賽區(qū)：華中賽區(qū)

組別：創(chuàng)新產(chǎn)品設計類

項目方案構(gòu)想及目的：

目前的灰?guī)旃芾硐到y(tǒng)在計費計量信息管理上沒有系統(tǒng)性，操作環(huán)節(jié)繁瑣，存在眾多安全問題，經(jīng)濟效益低下，在對貨物計費計量信息化管理方面存在不合理的現(xiàn)狀，如在用戶管理、監(jiān)控管理、現(xiàn)場管理等方面存在弊端，信息不能達到統(tǒng)一管理。本系統(tǒng)對這些方面進行了完善，開發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)計費計量自動化信息管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)信息化統(tǒng)一管理、貨物自動化計量計費的目標。這一系統(tǒng)的使用和推廣科學化了工廠信息管理模式，節(jié)約了人工成本，增強了作業(yè)的安全性、便利性，減少了灰車裝灰流程的時間，提高生產(chǎn)效率，同時，運用互聯(lián)網(wǎng)技術清算數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能夠得到統(tǒng)一管理，方便查閱、追查、統(tǒng)計分析。成功的避免了人為的違規(guī)操作等問題。

基于互聯(lián)網(wǎng)計費計量自動化信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)了信息的管理和控制，整個系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)處理，采用計算機統(tǒng)一管理使得貨物計費計量高度自動化，大大提高了系統(tǒng)的精準性。系統(tǒng)通過PLC控制，使得系統(tǒng)整體化，可靠性高、安全性好。軟硬件設計方案可適用于大多運輸行業(yè)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)了用戶基本信息、計費信息等數(shù)據(jù)的信息化管理，使得廠家可以對貨物計量計費進行科學化管理。采用手機APP技術，實現(xiàn)了用戶信息查詢、自助繳費等，應用十分方便。系統(tǒng)的使用和推廣科學化了工廠信息管理模式，節(jié)約了人工成本，增強了作業(yè)的安全性、便利性，減少了灰車裝灰流程的時間，極大的提高工作效率，規(guī)避不規(guī)范操作的出現(xiàn)。

創(chuàng)新描述：

標準化：設計及其實施按照國家和地方的有關標準進行。選用的系統(tǒng)設備、產(chǎn)品和軟件盡可能符合工業(yè)標準或主流；

先進性：工程的整體方案將保證具有明顯的先進特征?？紤]到電子、信息技術的迅速發(fā)展，本設計在技術上將適度超前，所采用的設備，產(chǎn)品和軟件不僅成熟而且能代表當今世界的技術水平。

合理性和經(jīng)濟性：在保證先進性，滿足用戶需求的同時，以提高工作效率，節(jié)省人力和各種資源為目標進行工程設計，充分考慮系統(tǒng)的實用、適用和效益，爭取獲得最大的投資回報率；

結(jié)構(gòu)化和可擴充性：系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)將是結(jié)構(gòu)化和模塊化的，具有很好的兼容性和可擴充性，既可使不同廠商的設備產(chǎn)品綜合在一個系統(tǒng)中，又可使系統(tǒng)能在日后得以方便地擴充，并擴展電廠未來可能投入量產(chǎn)的其他副產(chǎn)品（例如灰渣，石膏，飄珠等）；

安全可靠：本系統(tǒng)在單獨局域網(wǎng)絡中運行，與電廠其他系統(tǒng)物理隔離。

管理簡單：全面綜合優(yōu)化、優(yōu)選，強調(diào)以人為本，系統(tǒng)易學易用，實現(xiàn)現(xiàn)代化管理。

項目方案設計及模型設計：

1、系統(tǒng)設計的總體思想是：

通過RFID卡唯一標識每一輛車，同時RFID卡與客戶進行綁定，實現(xiàn)一車一卡，一戶多卡的對應，RFID卡可以實現(xiàn)用戶的手機APP自助充值與信息查詢和自動扣費。粉煤灰的整個銷售流程就是：讀卡——識別——判斷——讀卡。只有系統(tǒng)中登記的有效的RFID卡才能一步一步走銷售流程，直到刷卡結(jié)算出廠；若是無效或失效的卡，系統(tǒng)彈出錯誤提示。所有刷卡、識別、判斷過程由程序自動進行，整個裝灰的流程與現(xiàn)在的流程無任何區(qū)別，其裝灰流程如圖1。

圖1  車輛裝灰流程圖

首先對用戶進行信息統(tǒng)計，發(fā)ID卡，繳費充值，進廠時刷RFID卡、讀取RFID卡信息，確認用戶身份及裝灰等級，秤皮重，根據(jù)灰的等級對其進行排隊；等到排隊位置時，語音叫號通知相應車輛到指定的裝車位裝車；車輛到指定裝車位RFID卡讀卡器讀取用戶RFID卡信息，RFID卡信息傳回到后臺服務器，系統(tǒng)核對卡內(nèi)信息、入廠登記信息、裝灰點灰級設置信息，當各個節(jié)點信息核對相符時，系統(tǒng)向門禁PLC發(fā)送升起道閘指令，允許車輛進入灰?guī)欤到y(tǒng)根據(jù)車輛信息自動裝灰；同時除塵系統(tǒng)開啟，開始除塵，裝車完畢后，除塵系統(tǒng)關閉，刷RFID卡出門禁，車輛到達磅房，讀取稱重信息，自動結(jié)算扣費，完成整個流程，出廠。

