(shì)嚴(yán)重，對(duì)煤炭物流企業(yè)也提出了新的要求。煤炭物流行業(yè)常常存在以下問題：①自身自動(dòng)化水平參差不齊，常導(dǎo)致人工成本、生產(chǎn)成本居高不下，倉儲(chǔ)流轉(zhuǎn)效率不高；②物流管理手段粗放，沒有準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，造成倉儲(chǔ)轉(zhuǎn)運(yùn)中的資產(chǎn)產(chǎn)生誤差及損耗；③生產(chǎn)過程中的信息、數(shù)據(jù)不能自動(dòng)流轉(zhuǎn)，形成一個(gè)個(gè)管理孤島，導(dǎo)致整體效率下降；④需求信息及供給信息上的對(duì)接不對(duì)稱，導(dǎo)致流轉(zhuǎn)效率低下，無形中抬高了企業(yè)生產(chǎn)成本；⑤節(jié)能降耗、綠色環(huán)保、品質(zhì)服務(wù)、協(xié)調(diào)管理等方面還有待提高。

隨著煤炭供給側(cè)改革，給煤炭物流企業(yè)也帶來了機(jī)遇，更加有利于物流企業(yè)的收益穩(wěn)定，但要實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)提高，還是要滿足供需關(guān)系的無縫對(duì)接，提高煤炭的流轉(zhuǎn)效率，降低人工成本，降低財(cái)務(wù)成本的需求。

要想實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，就需要企業(yè)擁有一個(gè)智能化的物流倉儲(chǔ)平臺(tái)，將生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)融合起來，實(shí)現(xiàn)智能化的管控，用于改善企業(yè)業(yè)務(wù)流程，以提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2 企業(yè)現(xiàn)有的機(jī)遇

1.2.1 電子商務(wù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，企業(yè)們紛紛觸網(wǎng)，通過電子商務(wù)，企業(yè)利用電子信息技術(shù)來解決問題、降低成本、提升價(jià)值和創(chuàng)造商業(yè)貿(mào)易機(jī)會(huì)，比如通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從原材料的查詢、采購、產(chǎn)品展示、訂購、出品、儲(chǔ)運(yùn)、電子支付等一系列的貿(mào)易活動(dòng)。煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)可通過企業(yè)內(nèi)部ERP平臺(tái)、CRM平臺(tái)交互式無縫對(duì)接企業(yè)電子商務(wù)平臺(tái)，能以一種快捷、方便的方式提供企業(yè)及其產(chǎn)品的信息及客戶所需的服務(wù)，翔實(shí)、準(zhǔn)確的電子數(shù)據(jù)交換則大大節(jié)省了管理和人員環(huán)節(jié)的開銷，降低了交易成本，而電子化交互式的信息流可以使企業(yè)提供全天候服務(wù)，提升企業(yè)的品質(zhì)服務(wù)。

1.2.2 數(shù)字化煤場(chǎng)系統(tǒng)

煤炭物流企業(yè)往往對(duì)倉儲(chǔ)管理信息數(shù)據(jù)有準(zhǔn)確性方面的要求，因此，在盤庫系統(tǒng)上往往投入大量的資金和設(shè)備，從手工到半自動(dòng)再到全自動(dòng)，從粗獷到精細(xì)化，大大降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了準(zhǔn)確性，也為煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)的建立打下了技術(shù)基礎(chǔ)，有利于掌握倉儲(chǔ)信息，指導(dǎo)倉儲(chǔ)區(qū)域的自動(dòng)分配、中轉(zhuǎn)、加工、配送以及自動(dòng)堆卸工作。

1.2.3 地理信息跟蹤系統(tǒng)

煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)對(duì)地理信息系統(tǒng)的建立，便于企業(yè)掌握來船來車的空間位置信息，便于對(duì)物流裝卸作業(yè)進(jìn)行更加靈活、合理的調(diào)度，縮短壓車、壓船的時(shí)間，提升煤炭物流的周轉(zhuǎn)率。

