铁水罐自动跟踪系统的开发及应用

程巍　张海峰　肖箐　陈振宇　潘智　莫春

摘要：自主开发的铁水罐跟踪系统基本原理是通过物联网射频识别RFID设备及其标签并通过移动4G网络实现对铁水罐、车架和火车机车的定位跟踪。调度人员通过该系统直接下发调度指令到运行机车，不仅实现了调度指令的自动下发及高效执行，还可以实时跟踪到铁水罐的使用情况以及机车的运行情况，优化了空罐的使用效率，提高了铁路运输的效率。

关键词：物联网；射频识别RFID；4G网络；铁水罐；自动跟踪系统；铁路运输 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2017）11-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.007

1 概述

随着柳钢生铁产量超1000万吨每年，铁水的运输压力比以前100万吨每年的生铁产量增加了9倍，铁水调度问题亟待解决。近年来物联网技术的突飞猛进及钢铁企业两化融合的推进，各钢铁企业正加快引进该新技术，并投入实际应用。RFID产品已广泛应用于工业企业、智能交通、高速公路、铁路及身份识别等领域，相较于GPS定位系统和轨道微机联锁系统，RFID产品响应更快、更精确。铁水跟踪系统通过写入标签里的信息可准确对标签进行编码，然后通过编写程序软件对标签进行读取，并把读取到的信息传回到数据库，实时跟踪和指导铁路运输，大大缓解了柳钢目前的铁路运输压力，并提高了铁水运输的效率。

2 方案设计及实施

2.1 方案设计

方案设计原理示意图如下图1所示，其中虚线表示非接触。

2.2 数采数据库设计

标签的编码信息设计共包含24位，其中前10位为保留位，为日后的信息增加预留，前10位全部编码为0。接下来的8位为标签名称，由字母和数字组成，标签名称是唯一的，最后的6位为标签序号，序号也是唯一的。数据库设计的字段共五个，分别为：（1）TAG_ID表示标签信息；（2）TAG_NO表示标签号；（3）TAG_NAME表示标签名称；（4）TAG_LOCATION表示标签位置；（5）SN_NAME表示信号机名。

通过手持式标签读写器将预先设计好的编码信息分别写入地面标签、车头标签、车架标签及铁水架高温标签中，这些写入编码的标签有了自己唯一的标识，实现识别功能。

2.3 硬件安装

2.3.1 标签安装。标签的安装分别是地面标签、车头标签、车架标签、铁水罐身标签的安装。将写入信息的相应标签根据使用要求安装到相应位置。具体安装见图2和图3。

2.3.2 RFID天线安装。RFID天线的安装分别是火车底部车载天线、铁轨轨道铺设天线、轨旁铁水罐及机车天线安装。根据设计好的天线号进行标号敷设安装。具体安装见图2和图3。

2.3.3 车载电脑及UPS安装。在机车头安装UPS，为RFID主机及车载电脑提供稳定电源。将防护等级为IP65的达文科技专用车载电脑安装到机车操作室的固定位置，并与RFID主机相连。具体安装见图2和图3。

2.3.4 以太网的安装及连接。（1）地面固定设备组网：利用公司内部现有二级网络进行就近接入，采用有线方式连接，主要包括光纤的敷设、双绞线的连接等；（2）车载电脑组网：利用中国移动的4G网络将采集数据回传，实现与系统数据库进行数据交换。

2.4 应用软件开发

应用软件包括以下主要程序：铁运调度、罐架信息采集与绑定、高炉信息采集与绑定、车头信息采集、固定存罐线信息采集及铁水运输监控网页等，以上程序除铁水运输监控网页为B/S架构，其余均为C/S架构。

2.4.1 铁水调度程序开发。调度程序主要包括调车计划指令下发、车架挂甩操作、机车实时信息监控、车架及铁水罐实时信息监控、空罐重罐静置超时报警、铁水分流去向和罐型选择下发、接收功能、炉底铁水罐对罐状态实时监控、接收上罐、下罐信息功能、RFID设备状态提醒等功能。

计划的编写：每个挂或者甩作业，生成一个确认完成按钮，将计划发送给调车员与机车司机，并且调车员与司机确认收到计划，同时确保调车员和司机收到的是同一条计划。

计划类型的编写：包括车头、罐号、挂车地点。下发计划时，在计划显示区显示编写好的计划，并出现确认按钮。炉底对罐作业完毕要有反馈信息到高炉值班室，提示可以出铁。铁水罐的上罐、下罐，转炉或者炼铁给提示。铁水调度程序界面如图4所示：

2.4.2 高炉信息采集与绑定程序开发。调车计划指令下发包括重罐、半重罐信息绑定，空罐受铁口对位采集，受铁时间采集，铁水炉号、温度、成分、重量采集，机车及车架进入与离开炉底信息采集等功能。

2.4.3 车头信息采集程序开发。包括车头位置信息实时回传，设备状态信息回传，调度指令的接收等功能。车头信息采集程序主界面如图5所示：

2.4.4 固定存罐线信息采集程序开发。对存罐线上的罐号与车架号信息进行采集跟踪。

2.4.5 铁水运输监控网页开发。取和利时微机连锁数据，获取机车信息，地面标签信息。实时监控机车、鱼雷罐，鸭嘴罐位置功能、查询机车、鱼雷罐、鸭嘴罐所在位置功能及历史轨迹回放功能。

3 结语

柳钢原有生产调度系统无法对全厂铁水罐和火车运行路径进行自动跟踪，实时跟踪需要通过电话或者对讲机来实现。为实现信息化及通讯的高效化开发了铁水跟踪系统，该系统可实现对铁水罐运输过程的自动完整跟踪，解决了柳钢对铁水罐运输过程的自动识别、跟踪和定位管理的需求。该系统可实时采集、跟踪、定位铁水罐。调度人员可在控制室的计算机软件中查看到所有的铁水罐的位置、行驶方向、运载状态等信息，为调度人员提供了管理依据，提高了运行效率。结合公司目前正投用的MES系统，整个公司的排产计划与生产节奏均由公司总调负责安排，而铁水跟踪系统则是实现铁钢平衡、顺行生产的重要保证，因此铁水跟踪系统的投运使得公司生產管理水平得以大幅提升。此外，该系统均由柳钢软件人员自主开发完成，总投资约70万元，与国内同行业软件公司报价为1700多万元相比，为公司节省了大笔的项目投资成本。

作者简介：程巍（1984-），男，湖北随州人，供职于广西柳州钢铁集团有限责任公司信息管理部，研究方向：自动化及信息化。

（责任编辑：黄银芳）