准能数字矿山燃油监控管理系统的应用

王 辉

（国家能源集团神华准格尔能源集团有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

单斗-卡车的半连续生产工艺[1]是准能公司两大露天煤矿的重要生产工艺，在生产作业过程中，使用上百台大型运输卡车和工程设备，需要消耗大量的燃油。依据历年的露天煤矿成本分析报告，燃油成本约占70%的可控采运成本，是最主要的成本管控项目。燃油消耗管理的各环节采用人工登记、操作和统计等手段，存在数据错误登记、统计的现象，无法提供准确的数据，导致企业成本核算不准确。

在工业4.0 和中国制造2025 战略的指引下[2]，深入推进“信息化和工业化”高层次的深度融合，以降本增效为目的，引进先进的技术、设计理念和管理思想，进一步推进自动化、信息化和智能化技术的应用，解决企业燃油使用过程中的各种跑冒滴漏等问题，建设推进准能数字矿山燃油监控管理系统。

1 燃油监控管理系统

燃油监控管理系统是露天煤矿全过程监控管理燃油的1 套专用系统。通过该系统的应用，实现燃油从提油至消耗各个环节的全程监管。主要包括燃油系统管理平台、油槽车管理子系统和受油设备管理子系统3 部分。

1.1 业务架构

1）提油。油槽车从油库提油、并将油料运输回矿上的过程，属于对外采购环节。

2）加油。在需要时，出动油槽车为受油设备加油的过程，属于生产操作环节。

3）消耗。指受油设备在生产作业过程中消耗油料的过程，属于生产消耗环节。

1.2 技术架构

系统建设涵盖了黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天煤矿2 个矿的生产部门以及所有使用柴油的设备。主要在加油设备（油槽车）和受油设备（卡车，推土机等工程设备）上安装相应的软硬件，实现燃油的监控管理功能。

采用自动控制技术、软件工程、信息通讯技术、RFID 技术等多项现代化科技手段，通过油槽车和受油设备上安装不同功能的模块来实现对燃油的提油、加油、消耗环节的自动化监控，通过油料监控管理系统软件，实现参数设定、人机交互、数据记录、数据分析等各项管理功能。以管控对象划分，是由油槽车管控装置、受油设备管控装置和中央管控装置3部分组成。

1.3 油槽车管控装置

油槽车管控装置主要由安装在油罐车驾驶室中的车载终端模块、车载控制模块[3]，安装在油槽车驾驶室外部的智能加油模块、液位测量模块等。

1）车载终端模块。包括车载电脑、微型打印机、人员身份读卡器、车辆识别读卡器等装置，实现与中央管控装置的通讯（数据传输），完成操作人员与油罐车燃油管理系统的交互，实现系统操作、系统状态监视、打印输出、身份认证等功能。车载终端模块支持RJ45 以太网数据接口。

2）车载控制模块。主要完成控制逻辑的运算，实现对油罐车各硬件的控制及基础数据的采集、处理。

3）智能加油模块。安装在泵箱中，主要实现油罐车加油计量和对出油口开关的控制，可根据用户设定加油量实现定量加油，油满自动停止加油等功能。

4）液位测量模块。安装在油罐顶部，实现油罐液位数据的实时采集和计量，查看油罐车的剩余油量，可实现液位异常时的报警功能。

1.4 受油设备管控装置

受油设备识别管控装置由受油设备身份认证标签、司机身份识别卡、油箱液位监测报警装置等部分组成。

1）受油设备身份认证标签。在每台受油设备上安装抗金属射频识别RFID 标签[4]，内部存储每辆受油设备的信息。在油罐车和加油站安装远距离射频读卡器，当车辆加油时，系统可准确记录是哪台车加了油。

2）司机身份识别卡。卡中存储了受油设备司机的身份信息，车辆需要加油时，司机必须出示自己的身份识别卡，在油罐车或加油站的读卡器上进行身份认证，符合条件的司机才能进行加油。系统也会同时记录下本次加油的人员信息。

3）油箱液位监测报警装置。通过在受油设备油箱上安装高精度液位传感器，可实时测量当前油箱液位高度，通过安装在驾驶室的柴油消耗记录仪和GPRS 通讯模块，可将受油设备油箱中的燃油状况实时反映到中央管控系统中，生成实时油耗曲线。当油箱液位在设定的时间内变化高度超过警戒值时，系统中将自动生成报警提示信息，提醒管理人员燃油的异常变化，以便及时发现问题，及时处理，防止燃油意外损失。柴油消耗记录仪支持RJ45 以太网数据接口。

1.5 中央管控装置

中央管控装置是整个系统的数据中心和信息管理中心，包括1 台燃油管理服务器和整套有线/无线网络设备，无线网络设备采用的是矿用4G 专网[5]。

系统数据库和系统管理主程序安装在中央管控装置的管理服务器中，该服务器同时还可作为报表服务器，为其他系统客户端提供各种业务报表，实现管理信息统计分析功能。

2 系统软件功能

本系统实现平台软件功能22 项、油槽车子系统功能16 项、受油设备子系统功能4 项、专用报表7张。共43 台设备安装油槽车管控装置，171 台大型卡车和工程设备安装受油设备管控装置。