1.2.4 自動(dòng)化的設(shè)備及控制

隨著工業(yè)的發(fā)展，企業(yè)自動(dòng)化水平越來越高，這往往是企業(yè)最有優(yōu)勢(shì)的地方。但企業(yè)的大型裝卸設(shè)備，比如裝卸船機(jī)、斗輪機(jī)、翻車機(jī)往往在自動(dòng)化程度上大打折扣。因此，在提高裝卸效率、智能化、低碳環(huán)保的要求下，在智能化作業(yè)流程指導(dǎo)、無人化運(yùn)行、智能化設(shè)備維護(hù)、能源管理等方面可進(jìn)一步提升。

1.2.5 生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理

煤炭物流企業(yè)目前在生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控方面已具備一定的基礎(chǔ)，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也有了初步的能力，但是對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的挖掘和利用還可進(jìn)一步提高，比如在設(shè)備故障概率、維護(hù)周期、能耗管理、生產(chǎn)作業(yè)習(xí)慣改良等方面還有更大的空間。

2 煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

現(xiàn)代煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)的設(shè)計(jì)如圖1所示，以下分析其主要組成部分。

圖1 現(xiàn)代煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)的構(gòu)成

2.1 智能化控制

2.1.1 實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備的無人化操作

比如在無人化堆取料作業(yè)系統(tǒng)方面，建設(shè)無人化堆取料作業(yè)系統(tǒng)后，可不設(shè)常備司機(jī)人員，由中控室完成遠(yuǎn)程監(jiān)控作業(yè)。操作人員也可以隨時(shí)根據(jù)自動(dòng)堆取料所需參數(shù)和堆取工藝等，實(shí)現(xiàn)堆垛、取垛等作業(yè)計(jì)劃的制訂和中控室遠(yuǎn)程堆取料操作，甚至實(shí)現(xiàn)智能化的堆取垛作業(yè)，如圖2所示。

2.1.2 智能化生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)

在實(shí)現(xiàn)智能計(jì)劃調(diào)度的基礎(chǔ)上，完成生產(chǎn)作業(yè)任務(wù)書的下發(fā)與智能化堆取料工藝實(shí)施，通過結(jié)合業(yè)務(wù)合同、調(diào)度、生產(chǎn)作業(yè)、生產(chǎn)監(jiān)控等各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)與信息，形成統(tǒng)一的管控一體化平臺(tái)，實(shí)時(shí)傳遞生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)控制與業(yè)務(wù)管理全過程的任務(wù)生成、指令下發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行、數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)分析、統(tǒng)計(jì)查詢等功能。

圖2 堆取料無人化作業(yè)系統(tǒng)

2.2 數(shù)字化料場(chǎng)

通過先進(jìn)的料場(chǎng)信息感知系統(tǒng)，獲取料場(chǎng)的堆存數(shù)字化模型，結(jié)合管理和控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合貨種信息、堆存時(shí)間形成的數(shù)字化料場(chǎng)系統(tǒng)，通過三維立體仿真技術(shù)使散貨料場(chǎng)整體實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)字化管理。這一技術(shù)是全面提升料場(chǎng)管理能力的重要環(huán)節(jié)，為真正實(shí)現(xiàn)料場(chǎng)智能化提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，使智能化調(diào)度、智能化料場(chǎng)管理、智能化作業(yè)的實(shí)現(xiàn)成為可能，如圖3所示。

