卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)在哈爾烏素露天礦的應(yīng)用

丁瑞元

摘 要：露天礦煤炭生產(chǎn)主要成本為燃油、輪胎、炸藥和設(shè)備維修備件四大塊?；谀壳懊禾可a(chǎn)的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，降本增效仍是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的一大難題，本文從露天礦“燃油”這一成本入手，通過(guò)卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了燃油消耗全過(guò)程的信息化、自動(dòng)化、智能化的監(jiān)管。本文介紹了燃油監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、作用、功能以及系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中的困難和解決措施等。

關(guān)鍵詞：卡車 燃油監(jiān)控 露天礦

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0097-03

哈爾烏素露天礦煤炭生產(chǎn)為電鏟、卡車、破碎站的半連續(xù)生產(chǎn)工藝，需要大量卡車和工程機(jī)械車。在煤炭剝離、開采、運(yùn)輸、生產(chǎn)過(guò)程中，大型卡車、工程車輛對(duì)燃油的消耗量非常大，而且存在“跑、冒、滴、漏”的現(xiàn)象，導(dǎo)致燃油大成本居高不下。目前，該礦燃油雖加強(qiáng)了管理，但仍以人工管理為主，這樣不僅導(dǎo)致燃油提取、消耗信息的記錄、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低，而且工作量大，效率低。鑒于上述情況，該礦必須采用先進(jìn)的技術(shù)手段和管理模式對(duì)“燃油”進(jìn)行精細(xì)化管理，進(jìn)而達(dá)到降本增效的目標(biāo)。

1 燃油管理環(huán)節(jié)及可能存在的管理隱患分析

目前該礦燃油從提取到最終消耗經(jīng)歷提油、運(yùn)輸、加油、使用等4個(gè)過(guò)程，由于目前該礦在燃油的各個(gè)環(huán)節(jié)基本上還是采用人工操作和管理，未引入先進(jìn)的技術(shù)手段，缺乏有效監(jiān)管，因此存在一定的隱患，會(huì)導(dǎo)致燃油的非正常消耗。比如提油環(huán)節(jié)：提油人員和油庫(kù)人員之間達(dá)成協(xié)議，謀取私利。運(yùn)輸環(huán)節(jié)：油槽車在運(yùn)輸燃油途中私自卸油?？ㄜ嚰佑铜h(huán)節(jié)：油槽車給卡車加油時(shí)將油加給其他設(shè)備或自備油桶或給受油設(shè)備加滿油時(shí)不會(huì)自動(dòng)停止，出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”的現(xiàn)象。使用環(huán)節(jié)：車輛司機(jī)將油箱中的油抽出牟利。

因此，該礦急需通過(guò)采取卡車燃油監(jiān)控技術(shù)和先進(jìn)的管理手段，全面消除以上管理隱患，最大可能地降低燃油的非生產(chǎn)消耗，從而提升企業(yè)的生產(chǎn)用油的管理水平和監(jiān)管能力。

2 卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)集成了自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)、RFID技術(shù)等多項(xiàng)現(xiàn)代化技術(shù)，通過(guò)現(xiàn)代化的管控手段，減少手工錄入工作量，提高油料管理的準(zhǔn)確性的一套智能化系統(tǒng)。

通過(guò)在油槽車和受油設(shè)備上安裝各類采集、分析、管理等功能模塊，管理提油、加油、交接班等各類業(yè)務(wù)。車載終端對(duì)油槽車、卡車的提油量、單臺(tái)設(shè)備加油量、交接班剩余油量及油量消耗等重要基礎(chǔ)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、上傳和告警提示，通過(guò)露天礦4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或MESH網(wǎng)絡(luò)將燃油車載信息進(jìn)行傳輸，最終回傳至數(shù)據(jù)中心管理服務(wù)器，通過(guò)后臺(tái)卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、告警、存儲(chǔ)和記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油的提油、運(yùn)輸、加油、消耗4個(gè)環(huán)節(jié)的智能監(jiān)控、管理。系統(tǒng)軟件同時(shí)將燃油消耗分析、異常消耗報(bào)警等信息回傳至車載終端上顯示，提醒駕駛?cè)藛T車輛燃油消耗和燃油異常告警，從而實(shí)現(xiàn)卡車高效穩(wěn)定生產(chǎn)。

