專利名稱：數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是指數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
煤炭一直是我國火力發(fā)電廠的主要燃料來源，煤炭質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到電廠鍋爐的安全運行，關(guān)系到電廠的經(jīng)濟效益。尤其是在能源價格逐年攀升的大背景下，火力發(fā)電廠的燃料成本已經(jīng)占據(jù)到總成本的70%以上，有些地域燃料成本已經(jīng)占據(jù)到總成本的80%。煤炭管理涉及到燃料訂貨、采購、接卸、驗收及車輛管理、費用結(jié)算、配煤燃燒、煤場管理、統(tǒng)計等一系列工作，煤場管理是關(guān)系到入爐煤質(zhì)穩(wěn)定，鍋爐安全運行的重要環(huán)節(jié)。
然而當(dāng)前煤場煤種多、煤堆擺放混亂、自燃損耗大、管理低效。目前汽運燃煤電廠，煤場管理仍舊停留在粗放式管理狀態(tài)，缺乏必要的信息化輔助手段。其主要表現(xiàn)在
1、由于煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)的滯后和煤場每天進出量巨大，不能及時對煤場煤質(zhì)的分布準(zhǔn)確掌握；
2、由于存煤堆放的位置缺乏規(guī)范化，隨意性較大，不利于燃料的參配工作；
3、不能及時監(jiān)控煤場存煤溫度及存放時間，造成某些煤質(zhì)的自然損耗嚴(yán)重，造成不必要的浪費；
4、仍依賴手工制表來管理煤場大量數(shù)據(jù)，實時性與直觀性不夠，影響管理效率的提
聞;
5、司機亂停、亂卸、偷卸的情況屢禁不止，人工管理困難較大，直接影響配煤摻燒的精度，影響電廠單位發(fā)電煤耗。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有煤場管理混亂的缺陷和問題，本發(fā)明實施例的目的是提出一種更為合理的數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)及方法。為了達到上述目的，本發(fā)明實施例提出了一種數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)，包括設(shè)置于車輛上的煤車智能管理模塊，設(shè)置于煤場內(nèi)的中心控制模塊、用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的信息以對車輛進行管理的入廠無人值守模塊、用于對煤炭質(zhì)量進行采樣、制樣、化驗的煤炭質(zhì)量管理模塊、用于在線分析煤炭質(zhì)量的煤質(zhì)在線分析模塊、用于對車輛的煤炭重量進行控制的煤炭數(shù)量管理模塊、用于設(shè)置于煤場內(nèi)每一個預(yù)先劃定的卸煤區(qū)內(nèi)的卸煤區(qū)入場無人值守模塊、用于對車輛進行定位控制的運煤車卸車點定位檢測模塊；
其中煤車智能管理模塊包括用于存儲車輛身份和信息的射頻電子標(biāo)簽，以及用于通過ZigBee通訊技術(shù)進行通訊的ZigBee通訊單元；其中該ZigBee通訊單元包括控制采集單元、ZigBee模塊、自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器、顯示屏、車載音響，以及為上述模塊供電的車載電源；其中所述ZigBee模塊、自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器、顯示屏、車載音響分別連接控制采集單元，以將所述車輛的自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器的信號通過控制采集單元和顯示屏顯示給用戶；
本地控制單元，用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息的讀取單元，用于接收用戶輸入信息的輸入單元，其中所述用戶輸入的信息為所述煤炭的供貨方的信息，用于記錄用戶信息的記錄單元，用于提示用戶進入的提示單元，用于與中心控制模塊進行數(shù)據(jù)交互的交互單元，其中所述讀取單元、輸入單元、記錄單元、交互單元連接所述本地控制單元；
其中所述煤炭質(zhì)量管理模塊包括用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息的讀取單元，用于將讀取的信息發(fā)送到中心控制模塊進行數(shù)據(jù)交互的交互單元，用于對煤炭進行采樣的采樣單元，用于對煤炭進行制樣的制樣單元，用于對樣品進行化驗以獲取煤樣的熱值、灰分、硫、揮發(fā)分、灰熔點、水含量參數(shù)的化驗單元，用于提示車輛并控制采樣、制樣、化驗的本地控制單元；
其中所述煤質(zhì)在線分析模塊包括用于檢測煤炭熱值、灰分參數(shù)的檢測單元，用于與所 述中心控制模塊進行數(shù)據(jù)交互以獲取該用戶的歷史數(shù)據(jù)的交互單元，用于將歷史數(shù)據(jù)中的煤炭熱值、灰分參數(shù)與檢測到的煤炭熱值、灰分參數(shù)進行對比的對比單元，用于當(dāng)對比結(jié)果超于閾值時向所述中心控制模塊發(fā)送報警信息的發(fā)送單元；
其中所述煤炭數(shù)量管理模塊包括用于對整車進行稱重的稱重?zé)o人值守單元和用于對卸貨后的空車進行稱重的回皮無人值守單元；所述稱重?zé)o人值守單元和回皮無人值守單元分別包括用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息的讀取單元，用于檢測車輛皮重的回皮無人值守管理單元，用于提示用戶的提示單元；