2、系統(tǒng)的實現(xiàn)技術

A：系統(tǒng)技術平臺選擇

本系統(tǒng)是基于.Net平臺開發(fā)，應用SQL Server2005企業(yè)數(shù)據(jù)庫，功能強大，穩(wěn)定性好。

B：軟件環(huán)境：

  服務器操作系統(tǒng)：Windows 2000 Server/XP/2003

  終端操作系統(tǒng)：Windows 2000 Professional/XP/2003

C：“數(shù)據(jù)庫：  SQL Server 2005（或2000）企業(yè)版

D：開發(fā)工具：VisualStudio.Net（C#）

E：系統(tǒng)架構(gòu)：B/S  B/S架構(gòu)可以實現(xiàn)系統(tǒng)所有功能代碼在服務器上運行，系統(tǒng)數(shù)據(jù)可統(tǒng)一存儲。

F：通過手機APP來實現(xiàn)信息查詢、充值繳費。

3、系統(tǒng)軟件設計

3.1軟件功能

灰?guī)毂O(jiān)管系統(tǒng)軟件功能分五大塊：客戶管理、監(jiān)控管理、現(xiàn)場管理、查詢統(tǒng)計、系統(tǒng)設置。功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2  軟件功能模塊

其中客戶管理包括：客戶登記、充值、RFID卡管理、車輛登記；磅房管理：自動稱重、稱重異常報警、結(jié)算、打印表單；監(jiān)控管理：現(xiàn)場抓拍、實時錄像、監(jiān)控查詢；現(xiàn)場管理：調(diào)度管理、門禁管理、LED屏管理、語音播報、異常管理；查詢統(tǒng)計：條件查詢、報表生產(chǎn)、打?。幌到y(tǒng)設置：用戶管理、日志管理、權限配置。

3.2客戶管理模塊

客戶管理模塊主要是對客戶及車輛進行統(tǒng)一集中管理，利用RFID無線射頻識別系統(tǒng)對車輛進行唯一標識，RFID卡號與車牌號形成一對一關聯(lián)。

客戶登記：（包括客戶名稱、RFID卡號、法人代表、客戶類型、聯(lián)系方式、聯(lián)系地址、備注等信息）添加錄入、修改、刪除、查詢（可按RFID卡號、客戶類型、時間進行查詢，可按客戶名稱進行模糊查詢）和導出表格。

充值：客戶提供車牌號或RFID卡，可以對相應的賬戶進行充值，并打印憑據(jù)。

RFID卡管理：查詢RFID卡，管理RFID卡的注銷、鎖定、解鎖。

車輛登記（包括車號、車主姓名、身份證號、RFID卡號、車型、聯(lián)系方式、運輸單位、備注等信息）添加錄入、修改、刪除、查詢（可按車號、RFID卡號、時間進行查詢）和導出表格。

3.3控管理模塊

監(jiān)控模塊管理主要是對地磅稱重流程及現(xiàn)場裝灰流程實時監(jiān)控，實現(xiàn)抓拍和實時錄像的功能。

現(xiàn)場抓拍

實時錄像

監(jiān)控查詢

3.4場管理模塊

現(xiàn)場管理模塊主要是要確保只有授權車輛才可以進行裝灰作業(yè)，是本系統(tǒng)實現(xiàn)確定客戶、確定車輛、確定時間、確定地點、確定業(yè)務行為、可量化確定結(jié)果的核心保障，是實現(xiàn)電廠粉煤灰運銷信息自動化管控的核心關鍵。實現(xiàn)粉煤灰出庫業(yè)務全面計算機處理，提高公司工作效率和工作質(zhì)量。及時提供粉煤灰統(tǒng)計信息，提高管理水平，杜絕管理漏洞。為決策者提供更加有效地信息，輔助其做出正確的決策，從而提高公司運營狀況，提升利潤空間。

調(diào)度管理：調(diào)度管理根據(jù)車輛信息、運輸種類、運輸數(shù)量、車輛流量、車輛實時排隊情況和灰倉存灰量了，以及調(diào)度操作管理員設定的調(diào)度策略，對車輛進行統(tǒng)一調(diào)度，合理安排，確保車輛快速裝灰，同時，由于自動調(diào)度有一定的隨機性，降低了裝灰車輛與特定裝卸人員暗中操作的可能性，為業(yè)務運行帶來了節(jié)約時間和提升管理效益的好處。調(diào)度系統(tǒng)與各控制節(jié)點實時聯(lián)網(wǎng)，并可以通過現(xiàn)場LED大屏幕實施監(jiān)控調(diào)度。

