賽區(qū)：華中賽區(qū)

組別：創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)類

項(xiàng)目方案構(gòu)想及目的：

目前的灰?guī)旃芾硐到y(tǒng)在計(jì)費(fèi)計(jì)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(jì)效益低下，在對貨物計(jì)費(fèi)計(jì)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(dá)到統(tǒng)一管理。本系統(tǒng)對這些方面進(jìn)行了完善，開發(fā)了基于互聯(lián)網(wǎng)計(jì)費(fèi)計(jì)量自動化信息管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)信息化統(tǒng)一管理、貨物自動化計(jì)量計(jì)費(fèi)的目標(biāo)。這一系統(tǒng)的使用和推廣科學(xué)化了工廠信息管理模式，節(jié)約了人工成本，增強(qiáng)了作業(yè)的安全性、便利性，減少了灰車裝灰流程的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(jì)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(jì)費(fèi)計(jì)量自動化信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息的管理和控制，整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)處理，采用計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理使得貨物計(jì)費(fèi)計(jì)量高度自動化，大大提高了系統(tǒng)的精準(zhǔn)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(shè)計(jì)方案可適用于大多運(yùn)輸行業(yè)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用戶基本信息、計(jì)費(fèi)信息等數(shù)據(jù)的信息化管理，使得廠家可以對貨物計(jì)量計(jì)費(fèi)進(jìn)行科學(xué)化管理。采用手機(jī)APP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用戶信息查詢、自助繳費(fèi)等，應(yīng)用十分方便。系統(tǒng)的使用和推廣科學(xué)化了工廠信息管理模式，節(jié)約了人工成本，增強(qiáng)了作業(yè)的安全性、便利性，減少了灰車裝灰流程的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)化：設(shè)計(jì)及其實(shí)施按照國家和地方的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。選用的系統(tǒng)設(shè)備、產(chǎn)品和軟件盡可能符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或主流；

先進(jìn)性：工程的整體方案將保證具有明顯的先進(jìn)特征?？紤]到電子、信息技術(shù)的迅速發(fā)展，本設(shè)計(jì)在技術(shù)上將適度超前，所采用的設(shè)備，產(chǎn)品和軟件不僅成熟而且能代表當(dāng)今世界的技術(shù)水平。

合理性和經(jīng)濟(jì)性：在保證先進(jìn)性，滿足用戶需求的同時(shí)，以提高工作效率，節(jié)省人力和各種資源為目標(biāo)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，充分考慮系統(tǒng)的實(shí)用、適用和效益，爭取獲得最大的投資回報(bào)率；

結(jié)構(gòu)化和可擴(kuò)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(kuò)充性，既可使不同廠商的設(shè)備產(chǎn)品綜合在一個(gè)系統(tǒng)中，又可使系統(tǒng)能在日后得以方便地?cái)U(kuò)充，并擴(kuò)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(dú)局域網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)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(qiáng)調(diào)以人為本，系統(tǒng)易學(xué)易用，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理。

項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)及模型設(shè)計(jì)：

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思想是：

通過RFID卡唯一標(biāo)識每一輛車，同時(shí)RFID卡與客戶進(jìn)行綁定，實(shí)現(xiàn)一車一卡，一戶多卡的對應(yīng)，RFID卡可以實(shí)現(xiàn)用戶的手機(jī)APP自助充值與信息查詢和自動扣費(fèi)。粉煤灰的整個(gè)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(jìn)行，整個(gè)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(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)，發(fā)ID卡，繳費(fèi)充值，進(jìn)廠時(shí)刷RFID卡、讀取RFID卡信息，確認(rèn)用戶身份及裝灰等級，秤皮重，根據(jù)灰的等級對其進(jìn)行排隊(duì)；等到排隊(duì)位置時(shí)，語音叫號通知相應(yīng)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(wù)器，系統(tǒng)核對卡內(nèi)信息、入廠登記信息、裝灰點(diǎn)灰級設(shè)置信息，當(dāng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息核對相符時(shí)，系統(tǒng)向門禁PLC發(fā)送升起道閘指令，允許車輛進(jìn)入灰?guī)欤到y(tǒng)根據(jù)車輛信息自動裝灰；同時(shí)除塵系統(tǒng)開啟，開始除塵，裝車完畢后，除塵系統(tǒng)關(guān)閉，刷RFID卡出門禁，車輛到達(dá)磅房，讀取稱重信息，自動結(jié)算扣費(fèi)，完成整個(gè)流程，出廠。

2、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

A：系統(tǒng)技術(shù)平臺選擇

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

B：軟件環(huán)境：

  服務(wù)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所有功能代碼在服務(wù)器上運(yùn)行，系統(tǒng)數(shù)據(jù)可統(tǒng)一存儲。

