武汉工程科技学院 基于互联网计费计量自动化信息管理系统 作品简介 赛区：华中赛区 组别：创新产品设计类 项目方案构想及目的： 目前的灰库管理系统在计费计量信息管理上没有系统性，操作环节繁琐，存在众多安全问题，经济效益低下，在对货物计费计量信息化管理方面存在不合理的现状，如在用户管理、监控管理、现场管理等方面存在弊端，信息不能达到统一管理。本系统对这些方面进行了完善，开发了基于互联网计费计量自动化信息管理系统，以实现信息化统一管理、货物自动化计量计费的目标。这一系统的使用和推广科学化了工厂信息管理模式，节约了人工成本，增强了作业的安全性、便利性，减少了灰车装灰流程的时间，提高生产效率，同时，运用互联网技术清算数据，使数据能够得到统一管理，方便查阅、追查、统计分析。成功的避免了人为的违规操作等问题。 基于互联网计费计量自动化信息管理系统实现了信息的管理和控制，整个系统联网处理，采用计算机统一管理使得货物计费计量高度自动化，大大提高了系统的精准性。系统通过PLC控制，使得系统整体化，可靠性高、安全性好。软硬件设计方案可适用于大多运输行业。数据库系统实现了用户基本信息、计费信息等数据的信息化管理，使得厂家可以对货物计量计费进行科学化管理。采用手机APP技术，实现了用户信息查询、自助缴费等，应用十分方便。系统的使用和推广科学化了工厂信息管理模式，节约了人工成本，增强了作业的安全性、便利性，减少了灰车装灰流程的时间，极大的提高工作效率，规避不规范操作的出现。 创新描述： 标准化：设计及其实施按照国家和地方的有关标准进行。选用的系统设备、产品和软件尽可能符合工业标准或主流； 先进性：工程的整体方案将保证具有明显的先进特征。考虑到电子、信息技术的迅速发展，本设计在技术上将适度超前，所采用的设备，产品和软件不仅成熟而且能代表当今世界的技术水平。 合理性和经济性：在保证先进性，满足用户需求的同时，以提高工作效率，节省人力和各种资源为目标进行工程设计，充分考虑系统的实用、适用和效益，争取获得最大的投资回报率； 结构化和可扩充性：系统的总体结构将是结构化和模块化的，具有很好的兼容性和可扩充性，既可使不同厂商的设备产品综合在一个系统中，又可使系统能在日后得以方便地扩充，并扩展电厂未来可能投入量产的其他副产品（例如灰渣，石膏，飘珠等）； 安全可靠：本系统在单独局域网络中运行，与电厂其他系统物理隔离。 管理简单：全面综合优化、优选，强调以人为本，系统易学易用，实现现代化管理。 项目方案设计及模型设计： 1、系统设计的总体思想是： 通过RFID卡唯一标识每一辆车，同时RFID卡与客户进行绑定，实现一车一卡，一户多卡的对应，RFID卡可以实现用户的手机APP自助充值与信息查询和自动扣费。粉煤灰的整个销售流程就是：读卡——识别——判断——读卡。只有系统中登记的有效的RFID卡才能一步一步走销售流程，直到刷卡结算出厂；若是无效或失效的卡，系统弹出错误提示。所有刷卡、识别、判断过程由程序自动进行，整个装灰的流程与现在的流程无任何区别，其装灰流程如图1。 图1 车辆装灰流程图 首先对用户进行信息统计，发ID卡，缴费充值，进厂时刷RFID卡、读取RFID卡信息，确认用户身份及装灰等级，秤皮重，根据灰的等级对其进行排队；等到排队位置时，语音叫号通知相应车辆到指定的装车位装车；车辆到指定装车位RFID卡读卡器读取用户RFID卡信息，RFID卡信息传回到后台服务器，系统核对卡内信息、入厂登记信息、装灰点灰级设置信息，当各个节点信息核对相符时，系统向门禁PLC发送升起道闸指令，允许车辆进入灰库，系统根据车辆信息自动装灰；同时除尘系统开启，开始除尘，装车完毕后，除尘系统关闭，刷RFID卡出门禁，车辆到达磅房，读取称重信息，自动结算扣费，完成整个流程，出厂。 