CN102749896B - 数字化煤场无人值守管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字化煤场无人值守管理系统及方法，包括设置于车辆上的煤车智能管理模块，设置于煤场内的中心控制模块、用于读取车辆的煤车智能管理模块的信息以对车辆进行管理的入厂无人值守模块、用于对煤炭质量进行采样、制样、化验的煤炭质量管理模块、用于在线分析煤炭质量的煤质在线分析模块、用于对车辆的煤炭重量进行控制的煤炭数量管理模块、用于设置于煤场内每一个预先划定的卸煤区内的卸煤区入场无人值守模块、用于对车辆进行定位控制的运煤车卸车点定位检测模块。本发明可以直观详细的掌握煤场状况，有效的调度各种煤质的存煤，最大限度的降低存煤的挥发浪费、起到节能降耗的作用，而且通过配煤参烧更可以大幅降低发电成本。

Description

数字化煤场无人值守管理系统及方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别是指数字化煤场无人值守管理系统及方法。

背景技术

煤炭一直是我国火力发电厂的主要燃料来源，煤炭质量的好坏直接关系到电厂锅炉的安全运行，关系到电厂的经济效益。尤其是在能源价格逐年攀升的大背景下，火力发电厂的燃料成本已经占据到总成本的70%以上，有些地域燃料成本已经占据到总成本的80%。煤炭管理涉及到燃料订货、采购、接卸、验收及车辆管理、费用结算、配煤燃烧、煤场管理、统计等一系列工作，煤场管理是关系到入炉煤质稳定，锅炉安全运行的重要环节。

然而当前煤场煤种多、煤堆摆放混乱、自燃损耗大、管理低效。目前汽运燃煤电厂，煤场管理仍旧停留在粗放式管理状态，缺乏必要的信息化辅助手段。其主要表现在：

1、由于煤质化验数据的滞后和煤场每天进出量巨大，不能及时对煤场煤质的分布准确掌握；

2、由于存煤堆放的位置缺乏规范化，随意性较大，不利于燃料的参配工作；

3、不能及时监控煤场存煤温度及存放时间，造成某些煤质的自然损耗严重，造成不必要的浪费；

4、仍依赖手工制表来管理煤场大量数据，实时性与直观性不够，影响管理效率的提高；

5、司机乱停、乱卸、偷卸的情况屡禁不止，人工管理困难较大，直接影响配煤掺烧的精度，影响电厂单位发电煤耗。

发明内容

针对现有煤场管理混乱的缺陷和问题，本发明实施例的目的是提出一种更为合理的数字化煤场无人值守管理系统及方法。

为了达到上述目的，本发明实施例提出了一种数字化煤场无人值守管理系统，包括设置于车辆上的煤车智能管理模块，设置于煤场内的中心控制模块、用于读取车辆的煤车智能管理模块的信息以对车辆进行管理的入厂无人值守模块、用于对煤炭质量进行采样、制样、化验的煤炭质量管理模块、用于在线分析煤炭质量的煤质在线分析模块、用于对车辆的煤炭重量进行控制的煤炭数量管理模块、用于设置于煤场内每一个预先划定的卸煤区内的卸煤区入场无人值守模块、用于对车辆进行定位控制的运煤车卸车点定位检测模块；

其中煤车智能管理模块包括用于存储车辆身份和信息的射频电子标签，以及用于通过ZigBee通讯技术进行通讯的ZigBee通讯单元；其中该ZigBee通讯单元包括：控制采集单元、ZigBee模块、自卸启动按钮、车厢抬起传感器、显示屏、车载音响，以及为上述模块供电的车载电源；其中所述ZigBee模块、自卸启动按钮、车厢抬起传感器、显示屏、车载音响分别连接控制采集单元，以将所述车辆的自卸启动按钮、车厢抬起传感器的信号通过控制采集单元和显示屏显示给用户；

本地控制单元，用于读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息的读取单元，用于接收用户输入信息的输入单元，其中所述用户输入的信息为所述煤炭的供货方的信息，用于记录用户信息的记录单元，用于提示用户进入的提示单元，用于与中心控制模块进行数据交互的交互单元，其中所述读取单元、输入单元、记录单元、交互单元连接所述本地控制单元；

