準能數(shù)字礦山燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)的應用

王 輝

（國家能源集團神華準格爾能源集團有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

單斗-卡車的半連續(xù)生產工藝[1]是準能公司兩大露天煤礦的重要生產工藝，在生產作業(yè)過程中，使用上百臺大型運輸卡車和工程設備，需要消耗大量的燃油。依據(jù)歷年的露天煤礦成本分析報告，燃油成本約占70%的可控采運成本，是最主要的成本管控項目。燃油消耗管理的各環(huán)節(jié)采用人工登記、操作和統(tǒng)計等手段，存在數(shù)據(jù)錯誤登記、統(tǒng)計的現(xiàn)象，無法提供準確的數(shù)據(jù)，導致企業(yè)成本核算不準確。

在工業(yè)4.0 和中國制造2025 戰(zhàn)略的指引下[2]，深入推進“信息化和工業(yè)化”高層次的深度融合，以降本增效為目的，引進先進的技術、設計理念和管理思想，進一步推進自動化、信息化和智能化技術的應用，解決企業(yè)燃油使用過程中的各種跑冒滴漏等問題，建設推進準能數(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)是露天煤礦全過程監(jiān)控管理燃油的1 套專用系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)燃油從提油至消耗各個環(huán)節(jié)的全程監(jiān)管。主要包括燃油系統(tǒng)管理平臺、油槽車管理子系統(tǒng)和受油設備管理子系統(tǒng)3 部分。

1.1 業(yè)務架構

1）提油。油槽車從油庫提油、并將油料運輸回礦上的過程，屬于對外采購環(huán)節(jié)。

2）加油。在需要時，出動油槽車為受油設備加油的過程，屬于生產操作環(huán)節(jié)。

3）消耗。指受油設備在生產作業(yè)過程中消耗油料的過程，屬于生產消耗環(huán)節(jié)。

1.2 技術架構

系統(tǒng)建設涵蓋了黑岱溝露天煤礦和哈爾烏素露天煤礦2 個礦的生產部門以及所有使用柴油的設備。主要在加油設備（油槽車）和受油設備（卡車，推土機等工程設備）上安裝相應的軟硬件，實現(xiàn)燃油的監(jiān)控管理功能。

采用自動控制技術、軟件工程、信息通訊技術、RFID 技術等多項現(xiàn)代化科技手段，通過油槽車和受油設備上安裝不同功能的模塊來實現(xiàn)對燃油的提油、加油、消耗環(huán)節(jié)的自動化監(jiān)控，通過油料監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)參數(shù)設定、人機交互、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析等各項管理功能。以管控對象劃分，是由油槽車管控裝置、受油設備管控裝置和中央管控裝置3部分組成。

1.3 油槽車管控裝置

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

1）車載終端模塊。包括車載電腦、微型打印機、人員身份讀卡器、車輛識別讀卡器等裝置，實現(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燃油管理系統(tǒng)的交互，實現(xiàn)系統(tǒng)操作、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、打印輸出、身份認證等功能。車載終端模塊支持RJ45 以太網數(shù)據(jù)接口。

2）車載控制模塊。主要完成控制邏輯的運算，實現(xiàn)對油罐車各硬件的控制及基礎數(shù)據(jù)的采集、處理。

3）智能加油模塊。安裝在泵箱中，主要實現(xiàn)油罐車加油計量和對出油口開關的控制，可根據(jù)用戶設定加油量實現(xiàn)定量加油，油滿自動停止加油等功能。

4）液位測量模塊。安裝在油罐頂部，實現(xiàn)油罐液位數(shù)據(jù)的實時采集和計量，查看油罐車的剩余油量，可實現(xiàn)液位異常時的報警功能。

1.4 受油設備管控裝置

受油設備識別管控裝置由受油設備身份認證標簽、司機身份識別卡、油箱液位監(jiān)測報警裝置等部分組成。

1）受油設備身份認證標簽。在每臺受油設備上安裝抗金屬射頻識別RFID 標簽[4]，內部存儲每輛受油設備的信息。在油罐車和加油站安裝遠距離射頻讀卡器，當車輛加油時，系統(tǒng)可準確記錄是哪臺車加了油。

