加油車燃油管理系統(tǒng)在西灣露天煤礦智慧礦山建設(shè)中的應(yīng)用

馬小龍

（國家能源集團陜西神延煤炭有限責任公司，陜西 榆林 719000）

西灣露天煤礦位于陜西省榆林市榆陽區(qū)的東北部、神木縣的西南部，由國家能源集團神延煤炭公司主要負責開發(fā)建設(shè)，2019 年6 月正式投產(chǎn)，剝離與采煤分別采用單斗＋卡車開采工藝與單斗＋卡車＋半移動式破碎站＋帶式輸送機半連續(xù)開采工藝。生產(chǎn)作業(yè)過程中，運輸卡車和工程車對燃油的消耗量非常大，燃油成本約占露天煤礦可控采運成本的70%，燃油管理是露天煤礦成本管理的重中之重，加油車作為燃油運輸與加注的核心環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的管理手段一般采用手工記錄，手工傳遞，人工錄入，人工統(tǒng)計，寫錯、看錯等人為因素導(dǎo)致加油數(shù)據(jù)不準確的事情時有發(fā)生，事后追查難，統(tǒng)計分析難，管理效率低下，同時受油車燃油加注的合法性，運輸及剩余燃油存儲的安全性都不能得到保證[1-5]。為此，借鑒露天煤礦行業(yè)智能礦山燃油管理數(shù)字化、信息化等先進理念，針對傳統(tǒng)管理模式的弊端，從燃油使用管理和安全管理2 個方面著手對加油車進行升級改造，通過油車生產(chǎn)作業(yè)信息化，實現(xiàn)燃油運輸、加注、存儲的全方位管理。

1 加油車燃油管理目標

加油車的燃油管理分為生產(chǎn)管理和安全管理2個方面[6]。從燃油的生產(chǎn)管理角度分析，加油車的生產(chǎn)作業(yè)具有典型的周期性，加油車生產(chǎn)作業(yè)周期圖如圖1。

圖1 加油車生產(chǎn)作業(yè)周期圖

加油車燃油的生產(chǎn)作業(yè)主要由提油、運輸、加油、存儲這4 個環(huán)節(jié)立體組合而成，對加油車的生產(chǎn)作業(yè)管理需涵蓋這4 個環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)燃油的閉環(huán)管理。從燃油的安全管理角度分析，需避免出現(xiàn)偷油、漏油、計量不準確（跑、冒、滴、漏）等非生產(chǎn)性的燃油消耗。

1.1 生產(chǎn)管理目標

提油過程需實現(xiàn)信息化，從提油過程的信息化數(shù)據(jù)組信息中，可以知道哪1 臺加油車，什么時間段提油多少，提油開始時油罐液位，提油結(jié)束時油罐液位，加油車司機和提油員等信息。另外，從提油過程燃油安全性出發(fā)，需實現(xiàn)提油管路只進不出，加油車司機和提油員的身份必須經(jīng)過認證才能操作提油管路閥門或提油人孔罐蓋鎖，從而將提油事件追溯到雙方責任人。

針對油槽運輸環(huán)節(jié)，首先需要實現(xiàn)車輛的實時定位，通過加油車管理端軟件可以方便查詢到車輛的實時位置；其次是需要實現(xiàn)車輛的歷史軌跡查詢回放功能，知道車輛什么時間去過哪里，方便事后問題分析與追溯；從燃油運輸安全角度出發(fā)，需要讓加油車司機知道運輸中的油罐燃油溫度與罐內(nèi)壓力是多少，當溫度或壓力異常時立刻產(chǎn)生報警提示，還需定時記錄油罐燃油溫度與壓力值，方便問題追溯，運輸過程中油罐燃油溫度與壓力數(shù)據(jù)信息。

