煤炭公路運輸聯網平臺創建思路

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1煤炭公路運輸物聯網系統總體設計

1．1系統總體結構

煤炭公路運輸物聯網系統主要由煤炭管理部門、煤炭生產運輸企業以及公路運輸管理部門三部分組成，三個部分通過統一的共享數據平臺進行信息上的共享與交互，并根據自身的需要和特點研發和使用適合自己的軟件和系統，煤炭公路運輸物聯網系統總體結構圖。

1．2系統設計目標

煤炭公路運輸物聯網系統的設計目標是為一個區域的煤炭管理部門、煤炭生產運輸企業以及公路運輸管理部門建立統一的共享數據平臺，此平臺和快速定量裝車系統配合使用，并向快速定量裝車系統提供裝車所需的全部數據，從而使煤炭投放從配煤、裝車、平煤、覆膜以及封裝的一體化一次性完成，進而提高裝車效率、降低裝車污染以及確保車輛不超載。同時，快速定量裝車系統也向共享數據平臺反饋包括車輛信息以及裝車信息等數據，這樣，車輛在運輸過程中，公路運輸管理部門通過共享數據平臺讀取過往運輸車輛的數據，為已完成運輸注冊的車輛提供高通過率，從而避免交通擁堵，降低物流成本。

1．3系統設計特性

（1）數據統一性。統一的共享數據平臺由煤炭管理部門對其管理，從而保證數據的有效性和真實性。公路運輸管理部門共享數據平臺中的數據并進行車輛管理。（2）快速定量裝車系統?？焖俣垦b車系統能夠避免人為因素造成的裝車數據變動和數據錯誤，保證數據的準確性和真實性。（3）智能化車輛識別系統。智能化車輛識別系統能夠提高車輛識別過程的準確率和識別效率，保證車輛通過率。（4）共享數據平臺開放性。共享數據平臺能夠保證數據在煤炭管理部門、煤炭生產運輸企業以及公路運輸管理部門信息化應用系統的通用。

2煤炭公路運輸物聯網系統的設計與實現

2．1共享數據平臺

從煤炭公路運輸物聯網系統總體結構圖中可以看出，共享數據平臺是煤炭公路運輸物聯網系統的核心組成部分?？紤]到系統共享數據的穩定性和通用性，利用．Net架構進行系統的分析和設計，采取具有分布性特點、擴展方便、開發簡單、共享性強以及客戶端操作簡便的B／S訪問模式。煤炭公路運輸物聯網系統共享數據平臺是基于元數據構建的。元數據采用分布存儲和集中管理的策略是發現和檢索數據的重要工具，但對于煤炭公路運輸物聯網系統來說，其元數據描述的是一個數據庫而非一條記錄。鑒于元數據庫以及B／S的訪問模式，提出了符合煤炭物流運輸特點的WebService解決方案。WebService是自包含、自描述和模塊化的應用，通過Web調用邏輯性地為其他應用程序提供數據與服務。各應用程序可依據網絡協議和規定的一些標準數據格式（HTTP，XML，SOAP）訪問WebService?；赪ebService的支持，煤炭公路運輸物聯網系統構建了包括應用層、中間層和服務源層的多層次共享數據平臺構架。在應用層，客戶端通過瀏覽器或者其他應用程序查找到所需要的數據。中間層根據應用層客戶端的查詢請求查找到所需要的服務，并通過客戶端調用服務得到共享數據，最后轉換成本客戶端設定的數據格式。服務源層提供各種數據信息的WebService，方便各客戶端發現所需服務。

2．2煤炭管理部門

煤炭公路運輸物聯網系統中煤炭管理部門的職責為記錄車輛信息并下發到系統的共享數據平臺之中，利用共享數據平臺即時收集各個煤炭生產運輸部門的信息，達到監管煤炭生產運輸部門的目的。在車輛信息下發過程中，煤炭管理部門必須保證數據的完整性和可靠性。完整的車輛信息應該包含煤炭生產運輸企業車輛的牌照、車型、不同煤種規定載重額度、司機、所屬物流企業、車輛樣式以及違章情況等所需信息。在下發信息的同時，煤炭管理部門還應通過煤炭生產運輸企業上傳到共享數據平臺中的信息及時記錄和監督運輸車輛的裝車時間、所裝煤種以及送達目的地等信息。

2．3煤炭生產運輸企業

要實現煤炭公路運輸物聯網系統，煤炭生產運輸企業需要生產設備和相關軟件程序上的支持。生產設備主要是指運輸車輛快速定量裝車系統和車輛識別系統，相關軟件程序為配合運輸車輛快速定量裝車系統和車輛識別系統開發的通訊模塊。

2．3．1快速定量裝車系統

煤炭公路運輸物聯網系統裝車方式選擇運輸車輛快速定量裝車系統，運輸車輛快速定量裝車系統與傳統的裝載機裝車和皮帶裝車相比，技術上的先進性表現在以下3個方面：（1）快速定量裝車系統的專用稱重設備根據車輛載重一次全自動定量計量，能夠實現車輛裝車精確快速稱量，不欠裝、不超載、不需要反復稱重和不造成時間延誤；（2）快速定量裝車系統的裝載設備能夠實現一次入位、一次快速裝車和布料平車，無需運輸車輛移動和人工平車；（3）快速定量裝車系統裝車效率高，40t型運輸車輛入位、計量、裝車及平車大約需要時間70s，裝車能力可以達到2000t／h以上。