其中所述煤炭质量管理模块包括：用于读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息的读取单元，用于将读取的信息发送到中心控制模块进行数据交互的交互单元，用于对煤炭进行采样的采样单元，用于对煤炭进行制样的制样单元，用于对样品进行化验以获取煤样的热值、灰分、硫、挥发分、灰熔点、水含量参数的化验单元，用于提示车辆并控制采样、制样、化验的本地控制单元；

其中所述煤质在线分析模块包括：用于检测煤炭热值、灰分参数的检测单元，用于与所述中心控制模块进行数据交互以获取该用户的历史数据的交互单元，用于将历史数据中的煤炭热值、灰分参数与检测到的煤炭热值、灰分参数进行对比的对比单元，用于当对比结果超于阈值时向所述中心控制模块发送报警信息的发送单元；

其中所述煤炭数量管理模块包括：用于对整车进行称重的称重无人值守单元和用于对卸货后的空车进行称重的回皮无人值守单元；所述称重无人值守单元和回皮无人值守单元分别包括：用于读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息的读取单元，用于检测车辆皮重的回皮无人值守管理单元，用于提示用户的提示单元；

其中所述卸煤区入场无人值守模块包括设置于每个预先划定的卸煤区入口处，包括：用于读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息的读取单元，用于接收读取单元的数据并判断是否允许车辆进入的入场控制单元，用于读取车辆的煤车智能管理模块的ZigBee通讯单元以确定车辆的煤车智能管理模块是否处于工作状态的参照节点单元，用于提示用户的提示单元；

其中所述运煤车卸车点定位检测模块用于确定一个参照节点单元作为网络协调器，所述网络协调器连接中心控制模块和其他参照节点单元以进行双星通讯，并确定车辆的坐标。

作为上述技术方案的优选，所述中心控制模块包括：用于对接收到的每一卸煤区的数据进行统计，并根据所述统计结果更新煤场数据地图。

作为上述技术方案的优选，所述中心控制模块包括：用于对接收到的每一卸煤区的数据进行统计，并根据所述统计结果更新煤场数据地图的更新单元。

作为上述技术方案的优选，所述入厂无人值守模块、煤炭数量管理模块、卸煤区入场无人值守模块的提示单元分别包括：

用于进行视觉提示的红绿灯、用于根据中心控制模块的控制开启/关闭的道闸机、用于进行语音提示的音箱。

作为上述技术方案的优选，其中所述煤质在线分析模块的检测单元设置于所述煤炭质量管理模块的采样单元上，且所述检测单元为激光煤质在线分析仪，X光射线煤质在线分析仪。

同时，本发明实施例还提出了一种应用前述的数字化煤场无人值守管理系统进行数字化煤场管理的方法，包括：

步骤1、入厂无人值守模读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签以获取车辆的身份和信息，并接收用户输入信息，然后将所述信息发送到中心控制模块，并根据所述中心控制模块返回的信息通过提示单元对提示用户是否允许进入，如果是则进入步骤2，否则步骤结束；

步骤2、通过煤炭质量管理模块对煤炭进行采样、制样、化验以确定煤炭的热值、灰分、硫、挥发分、灰熔点、水含量参数；

步骤3、通过设置在煤炭质量管理模块的采样单元的煤炭在线分析模块来检测煤炭热值、灰分参数，然后从中心控制模块获取该用户对应的历史数据；将历史数据中的煤炭热值、灰分参数与检测到的煤炭热值、灰分参数进行对比，判断对比结果是否超于阈值，如果是则向所述中心控制模块发送报警信息，步骤结束；否则进入步骤4；

步骤4、根据煤炭质量管理模块和煤炭在线分析模块的分析结果确定对应的卸煤区；

步骤5、通过煤炭数量管理模块进行称重以确定煤炭重量；

步骤6、所述中心控制模块根据对应的卸煤区的参考接点单元作为网络协调器；通过读取单元读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息，以确定是否允许车辆进入卸煤场；如果是则进入步骤7，否则步骤结束；

步骤7、卸煤区入场无人值守模块读取车辆的煤车智能管理模块的ZigBee通讯单元以确定车辆的煤车智能管理模块是否处于工作状态，如果是则进入步骤8；否则开始车辆的煤车智能管理模块，进入步骤8；