門禁管理：當車輛進入灰?guī)?，地感線圈檢測到車輛，同時，RFID識別系統(tǒng)將識別到車輛身份信息，控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡通信將這些信息傳輸?shù)椒掌鞴芾硐到y(tǒng)進行鑒證，如果相關信息一致，且裝灰流程狀態(tài)正常，則安裝在倉庫門口的道閘會自動升起，地感線圈檢測到車輛通過后，道閘自動下降。車輛駛?cè)牖覀}通道，光電感應器感應到車輛到達相應位置后，系統(tǒng)即可正常對灰車進行裝粉煤灰。裝灰完畢后，車輛再次通過門禁，系統(tǒng)更新車輛狀態(tài)。

LED屏管理：顯示通知、調(diào)度信息。

語音播報：語音播報調(diào)度信息。

異常管理：查詢現(xiàn)場裝灰異常情況、裝灰異常情況。

3.5詢統(tǒng)計模塊

統(tǒng)計結(jié)算模塊主要是針對粉煤灰的銷售情況以及客戶往來款結(jié)算情況進行統(tǒng)計查詢。

條件查詢：對銷售情況統(tǒng)計查詢部分，可按時間統(tǒng)計生成銷售日報、月報、年銷量比較等多種圖表結(jié)構(gòu)；可按粉煤灰和時間統(tǒng)計生成不同粉煤灰生產(chǎn)銷售情況的各種圖表結(jié)構(gòu)；可按客戶統(tǒng)計生成各客戶銷售情況圖表結(jié)構(gòu)等。

報表：生產(chǎn)可根據(jù)客戶具體需求制定并生成各種結(jié)算報表，諸如各種異常告警和違規(guī)操作記錄清單查詢、針對車輛和客戶的各種統(tǒng)計和排序操作等

打?。捍蛴蟊?。

3.6 系統(tǒng)設置

系統(tǒng)設置模塊主要是對系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)進行設置，包括結(jié)算單價、用戶管理、用戶權限配置等。

系統(tǒng)配置：設置粉煤灰結(jié)算單價。

用戶管理：系統(tǒng)用戶的添加、修改、刪除、查詢等。

日志管理：記錄系統(tǒng)登錄、異常操作等。

權限配置：配置用戶權限，包括權限的添加、修改、刪除等。

4、系統(tǒng)通信設計

4.1系統(tǒng)拓撲圖

灰?guī)毂O(jiān)管系統(tǒng)的主要硬件包括：數(shù)據(jù)庫服務器、監(jiān)控系統(tǒng)服務器、備份服、防火墻、交換機、打印機、RFID讀卡器、攝像頭、LED顯示屏、PLC控制的有網(wǎng)絡通信的道閘。主要設備網(wǎng)絡拓撲圖如圖3所示。

圖3  拓撲圖

4.2系統(tǒng)通信原理

系統(tǒng)的通信采用TCP/IP協(xié)議，上位機與PLC的通信采用socket接口技術實現(xiàn)，通過工業(yè)以太網(wǎng)進行通信，讀卡器選擇帶以太網(wǎng)接口模塊的，通信原理圖如圖所示：

通信的過程具體如下：

1、車輛進入讀卡區(qū)讀取RFID卡，讀卡器讀取卡內(nèi)信息并將信息發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)；

2、PLC控制系統(tǒng)按照固定的格式打包信息發(fā)給上位機；

3、上位機收到數(shù)據(jù)包后，解析，并將現(xiàn)場的信息和數(shù)據(jù)庫中的信息進行比對，將比對結(jié)果打包發(fā)給PLC控制系統(tǒng)；

4、PLC控制系統(tǒng)根據(jù)審核結(jié)果控制相應給料機是否進行工作，并將當前的車輛信息、料位計的料位高低、給料機的工作狀態(tài)，以及異常情況顯示在PLC控制系統(tǒng)的顯示屏上。

4.3 RFID通信設置

RFID讀卡器設置統(tǒng)一采用定時讀取模式，150ms讀取一次，啟用ID相鄰判別，ID相鄰判別時間為30s，即同一個RFID標簽在一個讀卡器讀取范圍內(nèi)，第一次讀取和第二次讀取間隔30s，這個設計主要是為了減輕服務器的壓力。

RFID標簽被讀取后傳輸?shù)缴衔粰C的通信格式如下：

例：00 00 E3 00 60 19 D2 6D 1C E9 AA BB CC DD 01 51 FF

一個RFID標簽共十七個字節(jié)的十六進制數(shù)據(jù)。

第一個00：開始標志

第二個00：設備號

E3 00 60 19 D2 6D 1C E9 AA BB CC DD：RFID卡唯一ID號

01：天線編號，本次識別來自哪個天線

51：校驗和，計算：從首個字節(jié)至倒數(shù)第三個字節(jié)，共15字節(jié)

FF：結(jié)束標志

工藝過程流程圖：