储煤场装载过程追溯与反馈系统设计.pdf

第 4 2卷 第 1 期 2 0 1 6年 1月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd Mi ne Aut o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 NO ． 1 J a n ．2 O 1 6 ◆ ●i I q ●⋯ ● i 科研成果 ⋯ l ’ 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 1 0 0 0 1 0 4 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 0 1 f-- 3 钦运 ， 白麦营 ， 张红岩 ， 等． 储煤场装载过程追溯与反馈系统设计[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 1 1 - 4 ． 储煤场装载过程追溯与反馈系统设计 闰钦运 ， 白麦营 ， 张红 岩 ， 阮洪新 ， 王 磊 1 ． 兖州煤业公司 兴隆庄煤矿 ，山东 济宁2 7 3 5 0 0 ；2 ． 兖矿科技有限公司，山东 济宁2 7 3 5 0 0 摘 要 针 对 目前储 煤场 作 业监 管效 率低 的 问题 ， 设 计 了一 种基 于 G P S的储 煤 场 装 载过 程 追 溯与 反馈 系 统 ， 阐述 了基 于 S T M3 2 F 1 0 3 VE T 6的装载 机装 运 定位 终端设 计 方案 。该 系统 采用 G P S技 术 ， 在 存储 区域设 定 屯煤 区 电子 围栏 ， 根 据煤 炭 种类 的 分布 将 屯煤 区划分 为 多个 煤种 存 储 区域 ； 定 位 终端 通 过 GP RS网络将 装载机的 GP S定位信 息等实时上传到服务器， 实现装载过程 实时记 录、 分析和有效监管； 系统可与煤矿现有 过磅 系统连 接 ， 将 过 磅数 据 实 时反 馈到 定位 终 端 ， 以提 高装 载效 率 。 关 键词 储 煤场 ； 装 载机 ；装 载过程 追 溯 ；G P S ； GP RS 中图分类号 TD 6 7 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 5 1 2 3 1 1 5 4 9 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 5 1 2 3 1 ． 1 5 4 9 ． 0 0 1 ． h t ml De s i g n o f l o a d i n g p r o c e s s t r a c i ng a nd f e e d ba c k s y s t e m o f c o a l s t o r a ge y a r d YAN Qi n y u n ， BAI M a i y i n g ， Z HANG Ho n g y a n 。 ， RUAN Ho n g x i n ， W ANG Le i 1 ． Xi n g l o n g z h u a n g Co a l M i n e ，Ya n z h o u Co a l M i n i n g Co mp a n y ，J i n i n g 2 7 3 5 0 0，Ch i n a； 2 ． Ya n k u a n g Te c h n o l o g y C o． ，L t d． ，J i n i n g 2 7 3 5 0 0 ，Ch i n a Ab s t r a c t For l o w s up e r v i s i on e f f i c i e nc y o f c o a l s t or a g e ya r d wo r ki ng， a l oa d i ng pr o c e s s t r a c i ng a n d f e e d ba c k s y s t e m o f c o a l s t o r a g e y a r d b as e d on GPS wa s de s i g ne d， a n d de s i g n s c he me o f p o s i t i o ni n g t e r m i n a l o f l o a de r s hi p m e nt ba s e d on STM 32 F1 0 3 VET6 wa s e x po un de d．I n t he s y s t e m ，e l e c t r o ni c f e n c e i s s e t i n c o a l s t o r a ge a r e a by us e of GPS t e c hn ol o gy，t hus m u l t i c o a l t y pe s t o r a ge a r e a s a r e d i v i d e d a c c or d i ng t o di s t r i but i o n of c oa l t y pe s ．