準(zhǔn)能數(shù)字礦山燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)的應(yīng)用

王 輝

（國(guó)家能源集團(tuán)神華準(zhǔn)格爾能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

單斗-卡車(chē)的半連續(xù)生產(chǎn)工藝[1]是準(zhǔn)能公司兩大露天煤礦的重要生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，使用上百臺(tái)大型運(yùn)輸卡車(chē)和工程設(shè)備，需要消耗大量的燃油。依據(jù)歷年的露天煤礦成本分析報(bào)告，燃油成本約占70%的可控采運(yùn)成本，是最主要的成本管控項(xiàng)目。燃油消耗管理的各環(huán)節(jié)采用人工登記、操作和統(tǒng)計(jì)等手段，存在數(shù)據(jù)錯(cuò)誤登記、統(tǒng)計(jì)的現(xiàn)象，無(wú)法提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致企業(yè)成本核算不準(zhǔn)確。

在工業(yè)4.0 和中國(guó)制造2025 戰(zhàn)略的指引下[2]，深入推進(jìn)“信息化和工業(yè)化”高層次的深度融合，以降本增效為目的，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)計(jì)理念和管理思想，進(jìn)一步推進(jìn)自動(dòng)化、信息化和智能化技術(shù)的應(yīng)用，解決企業(yè)燃油使用過(guò)程中的各種跑冒滴漏等問(wèn)題，建設(shè)推進(jìn)準(zhǔn)能數(shù)字礦山燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)。

1 燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)

燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)是露天煤礦全過(guò)程監(jiān)控管理燃油的1 套專(zhuān)用系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)燃油從提油至消耗各個(gè)環(huán)節(jié)的全程監(jiān)管。主要包括燃油系統(tǒng)管理平臺(tái)、油槽車(chē)管理子系統(tǒng)和受油設(shè)備管理子系統(tǒng)3 部分。

1.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

1）提油。油槽車(chē)從油庫(kù)提油、并將油料運(yùn)輸回礦上的過(guò)程，屬于對(duì)外采購(gòu)環(huán)節(jié)。

2）加油。在需要時(shí)，出動(dòng)油槽車(chē)為受油設(shè)備加油的過(guò)程，屬于生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)。

3）消耗。指受油設(shè)備在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中消耗油料的過(guò)程，屬于生產(chǎn)消耗環(huán)節(jié)。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)建設(shè)涵蓋了黑岱溝露天煤礦和哈爾烏素露天煤礦2 個(gè)礦的生產(chǎn)部門(mén)以及所有使用柴油的設(shè)備。主要在加油設(shè)備（油槽車(chē)）和受油設(shè)備（卡車(chē)，推土機(jī)等工程設(shè)備）上安裝相應(yīng)的軟硬件，實(shí)現(xiàn)燃油的監(jiān)控管理功能。

采用自動(dòng)控制技術(shù)、軟件工程、信息通訊技術(shù)、RFID 技術(shù)等多項(xiàng)現(xiàn)代化科技手段，通過(guò)油槽車(chē)和受油設(shè)備上安裝不同功能的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油的提油、加油、消耗環(huán)節(jié)的自動(dòng)化監(jiān)控，通過(guò)油料監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析等各項(xiàng)管理功能。以管控對(duì)象劃分，是由油槽車(chē)管控裝置、受油設(shè)備管控裝置和中央管控裝置3部分組成。

1.3 油槽車(chē)管控裝置

油槽車(chē)管控裝置主要由安裝在油罐車(chē)駕駛室中的車(chē)載終端模塊、車(chē)載控制模塊[3]，安裝在油槽車(chē)駕駛室外部的智能加油模塊、液位測(cè)量模塊等。

1）車(chē)載終端模塊。包括車(chē)載電腦、微型打印機(jī)、人員身份讀卡器、車(chē)輛識(shí)別讀卡器等裝置，實(shí)現(xiàn)與中央管控裝置的通訊（數(shù)據(jù)傳輸），完成操作人員與油罐車(chē)燃油管理系統(tǒng)的交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、打印輸出、身份認(rèn)證等功能。車(chē)載終端模塊支持RJ45 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口。

2）車(chē)載控制模塊。主要完成控制邏輯的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐車(chē)各硬件的控制及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、處理。