3 卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)哈爾烏素露天礦燃油消耗的各個(gè)環(huán)節(jié)的不同管控對(duì)象，燃油監(jiān)控系統(tǒng)劃分為：油庫(kù)管控系統(tǒng)、油槽車管控系統(tǒng)、受油車輛管控系統(tǒng)、中央管控系統(tǒng)四部分。

3.1 油庫(kù)管控系統(tǒng)

油庫(kù)管控系統(tǒng)主要由提油監(jiān)控管理終端、車輛身份識(shí)別裝置、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳流量計(jì)、汽車衡系統(tǒng)組成。提油監(jiān)控管理終端：主要功能是對(duì)油庫(kù)所有設(shè)備及數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)油庫(kù)提油數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄、車輛身份認(rèn)證、加油量校對(duì)以及與中央管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信等功能。車輛身份認(rèn)證裝置：在每個(gè)油庫(kù)付油通道安裝油槽車身份識(shí)別裝置，用于識(shí)別提油油槽車身份信息、自動(dòng)獲取本次計(jì)劃提油量，只有符合權(quán)限的油槽車才能提油，確保計(jì)劃提油的車輛和實(shí)際提油的車輛是一致的。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳流量計(jì)：在油庫(kù)付油管路加裝高精度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳流量計(jì)，將每次準(zhǔn)確的提油量實(shí)時(shí)傳回油料管理系統(tǒng)，用于核對(duì)油庫(kù)付出油量與實(shí)際提油量（升）是否相符。汽車衡系統(tǒng)：安裝在油槽車集中管理場(chǎng)地，在油槽車提油前和提油后分別過(guò)磅，得到每次精確的提油量（噸），作為與油庫(kù)進(jìn)行提油核對(duì)結(jié)算的依據(jù)。

3.2 油槽車管控系統(tǒng)

油槽車管控系統(tǒng)在油槽車上安裝一整套軟/硬件，實(shí)現(xiàn)對(duì)油槽車所涉及的各項(xiàng)工作流程進(jìn)行監(jiān)控管理和燃油基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、顯示、上傳、告警。主要由車載終端模塊、車載控制模塊、GPS定位模塊、通訊模塊、視頻監(jiān)控模塊、智能加油模塊、液位計(jì)量模塊、進(jìn)油鎖控模塊組成。

車載終端模塊：包括車載電腦、微型打印機(jī)、人員身份讀卡器、車輛識(shí)別讀卡器等裝置，實(shí)現(xiàn)與中央管控裝置的通訊（數(shù)據(jù)傳輸），完成操作人員與油槽車燃油管理系統(tǒng)的交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、打印輸出、身份認(rèn)證等功能。車載控制模塊：主要完成控制邏輯的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)油槽車各硬件的控制及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、處理。GPS定位模塊：可實(shí)現(xiàn)對(duì)油槽車的實(shí)時(shí)定位，實(shí)現(xiàn)軌跡記錄、回放功能、超速報(bào)警、疲勞駕駛報(bào)警、里程累計(jì)等。通訊模塊：該模塊通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)或MESH網(wǎng)絡(luò)CPE進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可實(shí)現(xiàn)油槽車燃油系統(tǒng)記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。視頻監(jiān)控模塊：按需要記錄油槽車周邊的視頻信息，提供事故追查手段。當(dāng)油槽車在進(jìn)行加油、提油操作時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開視頻監(jiān)控功能，記錄下油槽車工作時(shí)周邊的視頻錄像，還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給中央管控系統(tǒng)，用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查看這些視頻錄像，進(jìn)行事故追查。智能加油模塊：安裝在泵箱中，主要實(shí)現(xiàn)油槽車加油計(jì)量和對(duì)出油口開關(guān)的控制，可根據(jù)用戶設(shè)定加油量實(shí)現(xiàn)定量加油，油滿自動(dòng)停止加油等功能。液位計(jì)量模塊：安裝在油罐頂部，實(shí)現(xiàn)油罐液位數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和計(jì)量，查看油槽車的剩余油量，可實(shí)現(xiàn)液位異常時(shí)的報(bào)警功能。進(jìn)油鎖控模塊：實(shí)現(xiàn)油罐頂部進(jìn)油口的密封和鎖定，只有通過(guò)身份認(rèn)證，才能打開進(jìn)油口，防止未經(jīng)授權(quán)時(shí)打開進(jìn)油口。

