0 引 言

　　水泥是進行現(xiàn)代化建設(shè)的主要建筑材料，水泥工業(yè)作為我國的基礎(chǔ)工業(yè)之一，其發(fā)展水平與國民經(jīng)濟建設(shè)息息相關(guān)[1]。隨著新型干法水泥生產(chǎn)工藝在我國水泥行業(yè)應(yīng)用，水泥行業(yè)的整體生產(chǎn)能力得到了迅速發(fā)展，目前，大部分水泥企業(yè)在車輛流通管理上制度復(fù)雜、設(shè)備落后[2]。

　　物聯(lián)網(wǎng)[3] 是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。它是指通過各種信息傳感設(shè)備，將任何需要監(jiān)控、互動的物體和產(chǎn)生的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò)。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別和管理。

　　我國是水泥生產(chǎn)和消耗大國，年產(chǎn)量達到17.8 億噸，接近世界水泥產(chǎn)量的50%，國產(chǎn)水泥裝備在國際水泥貿(mào)易中的比重已經(jīng)達到1/3 以上，加大水泥行業(yè)管理尤其重要，目前水泥廠主要存在以下問題：

　　(1)水泥銷售及原材料的運輸方式主要以陸路汽車運輸為主，車流量大;

　　(2)由于管理制度復(fù)雜、設(shè)備落后，同時缺乏有效的調(diào)度機制，導(dǎo)致大部分水泥企業(yè)廠內(nèi)車輛亂行無序，故經(jīng)常堵車，甚至因車輛搶道引發(fā)沖突;

　　(3)手續(xù)繁瑣，操作人員忙碌不堪，誤操作時常發(fā)生，經(jīng)常會出現(xiàn)因為工作人員疏忽或舞弊，導(dǎo)致某些司機趁機偷料、換料或裝錯品種，造成水泥廠損失[4]。

　　針對以上情況，本文設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能水泥發(fā)運系統(tǒng)，可實時依據(jù)廠內(nèi)車輛信息和供貨信息有序安排車輛進廠、檢斤稱重，對廠內(nèi)車輛進行全程監(jiān)控管理，防止車輛擁堵、作弊、裝錯料和偷料現(xiàn)象的發(fā)生，提高了水泥生產(chǎn)企業(yè)的效益。

　　1 系統(tǒng)的整體框架設(shè)計

　　本水泥發(fā)運系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)服務(wù)器、調(diào)度服務(wù)器、門衛(wèi)、汽車衡檢斤、水泥站臺、下料口六部分。圖1 為水泥發(fā)運系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。水泥車輛進廠前在門衛(wèi)對車輛信息進行登記，并且與IC 卡實現(xiàn)綁定，同時利用RFID 射頻讀卡器給首次進廠車輛發(fā)放射頻標簽，司機現(xiàn)場刷卡成功后，數(shù)據(jù)通過通信模塊上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器經(jīng)過分析處理、統(tǒng)計存儲做出判斷，通過控制道閘控制系統(tǒng)，車輛引導(dǎo)系統(tǒng)，以及IC 卡[5] 和RFID[6-7] 電子標簽雙重認證實時準確控制車輛的進門、上衡，檢斤計算機與稱重防作弊系統(tǒng)[8] 完成水泥車輛自動稱重，并將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)服務(wù)器，實現(xiàn)了無人職守汽車衡[9]，通過IC 卡和RFID 電子標簽雙重認證智能控制下料口下料，同時工作人員依靠調(diào)度計算機實現(xiàn)對廠內(nèi)水泥車輛進行全程監(jiān)控和實時調(diào)度。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　智能水泥發(fā)運系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括道閘控制系統(tǒng)設(shè)計、下料口電氣設(shè)計、引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計。道閘控制系統(tǒng)由IC 讀卡器、道閘控制器、地感控制器組成，能夠嚴格控制車輛進出，達到一車一桿，成功解決車輛亂序等問題。下料口電氣主要由IC 讀卡器與RFID 讀卡器組成的雙重認證系統(tǒng)等電氣設(shè)備設(shè)計而成，保證了車輛只有在正確的下料口才能裝料，避免了偷料、錯裝料等問題。引導(dǎo)系統(tǒng)主要由LED 控制卡與LED 顯示屏、語音聲浪廣播組成，對車輛起到指引作用。

　　2.1 道閘控制系統(tǒng)的設(shè)計

　　水泥發(fā)運系統(tǒng)通過IC 讀卡器來控制道閘的打開，車輛通過時，地感線圈自動控制道閘落下。因此，必須建立道閘控制器與IC 讀卡器的連接和道閘控制器與地感控制器的連接，道閘控制設(shè)計原理如圖2 所示。用IC 讀卡器的繼電器的常開端ON 和公共端COM連接道閘控制器的上UP 和公共端GND，IC 讀卡器的0 V 連接道閘上的關(guān)限位繼電器的常閉端，道閘關(guān)限位公共端連接道閘控制器的限位公共端V+ 和IC 讀卡器的0 V端口，道閘關(guān)限位常開端ON 連接道閘控制器的關(guān)限位CL 端，道閘關(guān)限位常閉端OFF 連接IC 讀卡器的門磁檢測端口M_C。