步骤8、通过提示单元提示煤车进入卸煤区，并将数据一起发送到中心控制模块。

作为上述技术方案的优选，还包括：

步骤9、中心控制模块对接收到的每一卸煤区的数据进行统计，并根据所述统计结果更新煤场数据地图。

本发明实施例具有以下优点：本发明通过物联网技术把汽运煤的煤质、数量与煤场管理集合在一起，根据煤质的不同进行分煤场、分垛、分层的数字化煤场建设。同时本发明能够实时采集煤场相关数据，对煤场的存煤分布及煤质通过数据图形直观的显示出来。本发明解决了以往在煤场管理中不直观、存煤数据不准确不及时、报表滞后、参烧配煤不科学等问题，通过该系统不仅可以直观详细的掌握煤场状况，有效的调度各种煤质的存煤，最大限度的降低存煤的挥发浪费、起到节能降耗的作用，而且通过配煤参烧更可以大幅降低发电成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的数字化煤场无人值守管理系统的结构示意图；

图2为参考节点分布的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的系统包括：设置在运煤车上的煤车智能管理模块，以及设置在煤场的核心控制单元、入厂无人值守模块、煤炭质量管理模块、煤炭数量管理模块、煤质在线分析模块、卸煤场入场无人值守模块、运煤车卸车点定位检测模块。其中，设置在煤场的入厂无人值守模块、煤炭质量管理模块、煤炭数量管理模块、煤质在线分析模块、卸煤场入场无人值守模块、运煤车卸车点定位检测模块分别连接核心控制单元。

还包括；上述这些模块都连接核心控制单元，并自动把相关数据传输到核心控制单元。车辆完成出厂后核心控制单元立即根据车辆拉运净数量、供方煤炭历史质量、在线分析质量、卸车点信息完成煤场数据更新，并能沟生成直观的煤场数据地图。次日该车辆离线式化验数据进入系统后，系统自动更新煤场数据地图。

本发明的原理是：煤车智能管理模块有俩套物联网专用传感器组成，一种为无源射频电子标签，用于各个环节识别车辆身份及信息的传递；另一种为基于ZigBee技术智能控制模块，车载电源提供工作电源，与车内的自卸启动按钮、车厢抬起传感器连接并采集其信号，并配有为提醒司机应到达卸煤点信息一个电子显示屏幕，为方便司机同时连接车内音响，提供声音提示。同时，火力发电厂整个煤场分成若干卸煤区,即分煤场，每个分煤场周边布置若干个参照节点（通过ZigBee技术传输）,由核心控制模块指定其中一个为网络协调器。整个电厂布置一个燃料核心控制模块。如图2所示，约定该分煤场的原点坐标，依据煤场物理尺寸测量并设置每个参照节点的坐标。运煤车卸车点定位检测系统主要完成让合法的车辆到指定的区域卸煤，并自动采集卸煤车辆的准确卸煤信息，并即时把数据发送到核心控制单元。核心控制单元接收到车辆卸煤点信息后，及时更新该煤场的数据，包括数量及质量。如图2所示，运煤车卸车点定位检测系统有若干个参照节点5-1组成，核心控制单元任意指定其中一个参照节点5-1为网络协调器5-2。网络协调器在整个系统中充当着控制中心和各节点之间的桥梁的作用，使核心控制单元和各节点之间能够进行双向数据通信，还负责启动网络、配置网络成员地址、维护网络、维护节点的绑定关系表等，需要较多存储空间、计算及通讯功能。参照节点的主要完成卸煤车辆的作标点确认工作，同时负责数据的传递功能。

入厂无人值守系统包括：射频读写器、外围设备控制盒、本地控制单元、红绿灯、道闸机、显示屏、音响、触摸屏。工作方法步骤如下：入厂口安装有射频读写器，识别车辆上的无缘射频标签，确认车辆信息；司机在显示屏、音响、道闸机的提示下首先确认自身车辆信息，然后利用触摸屏自助选择供方单位，确认后完成本次车辆与供方的匹配工作，该条记录入核心控制单元，包括到场时间、车辆信息、供方信息。记录完成后，绿灯亮起，显示屏视觉提示显示“入厂成功”，道闸机视觉提示：抬起，音响语音提示“入厂成功、欢迎入厂”。入厂无人值守系统屏蔽了电厂人员参与匹配过程；是入场数据的创建点，可以有效地防止车辆在煤场内衡器上兜圈，一车多次称量，以少充多。