其中所述卸煤區(qū)入場無人值守模塊包括設(shè)置于每個預(yù)先劃定的卸煤區(qū)入口處，包括用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息的讀取單元，用于接收讀取單元的數(shù)據(jù)并判斷是否允許車輛進入的入場控制單元，用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的ZigBee通訊單元以確定車輛的煤車智能管理模塊是否處于工作狀態(tài)的參照節(jié)點單元，用于提示用戶的提示單元；
其中所述運煤車卸車點定位檢測模塊用于確定一個參照節(jié)點單元作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器連接中心控制模塊和其他參照節(jié)點單元以進行雙星通訊，并確定車輛的坐標(biāo)。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述中心控制模塊包括用于對接收到的每一卸煤區(qū)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并根據(jù)所述統(tǒng)計結(jié)果更新煤場數(shù)據(jù)地圖。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述中心控制模塊包括用于對接收到的每一卸煤區(qū)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并根據(jù)所述統(tǒng)計結(jié)果更新煤場數(shù)據(jù)地圖的更新單元。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述入廠無人值守模塊、煤炭數(shù)量管理模塊、卸煤區(qū)入場無人值守模塊的提示單元分別包括
用于進行視覺提示的紅綠燈、用于根據(jù)中心控制模塊的控制開啟/關(guān)閉的道閘機、用于進行語音提示的音箱。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，其中所述煤質(zhì)在線分析模塊的檢測單元設(shè)置于所述煤炭質(zhì)量管理模塊的采樣單元上，且所述檢測單元為激光煤質(zhì)在線分析儀，X光射線煤質(zhì)在線分析儀。同時，本發(fā)明實施例還提出了一種應(yīng)用前述的數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)進行數(shù)字化煤場管理的方法，包括
步驟I、入廠無人值守模讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽以獲取車輛的身份和信息，并接收用戶輸入信息，然后將所述信息發(fā)送到中心控制模塊，并根據(jù)所述中心控制模塊返回的信息通過提示單元對提示用戶是否允許進入，如果是則進入步驟2，否則步驟結(jié)束；
步驟2、通過煤炭質(zhì)量管理模塊對煤炭進行采樣、制樣、化驗以確定煤炭的熱值、灰分、硫、揮發(fā)分、灰熔點、水含量參數(shù)；
步驟3、通過設(shè)置在煤炭質(zhì)量管理模塊的采樣單元的煤炭在線分析模塊來檢測煤炭熱值、灰分參數(shù)，然后從中心控制模塊獲取該用戶對應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)；將歷史數(shù)據(jù)中的煤炭熱值、灰分參數(shù)與檢測到的煤炭熱值、灰分參數(shù)進行對比，判斷對比結(jié)果是否超于閾值，如果是則向所述中心控制模塊發(fā)送報警信息，步驟結(jié)束；否則進入步驟4 ;
步驟4、根據(jù)煤炭質(zhì)量管理模塊和煤炭在線分析模塊的分析結(jié)果確定對應(yīng)的卸煤區(qū)； 步驟5、通過煤炭數(shù)量管理模塊進行稱重以確定煤炭重量；
步驟6、所述中心控制模塊根據(jù)對應(yīng)的卸煤區(qū)的參考接點單元作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；通過讀取單元讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息，以確定是否允許車輛進入卸煤場；如果是則進入步驟7，否則步驟結(jié)束；
步驟7、卸煤區(qū)入場無人值守模塊讀取車輛的煤車智能管理模塊的ZigBee通訊單元以確定車輛的煤車智能管理模塊是否處于工作狀態(tài)，如果是則進入步驟8 ;否則開始車輛的煤車智能管理模塊，進入步驟8 ；
步驟8、通過提示單元提示煤車進入卸煤區(qū)，并將數(shù)據(jù)一起發(fā)送到中心控制模塊。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，還包括
步驟9、中心控制模塊對接收到的每一卸煤區(qū)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并根據(jù)所述統(tǒng)計結(jié)果更新煤場數(shù)據(jù)地圖。本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把汽運煤的煤質(zhì)、數(shù)量與煤場管理集合在一起，根據(jù)煤質(zhì)的不同進行分煤場、分垛、分層的數(shù)字化煤場建設(shè)。同時本發(fā)明能夠?qū)崟r采集煤場相關(guān)數(shù)據(jù)，對煤場的存煤分布及煤質(zhì)通過數(shù)據(jù)圖形直觀的顯示出來。