3）智能加油模塊。安裝在泵箱中，主要實(shí)現(xiàn)油罐車(chē)加油計(jì)量和對(duì)出油口開(kāi)關(guān)的控制，可根據(jù)用戶(hù)設(shè)定加油量實(shí)現(xiàn)定量加油，油滿(mǎn)自動(dòng)停止加油等功能。

4）液位測(cè)量模塊。安裝在油罐頂部，實(shí)現(xiàn)油罐液位數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和計(jì)量，查看油罐車(chē)的剩余油量，可實(shí)現(xiàn)液位異常時(shí)的報(bào)警功能。

1.4 受油設(shè)備管控裝置

受油設(shè)備識(shí)別管控裝置由受油設(shè)備身份認(rèn)證標(biāo)簽、司機(jī)身份識(shí)別卡、油箱液位監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置等部分組成。

1）受油設(shè)備身份認(rèn)證標(biāo)簽。在每臺(tái)受油設(shè)備上安裝抗金屬射頻識(shí)別RFID 標(biāo)簽[4]，內(nèi)部存儲(chǔ)每輛受油設(shè)備的信息。在油罐車(chē)和加油站安裝遠(yuǎn)距離射頻讀卡器，當(dāng)車(chē)輛加油時(shí)，系統(tǒng)可準(zhǔn)確記錄是哪臺(tái)車(chē)加了油。

2）司機(jī)身份識(shí)別卡。卡中存儲(chǔ)了受油設(shè)備司機(jī)的身份信息，車(chē)輛需要加油時(shí)，司機(jī)必須出示自己的身份識(shí)別卡，在油罐車(chē)或加油站的讀卡器上進(jìn)行身份認(rèn)證，符合條件的司機(jī)才能進(jìn)行加油。系統(tǒng)也會(huì)同時(shí)記錄下本次加油的人員信息。

3）油箱液位監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。通過(guò)在受油設(shè)備油箱上安裝高精度液位傳感器，可實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前油箱液位高度，通過(guò)安裝在駕駛室的柴油消耗記錄儀和GPRS 通訊模塊，可將受油設(shè)備油箱中的燃油狀況實(shí)時(shí)反映到中央管控系統(tǒng)中，生成實(shí)時(shí)油耗曲線。當(dāng)油箱液位在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)變化高度超過(guò)警戒值時(shí)，系統(tǒng)中將自動(dòng)生成報(bào)警提示信息，提醒管理人員燃油的異常變化，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理，防止燃油意外損失。柴油消耗記錄儀支持RJ45 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口。

1.5 中央管控裝置

中央管控裝置是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和信息管理中心，包括1 臺(tái)燃油管理服務(wù)器和整套有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用的是礦用4G 專(zhuān)網(wǎng)[5]。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)管理主程序安裝在中央管控裝置的管理服務(wù)器中，該服務(wù)器同時(shí)還可作為報(bào)表服務(wù)器，為其他系統(tǒng)客戶(hù)端提供各種業(yè)務(wù)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)管理信息統(tǒng)計(jì)分析功能。

2 系統(tǒng)軟件功能

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)軟件功能22 項(xiàng)、油槽車(chē)子系統(tǒng)功能16 項(xiàng)、受油設(shè)備子系統(tǒng)功能4 項(xiàng)、專(zhuān)用報(bào)表7張。共43 臺(tái)設(shè)備安裝油槽車(chē)管控裝置，171 臺(tái)大型卡車(chē)和工程設(shè)備安裝受油設(shè)備管控裝置。

1）管理端軟件。安裝在系統(tǒng)服務(wù)器中，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)燃油管理系統(tǒng)的各種基礎(chǔ)信息設(shè)置及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能。

2）油槽車(chē)載端軟件。安裝在油槽車(chē)車(chē)載終端電腦中，主要實(shí)現(xiàn)燃油系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和對(duì)油槽車(chē)燃油相關(guān)設(shè)備的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油相關(guān)業(yè)務(wù)的監(jiān)控管理。

3）卡車(chē)車(chē)載端軟件。安裝在卡車(chē)車(chē)載終端電腦中，與三合一主程序融合，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)卡車(chē)油箱液位的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及數(shù)據(jù)上傳功能。