　　當IC 讀卡器繼電器吸合時驅(qū)動道閘控制器去打開道閘，道閘打開的同時道閘關(guān)限位的常閉端OFF 吸合，IC 讀卡器的門磁檢測端口M_C 檢測收到道閘開信號，并將該信號上傳給服務(wù)器，完成道閘打開動作。當車輛經(jīng)過地感時，地感控制器5、6 端吸合，將信號傳遞給道閘控制器關(guān)閉道閘，當?shù)篱l觸發(fā)關(guān)限位時，關(guān)限位常閉端OFF 斷開，IC 讀卡器門磁檢測端口M_C 檢測到收到道閘關(guān)信號，并將該信號上傳給服務(wù)器，完成道閘關(guān)閉動作[10]。

　　2.2 下料口的電氣設(shè)計

　　下料口的電氣設(shè)計原理圖如圖3 所示。通過鑰匙開關(guān)可以切換手動模式和自動模式，自動模式下，首先進行RFID 射頻認證，然后通過RFID 電子標簽和IC 卡進行比對，認證和比對成功后IC 讀卡器繼電器端吸合及ON 端和COM 端導(dǎo)通，此時繼電器K 動作，9 端與5 端導(dǎo)通，12 端與8 端導(dǎo)通，允許下料指示燈H 亮，控制電路可以控制下料口裝料。當開始下料時擋板關(guān)限位斷開，繼電器K1 斷開，IC 讀卡器門磁檢測端口檢測到擋板開信號。當裝料完成時控制電路關(guān)擋板，觸發(fā)關(guān)限位時，K1 繼電器吸合，IC 讀卡器門磁檢測端口M_C檢測到擋板關(guān)信號。實現(xiàn)了下料口的自動化和智能化管理，省去了監(jiān)裝員人工比對的環(huán)節(jié)。

　　2.3 引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計

　　水泥發(fā)運系統(tǒng)采用LED 技術(shù)和分區(qū)廣播技術(shù)為廠內(nèi)車輛進行作業(yè)引導(dǎo)，其中LED 技術(shù)采用集群控制LED 顯示屏網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，各個LED 顯示屏在局域網(wǎng)內(nèi)通過TCP/IP 協(xié)議與服務(wù)器建立連接。系統(tǒng)可以自動合成導(dǎo)航語音，分區(qū)加載為車輛全程導(dǎo)航。每個區(qū)域都可以播放不同背景音樂節(jié)目，系統(tǒng)可隨時終止自動播放狀態(tài)，切換到手動控制，進行通知、找人、尋物等事務(wù)性廣播。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　本文設(shè)計的基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能發(fā)運系統(tǒng)軟件主要采用C# 開發(fā)語言，以Microsoft Visual Studio 2010 以及Oracle數(shù)據(jù)庫平臺搭建。基于當前水泥廠發(fā)運過程中所存在的問題，所設(shè)計的系統(tǒng)流程圖如圖4 所示。

　　根據(jù)圖4 所示的流程圖，該水泥發(fā)運系統(tǒng)可分為發(fā)運服務(wù)器軟件、調(diào)度管理軟件、門衛(wèi)管理軟件、RFID 射頻卡管理軟件、檢斤管理軟件、袋裝水泥管理軟件六部分。圖5 是智能水泥發(fā)運系統(tǒng)的功能圖。

　　發(fā)運服務(wù)器軟件是系統(tǒng)的核心部分，包括調(diào)度管理、IC射頻管理、引導(dǎo)系統(tǒng)、用戶管理和現(xiàn)場設(shè)備管理五部分功能，用于對廠內(nèi)所有車輛進行全局調(diào)度和智能化控制管理。調(diào)度管理軟件包括現(xiàn)場管理、人工調(diào)度、信息確認和記錄查詢四部分功能，是對自動調(diào)度的輔助，當自動調(diào)度出現(xiàn)不合理或異常情況時，可以通過人為干預(yù)使系統(tǒng)達到最優(yōu)調(diào)度。門衛(wèi)管理軟件包括進廠管理、出廠管理和補卡三部分功能，完成IC 卡與車輛信息的綁定和IC 卡回收工作。RFID 射頻卡管理軟件包括RFID 電子標簽發(fā)送、RFID 電子標簽管理和補卡三部分功能，完成散裝水泥車輛的RFID 電子標簽的發(fā)放和管理工作。檢斤管理包括防作弊、稱重和手動控制三部分功能，自動完成車輛稱重操作。袋裝水泥管理軟件包括信息顯示、記錄裝車信息和產(chǎn)量統(tǒng)計三部分功能，完成袋裝水泥車輛的管理工作。

　　4 現(xiàn)場應(yīng)用系統(tǒng)

　　智能水泥發(fā)運系統(tǒng)在鞍山、沈陽等水泥廠使用，各項功能正常，解決了車輛秩序混亂、汽車衡檢斤作弊、下料口偷料裝錯料等問題。日發(fā)運量由以前6 000 t 增長到現(xiàn)在8 000 t。圖6 所示的(a)、(b)、(c)分別為現(xiàn)場門口處、汽車衡處、下料口處，(e)、(f)為服務(wù)器主界面以及調(diào)度主界面的部分軟件界面。

　　5 結(jié) 語

　　目前智能水泥發(fā)運系統(tǒng)已經(jīng)完成了所有工作，成功應(yīng)用于鞍山冀東等水泥廠，系統(tǒng)的設(shè)計成功解決了水泥車輛混亂、廠內(nèi)效率低下、偷料、錯裝料等作弊情況的發(fā)生，經(jīng)運行一年多收到良好的反響，日出廠水泥較以往大幅提升，給水泥廠帶來了巨大效益。目前正打算全面推廣此智能發(fā)運系統(tǒng)。