本發(fā)明解決了以往在煤場管理中不直觀、存煤數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確不及時、報表滯后、參燒配煤不科學(xué)等問題，通過該系統(tǒng)不僅可以直觀詳細(xì)的掌握煤場狀況，有效的調(diào)度各種煤質(zhì)的存煤，最大限度的降低存煤的揮發(fā)浪費、起到節(jié)能降耗的作用，而且通過配煤參燒更可以大幅降低發(fā)電成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例的數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖2為參考節(jié)點分布的示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖I所示，本發(fā)明實施例的系統(tǒng)包括設(shè)置在運煤車上的煤車智能管理模塊，以及設(shè)置在煤場的核心控制單元、入廠無人值守模塊、煤炭質(zhì)量管理模塊、煤炭數(shù)量管理模塊、煤質(zhì)在線分析模塊、卸煤場入場無人值守模塊、運煤車卸車點定位檢測模塊。其中，設(shè)置在煤場的入廠無人值守模塊、煤炭質(zhì)量管理模塊、 煤炭數(shù)量管理模塊、煤質(zhì)在線分析模塊、卸煤場入場無人值守模塊、運煤車卸車點定位檢測模塊分別連接核心控制單元。還包括；上述這些模塊都連接核心控制單元，并自動把相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶诵目刂茊卧＼囕v完成出廠后核心控制單元立即根據(jù)車輛拉運凈數(shù)量、供方煤炭歷史質(zhì)量、在線分析質(zhì)量、卸車點信息完成煤場數(shù)據(jù)更新，并能溝生成直觀的煤場數(shù)據(jù)地圖。次日該車輛離線式化驗數(shù)據(jù)進入系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動更新煤場數(shù)據(jù)地圖。本發(fā)明的原理是煤車智能管理模塊有倆套物聯(lián)網(wǎng)專用傳感器組成，一種為無源射頻電子標(biāo)簽，用于各個環(huán)節(jié)識別車輛身份及信息的傳遞；另一種為基于ZigBee技術(shù)智能控制模塊，車載電源提供工作電源，與車內(nèi)的自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器連接并采集其信號，并配有為提醒司機應(yīng)到達卸煤點信息一個電子顯示屏幕，為方便司機同時連接車內(nèi)音響，提供聲音提不。同時，火力發(fā)電廠整個煤場分成若干卸煤區(qū)，即分煤場，每個分煤場周邊布置若干個參照節(jié)點(通過ZigBee技術(shù)傳輸)，由核心控制模塊指定其中一個為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。整個電廠布置一個燃料核心控制模塊。如圖2所示，約定該分煤場的原點坐標(biāo)，依據(jù)煤場物理尺寸測量并設(shè)置每個參照節(jié)點的坐標(biāo)。運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)主要完成讓合法的車輛到指定的區(qū)域卸煤，并自動采集卸煤車輛的準(zhǔn)確卸煤信息，并即時把數(shù)據(jù)發(fā)送到核心控制單元。核心控制單元接收到車輛卸煤點信息后，及時更新該煤場的數(shù)據(jù)，包括數(shù)量及質(zhì)量。如圖2所示，運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)有若干個參照節(jié)點5-1組成，核心控制單元任意指定其中一個參照節(jié)點5-1為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器5-2。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在整個系統(tǒng)中充當(dāng)著控制中心和各節(jié)點之間的橋梁的作用，使核心控制單元和各節(jié)點之間能夠進行雙向數(shù)據(jù)通信，還負(fù)責(zé)啟動網(wǎng)絡(luò)、配置網(wǎng)絡(luò)成員地址、維護網(wǎng)絡(luò)、維護節(jié)點的綁定關(guān)系表等，需要較多存儲空間、計算及通訊功能。參照節(jié)點的主要完成卸煤車輛的作標(biāo)點確認(rèn)工作，同時負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳遞功能。入廠無人值守系統(tǒng)包括射頻讀寫器、外圍設(shè)備控制盒、本地控制單元、紅綠燈、道閘機、顯示屏、音響、觸摸屏。工作方法步驟如下入廠口安裝有射頻讀寫器，識別車輛上的無緣射頻標(biāo)簽，確認(rèn)車輛信息；司機在顯示屏、音響、道閘機的提示下首先確認(rèn)自身車輛信息，然后利用觸摸屏自助選擇供方單位，確認(rèn)后完成本次車輛與供方的匹配工作，該條記錄入核心控制單元，包括到場時間、車輛信息、供方信息。記錄完成后，綠燈亮起，顯示屏視覺提示顯示“入廠成功”，道閘機視覺提示抬起，音響語音提示“入廠成功、歡迎入廠”。入廠無人值守系統(tǒng)屏蔽了電廠人員參與匹配過程；是入場數(shù)據(jù)的創(chuàng)建點，可以有效地防止車輛在煤場內(nèi)衡器上3 圈，一車多次稱量，以少充多。在采樣機的棄樣皮帶上安裝煤質(zhì)在線分析裝置，分析每一輛車的熱值、灰分、硫含量，與該車煤炭供方歷史數(shù)據(jù)比對，如果熱值、灰分、硫含量變化超過預(yù)定告警閥值，則核心控制單元自動產(chǎn)生告警信號，提醒現(xiàn)場管理人員手工采樣，加強煤場煤檢人員工作。火力發(fā)電廠汽車入廠煤接卸驗收的流程主要包括入廠、采樣、制樣、化驗、稱重、煤場接卸、回皮、出廠八環(huán)節(jié)。