在采样机的弃样皮带上安装煤质在线分析装置，分析每一辆车的热值、灰分、硫含量，与该车煤炭供方历史数据比对，如果热值、灰分、硫含量变化超过预定告警阀值，则核心控制单元自动产生告警信号，提醒现场管理人员手工采样，加强煤场煤检人员工作。

火力发电厂汽车入厂煤接卸验收的流程主要包括：入厂、采样、制样、化验、称重、煤场接卸、回皮、出厂八环节。其中称重、回皮环节采集的数据为入厂煤数量，采样、制样、化验采集的为入厂煤质量数据。近年来，为了能够在线管理入厂煤质情况，在采样机的弃样皮带上增加了煤质在线分析装置模块，及时的掌握每辆车煤质的情况。

本系统的发明如图1所示，包括核心控制单元、入厂无人值守模块、煤炭质量管理模块、煤炭数量管理模块、煤质在线分析系统、卸煤场入场无人值守系统、煤车智能管理模块、运煤车卸车点定位检测系统，运煤汽车在各个系统之间顺序运行，并自动把相关数据自动传送进核心控制单元。车辆完成出厂后核心控制单元立即根据车辆拉运净重数量、供方煤炭历史质量、在线分析质量、卸车点信息完成煤场数据更新，并能沟生成直观的卸煤场数据地图。次日该车辆离线式化验数据进入系统后，系统自动更新煤场数据地图。

在本发明实施例中，既可以先采样后称重，也可以先称重后采样。下面具体的介绍本发明实施例的各个模块：

入厂无人值守模块：

入厂无人值守模块包括：射频读写器、外围设备控制盒、供方选择触摸屏、本地控制单元、红绿灯、道闸机、显示屏、音响。入厂无人值守系统屏蔽了电厂人员参与匹配过程；是入场数据的创建点，可以有效地防止车辆在煤场内衡器上兜圈，一车多次称量，以少充多；同时根据该供方平均离线历史化验数据，给出该车应到达的卸煤场。

工作方法步骤如下：

第一步，入厂口安装有射频读写器，识别车辆上的射频标签，确认车辆信息；

第二步，司机在液晶显示屏、音响、道闸机的提示下，查看供方选择触摸屏自身车辆信息，首先确认车辆信息是否正确，正确则确认，否则选择重新扫描射频标签，直到正确识别到自己所驾驶的车辆信息。

第三步，司机利用供方选择触摸屏自助选择供方单位，确认后完成本次车辆与供方的匹配工作，该条记录入核心控制单元，包括到场时间、车辆信息、供方信息。

第四步，记录完成后，绿灯亮起，显示屏视觉提示显示“入厂成功，请到某卸煤场”，道闸机视觉提示：抬起，音响语音提示“入厂成功，请到某卸煤场”。司机驾车入厂。

煤炭质量管理模块：

煤炭质量管理模块用于完成采样、制样、化验工作，主要利用采样机、制样机、化验设备，按照火力发电厂煤炭质量管理规程获得该车煤炭质量的离线分析数据，包括：热值、灰分、硫、挥发分、灰熔点、水含量等。

离线化验数据一般都在次日出来结果。结果出来后，自动写入核心控制单元数据库对应的记录。

除了电厂的采样机、制样机、化验设备之外，煤炭质量管理模还包括安装在采样机下的：采样机射频读写器、外围设备控制盒、本地控制单元、红绿灯、道闸机、显示屏、音响、测距器、二次测距器。

汽车到达采样机后，采样机射频读写器识别到车辆上的射频标签，返回给核心控制单元。核心控制单元启动采样机本地控制单元，在外围设备控制盒、红绿灯、道闸机、显示屏、音响、测距器、二次测距器协助下完成该车辆的采样工作。

然后利用电厂制样设备、化验设备采集化验数据，传递到核心控制单元。

煤质在线分析系统：

煤质在线分析系统主要目的是检测所采样汽车的煤炭热值、灰分与该煤炭供方历史数据的记录是否吻合，提高入场煤质量的自动化监管能力。

煤质在线分析系统安装在采样机弃样皮带上。采样机采样完成后，启动煤质在线分析系统，当煤炭弃样到达煤质在线分析系统安装位置后，弃样皮带停止，煤质在线分析系统获得该煤样的热值、灰分数据，弃样皮带再启动，把煤样弃到指定位置。