2、系统的实现技术 A：系统技术平台选择 本系统是基于.Net平台开发，应用SQL Server2005企业数据库，功能强大，稳定性好。 B：软件环境： 服务器操作系统：Windows 2000 Server/XP/2003 终端操作系统：Windows 2000 Professional/XP/2003 C：“数据库： SQL Server 2005（或2000）企业版 D：开发工具：VisualStudio.Net（C#） E：系统架构：B/S B/S架构可以实现系统所有功能代码在服务器上运行，系统数据可统一存储。 F：通过手机APP来实现信息查询、充值缴费。 3、系统软件设计 3.1软件功能 灰库监管系统软件功能分五大块：客户管理、监控管理、现场管理、查询统计、系统设置。功能结构如图2所示。 图2 软件功能模块 其中客户管理包括：客户登记、充值、RFID卡管理、车辆登记；磅房管理：自动称重、称重异常报警、结算、打印表单；监控管理：现场抓拍、实时录像、监控查询；现场管理：调度管理、门禁管理、LED屏管理、语音播报、异常管理；查询统计：条件查询、报表生产、打印；系统设置：用户管理、日志管理、权限配置。 3.2客户管理模块 客户管理模块主要是对客户及车辆进行统一集中管理，利用RFID无线射频识别系统对车辆进行唯一标识，RFID卡号与车牌号形成一对一关联。 客户登记：（包括客户名称、RFID卡号、法人代表、客户类型、联系方式、联系地址、备注等信息）添加录入、修改、删除、查询（可按RFID卡号、客户类型、时间进行查询，可按客户名称进行模糊查询）和导出表格。 充值：客户提供车牌号或RFID卡，可以对相应的账户进行充值，并打印凭据。 RFID卡管理：查询RFID卡，管理RFID卡的注销、锁定、解锁。 车辆登记（包括车号、车主姓名、身份证号、RFID卡号、车型、联系方式、运输单位、备注等信息）添加录入、修改、删除、查询（可按车号、RFID卡号、时间进行查询）和导出表格。 3.3控管理模块 监控模块管理主要是对地磅称重流程及现场装灰流程实时监控，实现抓拍和实时录像的功能。 现场抓拍 实时录像 监控查询 3.4场管理模块 现场管理模块主要是要确保只有授权车辆才可以进行装灰作业，是本系统实现确定客户、确定车辆、确定时间、确定地点、确定业务行为、可量化确定结果的核心保障，是实现电厂粉煤灰运销信息自动化管控的核心关键。实现粉煤灰出库业务全面计算机处理，提高公司工作效率和工作质量。及时提供粉煤灰统计信息，提高管理水平，杜绝管理漏洞。为决策者提供更加有效地信息，辅助其做出正确的决策，从而提高公司运营状况，提升利润空间。 调度管理：调度管理根据车辆信息、运输种类、运输数量、车辆流量、车辆实时排队情况和灰仓存灰量了，以及调度操作管理员设定的调度策略，对车辆进行统一调度，合理安排，确保车辆快速装灰，同时，由于自动调度有一定的随机性，降低了装灰车辆与特定装卸人员暗中操作的可能性，为业务运行带来了节约时间和提升管理效益的好处。调度系统与各控制节点实时联网，并可以通过现场LED大屏幕实施监控调度。 门禁管理：当车辆进入灰库，地感线圈检测到车辆，同时，RFID识别系统将识别到车辆身份信息，控制系统通过网络通信将这些信息传输到服务器管理系统进行鉴证，如果相关信息一致，且装灰流程状态正常，则安装在仓库门口的道闸会自动升起，地感线圈检测到车辆通过后，道闸自动下降。车辆驶入灰仓通道，光电感应器感应到车辆到达相应位置后，系统即可正常对灰车进行装粉煤灰。装灰完毕后，车辆再次通过门禁，系统更新车辆状态。 LED屏管理：显示通知、调度信息。 语音播报：语音播报调度信息。 异常管理：查询现场装灰异常情况、装灰异常情况。 