摘要：物联网及其相关技术在煤炭管理系统中具有十分重要的作用和价值，它推动了煤炭管理向智能化、可视化和信息化方向发展。在对物联网及其相关技术进行简单概述的基础上，结合煤炭管理系统的架构，基于物联网技术设计了煤炭管理系统，分别就其监测子系统、系统软件流程和信号发送器等进行了研究，最后从车辆识别、智能过磅、出库信息化、GPS定位和电子封签等方面研究了物联网技术在煤炭管理系统中的应用及其实践。
关键词：煤炭管理系统；物联网技术；应用研究
中图分类号：F426.21 文献标志码：A 文章编号：1002－9605（2016）05－0067－03
物联网即InternetofThings，其旨在借助射频识别等信息传感设备实现对物品的智能化识别和管理，物联网是继Internet之后互联网领域的又一重大技术管理创新，但其核心技术仍然需要Internet的支持，在一系列相关物联网技术的支撑下拓展和延伸了Internet的应用领域[1]。物联网通过无线射频识别技术、传感器技术、全球定位系统以及其他信息识别传输系统等技术，实现了信息的实时采集、处理、传递和共享，从而完成了对接入物联网的相关物品的自动化智能化感知、识别和管理。物联网在煤炭管理系统中的应用极大地提高了煤炭管理的水平和管理效益，提高了煤炭物品的配送效率。
1物联网相关技术概要
无线射频识别技术（RFID）、传感器技术、传感器网络技术等是物联网所使用的主要技术手段。无线射频识别技术采取非接触式的自动识别方式，使用射频信号完成对目标对象的识别和信息数据采集等相关工作，并且具有良好的环境适应能力，RFID与物联网相关技术相结合可以在全球范围内实现对特定物品的跟踪以及信息资源的共享，RFID有3部分组成，即作为信号发射机的标签、标签信息的读取设备即阅读器以及在标签和阅读器之间传递信息的天线[2]。传感器正在从传统模式向智能化模式演变，特别是小型嵌入式Web传感器的出现使得传感器向微型化、信息化和网络化的方向发展。无线传感器网络即WSN，其主要由分布式信息采集技术、信息传输技术以及信息处理技术等所组成，具有功耗低、组网灵活、体积小、成本低等优点，WSN的组成模块单元包括传感模块、处理模块、通信模块和电源模块等。
2煤炭管理系统的架构
根据煤炭企业生产管理的实际需要，所设计的煤炭管理系统主要包含两个功能模块，即信息统计监控模块和物资防盗监控模块。考虑到分布式布局的煤炭销售网点格局，设置了不同的网络节点，分别定期汇报各个煤炭销售网点的库存、销售、缺货备货等信息，煤炭管理系统对各个销售网点汇报的数据信息进行处理，制定相应的备货补货计划以及时向各个销售网点补充供应，各煤炭销售网点在出现缺货时库存部门根据系统提供的缺货信息及时进行货物配送，保证各煤炭销售网点的库存安全[3]。煤炭物资防盗监控模块，该模块借助于煤炭物资上面的条形码对其所处的位置和状态信息进行跟踪，煤炭物资在销售前处于锁定状态，如果卖出对其进行解锁操作并取消对该物资的跟踪，如果煤炭物资没有卖出，系统会对其保持持续的跟踪，在被非法带出或转移时，系统会发出警报，提醒销售管理人员采取相应的处置措施。系统管理员通过浏览器对各煤炭销售网点的信息进行监控，各销售网点的监控设备定期对系统的信息进行检查，获取煤炭物资的状态信息数据[4]。
3基于物联网技术的煤炭管理系统设计方案
1）监测子系统的设计。监测子系统的监测设备包括两个重要设备，即主控芯片和标签探头。标签探头的接收单元支持2.4GHz的频率，射频芯片支持Zigbee通讯协议，具有较强的抗干扰能力，支持在较远的距离范围内收发信号，为了提高标签探头接受信号的稳定性和可靠性，采用外置的传输速率为2.4GB/S的10DB全局天线，这样可以保证在200m的范围内有效的接受物品信息[5]。主控芯片采用具有丰富接口的MCF52223芯片，该芯片提供完善的事件记录和报警服务，主控芯片在检测到异常情况发生时会发出警报，通过语音广播模块向工作人员提出警告以采取处置措施。另外，警报信息和标签信息会存储在主控芯片的闪存存储器中，可供事后调取和跟踪管理，同时还具备GPRS功能，支持将监测设备获取的货物信息实时地传送到监控中心，可以对货物进行实时监控和跟踪。2）系统软件流程设计。系统软件是实现系统功能的基本载体，系统软件可以自动开启或关闭设备，进行任务分配、工作监测和任务记录。系统软件的工作流程为：系统软件首先进行初始化，获取所有煤炭销售网点的煤炭物资信息，同时开启监控系统，如果出现货物缺货、库存不足或者被盗等紧急情况，信号器发出警报提示，监控系统接收到警报信息后采取相应的处理动作[6]。3）信号发送器的设计。在系统监控到煤炭物资出现缺货、库存不足或者被盗等紧急情况时，信号发送器自动发送信号到接收器中，煤炭管理系统的工作人员在接到信号后采取相应的处理方案。信号发送器通过USB接口连接到主控芯片中，其GPS端口具有跟踪货物最新状态信息功能，并将其传送到接收端存储起来并更新闪存芯片中存储的信息。
4物联网技术在煤炭管理系统中的具体应用