GPS po s i t i o ni n g i n f o r m a t i o n o f t h e l o a d e r s i s up l o a de d t o s e r v e r r e a l t i me l y t hr o ug h GPRS n e t wor k by t h e p o s i t i on i ng t e r mi n a l ， S O a s t o r e c or d，a na l y z e a n d ma n a ge 1 o a d i ng pr o c e s s da t a r e a l t i me l y．The s y s t e m c a n be c o nne c t e d t o e x i s t i ng c oa l m i n e we i gh i ng s y s t e m a nd we i gh i n g d a t a c a n be f o r wa r de d t o t h e p o s i t i on i ng t e r m i n a l r e a l t i m e l y f o r i mpr o vi ng l o a di ng e f f i c i e nc y． Ke y wo r d s c o a l s t or a ge y a r d；l o a d e r ；l o a d i ng p r oc e s s t r a c i ng；GPS；GPRS 0 引言 煤炭是煤矿主要产 品， 储煤场的管理是煤炭企 业 管 理 的重要 环节 。煤炭 的仓 储和 装运 环节 过程 复 杂 ， 集 散地 内车辆 多 、 设 备 多 、 人 员关 系 复杂 ， 并且 在 管理手段和规范上存在严重不足 ， 导致 当前储煤场 作业 监管 效 率低 下 ， 阻 碍 煤 矿 现代 化 和智 能 化 发 展 进 程口 ] 。解决储 煤 场 管 理 问题 的关 键 在 于 建 立 一 套有效的煤炭装运过程监管和追溯机制。信息技术 的发展为储煤场作业流程管理提供了新的手段和思 路 。GP S定位 技 术 可 以实 现 装 载位 置 煤 种 的确 定 ， R F I D技术 [ 3 ] 可 以实 现运 单 信 息 的 自动获 取 ， 移 动通信和网络技术可以实现数据和指令的传输和联 动 。借助这些信息化技术， 本文设计并实现了一套 收稿 日期 2 0 1 5 1 1 - 0 2 ； 修 回 日期 2 0 1 5 1 2 0 2 ； 责任编辑 李 明。 基金项 目 江苏省产学研联合创新项 目 B Y2 0 1 4 0 3 3 ；兖矿集 团科技计划项 目 2 0 1 5 0 1 。 作者简介 闫钦运 1 9 6 3 一 ， 男 ， 山东曹县人 。 研究员 ， 硕士 ， 主要从事选煤及控制工程方 面的应用工作 ， E ma i l d mh Y q Y 1 6 3 ． c o rn。 2 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 储煤场装载过程追溯与反馈系统 ， 一方面使装载过 程信息获取和传递更加及时、 可靠 ， 另一方面减少了 监管过程 中人的参与以及不确定因素的影响 ， 提高 了储 煤场 生产 过程 的监管 效率 。 1系统 总体 设计 储煤场装载过程追溯与反馈系统由装载机装运 定位 终 端 、 电 子 围栏 标 定 终 端 、 数 据 处 理 服 务 器 、 G I S定位服务器等组成， 如图 1所示 。系统可通过 数据处理服务器 、 GI S定位服务器和标定 终端完成 对 屯煤 区 电子 围栏 的设 定 ， 也 可 以直 接通 过 GI S定 位服 务 器对 煤 种 区域进 行 修订 。定 位终 端 通 过 G P S定位芯片实现装 载机 的实时定位 ， 通过 R F I D 模块完成对提煤 I c卡信息的读取 ， 通过 G P RS通信 模块 实现 实 时车载数 据 的传 输 。数据 处理 服务器 可 通过地销煤专网获取过磅系统中运煤车辆进出储煤 场的信息 ， 以实现联动分析 。系统可 以完成装载机 实 时位 置和 装载量 的跟 踪 ， 实 现 装 载任 务 的 智 能分 配 、 装载 过程 的智 能监管 等 ； 引入 了差 分 G P S系统 ， 通过增加差分 G P S基站来提高定位精度 。 差分 G P S 基站 过磅系统I C卡 运煤车 图 1 系统组成 系统设计 方案 如 图 2所示 。数 据处 理服务 器通 过 过磅 系统 获取进 入储 煤场 的车辆 信息 车牌 号 、 购 买 的煤 种 、 吨 数 等 ， 通 过 智 能 调 度算 法 ， 自动 选 择 1台或多 台处 于 空 闲 状 态 的装 载 机 ， 通 过 定 位 终 端 将 装 载任 务 数 据 发 送 给装 载机 司 机 。在 作 业 过 程 中 ， 定 位终 端通 过 G P R S网络 将装 载 机 的实 时 GP S 信息 上传 至数据 处 理 服务 器 ， 数 据 处 理 服务 器 将 装 载机 的实时 GP S信息转发给 GI S定位服务器 ， GI S 定位服务器完成 G P S数据解析 ， 将装载机所在的煤 种区域信息返 回给数据处理服务器 。