油槽加油環(huán)節(jié)是燃油生產(chǎn)與安全管理最重要的環(huán)節(jié)，因為燃油的正常消耗與大部分異常消耗都發(fā)生在此環(huán)節(jié)，針對加油環(huán)節(jié)的管理，首先要實現(xiàn)加油過程的信息化，通過加油信息數(shù)據(jù)，可以知道哪1 臺加油車，什么時間段給哪1 臺受油車輛，加注了多少油，加油開始時油罐液位，加油結(jié)束時油罐液位分別是多少，加油車司機和受油車司機等信息。

1.2 安全管理目標

從加油過程燃油安全性出發(fā)，需增加加油管路閥門安全受控性，通過信息化技術(shù)手段實現(xiàn)加油車司機與受油車司機的身份認證，使燃油加注事件可以追溯到雙方責任人；同時需實現(xiàn)受油車輛的自動識別認證，將燃油加注追溯到受油設(shè)備。為了解決非生產(chǎn)性的燃油損耗，加油車油槍及受油車油箱需加裝防冒油、防漏油的有壓/無壓快速加油裝置。

加油車燃油存儲環(huán)節(jié)的管理主要從安全角度考慮，除了定時記錄油罐燃油溫度與壓力值以外，還需要記錄油罐液位的數(shù)據(jù)，當出現(xiàn)液位數(shù)據(jù)異常下降時，系統(tǒng)會自動生成報警記錄，通過短信或郵件的形式提示燃油管理員，存儲環(huán)節(jié)的過程信息化數(shù)據(jù)，加油車燃油存儲環(huán)節(jié)由于無加油車司機監(jiān)護且加油車車載系統(tǒng)處于電瓶供電狀態(tài)，需通過技術(shù)手段盡可能降低功耗（電瓶電量不足，容易造成加油車無法正常發(fā)動），如果加油車的停放場地有視頻監(jiān)控時，可采取比較上一班次交班時的油罐液位與下一班次接班時的液位進行事后異常報警的折中方案。

2 加油車硬件升級改造

根據(jù)各個環(huán)節(jié)管理目標，引入自動化控制，射頻識別（RFID），集成電路卡（IC 卡），4G/5G 網(wǎng)，GPS 定位等技術(shù)，實現(xiàn)加油車的升級改造。

1）數(shù)據(jù)采集控制器。在加油車駕駛室安裝車載電腦，車載電腦實現(xiàn)以下功能：運行車載端程序，車載端程序相關(guān)操作，在加油車駕駛室或原車控制箱安裝數(shù)據(jù)采集控制器。數(shù)據(jù)采集控制器實現(xiàn)以下功能：①提油罐蓋鎖或提油閥門、加油閥門控制；②加油瞬時流量與累計流量的數(shù)據(jù)采集；③油罐內(nèi)壓力數(shù)據(jù)采集；④油罐內(nèi)燃油溫度與燃油油位數(shù)據(jù)采集。在加油車駕駛室安裝IC 卡讀卡器，實現(xiàn)人員身份IC 卡數(shù)據(jù)的讀取。在加油車駕駛室或加油車頂部安裝RFID 讀卡器，實現(xiàn)受油車輛的RFID 卡條標簽信息讀取。

2）提油罐蓋鎖或提油閥門。根據(jù)車輛提油口類型，灌頂罐蓋處作為提油入口的車輛，在灌頂人孔口安裝罐蓋鎖，實現(xiàn)提油口控制，自帶提油管路的車輛，在提油管路加裝閥門，實現(xiàn)提油口的流量控制。在加油車加油管路安裝加油閥門，實現(xiàn)加油出口的流量控制[7]。

3）微型熱敏打印機。在加油車駕駛室安裝微型熱敏打印機，實現(xiàn)加油小票等各種作業(yè)票據(jù)的打印。

4）GPS 定位裝置與4G/5G 網(wǎng)絡(luò)裝置。在加油車駕駛室安裝GPS 定位裝置，實現(xiàn)車輛GPS 定位。在加油車駕駛室安裝4G/5G 網(wǎng)絡(luò)裝置，實現(xiàn)車載端與管理端的無線網(wǎng)絡(luò)連接。