煤质在线分析系统从核心控制单元获得该煤样供方的离线历史平均数据，与本次获的在线分析数据比对。如果热值、灰分在允许的变化告警阀值内，煤质在线分析系统给核心控制单元返回信号，同意入厂无人值守模块的卸煤场提示建议；如果热值、灰分在允许的变化告警阀值外，煤质在线分析系统给核心控制单元返回信号，更改入厂无人值守模块的卸煤场提示建议，依据在线数据提示新的卸煤场；同时在核心控制单元产生告警信号，提示卸煤场人员加强卸煤检查工作。

煤质在线分析系统工作完成后，核心控制单元自动把该车辆应到卸煤场信息发送给煤车智能管理模块。采样机下安装的显示屏、音响同时提示应到卸煤场信息。

煤炭数量管理模块：

煤炭数量管理模块由称重无人值守管理系统与回皮无人值守管理系统组成，完成运煤车本次送煤数据的自动采集工作。

称重无人值守管理系统主要完成运煤汽车毛重的无人干扰计量，并把数据自动传递给核心控制单元。称重无人值守管理系统由防作弊探针、外围设备驱动柜、红绿灯、射频读写器、道闸机、语音提示系统、定位器、显示屏、智能无人值守控制装置组成。每部分的主要功能如下：

a、防作弊探针：该系统通过自身软件检测无线电信号及称重仪表的异常电压、电流变化，通过软件进行分析，可检测市面上所有的作弊器及遥控器。可检测出增加或减少吨位，并及时通知管理中心，并连接硬盘录像机，对作弊车辆进行拍照，并可自动进行锁车操作。

b、外围设备驱动柜：控制外围设备

c、红绿灯：视觉提示

d、射频读写器：射频识别

e、道闸机：视觉提示，撞杆告警

f、语音提示系统：听觉提示

g、定位器：确定车辆是否停车到位

h、显示屏：视觉提示

i、智能无人值守控制装置：无人值守核心设备

车辆到达称重衡器后，射频读写器自动识别车辆上的射频标签，确认车辆信息。在防作弊探针、外围设备驱动柜、红绿灯、道闸机、语音提示系统、定位器、显示屏、智能无人值守控制装置相互配合下完成运煤汽车毛重的无人干扰数据采集。

回皮无人值守管理系统主要完成运煤汽车皮重的无人干扰计量，并把数据自动传递给核心控制单元。回皮无人值守管理系统由防作弊探针、外围设备驱动柜、红绿灯、射频读写器、道闸机、语音提示系统、定位器、显示屏、智能无人值守控制装置组成。每部分的主要功能如下：

a、防作弊探针：该系统通过检测无线电信号及称重仪表的异常电压、电流变化来检测市面上所有的作弊器及遥控器。可检测出增加或减少吨位，并及时通知管理中心，并连接硬盘录像机，对作弊车辆进行拍照，并可自动进行锁车操作。

b、外围设备驱动柜：控制外围设备

c、红绿灯：视觉提示

d、射频读写器：射频识别

e、道闸机：视觉提示，撞杆告警

f、语音提示系统：听觉提示

g、定位器：确定车辆是否停车到位

h、显示屏：视觉提示

i、智能无人值守控制装置：无人值守核心设备

车辆到达回皮衡器后，射频读写器自动识别车辆上的射频标签，确认车辆信息。在防作弊探针、外围设备驱动柜、红绿灯、道闸机、语音提示系统、定位器、显示屏、智能无人值守控制装置相互配合下完成运煤汽车皮重的无人干扰数据采集。

卸煤场入场无人值守模块：

卸煤场入场无人值守模块布置在每个卸煤场的入口。火力发电厂整个煤场分为若干个卸煤场。每个卸煤场入口配置一台入场控制装置、一台射频读写器、一个参照节点（通过ZigBee技术传输），同时智能入场控制装置外围安装并连接了道闸机、红绿灯、显示屏、语音提示系统。