其中稱重、回皮環(huán)節(jié)采集的數(shù)據(jù)為入廠煤數(shù)量，采樣、制樣、化驗采集的為入廠煤質(zhì)量數(shù)據(jù)。近年來，為了能夠在線管理入廠煤質(zhì)情況，在采樣機的棄樣皮帶上增加了煤質(zhì)在線分析裝置模塊，及時的掌握每輛車煤質(zhì)的情況。本系統(tǒng)的發(fā)明如圖I所示，包括核心控制單元、入廠無人值守模塊、煤炭質(zhì)量管理模塊、煤炭數(shù)量管理模塊、煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)、卸煤場入場無人值守系統(tǒng)、煤車智能管理模塊、運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)，運煤汽車在各個系統(tǒng)之間順序運行，并自動把相關(guān)數(shù)據(jù)自動傳送進核心控制單元。車輛完成出廠后核心控制單元立即根據(jù)車輛拉運凈重數(shù)量、供方煤炭歷史質(zhì)量、在線分析質(zhì)量、卸車點信息完成煤場數(shù)據(jù)更新，并能溝生成直觀的卸煤場數(shù) 據(jù)地圖。次日該車輛離線式化驗數(shù)據(jù)進入系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動更新煤場數(shù)據(jù)地圖。在本發(fā)明實施例中，既可以先采樣后稱重，也可以先稱重后采樣。下面具體的介紹本發(fā)明實施例的各個模塊
入廠無人值守模塊
入廠無人值守模塊包括射頻讀寫器、外圍設(shè)備控制盒、供方選擇觸摸屏、本地控制單元、紅綠燈、道閘機、顯示屏、音響。入廠無人值守系統(tǒng)屏蔽了電廠人員參與匹配過程；是入場數(shù)據(jù)的創(chuàng)建點，可以有效地防止車輛在煤場內(nèi)衡器上兜圈，一車多次稱量，以少充多；同時根據(jù)該供方平均離線歷史化驗數(shù)據(jù)，給出該車應(yīng)到達的卸煤場。工作方法步驟如下
第一步，入廠口安裝有射頻讀寫器，識別車輛上的射頻標(biāo)簽，確認(rèn)車輛信息；
第二步，司機在液晶顯示屏、音響、道閘機的提示下，查看供方選擇觸摸屏自身車輛信息，首先確認(rèn)車輛信息是否正確，正確則確認(rèn)，否則選擇重新掃描射頻標(biāo)簽，直到正確識別到自己所駕駛的車輛信息。第三步，司機利用供方選擇觸摸屏自助選擇供方單位，確認(rèn)后完成本次車輛與供方的匹配工作，該條記錄入核心控制單元，包括到場時間、車輛信息、供方信息。第四步，記錄完成后，綠燈亮起，顯示屏視覺提示顯示“入廠成功，請到某卸煤場”，道閘機視覺提示抬起，音響語音提示“入廠成功，請到某卸煤場”。司機駕車入廠。煤炭質(zhì)量管理模塊
煤炭質(zhì)量管理模塊用于完成采樣、制樣、化驗工作，主要利用采樣機、制樣機、化驗設(shè)備，按照火力發(fā)電廠煤炭質(zhì)量管理規(guī)程獲得該車煤炭質(zhì)量的離線分析數(shù)據(jù)，包括熱值、灰分、硫、揮發(fā)分、灰熔點、水含量等。離線化驗數(shù)據(jù)一般都在次日出來結(jié)果。結(jié)果出來后，自動寫入核心控制單元數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的記錄。除了電廠的采樣機、制樣機、化驗設(shè)備之外，煤炭質(zhì)量管理模還包括安裝在采樣機下的采樣機射頻讀寫器、外圍設(shè)備控制盒、本地控制單元、紅綠燈、道閘機、顯示屏、音響、測距器、二次測距器。汽車到達采樣機后，采樣機射頻讀寫器識別到車輛上的射頻標(biāo)簽，返回給核心控制單元。核心控制單元啟動采樣機本地控制單元，在外圍設(shè)備控制盒、紅綠燈、道閘機、顯示屏、音響、測距器、二次測距器協(xié)助下完成該車輛的采樣工作。然后利用電廠制樣設(shè)備、化驗設(shè)備采集化驗數(shù)據(jù)，傳遞到核心控制單元。煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)
煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)主要目的是檢測所采樣汽車的煤炭熱值、灰分與該煤炭供方歷史數(shù)據(jù)的記錄是否吻合，提高入場煤質(zhì)量的自動化監(jiān)管能力。煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)安裝在采樣機棄樣皮帶上。采樣機采樣完成后，啟動煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)，當(dāng)煤炭棄樣到達煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)安裝位置后，棄樣皮帶停止，煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)獲得該煤樣的熱值、灰分?jǐn)?shù)據(jù)，棄樣皮帶再啟動，把煤樣棄到指定位置。煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)從核心控制單元獲得該煤樣供方的離線歷史平均數(shù)據(jù)，與本次 獲的在線分析數(shù)據(jù)比對。如果熱值、灰分在允許的變化告警閥值內(nèi)，煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)給核心控制單元返回信號，同意入廠無人值守模塊的卸煤場提示建議；如果熱值、灰分在允許的變化告警閥值外，煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)給核心控制單元返回信號，更改入廠無人值守模塊的卸煤場提示建議，依據(jù)在線數(shù)據(jù)提示新的卸煤場；同時在核心控制單元產(chǎn)生告警信號，提示卸煤場人員加強卸煤檢查工作。煤質(zhì)在線分析系統(tǒng)工作完成后，核心控制單元自動把該車輛應(yīng)到卸煤場信息發(fā)送給煤車智能管理模塊。采樣機下安裝的顯示屏、音響同時提示應(yīng)到卸煤場信息。煤炭數(shù)量管理模塊
