煤炭物流智能仓储平台的系统设计

张春光



煤炭物流智能仓储平台的系统设计

张春光

（广州发展燃料港口有限公司，广东 广州 511457）

开拓智能物流、提升供应链效能和信息化带动工业化已成为煤炭物流行业的发展模式。智能化物流仓储平台技术是将互联网技术、全球定位系统、地理信息系统、无线通迅技术、三维激光扫描技术、仓储管理系统、自动化装卸设备等先进的信息技术与自动化技术综合应用于整个物流作业、运输服务及港口管理等的各个环节。详细阐述了煤炭物流智能仓储平台的系统设计，系统化的建设能提高设备的稳定性和运行可靠性，从而降低能耗，改善劳动环境，有效降低企业生产成本，促使仓储布局更加合理，提高煤炭周转率。

煤炭；智能仓储；数字化煤场；立体监控系统

目前，国内煤炭市场低迷，煤炭行业产能形势不容乐观，大量进口煤涌入也冲击着国内市场。从另一角度看，未来煤炭物流也将会呈现出经济服务化、交易发展互联网化和经济可持续发展化的趋势。发展绿色煤炭、开拓智能物流，提升供应链效能和信息化带动工业化等已成为煤炭物流行业的发展模式。

随着国家“十三五”规划相关政策出台，各省及市力推供给侧结构性改革，实施“三去一降一补”政策，提高供给体系质量和效率，以解放和发展社会生产力，相应的煤炭物流行业市场化的相关变革也将进一步加速。

智能化物流仓储平台技术是将互联网技术（Web）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、无线通迅技术、三维激光扫描技术、仓储管理系统、自动化装卸设备等先进的信息技术与自动化技术综合应用于整个物流作业、运输服务及港口管理等各个方面，从而建立一种全方位发挥作用、实时、准确、高效、优质的生产与管理服务体系。智能化可提高仓储转运、装卸作业效率，保障生产安全，实现绿色储运的有效途径，这是未来港口物流发展的必然趋势。

1 煤炭物流企业面临的挑战与机遇

1.1 企业面临的挑战

在经济下行的背景下，煤炭行业整体上下行态势严重，对煤炭物流企业也提出了新的要求。煤炭物流行业常常存在以下问题：①自身自动化水平参差不齐，常导致人工成本、生产成本居高不下，仓储流转效率不高；②物流管理手段粗放，没有准确的生产数据，造成仓储转运中的资产产生误差及损耗；③生产过程中的信息、数据不能自动流转，形成一个个管理孤岛，导致整体效率下降；④需求信息及供给信息上的对接不对称，导致流转效率低下，无形中抬高了企业生产成本；⑤节能降耗、绿色环保、品质服务、协调管理等方面还有待提高。

随着煤炭供给侧改革，给煤炭物流企业也带来了机遇，更加有利于物流企业的收益稳定，但要实现利润提高，还是要满足供需关系的无缝对接，提高煤炭的流转效率，降低人工成本，降低财务成本的需求。

要想实现以上目标，就需要企业拥有一个智能化的物流仓储平台，将生产各个环节有机融合起来，实现智能化的管控，用于改善企业业务流程，以提高企业的核心竞争力。

1.2 企业现有的机遇

1.2.1 电子商务

随着互联网的蓬勃发展，企业们纷纷触网，通过电子商务，企业利用电子信息技术来解决问题、降低成本、提升价值和创造商业贸易机会，比如通过网络实现从原材料的查询、采购、产品展示、订购、出品、储运、电子支付等一系列的贸易活动。煤炭物流智能仓储平台可通过企业内部ERP平台、CRM平台交互式无缝对接企业电子商务平台，能以一种快捷、方便的方式提供企业及其产品的信息及客户所需的服务，翔实、准确的电子数据交换则大大节省了管理和人员环节的开销，降低了交易成本，而电子化交互式的信息流可以使企业提供全天候服务，提升企业的品质服务。