工作步骤如下：

第一步：射频读写器识别到运煤汽车射频标签后，把射频标签信息反馈给入场控制装置，入场控制装置从核心控制单元读取该车辆本次卸煤地点信息，判断是否可以进入本卸煤场。

第二步：每个煤场入场口就近的参照节点（通过ZigBee技术传输）同时是检测入卸煤场车辆是否能够入场的条件。如果是射频传感器识别后为合法车辆，入场口参照节点（通过ZigBee技术进行通讯）识别车辆的智能控制模块是否工作状态，如果工作状态正常，则红绿灯的绿灯亮起，道闸机抬起、语音提示系统播放“欢迎入场”，显示屏显示“欢迎入场”。否则系统告警。

煤车智能管理模块：

煤车智能管理模块有俩套物联网专用传感器组成，一种为射频电子标签，用于火力发电厂汽运煤各个环节识别车辆身份及信息的传递；另一种为基于ZigBee技术的ZigBee通讯单元。

其中，该ZigBee通讯单元包括：控制采集单元、ZigBee模块、自卸启动按钮、车厢抬起传感器、显示屏、车载音响，以及为上述模块供电的车载电源；其中所述ZigBee模块、自卸启动按钮、车厢抬起传感器、显示屏、车载音响分别连接控制采集单元，以将所述车辆的自卸启动按钮、车厢抬起传感器的信号通过控制采集单元和显示屏显示给用户；

ZigBee通讯单元由车载电源提供工作电源，采集车内的自卸启动按钮、车厢抬起传感器的信号。

运煤车到达指定的工作面，煤车智能管理模块监测启动卸车按钮与车厢抬起传感器。当2个信号都持续获得3秒以上后，煤车智能管理模块参照周边布局的参照节点5-1自动完成本次卸车点的坐标计算，发送到核心控制单元。

通过电子显示屏幕提醒司机应到达卸煤点信息，同时利用车载音响通过语音提示，加重应该到达的卸煤场信息。

运煤车卸车点定位检测系统 :

运煤车卸车点定位检测系统主要利用ZigBee技术、RSSI定位技术完成让合法的车辆到指定的区域卸煤，并自动采集卸煤车辆的准确卸煤信息，并即时把数据发送到核心控制单元。由参照节点、车辆智能管理模块、网络协调器、本地控制单元组成。

其中，ZigBee技术为公用已知技术。ZigBee批技术是一种新兴的近距离、低功耗、低数据率、低复杂度的双向无线通信技术，它是基于IEEE802.15.4标准开发的无线协议。网络层以上的协议由ZigBee联盟制定，IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准。完整的ZigBee协议套件由应用层、应用架构层、网络层以及数据链路层和物理层组成。

RSSI定位技术为公用已知技术。RSSI（接收信号强度指示）是指移动节点接收到参照节点无线信号强度大小。在基于接收小号强度RSSI的定位中，已知参照发射节点的发射信号强度，移动点根据接收到信号的强度计算出信号的传波损耗，利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离，再利用已有的算法计算出移动节点的位置。

接收信号的强度是发射功率和发射器与接收器间距离的函数。接收信号强度RSSI理论值可由式（1）表示：

RSSI=-（10n 〮lgd+A） (1)

其中，n代表信号传播常量，也叫传播指数；d代表局发射器间的距离；A带表距离1m时的接收信号强度。

3-16个已知发射点（也称为参照节点），能够准确的表示出移动节点的坐标。如果以大地为第三维平面的原点，也能够给出三维坐标。

火力发电厂整个煤场分成若干卸煤区,即分煤场，每个分煤场周边布置若干个物联网参照节点（ZigBee模块）,由核心控制模块指定其中一个为网络协调器。整个电厂布置一个核心控制单元。如图2所示，约定该分煤场的原点坐标，依据煤场物理尺寸测量并设置每个参照节点的坐标。整个电厂的煤场全部建立数据坐标。

运煤车卸车点定位检测系统主要完成让合法的车辆到指定的区域卸煤，并自动采集卸煤车辆的准确卸煤信息，并即时把数据发送到核心控制单元。如图2所示，运煤车卸车点定位检测系统有若干个参照节点5-1组成，核心控制单元任意指定其中一个参照节点5-1为网络协调器。网络协调器在整个系统中充当着控制中心和各节点之间的桥梁的作用，使核心控制单元和各节点之间能够进行双向数据通信，还负责启动网络、配置网络成员地址、维护网络、维护节点的绑定关系表等，需要较多存储空间、计算及通讯功能。参照节点的主要完成卸煤车辆的作标点确认工作，同时负责数据的传递功能。