數(shù)字化料場(chǎng)系統(tǒng)的內(nèi)容包括堆場(chǎng)存儲(chǔ)信息（煤種、噸數(shù)）、堆場(chǎng)垛位信息、動(dòng)態(tài)信息（容積率、進(jìn)出記錄查詢）、存儲(chǔ)物料的相關(guān)參數(shù)（溫度、濕度等）、堆場(chǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的可視化等。該系統(tǒng)將完成煤堆場(chǎng)分布狀況的實(shí)時(shí)三維精確顯示，并且與計(jì)劃調(diào)度、生產(chǎn)控制、庫存盤點(diǎn)等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，倉儲(chǔ)布局合理化，提高煤場(chǎng)周轉(zhuǎn)率。應(yīng)保證電煤供應(yīng)品質(zhì)，進(jìn)一步提升企業(yè)目前所運(yùn)用的數(shù)字化煤場(chǎng)技術(shù)的管理效率。

2.3 智能化計(jì)劃調(diào)度和地理信息跟蹤系統(tǒng)

根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)需要，結(jié)合地理信息跟蹤系統(tǒng)對(duì)出入場(chǎng)的作業(yè)車輛、船舶進(jìn)行裝卸計(jì)劃管理，并按照合同的進(jìn)度要求和工藝流程編制作業(yè)計(jì)劃。在作業(yè)計(jì)劃的執(zhí)行過程中，采集作業(yè)的進(jìn)度等信息，根據(jù)公司相關(guān)部門提供的車船名、貨主、煤種、煤質(zhì)、流向等信息和車船公司提供的車船名、航次等信息，結(jié)合堆場(chǎng)堆存信息、設(shè)備利用情況，靈活安排，提高周轉(zhuǎn)效率。

圖3 三維立體堆垛狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.4 智能化設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)

在關(guān)鍵設(shè)備或設(shè)備的關(guān)鍵部位采用智能終端刷卡式點(diǎn)檢，實(shí)現(xiàn)設(shè)備ID的自動(dòng)識(shí)別。點(diǎn)檢人員可通過智能終端自動(dòng)獲取點(diǎn)檢任務(wù)單，通過特殊頻段的無線覆蓋實(shí)現(xiàn)點(diǎn)檢信息的實(shí)時(shí)上傳；點(diǎn)檢數(shù)據(jù)上傳后，與點(diǎn)檢項(xiàng)目中定義的設(shè)備狀態(tài)閾值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障判斷，進(jìn)行報(bào)警提示并在界面上進(jìn)行顯示，同時(shí)，給出相應(yīng)的故障處理方案；完善所有工藝設(shè)備、供配電設(shè)備的監(jiān)控、管理、狀態(tài)顯示、故障顯示等信息，以畫面、圖表、各類棒狀圖等多種形式記錄和顯示；對(duì)所記錄的內(nèi)容進(jìn)行分類、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、歸類；對(duì)各類設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間及機(jī)上設(shè)備的多項(xiàng)數(shù)據(jù)等參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，并提供故障發(fā)生前后所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的回逆跟蹤手段。通過構(gòu)建相應(yīng)的故障診斷模型，可在遠(yuǎn)程或本地在線分析設(shè)備（包括大機(jī)、輸送設(shè)備、輔助設(shè)備等）運(yùn)行過程中的故障及歷史數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維和管理人員提供智能化的設(shè)備故障定位、故障診斷、故障預(yù)警等功能。同時(shí)，可在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可結(jié)合設(shè)備檔案、運(yùn)維知識(shí)庫提供維護(hù)預(yù)警、備品建議、能耗分析等功能。

通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，獲取設(shè)備故障概率、維護(hù)周期、提前預(yù)測(cè)設(shè)備發(fā)生的故障時(shí)間段，合理安排檢修計(jì)劃，減少生產(chǎn)過程中的安全隱患。通過存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，分析生產(chǎn)作業(yè)的工作偏好，提供優(yōu)化作業(yè)方案，同時(shí)做好降耗管理，降低生產(chǎn)運(yùn)營成本。