数据处理服务 器根据装载任务信息和所在区域信息分析装载机的 行 进路 线和工 作流 程 ， 并 将 获 取 的装 载 机 所在 煤 种 区域信 息与从 过磅 系统 中读取 的实际需 要装 载 的煤 种 信 息进行 对 比 ， 实现 装载过 程监 管 ， 一 旦发 现违规 操作 ， 立即向相关人员发出报警信息。 图 2 系统设计方 案 2 定 位 终端设 计 2 ． 1硬 件 设 计 定位 终端 由主 处 理 器 、 电 源 管 理 、 GP S信 息 采 集与传输 、 射频信号处理等模块组成 ， 如 图 3所示。 选 用 S TM3 2 F 1 0 3 VE T6 作 为主处 理 器_ 4 ] 。传感 器 前 端 采 集 的 射 频 信 号 经 过 处 理 ，转 换 为 S TM3 2 F 1 O 3 VE T 6可 以 采 集 的 模 拟 或 数 字 信 号 。 同时 ， s TM3 2 F 1 O 3 vE T6周期性 地接收 GP S信息 采集与传输模块 S I M9 0 8 获取的经纬度信息 ， 并通 过 S I M9 0 8本身的无线网络将位置等相关信息实时 上传 到服 务器口 ] 。当 网络 发 生异 常 时 ， 电路 控 制 开 关控 制系 统重启 无 线 网络 ， 也 可 以响 应外 部 中断 事 件 ， 处 理射 频信号 ， 并 进行本 地显 示 。 图 3定 位 终 端 硬 件组 成 电源 管 理 模 块 采 用 L M2 5 7 6降 压 型 开关 稳 压 电源控制 器 ， 其 具有 非 常 小 的 电压 调 整 率 和 电流 调 整率 ， 具有 3 A 的负 载驱 动能 力 ， 可输 出 3 ． 3 ， 5 ， 1 2 ， 1 5 v 固定 电压 ， 具有 电压可 调节 输 出方 式 。 电源管 理模块可将外部输入电压转换成各模块额定工作电 压并稳定输出， 供各模块使用 。 GP S信息采集与传输模块以 S I M9 0 8为主要芯 片 。S I M9 0 8是 一 款 集 成 GP S技 术 的 四频 GS M／ GP R S模 块 ， 具 有 2路 模 拟 音 频 接 口、 1个 S P I接 口、 1个 GS M／ G P R S 串 口和 1个 调 试 接 口、 1个 G P S数 据 输 出 调 试 口、 2个 分 开 的 天 线 连 接 器 。 2 0 1 6年第 1 期 闫钦运等 储煤场装载过程追溯与反馈 系统设计 3 GP S信息 采 集 与 传 输 模 块 主要 实 现运 煤 车 位 置 信 息 的获 取 与转发 功 能 ] 。 射频信号处理模块 以 AT S 5 2 2为主处理器 ， 读 卡距离约为 5 c m； 采用标准 的 UAR T数据接 口， 传 输 速率 最 大为 1 0 Mb i t ／ s ， 读 I D 速率 达 7次 ／ s ， 读块 数据速率为 3次／ s ， 符合 I S O1 4 4 4 3 A协议标准 ， 支 持 Mi f a r e l 5 0 ， Mi f a r e l 7 0通信协议。 2 ． 2 软 件 设 计 终端节点软件流程如图 4所示。首先执行硬件 初 始 化 ， 实 现 电路 控 制 开 关 、 定 时器 、 S I M9 0 8等 的 初始 化 ， 寻找 无线 网络 ， 执 行相 关人 口函数及 硬件 配 置 函数 ， 从 而 加 入 到 现 有 的 G P R S网 络 ， 执 行 装 载 机位置和状态信息采集程序 ， 并将采集信息实时转 发 到服 务器 。 硬件初始化 通过 S 1 M9 0 8 模块 寻 找无线网络 二二[ 网络初始化 ， 加入 GP RS网络 初始化应用， 开辟数据 存储 区， 设置采集休眠 定时器 面 网 1 一 图 4 终 端节点软件流程 3系统 软件 设计 系统 以 Vi s u a l S t u d i o 2 0 1 2为软 件开 发平 台 ， 以 S QL S e r v e r 2 0 1 0为 数 据 库 ， 保 证 了 系 统 的 开 发 效 率和数据 的高可靠性。Vi s u a l S t u d i o可以实现 C， C ， C， Vi s u a l B a s i c 等 语 言 的 编程 开 发 ， 可 提 高 系统 的整合 度 。S QL S e r v e r 可 以 提供 更 安 全 、 可 靠 的存储 功 能 ， 尤 其 在 关 系 型数 据 和结 构 化 数 据 方 面最为突 出。为提供效果更好的定位服务 ， GI S定 位服务器基于 Ar c O I S E n g i n e r 9 定位引擎完成对地 图及 定位 功 能 的设 计 ， 结合 We b S e r v i c e 技 术口 ， 完 成对 监控 对 象实 时位 置 的跟踪 。 3 ． 