物联网技术在煤炭管理系统的应用使得煤炭管理的各个环节实现了规范化和可视化，在实际的煤炭管理中解决了诸多实际问题并满足了管理的现实需要。下面从以下5方面探讨物联网技术在煤炭管理系统中的应用。1）车辆识别。使用无线射频识别技术（RFID）能够自动对车辆的电子标牌进行识别，从中读取车辆的型号、牌号、承运单位、驾驶司机等信息，将车辆和电子标牌进行一一对应，煤炭运输车辆进入到销售区域或仓库区域必须要有相应的电子标牌，车辆电子标牌的信息被阅读器读取后输送到煤炭管理系统的后台进行处理，系统根据读取的信息对该电子标牌的合法性进行判定，从而对车辆进入请求做出相应的处理方法，并发出相应的命令信号控制相应的执行机构采取相应的动作[7]。2）智能过磅。物联网技术的应用可以使过磅操作自动化、智能化，使用的相关技术包括红外定位、RFID、激光扫描、视频监控、声像提示等。使用IC卡识别来辅助整个智能过磅过程的完成，用其记录车辆和驾驶司机的相关信息以及每次过磅的重量信息。过磅车辆司机出示派车证明和IC卡，比对车辆电子标牌的信息与IC卡中的信息是否一致，如果一致，在IC中写入运煤的相关信息，系统随机生成一个编号并自动打印出来，如果不一致，则对IC中的车辆信息进行修改，并写入运煤的相关信息并打印排队编号，之后司机驾驶车辆进入排队区等候。具体的过磅流程如下：①实行一车一磅方法，当需要过磅的车辆进入过磅区后，栏杆自动落下，阻止后续的车辆继续进入，杜绝多辆车同时过磅；②过磅车辆驶入感应线圈产生信号，阅读器将读取的车辆电子标牌信息上传到系统数据库，与系统保存的车辆信息进行比对；③红外线对过磅车辆位置进行自动检测仪确定其是否完全上磅，如果车辆没有完全上磅会给出相应的提示警报；④过磅车辆司机下车刷IC卡并将信息记录存储在计算机硬盘中，然后系统核对电子标牌与IC的信息是否一致，不一致就会发出警报，并对其排队号码进行验证，如果排队号的差距超出了一定范围则认为其存在插队现象，系统也会发出相应的警报；⑤车辆称重，车辆在称重仪上后，仪器会显示相应的重量信息，计算机自动存储车辆的称重信息，并同时将信息副本写入到IC中，然后自动打印车辆装运通知单，自动通过摄像头抓拍车辆图像信息；⑥称重结束后，过磅车辆经过地感线圈时自动抬杆放行，然后允许下一个过磅车辆进入称重[8]。3）出库信息化。出库信息化中使用的相关物联网技术包括视频监控技术、RFID技术等，空载的煤炭运输车辆在完成称重后进入煤炭仓库进行装载，在进入仓库入口处时阅读器自动读取并采集其电子标牌中的信息，系统处理后将命令传达给煤炭装载设备管理人员，管理人员根据指令给指定的车辆装载指定信息的煤炭，这较传统依靠人工传递装运单和装煤信息的方式大大提高了煤炭装载的效率，并且在整个煤炭装载过程中都有视频监控设备对整个装载过程及其操作进行监控，防止了人为因素对装煤作业的干扰和违规操作的发生[9]。4）GPS定位。煤炭运输车辆行驶路线的确定要考虑避免交通拥堵的问题，为此采用GPS技术与RFID技术相结合的方式，同时通过煤炭供应链资源的整合和煤炭信息共享平台的构建。配备电子标签的煤炭运输车辆在收费站或各检查点可以对车辆和货物状况进行快速的检查，而不需要再通过停车过磅等复杂的操作，从而有效的缓解了交通压力。通过在煤炭运输车辆上配备导航仪器，可以通过GPS对车辆进行定位跟踪，那么管理系统的信息中心就可以根据每个运输车辆终端上传的地理位置信息数据对整个运输系统进行实时分析，并给出实时的调度与导航管理，可以针对不同的路况进行提前预警处置，以减少煤炭运输途中发生的故障率。5）电子封签。为了防止煤炭运输环节中出现的煤炭被盗或者被置换的问题，可以使用电子封签技术来杜绝此类问题的发生。电子标签是一次性的锁扣装置，其内部安装有芯片，芯片中的信息以明码或暗码的形式进行了编码，主要功能是确保煤炭运输过程中的安全，如果煤炭运输过程中发生被盗被偷现象，那么电子标签就会损坏，煤炭运输车辆每到达一个工作站，读卡器都会对电子封签进行自动识别，以判断其明码与暗码信息是否一致，从而来检验煤炭运输过程中是否存在意外情况[10]。
参考文献：
[1]蔡祥春，王宜怀，周杰，等.基于物联网技术的电动车防盗系统[J].计算机工程，2011（20）.
[2]陈积明，林瑞仲，孙优贤.无线传感器网络的信息处理研究[J].仪器仪表学报，2006（9）.
[3]项益民，樊棠怀.基于RFID技术的物流管理系统方案设计[J].南昌大学学报（理科版），2005（2）.
[4]苏立功.1997年后几个月煤炭企业多种经营工作的主要任务[J].煤炭经济研究，1997（10）.
[5]佚名.山西煤炭管理体制进行重大调整[J].税收与企业，1995（7）.
[6]曹萍.齐鲁石化：煤炭采购与“胜利”对接[J].石油石化物资采购，2012（6）.
[7]陈志.走“革命兴煤”路实现煤炭“六型转变”[J].先锋队，2015（11）.
[8]俞化超.中国煤炭市场分析及前景预测[J].科技与企业，2015（17）.
[9]成晓凌.煤炭企业精细化管理模式研究[J].经营管理者，2015（30）.
[10]巩建勋.发电厂煤炭管理中的问题与对策[J].现代经济信息，2014（20）.
作者：关锐 单位：煤炭科学技术研究院有限公司
