無人值守自控系統的設計與應用

張秀明

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

唐山三友化工股份公司經過二十多年的發展，目前純堿產量達到200萬t以上，效益在同行業最佳。純堿生產所消耗的原材料成本超過生產成本的30%，隨著企業的不斷發展壯大，適應現代化大生產的需要，將進廠計量的大宗原材數據進行統一整合，建立企業集中計量平臺，提高計量數據的準確性與可靠性，實現企業各信息系統的集成與共享，進一步提升企業管理水平。

1 系統設計

1.1 設計原則

先進性：系統的建設應該盡可能選用當今先進成熟的技術，兼顧技術的實用性。

經濟性：系統的建設以最小的投資達到最佳的效果。

擴展性：系統的建設在技術應用、管理功能方面是可擴展的。

安全性：整個系統在物理上和邏輯上都應該是安全的，既要有防止外來黑客攻擊的措施，又要有防止內部人為破壞的手段，可以采用隔離設備、代理服務器和用戶等級管理相結合的方法。

1.2 設計目標

1）實現信息集成：實現計量信息與采購物流、銷售物流信息的集成，強化進出廠物流信息的監控，提高進出廠物流管理的效率與質量。

2）建立集中計量平臺：建立統一的無人值守計量信息系統，實現所有物資計量業務的標準化、電子化和集成化，實現減員增效，提高計量效率。

3）提高計量數據的可靠性：采用多種防作弊技術手段，減少或杜絕人為因素對計量數據影響，提高計量數據的可靠性。

4）提升企業管理水平，管理體現效益：打造物流與計量綜合管理平臺，進一步提升企業管理水平。

1.3 系統構成

整個無人值守自控系統設計采用集中管理、分散監控的模式，計量數據、視頻圖像、語音、監控信號經數字化處理，通過光纖進行遠距離傳輸。主要包括三部分，前端的衡器磅房各種數據、圖像的采集，計量中心對計量數據、圖像的實時存儲，監控中心對衡器的實時監控。系統整體設計采用三級架構。

1）數據采集層：各磅房計量點

各計量點的采集包括稱重儀表數據、視頻信號、音頻信號、控制信號等采集，同時包括音頻、視頻信號的輸出設備、控制信號的輸出設備等。

2）數據管理層：計量中心

計量中心作為整個系統的核心樞紐，負責整個網絡的管理、權限分配控制，負責協調、管理系統間的數據交換，同時也作為數據備份中心。

3）數據監控層：遠程監控中心

遠程監控中心負責監控所有現場測量點的設備狀況，數據是否異常，突發故障及時協調相關部門進行處理。

1.4 軟件

為了使應用系統具有更好的穩定性、高效性，使應用程序具有更好的可重用性、可擴展性、跨平臺和可維護性，整個系統易于增加新的功能、易于修改已有功能，系統調用、處理具有統一的流程，本系統擬主體采用成熟的J2EE技術來架構整個應用。采用C＃語言編寫程序，運行、開發環境為.net。

軟件系統由系統管理、驗配管理、設置管理、進出廠管理、現場汽車衡計量管理、遠程汽車衡計量管理、業務異常管理、計量衡器管理、IC／RFID卡管理、視頻監控管理、統計報表管理、票據打印管理、接口管理等子模塊組成。整個軟件為模塊結構。

1.5 數據庫

無人值守管理系統采用Oracle 11g數據庫作為計量數據庫平臺。使用Oracle 11g版本數據庫將有效降低項目的實施風險并有利于系統的數據集成。

1.6 汽車衡磅房

汽車衡的磅房前后在立桿上安裝攝像頭和紅綠燈，一側安裝RIFD天線，秤體與引坡連接處安裝紅外對射，現場控制終端嵌入式安裝在磅房的墻體上，攝像頭、紅綠燈、紅外對射、RIFD天線、稱重信號全部進入現場控制終端。

1.7 網絡拓撲圖

圖1 無人值守自控系統網絡拓撲圖

1.8 硬件設備

1）自助終端：包括工控機、15″液晶顯示器、硬盤錄像機、IC卡讀寫器、票據打印機、鍵盤、話筒、攝像頭。稱重計量數據，通過網絡發送到計量中心，稱重計量發生問題時，通過音頻及時與監控中心建立音視頻通道。

2）服務器：包括數據服務器、圖像服務器、應用服務器，主要負責現數據、圖像存儲及發布。

3）其他設備：RFID讀寫器、電子標簽、硬盤錄像機。

2 實現功能

2.1 進廠的驗配

將電子標簽上唯一的序列號與汽車的車牌號進行綁定，統一存儲到數據庫當中。

2.2 現場汽車衡的計量管理

完成汽車上衡計量數據的采集，將汽車衡的計量數據經網絡系統實時傳送到計量中心的數據服務器上。

2.3 遠程計量管理

在監控中心通過遠程網絡，輔助以音頻、視頻系統，進行計量數據監控。

2.4 業務異常管理

在計量稱重過程中，發生計量數據不穩定，衡器零點漂移，業務流程無法正常運行時，彈出異常信息，視具體情況通知相關部門去處理。

2.5 視頻監控管理

衡器的各個監控攝像頭實時監控衡器的運行狀況，并將監控圖像實時記錄在本地的硬盤錄像機上，當衡器進入稱重狀態時，在衡器讀取數據時抓拍衡器的圖像，實時傳送到計量中心的圖像服務器上。

2.6 計量數據票據實時打印管理

現場的自助終端上，完成每次計量稱重后，可以根據客戶需要將計量數據打印到計量票據上。

2.7 各種數據、圖像管理

將稱重計量數據實時存儲到計量中心的數據服務器上，應用服務器實時接收各個用戶的訪問，根據需要完成計量數據的各種報表。圖像服務器將與計量稱重時綁定的圖像存儲，通過應用服務器支持客戶的查詢訪問。

3 運行注意事項

3.1 電子標簽找不到

電子標簽需黏貼在汽車擋風玻璃的中上部，不允許有遮擋，且有方向要求；接收天線方向正確，當天線方向發生變化時，導致信息無法接收；天線、讀寫器等鏈接通信電纜要連接牢固，虛接也可導致無法通訊；讀寫器轉換接口應采用質量好的工業級產品，質量差的相對壽命較短。

3.2 網絡不通

檢查光纜、網線有誤損壞，發送、接收設備是否正常運行。

3.3 提升維護人員的素質

無人值守涉及技術比較全面，必須提高維護人員的素質，培訓其掌握衡器、計算機、接口、無線設備、網絡等應用技術，這樣現場故障時才能得到迅速處理，不至于影響系統的運行。

4 結 語

無人值守系統投運以來運行穩定，計量數據、視頻圖像能夠實時存儲到計量中心；監控中心能夠實時監控現場各衡器的計量數據、運行狀況；各管理網上的客戶端可根據權限積極瀏覽各種數據，完成各種報表的制作。項目實施后衡器司磅員減掉13人，減員年效益71萬元。

無人值守控制技術集計算機、網絡、通訊、衡器、音視頻技術于一體，構建了一個先進的數據平臺，提高了工作效率，強大的防作弊功能有效避免了人為因素對大宗材料計量工作的影響，提升了企業的現代化管理水平。