4）系統(tǒng)的相關(guān)功能模塊。包括系統(tǒng)設(shè)置、基礎(chǔ)信息、生產(chǎn)管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表，管理端軟件功能。系統(tǒng)可根據(jù)各油罐車(chē)終端、受油設(shè)備終端提供的原始操作數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成各種管理分析報(bào)表，對(duì)燃油相關(guān)管理指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，主要有以下報(bào)表：燃油加油明細(xì)、油罐車(chē)提油明細(xì)、油罐車(chē)進(jìn)出油量綜合統(tǒng)計(jì)、加油站加油明細(xì)、加油站進(jìn)出油量綜合統(tǒng)計(jì)、加油員提加油量綜合統(tǒng)計(jì)、受油司機(jī)加油量綜合統(tǒng)計(jì)、受油設(shè)備加油量綜合統(tǒng)計(jì)、單位班次用油量綜合統(tǒng)計(jì)、單位班組用油量綜合統(tǒng)計(jì)、運(yùn)輸設(shè)備立米公里單耗、運(yùn)輸設(shè)備工時(shí)單耗、油耗曲線、油量異常報(bào)警等。通過(guò)這些報(bào)表，管理人員可及時(shí)掌握油料消耗情況，并可對(duì)人員、班組、設(shè)備等進(jìn)行多維度的分析考核，實(shí)現(xiàn)考核指標(biāo)落實(shí)到單個(gè)人、單個(gè)設(shè)備，達(dá)到燃油精細(xì)化管理的目的。

5）工作流程。油料監(jiān)控和管理范圍能夠涵蓋油料從提出到消耗的所有工作流程，包括油槽車(chē)換班流程、油槽車(chē)提油流程、油槽車(chē)加油流程、數(shù)據(jù)信息傳遞流程、油槽車(chē)抽油流程、油槽車(chē)倒油流程、油槽車(chē)清罐流程、換班流程、系統(tǒng)控制臺(tái)、加油作業(yè)、提油作業(yè)、油槽車(chē)抽油流程、油槽車(chē)倒油流程、油槽車(chē)清罐流程。

6）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)與企業(yè)ERP 班組管理系統(tǒng)的無(wú)縫連接，通過(guò)本系統(tǒng)提供的ERP 班組系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步功能，可實(shí)現(xiàn)每月（或指定時(shí)間段內(nèi)）燃油自動(dòng)下發(fā)到單機(jī)，省卻了原始管理過(guò)程中的手動(dòng)下單機(jī)的操作，大大減輕了燃油核算員和財(cái)務(wù)人員的工作量[6]。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

燃油監(jiān)控系統(tǒng)未投入使用時(shí)，黑岱溝露天礦運(yùn)輸隊(duì)和哈爾烏素露天礦運(yùn)輸隊(duì)油槽車(chē)給自卸卡車(chē)加油時(shí)，80%的車(chē)輛都存在不同程度的冒油現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)冒油痕跡進(jìn)行估算，大部分車(chē)輛的冒油量在0.5～10 L，個(gè)別車(chē)輛冒油量甚至?xí)^(guò)20 L。

燃油監(jiān)控系統(tǒng)投入使用后，受油車(chē)司機(jī)可以看到加油前油箱的剩余油量，能知道還可以加多少油，加油時(shí)會(huì)告知油槽車(chē)司機(jī)需要的加油量，從根本上避免了冒油的情況發(fā)生。

燃油系統(tǒng)1 年的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算公式為：

Y=365×a×b×c

式中：Y 為經(jīng)濟(jì)效益；a 為單價(jià)，元；b 為工作時(shí)間，d；c 為單日加油車(chē)量數(shù)。

通過(guò)卡調(diào)系統(tǒng)查詢(xún)到黑岱溝露天礦每月實(shí)動(dòng)率大于50%的車(chē)輛平均為80 臺(tái)，哈爾烏素露天礦每月實(shí)動(dòng)率大于50%的車(chē)輛平均為73 臺(tái)，按煤制柴油油價(jià)5.6 元/L，每車(chē)每天加1 次油，每次加油節(jié)省2 L，車(chē)輛1 年的工作天數(shù)為365 d，進(jìn)行估算。將黑礦各參數(shù)代入公式，得到黑礦每年的直接經(jīng)濟(jì)效益為32.704 0 萬(wàn)元。將哈礦各參數(shù)代入公式，得到哈礦每年的直接經(jīng)濟(jì)效益為29.842 4 萬(wàn)元。