煤炭數(shù)量管理模塊由稱重?zé)o人值守管理系統(tǒng)與回皮無人值守管理系統(tǒng)組成，完成運煤車本次送煤數(shù)據(jù)的自動采集工作。稱重?zé)o人值守管理系統(tǒng)主要完成運煤汽車毛重的無人干擾計量，并把數(shù)據(jù)自動傳遞給核心控制單元。稱重?zé)o人值守管理系統(tǒng)由防作弊探針、外圍設(shè)備驅(qū)動柜、紅綠燈、射頻讀寫器、道閘機、語音提示系統(tǒng)、定位器、顯示屏、智能無人值守控制裝置組成。每部分的主要功能如下
a、防作弊探針該系統(tǒng)通過自身軟件檢測無線電信號及稱重儀表的異常電壓、電流變化，通過軟件進行分析，可檢測市面上所有的作弊器及遙控器?？蓹z測出增加或減少噸位，并及時通知管理中心，并連接硬盤錄像機，對作弊車輛進行拍照，并可自動進行鎖車操作。b、外圍設(shè)備驅(qū)動柜控制外圍設(shè)備 C、紅綠燈視覺提示
d、射頻讀寫器射頻識別
e、道閘機視覺提示，撞桿告警
f、語音提示系統(tǒng)聽覺提示
g、定位器確定車輛是否停車到位
h、顯示屏視覺提示
i、智能無人值守控制裝置無人值守核心設(shè)備
車輛到達稱重衡器后，射頻讀寫器自動識別車輛上的射頻標(biāo)簽，確認(rèn)車輛信息。在防作弊探針、外圍設(shè)備驅(qū)動柜、紅綠燈、道閘機、語音提示系統(tǒng)、定位器、顯示屏、智能無人值守控制裝置相互配合下完成運煤汽車毛重的無人干擾數(shù)據(jù)采集。回皮無人值守管理系統(tǒng)主要完成運煤汽車皮重的無人干擾計量，并把數(shù)據(jù)自動傳遞給核心控制單元?；仄o人值守管理系統(tǒng)由防作弊探針、外圍設(shè)備驅(qū)動柜、紅綠燈、射頻讀寫器、道閘機、語音提示系統(tǒng)、定位器、顯示屏、智能無人值守控制裝置組成。每部分的主要功能如下
a、防作弊探針該系統(tǒng)通過檢測無線電信號及稱重儀表的異常電壓、電流變化來檢測市面上所有的作弊器及遙控器?？蓹z測出增加或減少噸位，并及時通知管理中心，并連接硬盤錄像機，對作弊車輛進行拍照，并可自動進行鎖車操作。b、外圍設(shè)備驅(qū)動柜控制外圍設(shè)備 C、紅綠燈視覺提示
d、射頻讀寫器射頻識別
e、道閘機視覺提示，撞桿告警
f、語音提示系統(tǒng)聽覺提示
g、定位器確定車輛是否停車到位
h、顯示屏視覺提示
i、智能無人值守控制裝置無人值守核心設(shè)備
車輛到達回皮衡器后，射頻讀寫器自動識別車輛上的射頻標(biāo)簽，確認(rèn)車輛信息。在防作弊探針、外圍設(shè)備驅(qū)動柜、紅綠燈、道閘機、語音提示系統(tǒng)、定位器、顯示屏、智能無人值守控制裝置相互配合下完成運煤汽車皮重的無人干擾數(shù)據(jù)采集。 卸煤場入場無人值守模塊
卸煤場入場無人值守模塊布置在每個卸煤場的入口?；鹆Πl(fā)電廠整個煤場分為若干個卸煤場。每個卸煤場入口配置一臺入場控制裝置、一臺射頻讀寫器、一個參照節(jié)點(通過ZigBee技術(shù)傳輸)，同時智能入場控制裝置外圍安裝并連接了道閘機、紅綠燈、顯示屏、語音提不系統(tǒng)。工作步驟如下
第一步射頻讀寫器識別到運煤汽車射頻標(biāo)簽后，把射頻標(biāo)簽信息反饋給入場控制裝置，入場控制裝置從核心控制單元讀取該車輛本次卸煤地點信息，判斷是否可以進入本卸煤場。第二步每個煤場入場口就近的參照節(jié)點(通過ZigBee技術(shù)傳輸)同時是檢測入卸煤場車輛是否能夠入場的條件。如果是射頻傳感器識別后為合法車輛，入場口參照節(jié)點(通過ZigBee技術(shù)進行通訊)識別車輛的智能控制模塊是否工作狀態(tài)，如果工作狀態(tài)正常，則紅綠燈的綠燈亮起，道閘機抬起、語音提示系統(tǒng)播放“歡迎入場”，顯示屏顯示“歡迎入場”。否則系統(tǒng)告警。煤車智能管理模塊
煤車智能管理模塊有倆套物聯(lián)網(wǎng)專用傳感器組成，一種為射頻電子標(biāo)簽，用于火力發(fā)電廠汽運煤各個環(huán)節(jié)識別車輛身份及信息的傳遞；另一種為基于ZigBee技術(shù)的ZigBee通訊單元。其中，該ZigBee通訊單元包括控制采集單元、ZigBee模塊、自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器、顯示屏、車載音響，以及為上述模塊供電的車載電源；其中所述ZigBee模塊、自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器、顯示屏、車載音響分別連接控制采集單元，以將所述車輛的自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器的信號通過控制采集單元和顯示屏顯示給用戶；
ZigBee通訊單元由車載電源提供工作電源，采集車內(nèi)的自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器的信號。運煤車到達指定的工作面，煤車智能管理模塊監(jiān)測啟動卸車按鈕與車廂抬起傳感器。當(dāng)2個信號都持續(xù)獲得3秒以上后，煤車智能管理模塊參照周邊布局的參照節(jié)點5-1自動完成本次卸車點的坐標(biāo)計算，發(fā)送到核心控制單元。通過電子顯示屏幕提醒司機應(yīng)到達卸煤點信息，同時利用車載音響通過語音提示，加重應(yīng)該到達的卸煤場信息。運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)