1.2.2 数字化煤场系统

煤炭物流企业往往对仓储管理信息数据有准确性方面的要求，因此，在盘库系统上往往投入大量的资金和设备，从手工到半自动再到全自动，从粗犷到精细化，大大降低了人员劳动强度，提高了准确性，也为煤炭物流智能仓储平台的建立打下了技术基础，有利于掌握仓储信息，指导仓储区域的自动分配、中转、加工、配送以及自动堆卸工作。

1.2.3 地理信息跟踪系统

煤炭物流智能仓储平台对地理信息系统的建立，便于企业掌握来船来车的空间位置信息，便于对物流装卸作业进行更加灵活、合理的调度，缩短压车、压船的时间，提升煤炭物流的周转率。

1.2.4 自动化的设备及控制

随着工业的发展，企业自动化水平越来越高，这往往是企业最有优势的地方。但企业的大型装卸设备，比如装卸船机、斗轮机、翻车机往往在自动化程度上大打折扣。因此，在提高装卸效率、智能化、低碳环保的要求下，在智能化作业流程指导、无人化运行、智能化设备维护、能源管理等方面可进一步提升。

1.2.5 生产实时监控和数据管理

煤炭物流企业目前在生产实时监控方面已具备一定的基础，对生产数据存储也有了初步的能力，但是对生产数据的挖掘和利用还可进一步提高，比如在设备故障概率、维护周期、能耗管理、生产作业习惯改良等方面还有更大的空间。

2 煤炭物流智能仓储平台的设计

现代煤炭物流智能仓储平台的设计如图1所示，以下分析其主要组成部分。

图1 现代煤炭物流智能仓储平台的构成

2.1 智能化控制

2.1.1 实现大型设备的无人化操作

比如在无人化堆取料作业系统方面，建设无人化堆取料作业系统后，可不设常备司机人员，由中控室完成远程监控作业。操作人员也可以随时根据自动堆取料所需参数和堆取工艺等，实现堆垛、取垛等作业计划的制订和中控室远程堆取料操作，甚至实现智能化的堆取垛作业，如图2所示。

2.1.2 智能化生产作业系统

在实现智能计划调度的基础上，完成生产作业任务书的下发与智能化堆取料工艺实施，通过结合业务合同、调度、生产作业、生产监控等各个环节的数据与信息，形成统一的管控一体化平台，实时传递生产过程数据，实现自动化生产控制与业务管理全过程的任务生成、指令下发、现场运行、数据采集、实时分析、统计查询等功能。

图2 堆取料无人化作业系统

2.2 数字化料场

通过先进的料场信息感知系统，获取料场的堆存数字化模型，结合管理和控制系统实时数据，结合货种信息、堆存时间形成的数字化料场系统，通过三维立体仿真技术使散货料场整体实现实时的数字化管理。这一技术是全面提升料场管理能力的重要环节，为真正实现料场智能化提供了强大的技术支撑，使智能化调度、智能化料场管理、智能化作业的实现成为可能，如图3所示。

数字化料场系统的内容包括堆场存储信息（煤种、吨数）、堆场垛位信息、动态信息（容积率、进出记录查询）、存储物料的相关参数（温度、湿度等）、堆场状态数据的可视化等。该系统将完成煤堆场分布状况的实时三维精确显示，并且与计划调度、生产控制、库存盘点等系统联动，仓储布局合理化，提高煤场周转率。应保证电煤供应品质，进一步提升企业目前所运用的数字化煤场技术的管理效率。

2.3 智能化计划调度和地理信息跟踪系统

根据企业业务需要，结合地理信息跟踪系统对出入场的作业车辆、船舶进行装卸计划管理，并按照合同的进度要求和工艺流程编制作业计划。在作业计划的执行过程中，采集作业的进度等信息，根据公司相关部门提供的车船名、货主、煤种、煤质、流向等信息和车船公司提供的车船名、航次等信息，结合堆场堆存信息、设备利用情况，灵活安排，提高周转效率。