3.5询统计模块 统计结算模块主要是针对粉煤灰的销售情况以及客户往来款结算情况进行统计查询。 条件查询：对销售情况统计查询部分，可按时间统计生成销售日报、月报、年销量比较等多种图表结构；可按粉煤灰和时间统计生成不同粉煤灰生产销售情况的各种图表结构；可按客户统计生成各客户销售情况图表结构等。 报表：生产可根据客户具体需求制定并生成各种结算报表，诸如各种异常告警和违规操作记录清单查询、针对车辆和客户的各种统计和排序操作等 打印：打印报表。 3.6 系统设置 系统设置模块主要是对系统初始数据进行设置，包括结算单价、用户管理、用户权限配置等。 系统配置：设置粉煤灰结算单价。 用户管理：系统用户的添加、修改、删除、查询等。 日志管理：记录系统登录、异常操作等。 权限配置：配置用户权限，包括权限的添加、修改、删除等。 4、系统通信设计 4.1系统拓扑图 灰库监管系统的主要硬件包括：数据库服务器、监控系统服务器、备份服、防火墙、交换机、打印机、RFID读卡器、摄像头、LED显示屏、PLC控制的有网络通信的道闸。主要设备网络拓扑图如图3所示。 图3 拓扑图 4.2系统通信原理 系统的通信采用TCP/IP协议，上位机与PLC的通信采用socket接口技术实现，通过工业以太网进行通信，读卡器选择带以太网接口模块的，通信原理图如图所示： 通信的过程具体如下： 1、车辆进入读卡区读取RFID卡，读卡器读取卡内信息并将信息发送给PLC控制系统； 2、PLC控制系统按照固定的格式打包信息发给上位机； 3、上位机收到数据包后，解析，并将现场的信息和数据库中的信息进行比对，将比对结果打包发给PLC控制系统； 4、PLC控制系统根据审核结果控制相应给料机是否进行工作，并将当前的车辆信息、料位计的料位高低、给料机的工作状态，以及异常情况显示在PLC控制系统的显示屏上。 4.3 RFID通信设置 RFID读卡器设置统一采用定时读取模式，150ms读取一次，启用ID相邻判别，ID相邻判别时间为30s，即同一个RFID标签在一个读卡器读取范围内，第一次读取和第二次读取间隔30s，这个设计主要是为了减轻服务器的压力。 RFID标签被读取后传输到上位机的通信格式如下： 例：00 00 E3 00 60 19 D2 6D 1C E9 AA BB CC DD 01 51 FF 一个RFID标签共十七个字节的十六进制数据。 第一个00：开始标志 第二个00：设备号 E3 00 60 19 D2 6D 1C E9 AA BB CC DD：RFID卡唯一ID号 01：天线编号，本次识别来自哪个天线 51：校验和，计算：从首个字节至倒数第三个字节，共15字节 FF：结束标志 工艺过程流程图： 扫描以上二维码，为5号团队武汉工程科技学院投上一票吧！ 智能制造已成为全球制造业发展趋势，是新一轮工业革命的核心技术，同时也是《中国制造2025》的制高点、突破口和主攻方向。发展智能制造，对推动产业提质增效、转型升级，实现制造强国战略目标具有决定性的意义。 数字先行，“智”汇引领—— 2018智能制造创新大赛由汉诺威米兰展览（上海）有限公司与智汇工业（www.ilinki.net）联合发起，旨在面向工业企业、科研院所及相关专业院校的广大参赛者提供一个智能制造领域智能化、信息化、数字化创新技术成果及技术经验展示交流、资源对接平台，希望通过大赛发现、培育一批走在智能制造前列的创新人才，进一步助力未来制造，推动中国智能制造的发展。 此次华中赛区大赛时间在2018年6月5-8日于武汉国际博览中心举办，同期“'智'汇北京 制造引领—工业互联产业发展高峰论坛”于6月7日上午在1号会议区举办。
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