運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)主要利用ZigBee技術(shù)、RSSI定位技術(shù)完成讓合法的車輛到指定的區(qū)域卸煤，并自動采集卸煤車輛的準(zhǔn)確卸煤信息，并即時把數(shù)據(jù)發(fā)送到核心控制單元。由參照節(jié)點、車輛智能管理模塊、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、本地控制單元組成。其中，ZigBee技術(shù)為公用已知技術(shù)。ZigBee批技術(shù)是一種新興的近距離、低功耗、 低數(shù)據(jù)率、低復(fù)雜度的雙向無線通信技術(shù)，它是基于IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的無線協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層以上的協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟制定，IEEE802. 15. 4負(fù)責(zé)物理層和鏈路層標(biāo)準(zhǔn)。完整的ZigBee協(xié)議套件由應(yīng)用層、應(yīng)用架構(gòu)層、網(wǎng)絡(luò)層以及數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。RSSI定位技術(shù)為公用已知技術(shù)。RSSI (接收信號強度指示)是指移動節(jié)點接收到參照節(jié)點無線信號強度大小。在基于接收小號強度RSSI的定位中，已知參照發(fā)射節(jié)點的發(fā)射信號強度，移動點根據(jù)接收到信號的強度計算出信號的傳波損耗，利用理論和經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛯鬏敁p耗轉(zhuǎn)化為距離，再利用已有的算法計算出移動節(jié)點的位置。接收信號的強度是發(fā)射功率和發(fā)射器與接收器間距離的函數(shù)。接收信號強度RSSI理論值可由式(I)表示
RSSI=- (10n lgd+A) (I)
其中，n代表信號傳播常量，也叫傳播指數(shù)；(1代表局發(fā)射器間的距離汸帶表距離Im時的接收信號強度。3-16個已知發(fā)射點(也稱為參照節(jié)點)，能夠準(zhǔn)確的表示出移動節(jié)點的坐標(biāo)。如果以大地為第三維平面的原點，也能夠給出三維坐標(biāo)?；鹆Πl(fā)電廠整個煤場分成若干卸煤區(qū)，即分煤場，每個分煤場周邊布置若干個物聯(lián)網(wǎng)參照節(jié)點(ZigBee模塊)，由核心控制模塊指定其中一個為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。整個電廠布置一個核心控制單元。如圖2所示，約定該分煤場的原點坐標(biāo)，依據(jù)煤場物理尺寸測量并設(shè)置每個參照節(jié)點的坐標(biāo)。整個電廠的煤場全部建立數(shù)據(jù)坐標(biāo)。運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)主要完成讓合法的車輛到指定的區(qū)域卸煤，并自動采集卸煤車輛的準(zhǔn)確卸煤信息，并即時把數(shù)據(jù)發(fā)送到核心控制單元。如圖2所示，運煤車卸車點定位檢測系統(tǒng)有若干個參照節(jié)點5-1組成，核心控制單元任意指定其中一個參照節(jié)點5-1為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在整個系統(tǒng)中充當(dāng)著控制中心和各節(jié)點之間的橋梁的作用，使核心控制單元和各節(jié)點之間能夠進行雙向數(shù)據(jù)通信，還負(fù)責(zé)啟動網(wǎng)絡(luò)、配置網(wǎng)絡(luò)成員地址、維護網(wǎng)絡(luò)、維護節(jié)點的綁定關(guān)系表等，需要較多存儲空間、計算及通訊功能。參照節(jié)點的主要完成卸煤車輛的作標(biāo)點確認(rèn)工作，同時負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳遞功能。核心控制單元接收到車輛卸煤點信息后，依據(jù)在線式煤質(zhì)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)及時更新該煤場的數(shù)據(jù)，包括數(shù)量及質(zhì)量，生成當(dāng)日的煤場數(shù)據(jù)地圖。次日該車輛對應(yīng)的離線式熱值化驗結(jié)果出來后，核心控制單元自動計算出該卸煤場的加權(quán)平均熱值，重新生成新的煤場數(shù)據(jù)地圖。本發(fā)明實施例還提出了一種應(yīng)用前述的數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)進行數(shù)字化煤場管理的方法，包括
步驟I、入廠無人值守模讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽以獲取車輛的身份和信息，并接收用戶輸入信息，然后將所述信息發(fā)送到中心控制模塊，并根據(jù)所述中心控制模塊返回的信息通過提示單元對提示用戶是否允許進入，如果是則進入步驟2，否則步驟結(jié)束；
步驟2、通過煤炭質(zhì)量管理模塊對煤炭進行采樣、制樣、化驗以確定煤炭的熱值、灰分、硫、揮發(fā)分、灰熔點、水含量參數(shù)；