核心控制单元接收到车辆卸煤点信息后，依据在线式煤质分析系统数据及时更新该煤场的数据，包括数量及质量，生成当日的煤场数据地图。次日该车辆对应的离线式热值化验结果出来后，核心控制单元自动计算出该卸煤场的加权平均热值，重新生成新的煤场数据地图。

本发明实施例还提出了一种应用前述的数字化煤场无人值守管理系统进行数字化煤场管理的方法，包括：

步骤1、入厂无人值守模读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签以获取车辆的身份和信息，并接收用户输入信息，然后将所述信息发送到中心控制模块，并根据所述中心控制模块返回的信息通过提示单元对提示用户是否允许进入，如果是则进入步骤2，否则步骤结束；

步骤2、通过煤炭质量管理模块对煤炭进行采样、制样、化验以确定煤炭的热值、灰分、硫、挥发分、灰熔点、水含量参数；

步骤3、通过设置在煤炭质量管理模块的采样单元的煤炭在线分析模块来检测煤炭热值、灰分参数，然后从中心控制模块获取该用户对应的历史数据；将历史数据中的煤炭热值、灰分参数与检测到的煤炭热值、灰分参数进行对比，判断对比结果是否超于阈值，如果是则向所述中心控制模块发送报警信息，步骤结束；否则进入步骤4；

步骤4、根据煤炭质量管理模块和煤炭在线分析模块的分析结果确定对应的卸煤区；

步骤5、通过煤炭数量管理模块进行称重以确定煤炭重量；

步骤6、所述中心控制模块根据对应的卸煤区的参考接点单元作为网络协调器；当车辆进入卸煤区入口时，由卸煤区入场无人值守模块读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息，以确定是否允许车辆进入卸煤场；如果是则进入步骤7，否则步骤结束；

步骤7、卸煤区入场无人值守模块读取车辆的煤车智能管理模块的ZigBee通讯单元以确定车辆的煤车智能管理模块是否处于工作状态，如果是则进入步骤8；否则开始车辆的煤车智能管理模块，进入步骤8；

步骤8、所述卸煤区入场无人值守模块通过ZigBee通讯单元读取车辆的煤车智能管理模块的控制采集单元中的数据，以确定车辆的自卸启动按钮和车厢抬起传感器的状态，并通过运煤车卸车点定位检测模块对车辆进行定位后，将数据一起发送到中心控制模块；

步骤9、中心控制模块对接收到的每一卸煤区的数据进行统计，并根据所述统计结果更新煤场数据地图。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种数字化煤场无人值守管理系统，其特征在于，包括设置于车辆上的煤车智能管理模块、设置于煤场内的中心控制模块、用于读取车辆的煤车智能管理模块的信息以对车辆进行管理的入厂无人值守模块、用于对煤炭质量进行采样、制样、化验的煤炭质量管理模块、用于在线分析煤炭质量的煤质在线分析模块、用于对车辆的煤炭重量进行控制的煤炭数量管理模块、用于设置于煤场内每一个预先划定的卸煤区内的卸煤区入场无人值守模块、用于对车辆进行定位控制的运煤车卸车点定位检测模块；

其中煤车智能管理模块包括用于存储车辆身份和信息的射频电子标签，以及用于通过ZigBee通讯技术进行通讯的ZigBee通讯单元；其中该ZigBee通讯单元包括：控制采集单元、ZigBee模块、自卸启动按钮、车厢抬起传感器、显示屏、车载音响，以及为上述模块供电的车载电源；其中所述ZigBee模块、自卸启动按钮、车厢抬起传感器、显示屏、车载音响分别连接控制采集单元，以将所述车辆的自卸启动按钮、车厢抬起传感器的信号通过控制采集单元和显示屏显示给用户；

其中所述入厂无人值守模块包括：本地控制单元，用于读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息的读取单元，用于接收用户输入信息的输入单元，其中所述用户输入的信息为所述煤炭的供货方的信息，用于记录用户信息的记录单元，用于提示用户进入的提示单元，用于与中心控制模块进行数据交互的交互单元，其中所述读取单元、输入单元、记录单元、交互单元连接所述本地控制单元；