3.3 受油設(shè)備管控系統(tǒng)

受油設(shè)備識(shí)別管控系統(tǒng)由受油設(shè)備身份認(rèn)證標(biāo)簽、司機(jī)身份識(shí)別卡、無(wú)壓受油裝置、油箱液位監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置等部分組成。

受油設(shè)備身份認(rèn)證標(biāo)簽：在每臺(tái)受油設(shè)備上安裝抗金屬RFID標(biāo)簽，內(nèi)部存儲(chǔ)每輛受油設(shè)備的信息。在油槽車和加油站安裝遠(yuǎn)距離射頻讀卡器，當(dāng)車輛加油時(shí)，系統(tǒng)可準(zhǔn)確記錄是哪臺(tái)車加了油。司機(jī)身份識(shí)別卡：卡中存儲(chǔ)了受油設(shè)備司機(jī)的身份信息，車輛需要加油時(shí)，司機(jī)必須出示自己的身份識(shí)別卡，在油槽車或加油站的讀卡器上進(jìn)行身份認(rèn)證，符合條件的司機(jī)才能進(jìn)行加油。系統(tǒng)也會(huì)同時(shí)記錄下本次加油的人員信息。無(wú)壓受油裝置：在油槽車上安裝專用加油槍，將受油設(shè)備上的其他出油口封閉，在油箱底部安裝無(wú)壓受油裝置。專用加油槍只有和無(wú)壓受油裝置的防盜油接收器連接后才能出油，防盜油接收器是一種雙單向閥結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)燃油的“只進(jìn)不出”效果，從而達(dá)到有效的防盜油目的。專用加油槍還具備加滿油時(shí)自動(dòng)閉鎖的功能，可防止冒油導(dǎo)致的損失。油箱液位監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置：通過(guò)在受油設(shè)備油箱上安裝高精度液位傳感器，可實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前油箱液位高度，通過(guò)安裝在駕駛室的柴油消耗記錄儀和通訊模塊，可將受油設(shè)備油箱中的燃油狀況實(shí)時(shí)反映到中央管控系統(tǒng)中，生成實(shí)時(shí)油耗曲線。當(dāng)油箱液位在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)變化高度超過(guò)警戒值時(shí)，系統(tǒng)中將自動(dòng)生成報(bào)警提示信息，提醒管理人員燃油的異常變化，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理，防止燃油意外損失。該液位計(jì)是在電容式液位計(jì)的基礎(chǔ)上，基于射頻電容原理，采用斷層掃描技術(shù)，動(dòng)態(tài)分析傳感器在介質(zhì)中的各種參數(shù)，同時(shí)為防止液面波動(dòng)導(dǎo)致的瞬時(shí)讀數(shù)誤差，增加了靜態(tài)差壓檢測(cè)傳感器，并在傳感器電路中增加了自動(dòng)精確補(bǔ)償算法，這樣能夠最大程度地消除介電常數(shù)不穩(wěn)定和液面波動(dòng)導(dǎo)致的誤差問(wèn)題。整機(jī)無(wú)任何彈性部件和可動(dòng)部件，耐沖擊，安裝方便，可安裝在各種場(chǎng)合，對(duì)汽油、柴油、液壓油的油位及其他各種不腐蝕不銹鋼的液體進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