步驟3、通過設(shè)置在煤炭質(zhì)量管理模塊的采樣單元的煤炭在線分析模塊來檢測煤炭熱值、灰分參數(shù)，然后從中心控制模塊獲取該用戶對應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)；將歷史數(shù)據(jù)中的煤炭熱值、灰分參數(shù)與檢測到的煤炭熱值、灰分參數(shù)進行對比，判斷對比結(jié)果是否超于閾值，如果 是則向所述中心控制模塊發(fā)送報警信息，步驟結(jié)束；否則進入步驟4 ；
步驟4、根據(jù)煤炭質(zhì)量管理模塊和煤炭在線分析模塊的分析結(jié)果確定對應(yīng)的卸煤區(qū)； 步驟5、通過煤炭數(shù)量管理模塊進行稱重以確定煤炭重量；
步驟6、所述中心控制模塊根據(jù)對應(yīng)的卸煤區(qū)的參考接點單元作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；當(dāng)車輛進入卸煤區(qū)入口時，由卸煤區(qū)入場無人值守模塊讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息，以確定是否允許車輛進入卸煤場；如果是則進入步驟7，否則步驟結(jié)束；
步驟7、卸煤區(qū)入場無人值守模塊讀取車輛的煤車智能管理模塊的ZigBee通訊單元以確定車輛的煤車智能管理模塊是否處于工作狀態(tài)，如果是則進入步驟8 ;否則開始車輛的煤車智能管理模塊，進入步驟8 ;
步驟8、所述卸煤區(qū)入場無人值守模塊通過ZigBee通訊單元讀取車輛的煤車智能管理模塊的控制采集單元中的數(shù)據(jù)，以確定車輛的自卸啟動按鈕和車廂抬起傳感器的狀態(tài)，并通過運煤車卸車點定位檢測模塊對車輛進行定位后，將數(shù)據(jù)一起發(fā)送到中心控制模塊；步驟9、中心控制模塊對接收到的每一卸煤區(qū)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并根據(jù)所述統(tǒng)計結(jié)果更新煤場數(shù)據(jù)地圖。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置于車輛上的煤車智能管理模塊，設(shè)置于煤場內(nèi)的中心控制模塊、用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的信息以對車輛進行管理的入廠無人值守模塊、用于對煤炭質(zhì)量進行采樣、制樣、化驗的煤炭質(zhì)量管理模塊、用于在線分析煤炭質(zhì)量的煤質(zhì)在線分析模塊、用于對車輛的煤炭重量進行控制的煤炭數(shù)量管理模塊、用于設(shè)置于煤場內(nèi)每一個預(yù)先劃定的卸煤區(qū)內(nèi)的卸煤區(qū)入場無人值守模塊、用于對車輛進行定位控制的運煤車卸車點定位檢測模塊； 其中煤車智能管理模塊包括用于存儲車輛身份和信息的射頻電子標(biāo)簽，以及用于通過ZigBee通訊技術(shù)進行通訊的ZigBee通訊單元；其中該ZigBee通訊單元包括控制采集單元、ZigBee模塊、自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器、顯示屏、車載音響，以及為上述模塊供電的車載電源；其中所述ZigBee模塊、自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器、顯示屏、車載音響分別連接控制采集單元，以將所述車輛的自卸啟動按鈕、車廂抬起傳感器的信號通過控制采集單元和顯示屏顯示給用戶； 其中所述入廠無人值守模塊包括本地控制單元，用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息的讀取單元，用于接收用戶輸入信息的輸入單元，其中所述用戶輸入的信息為所述煤炭的供貨方的信息，用于記錄用戶信息的記錄單元，用于提示用戶進入的提示單元，用于與中心控制模塊進行數(shù)據(jù)交互的交互單元，其中所述讀取單元、輸入單元、記錄單元、交互單元連接所述本地控制單元； 其中所述煤炭質(zhì)量管理模塊包括用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息的讀取單元，用于將讀取的信息發(fā)送到中心控制模塊進行數(shù)據(jù)交互的交互單元，用于對煤炭進行采樣的采樣單元，用于對煤炭進行制樣的制樣單元，用于對樣品進行化驗以獲取煤樣的熱值、灰分、硫、揮發(fā)分、灰熔點、水含量參數(shù)的化驗單元，用于提示車輛并控制采樣、制樣、化驗的本地控制單元； 其中所述煤質(zhì)在線分析模塊包括用于檢測煤炭熱值、灰分參數(shù)的檢測單元，用于與所述中心控制模塊進行數(shù)據(jù)交互以獲取該用戶的歷史數(shù)據(jù)的交互單元，用于將歷史數(shù)據(jù)中的煤炭熱值、灰分參數(shù)與檢測到的煤炭熱值、灰分參數(shù)進行對比的對比單元，用于當(dāng)對比結(jié)果超于閾值時向所述中心控制模塊發(fā)送報警信息的發(fā)送單元； 其中所述煤炭數(shù)量管理模塊包括用于對整車進行稱重的稱重?zé)o人值守單元和用于對卸貨后的空車進行稱重的回皮無人值守單元；所述稱重?zé)o人值守單元和回皮無人值守單元分別包括用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息的讀取單元，用于檢測車輛皮重的回皮無人值守管理單元，用于提示用戶的提示單元； 其中所述卸煤區(qū)入場無人值守模塊包括設(shè)置于每個預(yù)先劃定的卸煤區(qū)入口處，包括用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息的讀取單元，用于接收讀取單元的數(shù)據(jù)并判斷是否允許車輛進入的入場控制單元，用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的ZigBee通訊單元以確定車輛的煤車智能管理模塊是否處于工作狀態(tài)的參照節(jié)點單元，用于提示用戶的提示單元； 