其中所述煤炭质量管理模块包括：用于读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息的读取单元，用于将读取的信息发送到中心控制模块进行数据交互的交互单元，用于对煤炭进行采样的采样单元，用于对煤炭进行制样的制样单元，用于对样品进行化验以获取煤样的热值、灰分、硫、挥发分、灰熔点、水含量参数的化验单元，用于提示车辆并控制采样、制样、化验的本地控制单元；

其中所述煤质在线分析模块包括：用于检测煤炭热值、灰分参数的检测单元，用于与所述中心控制模块进行数据交互以获取该用户的历史数据的交互单元，用于将历史数据中的煤炭热值、灰分参数与检测到的煤炭热值、灰分参数进行对比的对比单元，用于当对比结果超于阈值时向所述中心控制模块发送报警信息的发送单元；

其中所述煤炭数量管理模块包括：用于对整车进行称重的称重无人值守单元和用于对卸货后的空车进行称重的回皮无人值守单元；所述称重无人值守单元和回皮无人值守单元分别包括：用于读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息的读取单元，用于检测车辆皮重的回皮无人值守管理单元，用于提示用户的提示单元；

其中所述卸煤区入场无人值守模块设置于每个预先划定的卸煤区入口处，包括：用于读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息的读取单元，用于接收读取单元的数据并判断是否允许车辆进入的入场控制单元，用于读取车辆的煤车智能管理模块的ZigBee通讯单元以确定车辆的煤车智能管理模块是否处于工作状态的参照节点单元，用于提示用户的提示单元；

其中所述运煤车卸车点定位检测模块用于确定一个参照节点单元作为网络协调器，所述网络协调器连接中心控制模块和其他参照节点单元以进行双星通讯，并确定车辆的坐标；

其中所述中心控制模块包括：用于对接收到的每一卸煤区的数据进行统计，并根据统计结果更新煤场数据地图的更新单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述入厂无人值守模块、煤炭数量管理模块、卸煤区入场无人值守模块的提示单元分别包括：

用于进行视觉提示的红绿灯、用于根据中心控制模块的控制开启/关闭的道闸机、用于进行语音提示的音箱。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述煤质在线分析模块的检测单元设置于所述煤炭质量管理模块的采样单元上，且所述检测单元为激光煤质在线分析仪，X光射线煤质在线分析仪。

4.一种应用如权利要求1至3任一项所述的数字化煤场无人值守管理系统进行数字化煤场管理的方法，其特征在于，包括：

步骤1、入厂无人值守模块读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签以获取车辆的身份和信息，并接收用户输入信息，然后将所述信息发送到中心控制模块，并根据所述中心控制模块返回的信息通过提示单元提示用户是否允许进入，如果是则进入步骤2，否则步骤结束；

步骤2、通过煤炭质量管理模块对煤炭进行采样、制样、化验以确定煤炭的热值、灰分、硫、挥发分、灰熔点、水含量参数；

步骤3、通过设置在煤炭质量管理模块的采样单元的煤质在线分析模块来检测煤炭热值、灰分参数，然后从中心控制模块获取该用户对应的历史数据；将历史数据中的煤炭热值、灰分参数与检测到的煤炭热值、灰分参数进行对比，判断对比结果是否超于阈值，如果是则向所述中心控制模块发送报警信息，步骤结束；否则进入步骤4；

步骤4、根据煤炭质量管理模块和煤质在线分析模块的分析结果确定对应的卸煤区；

步骤5、通过煤炭数量管理模块进行称重以确定煤炭重量；

步骤6、所述中心控制模块根据对应的卸煤区的参照节点单元作为网络协调器；通过读取单元读取车辆的煤车智能管理模块的射频电子标签中存储的信息，以确定是否允许车辆进入卸煤区；如果是则进入步骤7，否则步骤结束；

步骤7、卸煤区入场无人值守模块读取车辆的煤车智能管理模块的ZigBee通讯单元以确定车辆的煤车智能管理模块是否处于工作状态，如果是则进入步骤8；否则开始车辆的煤车智能管理模块，进入步骤8；

步骤8、通过提示单元提示煤车进入卸煤区，并将数据一起发送到中心控制模块。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤9、中心控制模块对接收到的每一卸煤区的数据进行统计，并根据所述统计结果更新煤场数据地图。