无人值守自控系统的设计与应用

张秀明

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

唐山三友化工股份公司经过二十多年的发展，目前纯碱产量达到200万t以上，效益在同行业最佳。纯碱生产所消耗的原材料成本超过生产成本的30%，随着企业的不断发展壮大，适应现代化大生产的需要，将进厂计量的大宗原材数据进行统一整合，建立企业集中计量平台，提高计量数据的准确性与可靠性，实现企业各信息系统的集成与共享，进一步提升企业管理水平。

1 系统设计

1.1 设计原则

先进性：系统的建设应该尽可能选用当今先进成熟的技术，兼顾技术的实用性。

经济性：系统的建设以最小的投资达到最佳的效果。

扩展性：系统的建设在技术应用、管理功能方面是可扩展的。

安全性：整个系统在物理上和逻辑上都应该是安全的，既要有防止外来黑客攻击的措施，又要有防止内部人为破坏的手段，可以采用隔离设备、代理服务器和用户等级管理相结合的方法。

1.2 设计目标

1）实现信息集成：实现计量信息与采购物流、销售物流信息的集成，强化进出厂物流信息的监控，提高进出厂物流管理的效率与质量。

2）建立集中计量平台：建立统一的无人值守计量信息系统，实现所有物资计量业务的标准化、电子化和集成化，实现减员增效，提高计量效率。

3）提高计量数据的可靠性：采用多种防作弊技术手段，减少或杜绝人为因素对计量数据影响，提高计量数据的可靠性。

4）提升企业管理水平，管理体现效益：打造物流与计量综合管理平台，进一步提升企业管理水平。

1.3 系统构成

整个无人值守自控系统设计采用集中管理、分散监控的模式，计量数据、视频图像、语音、监控信号经数字化处理，通过光纤进行远距离传输。主要包括三部分，前端的衡器磅房各种数据、图像的采集，计量中心对计量数据、图像的实时存储，监控中心对衡器的实时监控。系统整体设计采用三级架构。

1）数据采集层：各磅房计量点

各计量点的采集包括称重仪表数据、视频信号、音频信号、控制信号等采集，同时包括音频、视频信号的输出设备、控制信号的输出设备等。

2）数据管理层：计量中心

计量中心作为整个系统的核心枢纽，负责整个网络的管理、权限分配控制，负责协调、管理系统间的数据交换，同时也作为数据备份中心。

3）数据监控层：远程监控中心

远程监控中心负责监控所有现场测量点的设备状况，数据是否异常，突发故障及时协调相关部门进行处理。

1.4 软件

为了使应用系统具有更好的稳定性、高效性，使应用程序具有更好的可重用性、可扩展性、跨平台和可维护性，整个系统易于增加新的功能、易于修改已有功能，系统调用、处理具有统一的流程，本系统拟主体采用成熟的J2EE技术来架构整个应用。采用C＃语言编写程序，运行、开发环境为.net。

软件系统由系统管理、验配管理、设置管理、进出厂管理、现场汽车衡计量管理、远程汽车衡计量管理、业务异常管理、计量衡器管理、IC／RFID卡管理、视频监控管理、统计报表管理、票据打印管理、接口管理等子模块组成。整个软件为模块结构。

1.5 数据库

无人值守管理系统采用Oracle 11g数据库作为计量数据库平台。使用Oracle 11g版本数据库将有效降低项目的实施风险并有利于系统的数据集成。

1.6 汽车衡磅房

汽车衡的磅房前后在立杆上安装摄像头和红绿灯，一侧安装RIFD天线，秤体与引坡连接处安装红外对射，现场控制终端嵌入式安装在磅房的墙体上，摄像头、红绿灯、红外对射、RIFD天线、称重信号全部进入现场控制终端。

1.7 网络拓扑图

图1 无人值守自控系统网络拓扑图

1.8 硬件设备

1）自助终端：包括工控机、15″液晶显示器、硬盘录像机、IC卡读写器、票据打印机、键盘、话筒、摄像头。称重计量数据，通过网络发送到计量中心，称重计量发生问题时，通过音频及时与监控中心建立音视频通道。

2）服务器：包括数据服务器、图像服务器、应用服务器，主要负责现数据、图像存储及发布。

3）其他设备：RFID读写器、电子标签、硬盘录像机。

2 实现功能

2.1 进厂的验配

将电子标签上唯一的序列号与汽车的车牌号进行绑定，统一存储到数据库当中。

2.2 现场汽车衡的计量管理

完成汽车上衡计量数据的采集，将汽车衡的计量数据经网络系统实时传送到计量中心的数据服务器上。

2.3 远程计量管理

在监控中心通过远程网络，辅助以音频、视频系统，进行计量数据监控。

2.4 业务异常管理

在计量称重过程中，发生计量数据不稳定，衡器零点漂移，业务流程无法正常运行时，弹出异常信息，视具体情况通知相关部门去处理。

2.5 视频监控管理

衡器的各个监控摄像头实时监控衡器的运行状况，并将监控图像实时记录在本地的硬盘录像机上，当衡器进入称重状态时，在衡器读取数据时抓拍衡器的图像，实时传送到计量中心的图像服务器上。

2.6 计量数据票据实时打印管理

现场的自助终端上，完成每次计量称重后，可以根据客户需要将计量数据打印到计量票据上。

2.7 各种数据、图像管理

将称重计量数据实时存储到计量中心的数据服务器上，应用服务器实时接收各个用户的访问，根据需要完成计量数据的各种报表。图像服务器将与计量称重时绑定的图像存储，通过应用服务器支持客户的查询访问。

3 运行注意事项

3.1 电子标签找不到

电子标签需黏贴在汽车挡风玻璃的中上部，不允许有遮挡，且有方向要求；接收天线方向正确，当天线方向发生变化时，导致信息无法接收；天线、读写器等链接通信电缆要连接牢固，虚接也可导致无法通讯；读写器转换接口应采用质量好的工业级产品，质量差的相对寿命较短。

3.2 网络不通

检查光缆、网线有误损坏，发送、接收设备是否正常运行。

3.3 提升维护人员的素质

无人值守涉及技术比较全面，必须提高维护人员的素质，培训其掌握衡器、计算机、接口、无线设备、网络等应用技术，这样现场故障时才能得到迅速处理，不至于影响系统的运行。

4 结 语

无人值守系统投运以来运行稳定，计量数据、视频图像能够实时存储到计量中心；监控中心能够实时监控现场各衡器的计量数据、运行状况；各管理网上的客户端可根据权限积极浏览各种数据，完成各种报表的制作。项目实施后衡器司磅员减掉13人，减员年效益71万元。

无人值守控制技术集计算机、网络、通讯、衡器、音视频技术于一体，构建了一个先进的数据平台，提高了工作效率，强大的防作弊功能有效避免了人为因素对大宗材料计量工作的影响，提升了企业的现代化管理水平。