2）司機身份識別卡。卡中存儲了受油設備司機的身份信息，車輛需要加油時，司機必須出示自己的身份識別卡，在油罐車或加油站的讀卡器上進行身份認證，符合條件的司機才能進行加油。系統(tǒng)也會同時記錄下本次加油的人員信息。

3）油箱液位監(jiān)測報警裝置。通過在受油設備油箱上安裝高精度液位傳感器，可實時測量當前油箱液位高度，通過安裝在駕駛室的柴油消耗記錄儀和GPRS 通訊模塊，可將受油設備油箱中的燃油狀況實時反映到中央管控系統(tǒng)中，生成實時油耗曲線。當油箱液位在設定的時間內變化高度超過警戒值時，系統(tǒng)中將自動生成報警提示信息，提醒管理人員燃油的異常變化，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，防止燃油意外損失。柴油消耗記錄儀支持RJ45 以太網數(shù)據(jù)接口。

1.5 中央管控裝置

中央管控裝置是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心和信息管理中心，包括1 臺燃油管理服務器和整套有線/無線網絡設備，無線網絡設備采用的是礦用4G 專網[5]。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)管理主程序安裝在中央管控裝置的管理服務器中，該服務器同時還可作為報表服務器，為其他系統(tǒng)客戶端提供各種業(yè)務報表，實現(xiàn)管理信息統(tǒng)計分析功能。

2 系統(tǒng)軟件功能

本系統(tǒng)實現(xiàn)平臺軟件功能22 項、油槽車子系統(tǒng)功能16 項、受油設備子系統(tǒng)功能4 項、專用報表7張。共43 臺設備安裝油槽車管控裝置，171 臺大型卡車和工程設備安裝受油設備管控裝置。

1）管理端軟件。安裝在系統(tǒng)服務器中，主要實現(xiàn)對整個燃油管理系統(tǒng)的各種基礎信息設置及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能。

2）油槽車載端軟件。安裝在油槽車車載終端電腦中，主要實現(xiàn)燃油系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)的采集和對油槽車燃油相關設備的控制，實現(xiàn)對燃油相關業(yè)務的監(jiān)控管理。

3）卡車車載端軟件。安裝在卡車車載終端電腦中，與三合一主程序融合，主要實現(xiàn)對卡車油箱液位的實時監(jiān)控以及數(shù)據(jù)上傳功能。

4）系統(tǒng)的相關功能模塊。包括系統(tǒng)設置、基礎信息、生產管理、統(tǒng)計報表，管理端軟件功能。系統(tǒng)可根據(jù)各油罐車終端、受油設備終端提供的原始操作數(shù)據(jù)，自動生成各種管理分析報表，對燃油相關管理指標進行統(tǒng)計分析，主要有以下報表：燃油加油明細、油罐車提油明細、油罐車進出油量綜合統(tǒng)計、加油站加油明細、加油站進出油量綜合統(tǒng)計、加油員提加油量綜合統(tǒng)計、受油司機加油量綜合統(tǒng)計、受油設備加油量綜合統(tǒng)計、單位班次用油量綜合統(tǒng)計、單位班組用油量綜合統(tǒng)計、運輸設備立米公里單耗、運輸設備工時單耗、油耗曲線、油量異常報警等。通過這些報表，管理人員可及時掌握油料消耗情況，并可對人員、班組、設備等進行多維度的分析考核，實現(xiàn)考核指標落實到單個人、單個設備，達到燃油精細化管理的目的。

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，包括油槽車換班流程、油槽車提油流程、油槽車加油流程、數(shù)據(jù)信息傳遞流程、油槽車抽油流程、油槽車倒油流程、油槽車清罐流程、換班流程、系統(tǒng)控制臺、加油作業(yè)、提油作業(yè)、油槽車抽油流程、油槽車倒油流程、油槽車清罐流程。

6）系統(tǒng)可實現(xiàn)與企業(yè)ERP 班組管理系統(tǒng)的無縫連接，通過本系統(tǒng)提供的ERP 班組系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步功能，可實現(xiàn)每月（或指定時間段內）燃油自動下發(fā)到單機，省卻了原始管理過程中的手動下單機的操作，大大減輕了燃油核算員和財務人員的工作量[6]。