3.4 中央管控裝置

中央管控系統(tǒng)服務(wù)器上安裝燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件，對(duì)前端采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，建立詳細(xì)準(zhǔn)確的燃油進(jìn)油、出油、消耗過(guò)程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，綜合統(tǒng)計(jì)每一個(gè)設(shè)備每班、每日、每月、每年的燃油使用情況，為管理者提供簡(jiǎn)明準(zhǔn)確的燃油數(shù)據(jù)報(bào)表，提高有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門的決策質(zhì)量和管理水平。

燃油監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)軟件是一套對(duì)油槽車油料進(jìn)出和存量進(jìn)行智能化控制和管理的軟件。集自動(dòng)化技術(shù)、軟件工程技術(shù)、信息通信技術(shù)、RFID技術(shù)為一體，整合ERP系統(tǒng)和卡車調(diào)度系統(tǒng)軟件接口，實(shí)現(xiàn)燃油的全過(guò)程監(jiān)控、管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。平臺(tái)軟件可根據(jù)各油槽車終端、受油設(shè)備終端提供的原始數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成各種管理分析報(bào)表（包括燃油加油明細(xì)、油槽車提油明細(xì)、油槽車進(jìn)出油量綜合統(tǒng)計(jì)、受油司機(jī)加油量綜合統(tǒng)計(jì)、受油設(shè)備加油量綜合統(tǒng)計(jì)、單機(jī)油耗統(tǒng)計(jì)、單位班次用油量綜合統(tǒng)計(jì)、運(yùn)輸設(shè)備立米公里燃油單耗、受油設(shè)備油料消耗明細(xì)、受油設(shè)備耗油量綜合統(tǒng)計(jì)、油耗曲線、異常報(bào)警、加油員提加油量綜合統(tǒng)計(jì)、工時(shí)單耗），對(duì)燃油相關(guān)管理指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4 哈爾烏素露天礦卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造方案

4.1 油槽車升級(jí)改造方案

針對(duì)哈爾烏素礦油槽車安裝設(shè)備現(xiàn)狀，在保證系統(tǒng)功能完整、技術(shù)達(dá)標(biāo)的前提下，本著節(jié)約成本的原則，盡量利用車上原有設(shè)備組成一套燃油監(jiān)控系統(tǒng)。具體內(nèi)容如下：利用駕駛室中原有的卡調(diào)系統(tǒng)車載終端電腦，在其中安裝最新版車載端燃油監(jiān)控管理軟件。由于原有車載終端電腦RS232接口數(shù)量不足，需新增一個(gè)4口的RS232端口擴(kuò)展器，與原有車載電腦的RS232端口或以太網(wǎng)端口連接，實(shí)現(xiàn)RS232端口的擴(kuò)展；安裝微型打印機(jī)和人員身份讀卡器，通過(guò)USB口或航空插頭形式的RS232串口與車載終端電腦連接；在駕駛室安裝投標(biāo)方提供的數(shù)據(jù)采集控制器，與車載終端電腦通過(guò)航空插頭形式的RS232接口實(shí)現(xiàn)通訊；原有加油管路上的流量計(jì)、電磁閥、過(guò)濾器等設(shè)備不變，將其流量信號(hào)和控制信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集控制器中；在油槽車頂部油罐中央位置安裝電容差壓式液位計(jì)，液位信號(hào)通過(guò)航空插頭形式的RS232接口接入到車載終端電腦中；在油槽車側(cè)面有專用快速加油槍的一側(cè)安裝受油設(shè)備車輛身份認(rèn)證裝置，同樣通過(guò)航空插頭形式的RS232接口實(shí)現(xiàn)與車載終端電腦的通訊。