3 系統(tǒng)軟件

1）加油車車載端軟件。加油車車載端軟件主要實現(xiàn)以下功能：①加油車司機、受油車司機、提油員身份認證，權(quán)限驗證；②受油車輛自動識別及合法性驗證；③提油罐蓋鎖或提油閥門，加油閥門根據(jù)業(yè)務(wù)流程及人員身份權(quán)限進行授權(quán)驗證及操作控制；④提油數(shù)據(jù)、加油數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)（溫度、壓力、液位、GPS 定位等）的采集和記錄，上傳管理端；⑤管理端人員信息、設(shè)備信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的下載；⑥業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（提油、加油）的小票存根打印。

2）服務(wù)器管理端軟件。加油車生產(chǎn)作業(yè)生成的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，監(jiān)控數(shù)據(jù)將統(tǒng)一上傳匯總到服務(wù)器管理端，以便燃油管理員進行數(shù)據(jù)查詢和燃油核算，管理端軟件具備人員IC 卡制卡，受油設(shè)備RFID 制卡，查詢加油明細和提油明細，加油車實時定位及行駛軌跡回放，燃油核算報表等功能。

3）燃油數(shù)據(jù)集成使用。礦卡燃油監(jiān)測數(shù)據(jù)通過車載系統(tǒng)實時采集、監(jiān)測，匯總提取至生產(chǎn)執(zhí)行層，在生產(chǎn)運營層集成加油車提油、加油信息，統(tǒng)計每臺卡車的燃油消耗量、運距、運行里程、運行時間、工作量及生產(chǎn)效率等信息，并進行同比、環(huán)比分析，燃油監(jiān)測實時數(shù)據(jù)采集打通生產(chǎn)控制層到生產(chǎn)執(zhí)行層的數(shù)據(jù)通道，提高控制層實時數(shù)據(jù)獲取的及時性、便捷性和準確性，為大數(shù)據(jù)分析提供了堅實數(shù)據(jù)底座[8]。

4 效益分析

經(jīng)濟效益方面：通過系統(tǒng)對加油車、受油設(shè)備、加油人員、受油人員的油料信息匯總統(tǒng)計，自動生成多角度油料消耗的日、月、年報表，無需設(shè)置專職數(shù)據(jù)統(tǒng)計崗位，每年節(jié)約人工成本約21.8 萬元。

管理效益方面：①實現(xiàn)加油車提油、加油和交接班時人員及車輛信息的電子認證、車輛油料信息自動采集與傳輸，達到油料業(yè)務(wù)過程自動管控的目的。②實現(xiàn)加油車進油口和出油口的電子化、智能化控制，減少人為因素導(dǎo)致的油料損失；③實現(xiàn)加油車各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)重要信息的圖形數(shù)字化顯示和業(yè)務(wù)單據(jù)的自動打印，提高工作人員操作的方便性和準確性；④實現(xiàn)按照加油車、受油設(shè)備、加油人員、受油人員的油料信息匯總統(tǒng)計，油料消耗的異常情況提示，自動生成多角度油料消耗的日、月、年報表，提高工作效率和管理水平。

5 結(jié)語

西灣露天煤礦加油車燃油監(jiān)控管理系統(tǒng)的實施，克服了手寫帳，人工錄諸多傳統(tǒng)管理上的弊端，實現(xiàn)了提油、加油作業(yè)過程的信息化，燃油狀態(tài)監(jiān)控與防盜功能得到進一步強化，很好地解決了燃油管理中的“跑冒滴漏”的問題，降低了燃油非生產(chǎn)性損耗，燃油管理制度也進一步得到完善，燃油統(tǒng)計分析與核算更加準確和高效，為露天煤礦智慧礦山建設(shè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，完成了節(jié)能環(huán)保、降本增效等多項管理指標。