1）管理端软件。安装在系统服务器中，主要实现对整个燃油管理系统的各种基础信息设置及数据统计分析功能。

2）油槽车载端软件。安装在油槽车车载终端电脑中，主要实现燃油系统基础数据的采集和对油槽车燃油相关设备的控制，实现对燃油相关业务的监控管理。

3）卡车车载端软件。安装在卡车车载终端电脑中，与三合一主程序融合，主要实现对卡车油箱液位的实时监控以及数据上传功能。

4）系统的相关功能模块。包括系统设置、基础信息、生产管理、统计报表，管理端软件功能。系统可根据各油罐车终端、受油设备终端提供的原始操作数据，自动生成各种管理分析报表，对燃油相关管理指标进行统计分析，主要有以下报表：燃油加油明细、油罐车提油明细、油罐车进出油量综合统计、加油站加油明细、加油站进出油量综合统计、加油员提加油量综合统计、受油司机加油量综合统计、受油设备加油量综合统计、单位班次用油量综合统计、单位班组用油量综合统计、运输设备立米公里单耗、运输设备工时单耗、油耗曲线、油量异常报警等。通过这些报表，管理人员可及时掌握油料消耗情况，并可对人员、班组、设备等进行多维度的分析考核，实现考核指标落实到单个人、单个设备，达到燃油精细化管理的目的。

5）工作流程。油料监控和管理范围能够涵盖油料从提出到消耗的所有工作流程，包括油槽车换班流程、油槽车提油流程、油槽车加油流程、数据信息传递流程、油槽车抽油流程、油槽车倒油流程、油槽车清罐流程、换班流程、系统控制台、加油作业、提油作业、油槽车抽油流程、油槽车倒油流程、油槽车清罐流程。

6）系统可实现与企业ERP 班组管理系统的无缝连接，通过本系统提供的ERP 班组系统数据同步功能，可实现每月（或指定时间段内）燃油自动下发到单机，省却了原始管理过程中的手动下单机的操作，大大减轻了燃油核算员和财务人员的工作量[6]。

3 效益分析

3.1 经济效益

燃油监控系统未投入使用时，黑岱沟露天矿运输队和哈尔乌素露天矿运输队油槽车给自卸卡车加油时，80%的车辆都存在不同程度的冒油现象，通过对冒油痕迹进行估算，大部分车辆的冒油量在0.5～10 L，个别车辆冒油量甚至会超过20 L。

燃油监控系统投入使用后，受油车司机可以看到加油前油箱的剩余油量，能知道还可以加多少油，加油时会告知油槽车司机需要的加油量，从根本上避免了冒油的情况发生。

燃油系统1 年的经济效益计算公式为：

Y=365×a×b×c

式中：Y 为经济效益；a 为单价，元；b 为工作时间，d；c 为单日加油车量数。

通过卡调系统查询到黑岱沟露天矿每月实动率大于50%的车辆平均为80 台，哈尔乌素露天矿每月实动率大于50%的车辆平均为73 台，按煤制柴油油价5.6 元/L，每车每天加1 次油，每次加油节省2 L，车辆1 年的工作天数为365 d，进行估算。将黑矿各参数代入公式，得到黑矿每年的直接经济效益为32.704 0 万元。将哈矿各参数代入公式，得到哈矿每年的直接经济效益为29.842 4 万元。

3.2 管理效益

1）实现油槽车提油、加油和交接班时人员及车辆信息的电子认证、车辆油耗数据自动采集与传输，达到油料业务过程自动管控的目的。在燃油系统上线之前，提油、加油等业务完全需要油槽车加油员手工填写业务单据，期间人工记录出错情况经常发生，两矿每个月平均发生约8 次手工帐记录错误情况。系统上线之后，所有业务数据全部自动记录，在司机正确操作的情况下，杜绝了错误记录情况的发生。

2）实现油槽车和卡车各业务环节重要信息的图形数字化显示和业务单据的自动打印[7]，提高工作人员操作的方便性和准确性。系统上线之前，油槽车司机在加油和提油操作时，无法直观的查看到加油过程以及油槽剩余油量，只能看到实时加油量。卡车司机更是不知道油箱中剩余油量，每次需要查看时，必须到油箱上用油尺手工测量出大概油量，整体消耗时间在5 min 左右。系统上线后，司机可在驾驶室中直观方便的看到车辆油量情况，而且准确性较高，大大节省了操作时间。

3）通过与班组系统和ERP 系统的信息传递，实现单机油料消耗的自动统计，为车辆综合生产成本分析提供准确、原始的数据支持。系统上线前，油料核算人员每个月进行班组核算和单机油耗核算时间基本需要5 d，且工作量巨大；而系统上线后，实现了自动推送油耗数据给班组系统和生产数据库，油料核算人员只需2 h 左右就可完成核算工作，减少了油料核算人员的核算时间和工作量，减少用人数量、降低劳动强度、提升安全保障、达到高产高效[8]。

4）自动生成多维度的油料消耗报表及油耗曲线，直观地显示车辆油耗情况，提高工作效率和管理水平。系统上线前，燃油管理人员缺少相应的数据和自动化统计分析工具，只能提供给管理者1 张柴油加注明细表作为燃油管理和考核的依据。系统上线后，自动生成7 张常用报表，从提油、加油、耗油等角度对燃油使用情况进行统计分析，提高了工作效率和管理水平，通过系统实现按照油槽车、受油设备、加油人员、受油人员的燃油信息汇总统计，自动生成多角度燃油消耗的日、月、年报表，可比手工或其他信息系统导出汇总节省大量的工作时间。

4 结语

准能数字矿山燃油监控管理系统根据业务内在联系，实时检测燃油加注需求和已完成的信息，在线智能分析数据，协助工作人员及时发现和处理问题，确保燃油加注数据准确。系统产生的燃油加注，消耗有关数据及时归入到数据仓库，分享到管理人员平台，提供准确的成本分析依据；功能集成在ERP 班组管理模块，实现不同系统间的信息共享，进入班组核算和单机核算，实现各环节无缝对接，降低燃油浪费，平均会为企业节约燃油消耗成本约10%，成本节约起到了极大的促进作用。同时数据仓库良好、完整的保存燃油消耗数据，纵向核准横向比较生产大数据分析，为生产规划、产业智能化提供了基础。