2.5 能源管理

系統(tǒng)將從不同的角度實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析：①根據(jù)不同的需求對(duì)電耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。比如對(duì)每日（每周、每月）的動(dòng)力用電及照明用電進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)每日的卸煤、上煤和出庫的用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。②根據(jù)不同的需求對(duì)耗水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。比如對(duì)每日（每周、每月）的凈水、源水、污水及中水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)每日（每周、每月）運(yùn)行班組皮帶沖洗水、除塵噴灑用水等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。③實(shí)現(xiàn)能耗對(duì)比。比如單位能耗對(duì)比、重要負(fù)荷對(duì)比、同類負(fù)荷能耗對(duì)比等，并以圖表、棒圖、餅狀圖、曲線圖等進(jìn)行對(duì)比展現(xiàn)。

2.6 智能安全環(huán)保系統(tǒng)

實(shí)時(shí)采集煤堆表面溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用熱成像分析技術(shù)、圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)建模技術(shù)對(duì)堆場(chǎng)進(jìn)行全范圍溫度監(jiān)控、熱點(diǎn)定位及實(shí)時(shí)預(yù)警，有效降低煤場(chǎng)自燃風(fēng)險(xiǎn)。通過實(shí)時(shí)采集氣體濃度、粉塵濃度等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并引入智能化生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)，與除塵（抑塵）、噴淋等工藝系統(tǒng)建立聯(lián)系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況動(dòng)態(tài)調(diào)整除塵能力、噴灑水量等。

2.7 立體監(jiān)控系統(tǒng)

通過開發(fā)實(shí)時(shí)物料堆形掃描技術(shù)、三維建模技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)三維再現(xiàn)技術(shù)，將物料三維堆形和設(shè)備運(yùn)行三維監(jiān)控融為一個(gè)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行建模以及流程仿真，構(gòu)建相應(yīng)的虛擬監(jiān)控場(chǎng)景，展示堆場(chǎng)的實(shí)時(shí)料堆狀態(tài)圖、斗輪堆取料機(jī)的行走位置和工作狀態(tài)圖，融合實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)的設(shè)備展示與控制，如圖4所示。

圖4 物料設(shè)備運(yùn)行三維動(dòng)態(tài)監(jiān)控

系統(tǒng)將建設(shè)完整的三維監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)控畫面分頁設(shè)計(jì)造成的信息不完整缺陷，使操作人員獲得更加直觀的監(jiān)控效果，同時(shí)，便于運(yùn)行維護(hù)人員迅速確定故障位置。數(shù)字化工業(yè)電視系統(tǒng)及基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用，提高了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)視頻圖像的清晰度、抗干擾性、易擴(kuò)充性，可在互聯(lián)網(wǎng)Web上發(fā)布特性，擴(kuò)大生產(chǎn)管理的區(qū)域，便于管理人員隨時(shí)隨地對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。基于智能倉儲(chǔ)平臺(tái)，通過交互式的信息流，利用互聯(lián)網(wǎng)，可以利用各種終端平臺(tái)，比如手機(jī)、平板等，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地了解其職能所屬范圍內(nèi)的企業(yè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、環(huán)境安全信號(hào)等信息。

3 結(jié)論

通過煤炭物流智能倉儲(chǔ)平臺(tái)的建設(shè)能提高設(shè)備穩(wěn)定性和運(yùn)行可靠性，降低能耗，改善勞動(dòng)環(huán)境，有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本，促使倉儲(chǔ)布局更加合理，提高煤炭周轉(zhuǎn)率。實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，保證煤炭供應(yīng)品質(zhì)，提升企業(yè)品牌影響力，增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。創(chuàng)建智能倉儲(chǔ)平臺(tái)，可與電商平臺(tái)相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)信息開放、共享的發(fā)展理念。通過創(chuàng)建智能倉儲(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無人化操作，提升生產(chǎn)效率，降低人力成本，降低作業(yè)強(qiáng)度，提高工作安全，減少生產(chǎn)環(huán)境對(duì)人身損害，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)可控。

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〔編輯：張思楠〕

2095－6835（2018）19－0051－03

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.051