其中所述運煤車卸車點定位檢測模塊用于確定一個參照節(jié)點單元作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器連接中心控制模塊和其他參照節(jié)點單元以進行雙星通訊，并確定車輛的坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中心控制模塊包括用于對接收到的每一卸煤區(qū)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并根據(jù)所述統(tǒng)計結(jié)果更新煤場數(shù)據(jù)地圖的更新單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中心控制模塊包括用于對接收到的每一卸煤區(qū)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并根據(jù)所述統(tǒng)計結(jié)果更新煤場數(shù)據(jù)地圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述入廠無人值守模塊、煤炭數(shù)量管理模塊、卸煤區(qū)入場無人值守模塊的提示單元分別包括 用于進行視覺提示的紅綠燈、用于根據(jù)中心控制模塊的控制開啟/關(guān)閉的道閘機、用于進行語音提示的音箱。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述煤質(zhì)在線分析模塊的檢測單元設(shè)置于所述煤炭質(zhì)量管理模塊的采樣單元上，且所述檢測單元為激光煤質(zhì)在線分析儀，X光 射線煤質(zhì)在線分析儀。
6.一種應(yīng)用如權(quán)利要求I至5任一項所述的數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)進行數(shù)字化煤場管理的方法，其特征在于，包括 步驟I、入廠無人值守模讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽以獲取車輛的身份和信息，并接收用戶輸入信息，然后將所述信息發(fā)送到中心控制模塊，并根據(jù)所述中心控制模塊返回的信息通過提示單元對提示用戶是否允許進入，如果是則進入步驟2，否則步驟結(jié)束； 步驟2、通過煤炭質(zhì)量管理模塊對煤炭進行采樣、制樣、化驗以確定煤炭的熱值、灰分、硫、揮發(fā)分、灰熔點、水含量參數(shù)； 步驟3、通過設(shè)置在煤炭質(zhì)量管理模塊的采樣單元的煤炭在線分析模塊來檢測煤炭熱值、灰分參數(shù)，然后從中心控制模塊獲取該用戶對應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)；將歷史數(shù)據(jù)中的煤炭熱值、灰分參數(shù)與檢測到的煤炭熱值、灰分參數(shù)進行對比，判斷對比結(jié)果是否超于閾值，如果是則向所述中心控制模塊發(fā)送報警信息，步驟結(jié)束；否則進入步驟4 ; 步驟4、根據(jù)煤炭質(zhì)量管理模塊和煤炭在線分析模塊的分析結(jié)果確定對應(yīng)的卸煤區(qū)； 步驟5、通過煤炭數(shù)量管理模塊進行稱重以確定煤炭重量； 步驟6、所述中心控制模塊根據(jù)對應(yīng)的卸煤區(qū)的參考接點單元作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；通過讀取單元讀取車輛的煤車智能管理模塊的射頻電子標(biāo)簽中存儲的信息，以確定是否允許車輛進入卸煤場；如果是則進入步驟7，否則步驟結(jié)束； 步驟7、卸煤區(qū)入場無人值守模塊讀取車輛的煤車智能管理模塊的ZigBee通訊單元以確定車輛的煤車智能管理模塊是否處于工作狀態(tài)，如果是則進入步驟8 ;否則開始車輛的煤車智能管理模塊，進入步驟8 ； 步驟8、通過提示單元提示煤車進入卸煤區(qū)，并將數(shù)據(jù)一起發(fā)送到中心控制模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括 步驟9、中心控制模塊對接收到的每一卸煤區(qū)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并根據(jù)所述統(tǒng)計結(jié)果更新煤場數(shù)據(jù)地圖。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數(shù)字化煤場無人值守管理系統(tǒng)及方法，包括設(shè)置于車輛上的煤車智能管理模塊，設(shè)置于煤場內(nèi)的中心控制模塊、用于讀取車輛的煤車智能管理模塊的信息以對車輛進行管理的入廠無人值守模塊、用于對煤炭質(zhì)量進行采樣、制樣、化驗的煤炭質(zhì)量管理模塊、用于在線分析煤炭質(zhì)量的煤質(zhì)在線分析模塊、用于對車輛的煤炭重量進行控制的煤炭數(shù)量管理模塊、用于設(shè)置于煤場內(nèi)每一個預(yù)先劃定的卸煤區(qū)內(nèi)的卸煤區(qū)入場無人值守模塊、用于對車輛進行定位控制的運煤車卸車點定位檢測模塊。本發(fā)明可以直觀詳細(xì)的掌握煤場狀況，有效的調(diào)度各種煤質(zhì)的存煤，最大限度的降低存煤的揮發(fā)浪費、起到節(jié)能降耗的作用，而且通過配煤參燒更可以大幅降低發(fā)電成本。
文檔編號G05B19/418GK102749896SQ20121019762
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者郝敬亞 申請人:北京冶聯(lián)科技有限公司