3.2 管理效益

1）實(shí)現(xiàn)油槽車(chē)提油、加油和交接班時(shí)人員及車(chē)輛信息的電子認(rèn)證、車(chē)輛油耗數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與傳輸，達(dá)到油料業(yè)務(wù)過(guò)程自動(dòng)管控的目的。在燃油系統(tǒng)上線之前，提油、加油等業(yè)務(wù)完全需要油槽車(chē)加油員手工填寫(xiě)業(yè)務(wù)單據(jù)，期間人工記錄出錯(cuò)情況經(jīng)常發(fā)生，兩礦每個(gè)月平均發(fā)生約8 次手工帳記錄錯(cuò)誤情況。系統(tǒng)上線之后，所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)全部自動(dòng)記錄，在司機(jī)正確操作的情況下，杜絕了錯(cuò)誤記錄情況的發(fā)生。

2）實(shí)現(xiàn)油槽車(chē)和卡車(chē)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)重要信息的圖形數(shù)字化顯示和業(yè)務(wù)單據(jù)的自動(dòng)打印[7]，提高工作人員操作的方便性和準(zhǔn)確性。系統(tǒng)上線之前，油槽車(chē)司機(jī)在加油和提油操作時(shí)，無(wú)法直觀的查看到加油過(guò)程以及油槽剩余油量，只能看到實(shí)時(shí)加油量。卡車(chē)司機(jī)更是不知道油箱中剩余油量，每次需要查看時(shí)，必須到油箱上用油尺手工測(cè)量出大概油量，整體消耗時(shí)間在5 min 左右。系統(tǒng)上線后，司機(jī)可在駕駛室中直觀方便的看到車(chē)輛油量情況，而且準(zhǔn)確性較高，大大節(jié)省了操作時(shí)間。

3）通過(guò)與班組系統(tǒng)和ERP 系統(tǒng)的信息傳遞，實(shí)現(xiàn)單機(jī)油料消耗的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，為車(chē)輛綜合生產(chǎn)成本分析提供準(zhǔn)確、原始的數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)上線前，油料核算人員每個(gè)月進(jìn)行班組核算和單機(jī)油耗核算時(shí)間基本需要5 d，且工作量巨大；而系統(tǒng)上線后，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)推送油耗數(shù)據(jù)給班組系統(tǒng)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，油料核算人員只需2 h 左右就可完成核算工作，減少了油料核算人員的核算時(shí)間和工作量，減少用人數(shù)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提升安全保障、達(dá)到高產(chǎn)高效[8]。

4）自動(dòng)生成多維度的油料消耗報(bào)表及油耗曲線，直觀地顯示車(chē)輛油耗情況，提高工作效率和管理水平。系統(tǒng)上線前，燃油管理人員缺少相應(yīng)的數(shù)據(jù)和自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)分析工具，只能提供給管理者1 張柴油加注明細(xì)表作為燃油管理和考核的依據(jù)。系統(tǒng)上線后，自動(dòng)生成7 張常用報(bào)表，從提油、加油、耗油等角度對(duì)燃油使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提高了工作效率和管理水平，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按照油槽車(chē)、受油設(shè)備、加油人員、受油人員的燃油信息匯總統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)生成多角度燃油消耗的日、月、年報(bào)表，可比手工或其他信息系統(tǒng)導(dǎo)出匯總節(jié)省大量的工作時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

準(zhǔn)能數(shù)字礦山燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)時(shí)檢測(cè)燃油加注需求和已完成的信息，在線智能分析數(shù)據(jù)，協(xié)助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題，確保燃油加注數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。系統(tǒng)產(chǎn)生的燃油加注，消耗有關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)歸入到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，分享到管理人員平臺(tái)，提供準(zhǔn)確的成本分析依據(jù)；功能集成在ERP 班組管理模塊，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間的信息共享，進(jìn)入班組核算和單機(jī)核算，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)無(wú)縫對(duì)接，降低燃油浪費(fèi)，平均會(huì)為企業(yè)節(jié)約燃油消耗成本約10%，成本節(jié)約起到了極大的促進(jìn)作用。同時(shí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)良好、完整的保存燃油消耗數(shù)據(jù)，縱向核準(zhǔn)橫向比較生產(chǎn)大數(shù)據(jù)分析，為生產(chǎn)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)智能化提供了基礎(chǔ)。