3 效益分析

3.1 經濟效益

燃油監(jiān)控系統(tǒng)未投入使用時，黑岱溝露天礦運輸隊和哈爾烏素露天礦運輸隊油槽車給自卸卡車加油時，80%的車輛都存在不同程度的冒油現(xiàn)象，通過對冒油痕跡進行估算，大部分車輛的冒油量在0.5～10 L，個別車輛冒油量甚至會超過20 L。

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

燃油系統(tǒng)1 年的經濟效益計算公式為：

Y=365×a×b×c

式中：Y 為經濟效益；a 為單價，元；b 為工作時間，d；c 為單日加油車量數(shù)。

通過卡調系統(tǒng)查詢到黑岱溝露天礦每月實動率大于50%的車輛平均為80 臺，哈爾烏素露天礦每月實動率大于50%的車輛平均為73 臺，按煤制柴油油價5.6 元/L，每車每天加1 次油，每次加油節(jié)省2 L，車輛1 年的工作天數(shù)為365 d，進行估算。將黑礦各參數(shù)代入公式，得到黑礦每年的直接經濟效益為32.704 0 萬元。將哈礦各參數(shù)代入公式，得到哈礦每年的直接經濟效益為29.842 4 萬元。

3.2 管理效益

1）實現(xiàn)油槽車提油、加油和交接班時人員及車輛信息的電子認證、車輛油耗數(shù)據(jù)自動采集與傳輸，達到油料業(yè)務過程自動管控的目的。在燃油系統(tǒng)上線之前，提油、加油等業(yè)務完全需要油槽車加油員手工填寫業(yè)務單據(jù)，期間人工記錄出錯情況經常發(fā)生，兩礦每個月平均發(fā)生約8 次手工帳記錄錯誤情況。系統(tǒng)上線之后，所有業(yè)務數(shù)據(jù)全部自動記錄，在司機正確操作的情況下，杜絕了錯誤記錄情況的發(fā)生。

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

3）通過與班組系統(tǒng)和ERP 系統(tǒng)的信息傳遞，實現(xiàn)單機油料消耗的自動統(tǒng)計，為車輛綜合生產成本分析提供準確、原始的數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)上線前，油料核算人員每個月進行班組核算和單機油耗核算時間基本需要5 d，且工作量巨大；而系統(tǒng)上線后，實現(xiàn)了自動推送油耗數(shù)據(jù)給班組系統(tǒng)和生產數(shù)據(jù)庫，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間和工作量，減少用人數(shù)量、降低勞動強度、提升安全保障、達到高產高效[8]。

4）自動生成多維度的油料消耗報表及油耗曲線，直觀地顯示車輛油耗情況，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的數(shù)據(jù)和自動化統(tǒng)計分析工具，只能提供給管理者1 張柴油加注明細表作為燃油管理和考核的依據(jù)。系統(tǒng)上線后，自動生成7 張常用報表，從提油、加油、耗油等角度對燃油使用情況進行統(tǒng)計分析，提高了工作效率和管理水平，通過系統(tǒng)實現(xiàn)按照油槽車、受油設備、加油人員、受油人員的燃油信息匯總統(tǒng)計，自動生成多角度燃油消耗的日、月、年報表，可比手工或其他信息系統(tǒng)導出匯總節(jié)省大量的工作時間。

4 結語

準能數(shù)字礦山燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務內在聯(lián)系，實時檢測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)助工作人員及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，確保燃油加注數(shù)據(jù)準確。系統(tǒng)產生的燃油加注，消耗有關數(shù)據(jù)及時歸入到數(shù)據(jù)倉庫，分享到管理人員平臺，提供準確的成本分析依據(jù)；功能集成在ERP 班組管理模塊，實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的信息共享，進入班組核算和單機核算，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)無縫對接，降低燃油浪費，平均會為企業(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作用。同時數(shù)據(jù)倉庫良好、完整的保存燃油消耗數(shù)據(jù)，縱向核準橫向比較生產大數(shù)據(jù)分析，為生產規(guī)劃、產業(yè)智能化提供了基礎。