F：通過手機(jī)APP來實(shí)現(xiàn)信息查詢、充值繳費(fèi)。

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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(jì)、系統(tǒng)設(shè)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(bào)警、結(jié)算、打印表單；監(jiān)控管理：現(xiàn)場抓拍、實(shí)時(shí)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(bào)、異常管理；查詢統(tǒng)計(jì)：條件查詢、報(bào)表生產(chǎn)、打?。幌到y(tǒng)設(shè)置：用戶管理、日志管理、權(quán)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(jìn)行統(tǒng)一集中管理，利用RFID無線射頻識別系統(tǒng)對車輛進(jìn)行唯一標(biāo)識，RFID卡號與車牌號形成一對一關(guān)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(shí)間進(jìn)行查詢，可按客戶名稱進(jìn)行模糊查詢）和導(dǎo)出表格。

充值：客戶提供車牌號或RFID卡，可以對相應(yīng)的賬戶進(jìn)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(yùn)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(shí)間進(jìn)行查詢）和導(dǎo)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(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)抓拍和實(shí)時(shí)錄像的功能。

現(xiàn)場抓拍

實(shí)時(shí)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(quán)車輛才可以進(jìn)行裝灰作業(yè)，是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)確定客戶、確定車輛、確定時(shí)間、確定地點(diǎn)、確定業(yè)務(wù)行為、可量化確定結(jié)果的核心保障，是實(shí)現(xiàn)電廠粉煤灰運(yùn)銷信息自動化管控的核心關(guān)鍵。實(shí)現(xiàn)粉煤灰出庫業(yè)務(wù)全面計(jì)算機(jī)處理，提高公司工作效率和工作質(zhì)量。及時(shí)提供粉煤灰統(tǒng)計(jì)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(yùn)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(yùn)輸種類、運(yùn)輸數(shù)量、車輛流量、車輛實(shí)時(shí)排隊(duì)情況和灰倉存灰量了，以及調(diào)度操作管理員設(shè)定的調(diào)度策略，對車輛進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，合理安排，確保車輛快速裝灰，同時(shí)，由于自動調(diào)度有一定的隨機(jī)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(wù)運(yùn)行帶來了節(jié)約時(shí)間和提升管理效益的好處。調(diào)度系統(tǒng)與各控制節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，并可以通過現(xiàn)場LED大屏幕實(shí)施監(jiān)控調(diào)度。

門禁管理：當(dāng)車輛進(jìn)入灰?guī)欤馗芯€圈檢測到車輛，同時(shí)，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(luò)通信將這些信息傳輸?shù)椒?wù)器管理系統(tǒng)進(jìn)行鑒證，如果相關(guān)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(yīng)器感應(yīng)到車輛到達(dá)相應(yīng)位置后，系統(tǒng)即可正常對灰車進(jìn)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(bào)：語音播報(bào)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(jì)模塊

統(tǒng)計(jì)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢。

條件查詢：對銷售情況統(tǒng)計(jì)查詢部分，可按時(shí)間統(tǒng)計(jì)生成銷售日報(bào)、月報(bào)、年銷量比較等多種圖表結(jié)構(gòu)；可按粉煤灰和時(shí)間統(tǒng)計(jì)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(jì)生成各客戶銷售情況圖表結(jié)構(gòu)等。

報(bào)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(bào)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(jì)和排序操作等

打印：打印報(bào)表。

3.6 系統(tǒng)設(shè)置

系統(tǒng)設(shè)置模塊主要是對系統(tǒng)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，包括結(jié)算單價(jià)、用戶管理、用戶權(quán)限配置等。

系統(tǒng)配置：設(shè)置粉煤灰結(jié)算單價(jià)。

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(quán)限配置：配置用戶權(quán)限，包括權(quán)限的添加、修改、刪除等。

4、系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D

灰?guī)毂O(jiān)管系統(tǒng)的主要硬件包括：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器、備份服、防火墻、交換機(jī)、打印機(jī)、RFID讀卡器、攝像頭、LED顯示屏、PLC控制的有網(wǎng)絡(luò)通信的道閘。主要設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3所示。

圖3  拓?fù)鋱D

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(jī)與PLC的通信采用socket接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)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(jìn)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(jī)；

3、上位機(jī)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(jìn)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(yīng)給料機(jī)是否進(jìn)行工作，并將當(dāng)前的車輛信息、料位計(jì)的料位高低、給料機(jī)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(shè)置

RFID讀卡器設(shè)置統(tǒng)一采用定時(shí)讀取模式，150ms讀取一次，啟用ID相鄰判別，ID相鄰判別時(shí)間為30s，即同一個(gè)RFID標(biāo)簽在一個(gè)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(gè)設(shè)計(jì)主要是為了減輕服務(wù)器的壓力。

RFID標(biāo)簽被讀取后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)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(gè)RFID標(biāo)簽共十七個(gè)字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)。

第一個(gè)00：開始標(biāo)志

第二個(gè)00：設(shè)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(gè)天線

51：校驗(yàn)和，計(jì)算：從首個(gè)字節(jié)至倒數(shù)第三個(gè)字節(jié)，共15字節(jié)

FF：結(jié)束標(biāo)志

工藝過程流程圖：