4.2 改造后加油數(shù)據(jù)上傳及管理方案

改造后，油槽車到加油點(diǎn)給受油設(shè)備加油時(shí)，當(dāng)輛車靠近至正常加油距離停止時(shí)（一般為5～15m），受油設(shè)備識(shí)別裝置會(huì)自動(dòng)讀取車輛身份信息，另外加油員將受油設(shè)備司機(jī)的身份卡放在讀卡器上，然后點(diǎn)擊“加油”按鈕，車輛及人員身份認(rèn)證通過(guò)后，進(jìn)入“加油流程”畫面。此時(shí)當(dāng)準(zhǔn)備好加油前期工作后，司機(jī)或加油員點(diǎn)擊“加油開始按鈕”，系統(tǒng)將輸出加油命令，加油電磁閥打開，系統(tǒng)開始加油。加油流量計(jì)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定加油量計(jì)數(shù)值后，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)斷加油電磁閥，加油結(jié)束，油槽車司機(jī)摘泵，油槽車司機(jī)或加油員點(diǎn)擊“加油結(jié)束”按鈕，并打印出本次加油小票。車載終端軟件同時(shí)會(huì)將本次加油信息通過(guò)4G網(wǎng)上傳至燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)服務(wù)器平臺(tái)軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)中，將形成油槽車加油基礎(chǔ)明細(xì)表。

4.3 與GPS卡車調(diào)度新系統(tǒng)的接口

系統(tǒng)提供受油設(shè)備油耗管理分析功能，通過(guò)生產(chǎn)系統(tǒng)接口軟件模塊，能夠?qū)⒈鞠到y(tǒng)數(shù)據(jù)和受油設(shè)備產(chǎn)量、運(yùn)距等數(shù)據(jù)結(jié)合，可生成受油設(shè)備的績(jī)效考核報(bào)表，為企業(yè)管理提供精確的統(tǒng)計(jì)信息。

4.4 與ERP/EAM系統(tǒng)的接口

燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)與企業(yè)ERP系統(tǒng)/EAM系統(tǒng)/物資管理系統(tǒng)的無(wú)縫連接，通過(guò)卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)同步功能，可實(shí)現(xiàn)每月（或指定時(shí)間段內(nèi)）燃油自動(dòng)下發(fā)到單機(jī)，省卻了原始管理過(guò)程中的手動(dòng)下單機(jī)的操作，大大減輕了燃油核算員和財(cái)務(wù)人員的工作量。

5 結(jié)語(yǔ)

卡車燃油監(jiān)控系統(tǒng)在哈爾烏素露天礦的應(yīng)用讓該礦在燃油管理環(huán)節(jié)為公司節(jié)省了大量的燃油消耗成本、管理成本和人工成本，并使燃油管理更加精細(xì)化、數(shù)字化，為公司帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。體現(xiàn)在以下方面：提高管理效率，減少信息管理的人工成本，每年可降低企業(yè)的油料管理成本3%。通過(guò)嚴(yán)密的自動(dòng)化、智能化管控手段，減少因人為因素導(dǎo)致的額外油料損失，每年可提高油料實(shí)際利用率1%～5%。有效遏制了油料資產(chǎn)流失現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)了定量加油。加油時(shí)當(dāng)油料接近設(shè)定的加油量時(shí)系統(tǒng)有提示，達(dá)到加油量時(shí)自動(dòng)停止，確保了加油量的精確性。實(shí)現(xiàn)了油料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、上傳、下發(fā)，而不需要人工錄入。通過(guò)WEB報(bào)表直接統(tǒng)計(jì)各種相關(guān)數(shù)據(jù)，不需要人工整理。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備單耗自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)油料系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)的結(jié)合科學(xué)地計(jì)算出了生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)量單耗。

但是，該系統(tǒng)使用中面臨的一些問(wèn)題，比如無(wú)法控制提油引起的虧損。該系統(tǒng)在提油業(yè)務(wù)中，能準(zhǔn)確計(jì)量和存儲(chǔ)應(yīng)提的公升數(shù)，提油結(jié)束后根據(jù)油料密度換算成噸時(shí)會(huì)出現(xiàn)虧損現(xiàn)象。

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