2．3．2車輛識別系統

車輛識別系統可以使運輸車輛從入廠到物料投放到出廠全部信息調取自動化完成，無需司機下車提供任何信息。該系統一種是利用RFID射頻卡進行車輛識別的射頻卡車輛識別系統，這種車輛識別方式的優點是識別率高且識別距離較遠（可達10m），但是前期準備工作繁瑣，需要大量的射頻卡以及與之匹配的讀卡設備，由于煤炭生產運輸企業很多已使用自有的射頻卡，所以還需考慮不同射頻卡的兼容問題。另一種車輛識別系統主要是指利用視頻車牌識別系統來完成對車輛的識別。針對煤炭公路運輸物聯網系統的特點，建議采用第二種車輛識別系統。視頻車牌識別系統雖然比射頻卡車輛識別系統識別的距離相對較短，需要車輛開到指定區域由視頻系統完成對車牌的拍照識別過程，但是視頻車牌識別系統對車牌的識別率較高，兼容性也較好，而且無需射頻卡及天線的投放，其成本也更經濟實惠。

2．3．3裝車

為快速定量裝車系統和車輛識別系統架構圖，利用快速定量裝車系統和車輛識別系統兩套系統間的通訊模塊，快速定量裝車系統和車輛識別系統間的數據可以相互傳輸，其傳輸步驟如下：（1）運輸車輛達到等待位置后，車輛識別系統的視頻頭對其車牌進行拍照，并將數據傳回車輛識別系統；（2）車輛識別系統對車牌照片進行分析提取，并將車牌數據與在共享數據平臺的數據進行比對，最后將共享數據平臺上關于此車輛所需信息（如載重）取回；（3）裝車站上位機向車輛識別系統索取車輛相關信息（如載重），并將信息及時發送給PLC主站；（4）裝車站PLC控制系統在車輛進入之前提前完成對車輛的配煤；（5）待運輸車輛進入裝車位置之后，裝車站PLC控制系統完成對運輸車輛的裝車過程，并將數據及時傳送給裝車站上位機；（6）裝車站上位機即時將裝車信息回傳給共享數據平臺。

2．3．4封裝

快速定量裝車系統可以完成對車輛的一次快速定量裝車，在完成車輛的平煤和覆膜后，還需要完成封裝的過程，以保證所運輸貨物在達到客戶之前不會被人為改變。煤炭公路運輸物聯網系統采用RFID技術對完成裝車車輛的封裝以及檢測過程。RFID技術的封裝需要用到標簽（Tag）和閱讀器（Reader）兩個部分。標簽由耦合元件組成，被附著在完成裝車車輛后部，每個標簽按所裝噸位和所裝煤種生成唯一的電子編碼。閱讀器是用來讀取標簽信息的設備，在需要檢測車輛的位置設置。在快速定量裝車系統完成裝車后，標簽被附著在運輸車輛車斗后部隨車輛進入檢查區電磁場，而后接收閱讀器發出的射頻信號。當電磁場處于震蕩頻率時，標簽憑借感應電流所獲得的能量發送存儲在標簽中的運載信息，而后被閱讀器讀取送至系統處理，最后根據數據情況得到車輛所有信息。如果封裝的車輛在運輸過程中被人為改動，標簽就會受損而無法讀出數據，這就意味著車輛不處于封裝狀態，需要查驗信息后重新進行封裝才能通過車檢關卡。利用RFID技術的封裝過程特點是易操作且成本低，在實際系統的建設過程中，還可根據需要選擇條形碼和二維碼等其他封裝方式。

2．4公路運輸管理部門

要實現煤炭公路運輸物聯網系統，公路運輸管理部門需要建立視頻車輛識別系統和與封裝系統配套的檢測系統。建立視頻車輛識別系統可以幫助公路運輸管理部門完成運輸車輛的信息識別，識別后與共享數據平臺連接調取運輸車輛的相關信息，最后確定車輛的裝車信息。建立與封裝系統配套的檢測系統可以幫助公路運輸管理部門檢測出所測車輛是否處于封裝狀態。如果兩部分都滿足要求，公路運輸管理部門就可以讓所測車輛迅速通過車檢站，提高車輛的通關速度。

3結語

目前，煤炭公路運輸物聯網系統所涉及的技術大部分已經在實際生產中得到運用。在內蒙古鄂爾多斯市李家塔汽車快速定量裝車站以及陜西省寶雞市郭家河汽車快速定量裝車站都實現了快速定量裝車且配備了平煤裝置，運輸車輛信息自動調用和射頻卡車輛識別系統的裝車系統已經投入正常使用。在這些自有的數據平臺上，裝車數據統一形成且一次下發保證了裝車全過程的高可靠性，極大地提高了生產運輸的效率。如果將各個工作站信息統一，完成共享信息平臺的設置并配備有封裝能力的快速定量裝車系統，那么在一個區域范圍內、一個市甚至一個省都能夠保證對運輸車輛的及時監管，不僅提高了管理效率和降低對社會資源的浪費，而且為煤炭公路運輸的發展提供了一個低碳和高效的長遠回報。

作者：武徽工作單位：天地科技股份有限公司