1 数 据 处理服 务 器 数据处理 服务器是整个 系统的数据核心 ， 其业 务流程如图 5所示 ， 主要功能 系统信息 装煤 区信 息 、 装载机信息 、 服务器参数等 管理， 系统数据备份 和存储 ； 与定位终端之间进行信息交互 ， 接收定位终 端上传的装载机信息、 实时位置信息、 定位终端参数 等 ， 向定位 终 端 发 送 分 析 结 果 及 相 关 指 令 ； 与 G I S 定位 服 务 器 通 信 ， 向 G I S定 位 服 务 器 发 送 装 载 机 GP S经纬度信息、 设定参数 ， 从 GI S定 位服务器获 取 定位 结果 、 边界 状况 、 历史 轨迹 、 异 常状况 等信 息 ； 与过磅系统交互 ， 获取提煤信息 ， 分析运煤车辆作业 情况， 实现装载过程监控 ； 系统数据统计分析 ， 分时 段统计煤炭装载信息 ， 为各种报表查询提供服务 ， 为 制定生产方案提供数据依据。 图 5 数 据 处 理 服 务 器 业 务 流 程 3 ． 2 GI S定位服 务 器 GI S定 位 服 务 器 主 要 实 现 装 煤 区地 图 导 人 功 能 ， 提供地图设计工具以及地图修改、 标定及边界可 视化 设置 等 服务 ； 装载 机实 时定位 功 能 ， 完成 定位 算 法和修正算法设计 ， 为数据处理服务器提供装载机 实时位置信息 ； 装载机行进路线跟踪及轨迹 分析功 能 ， 对边 界 区域进 行 自动识 别 ， 对装载 机 的异常 位置 报警 ； 基于客户端显示界面的实时位置 、 轨迹数据、 异 常位 置等 信息 的查 询功 能 。 4 结 语 储煤场装载过程追溯与反馈系统实现了煤种区 域 电子 围栏 的划 分 和管理 、 装 载机运 行轨 迹跟 踪 、 装 载任务 智 能分配 管理 、 装载 结果 信息 实 时反馈 、 装运 过程分析和监管等功能， 一方面可以提高储 煤场生 产过程 的 监管效 率 ， 减 少 装 载 过程 中违 规 行 为 的 出 现， 减少煤矿的直接生产损失 ， 另一方面可以提供有 序 的装 运 管理 和反馈 机制 ， 加 速装运 各环 节 的转换 ， 减少运 输 车辆在 储煤 场 的滞 留 ， 提 高生产 效率 。 参考文献 [ 1] 高振斌 ， 吴金兰 ， 陈卫科 ， 等 ． 运 动定位 装置 远程控 制 器的 F P G A 实 现E J ] ． 河 北 工业 大学 学 报 ， 2 0 1 4 5 2 7 32． 第 4 2卷 第 1 期 2 0 1 6年 1月 工矿 自 动化 I n du s t r y a nd M i n e Aut o ma t i on Vo 1 ． 4 2 NO ． 1 J a n ． 2 01 6 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 1 0 0 0 4 0 3 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 0 2 朱前伟． 火花点燃试验辅助装置设计E J 1 ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 1 4 - 6 ． 火花点燃试验辅助装置设计 朱前伟 1 ． 中煤 科工 集 团常州研 究 院有 限公 司 ， 江 苏 常州 2 1 3 0 1 5 ； 2 ． 天地 常州 自动化股 份有 限公 司 ，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘 要 针 对 火花点 燃试验 装置在 火花点燃 试验过 程 中， 对本 质安 全 电 源短路 后 输 出不恢 复 、 恢 复 时 间过 长 ， 以及 针 对具有 软启 动功 能的 电源试验 时达 不到 GB 3 8 3 6 ． 4 2 0 1 0 爆 炸性 环 境 第 4部 分 由本 质安 全 型 “ i ” 保 护 的设备 要 求的 问题 ， 设 计 了一款 火 花点 燃试 验 辅 助装 置 ， 给 出 了装 置 结构 及 软 、 硬件 设 计 方 案 。该 装置可靠性及动作精度 高， 解决 了现有火花点燃试验装置的问题。 关 键词 火花 点燃 试验装 置 ；本质 安全 电源 ； 软 启动 中图分类 号 T D 6 1 文献 标志码 A 网络 出版 时间 2 0 1 5 1 2 3 1 1 5 5 O 网络 出版地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 1 2 3 1 ． 1 5 5 0 ． 0 0 2 ． h t ml De s i g n o f a s s i s t de v i c e f o r s p a r k t e s t Z HU Qi a n we i ， 1． CC TE G C h a n g z h o u Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，Ch i n a ； 2 ． Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co ． ，Lt d ． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，Ch i n a Ab s t r a c t The r e a r e s o me p r ob l e ms e xi s t e d i n s p a r k t e s t de v i c e du r i ng s p a r k t e s t s uc h a s n o r e c o ve r y o f o ut pu t o r l o ng r e c o v e r y t i me o f i nt r i n s i c s a f e t y p owe r s up pl y a f t e r s ho r t c i r c ui t ， a nd i n a b i l i t y t o s a t i s f y r e q u e s t o f GB 3 8 3 6 ． 4 2 0 1 0 Ex pl o s i v e a t mo s p h e r e s pa r t 4 e q u i pme n t p r o t e c t i o n b y i n t r i n s i c s a f e t y “ i ”f o r po we r s up pl y wi t h s o f t s t a r t i n g f un c t i o n． An a s s i s t d e v i c e f o r s p a r k t e s t wa s de s i g ne d． The d e vi c e s t r uc t ur e a n d s o f t wa r e a n d h a r dwa r e de s i g n s c h e me s we r e g i v e n．Th e de v i c e ha s hi g h r e l i a b i l i t y a n d a c t i o n pr e c i s i o n，whi c h s o l v e s q ue s t i o ns o f e x i s t i ng s pa r k t e s t d e v i c e． Ke y wo r d s s pa r k t e s t d e v i c e；i nt r i n s i c s a f e t y po we r s u pp l y；s o f t s t a r t i ng 收稿 日期 2 0 1 5 - 1 卜0 2 ； 修回 E t 期 2 0 1 5 1 2 - 0 2 ； 责任编辑 李 明。 基金项 目 中煤科工集 团常州研究院有限公 司科研项 目 1 4 S Y0 0 6 0 3 。 作者简介 朱前伟 1 9 7 9 一 ， 男 ， 江苏徐州人 ， 高级工程师 ， 硕士 ， 现主要从事防爆 产品检验工作 ， E ma i l z h u c o n g we i 1 2 6 ． c o i n 。 [ 2] [ 3] [ 4] [5] [6] 刘 贤锋 ， 乔 宏哲． 基 于 AR M 的装载 机远程监 控 系统 设计 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 9 8 4 8 6 ． 刘屹 ， 石博强 ， 谭章禄． 基 于物联 网的煤炭智 能装车系 统设计 [ J ] ． 煤炭技术 ， 2 0 1 5 ， 3 4 7 2 2 6 2 2 8 ． 任守纲 ， 徐焕 良， 黎 安 ， 等 ． 基 于 RF I D ／ G I S物联 网 的 肉品跟踪 及追溯 系统设计与实现[ J ] ． 农业工程学 报 ， 2 0 1 0， 2 6 1 0 2 2 9 2 3 5 ． 张秀娟 ， 程飞龙． 基于 S TM3 2的便携式生命体 征监 护 仪设计[ J ] ． 电子技术应用 ， 2 0 1 3 ， 3 9 1 1 2 O 一 2 2 ． 张河 新 ， 王晓辉 ， 黄 晓东． 基于 S TM3 2和 C AN总 线 的智能数 据采 集节 点设 计 E J ] ． 化工 自动化 及仪 表 ， 2 O12， 39 1 7 8 8 O． [7 ] I- 8 ] [9 ] [ 1 O 3 彭刚 ， 袁兵． 基于 双 AR M C o r t e x架构 的移动机 器人 控制器 设 计 [ J ] ． 华 中 科技 大学 学 报 自然 科 学 版 ， 2 O l 3 ， 4 1 增刊 1 2 8 4 - 2 8 8 ． 陈琦 ， 丁天 怀 ， 李成 ， 等． 基于 GP R S ／ GS M 的低 功耗 无线远程测 控终端设计 [ J ] ． 清华 大学学报 自然科学 版 ， 2 0 0 9 2 2 2 3 2 2 5 ． 金靖． 基 于 Ar c G I S E n g i n e的地理信息系统二次开发 原理和方法[ J ] ． 测绘 与空 间地理 信息 ， 2 0 1 2 ， 3 5 3 46 4 9． 梁庚 ， 李 文． 基 于 分 布 式 0P c、 组 件 连 接 件 和 we b S e r v i c e 的 电站远程监控 系统设计 I- J ] ． 电力 自动化 设 备 ， 2 O 1 2 ， 3 1 1 O 1 3 4 1 3 8 ．