图3 三维立体堆垛状态监测技术

2.4 智能化设备运维系统

在关键设备或设备的关键部位采用智能终端刷卡式点检，实现设备ID的自动识别。点检人员可通过智能终端自动获取点检任务单，通过特殊频段的无线覆盖实现点检信息的实时上传；点检数据上传后，与点检项目中定义的设备状态阈值进行比较，实现设备故障判断，进行报警提示并在界面上进行显示，同时，给出相应的故障处理方案；完善所有工艺设备、供配电设备的监控、管理、状态显示、故障显示等信息，以画面、图表、各类棒状图等多种形式记录和显示；对所记录的内容进行分类、存储、统计、归类；对各类设备的运行时间及机上设备的多项数据等参数进行远程实时监控和记录，并提供故障发生前后所存储数据的回逆跟踪手段。通过构建相应的故障诊断模型，可在远程或本地在线分析设备（包括大机、输送设备、辅助设备等）运行过程中的故障及历史数据，为现场运维和管理人员提供智能化的设备故障定位、故障诊断、故障预警等功能。同时，可在线监测设备运行状态，可结合设备档案、运维知识库提供维护预警、备品建议、能耗分析等功能。

通过对数据的分析，获取设备故障概率、维护周期、提前预测设备发生的故障时间段，合理安排检修计划，减少生产过程中的安全隐患。通过存储的数据，分析生产作业的工作偏好，提供优化作业方案，同时做好降耗管理，降低生产运营成本。

2.5 能源管理

系统将从不同的角度实现能源数据的统计与分析：①根据不同的需求对电耗进行统计分析。比如对每日（每周、每月）的动力用电及照明用电进行统计分析；对每日的卸煤、上煤和出库的用电量进行统计分析。②根据不同的需求对耗水量进行统计分析。比如对每日（每周、每月）的净水、源水、污水及中水进行统计分析；对每日（每周、每月）运行班组皮带冲洗水、除尘喷洒用水等进行统计分析。③实现能耗对比。比如单位能耗对比、重要负荷对比、同类负荷能耗对比等，并以图表、棒图、饼状图、曲线图等进行对比展现。

2.6 智能安全环保系统

实时采集煤堆表面温度监测数据，利用热成像分析技术、图像处理技术、数据建模技术对堆场进行全范围温度监控、热点定位及实时预警，有效降低煤场自燃风险。通过实时采集气体浓度、粉尘浓度等监测数据并引入智能化生产作业系统，与除尘（抑尘）、喷淋等工艺系统建立联系，根据现场工况动态调整除尘能力、喷洒水量等。

2.7 立体监控系统

通过开发实时物料堆形扫描技术、三维建模技术以及现场数据驱动三维再现技术，将物料三维堆形和设备运行三维监控融为一个实时的动态监控系统。通过对现场设备进行建模以及流程仿真，构建相应的虚拟监控场景，展示堆场的实时料堆状态图、斗轮堆取料机的行走位置和工作状态图，融合实时与历史数据的技术优势，实现工业级的设备展示与控制，如图4所示。

图4 物料设备运行三维动态监控

系统将建设完整的三维监控组态系统，弥补传统监控画面分页设计造成的信息不完整缺陷，使操作人员获得更加直观的监控效果，同时，便于运行维护人员迅速确定故障位置。数字化工业电视系统及基于互联网的数字化监控系统应用，提高了现场生产视频图像的清晰度、抗干扰性、易扩充性，可在互联网Web上发布特性，扩大生产管理的区域，便于管理人员随时随地对生产活动进行监控。基于智能仓储平台，通过交互式的信息流，利用互联网，可以利用各种终端平台，比如手机、平板等，实时、准确地了解其职能所属范围内的企业生产动态、环境安全信号等信息。

3 结论

通过煤炭物流智能仓储平台的建设能提高设备稳定性和运行可靠性，降低能耗，改善劳动环境，有效降低企业生产成本，促使仓储布局更加合理，提高煤炭周转率。实现精细化管理，保证煤炭供应品质，提升企业品牌影响力，增强企业市场竞争力。创建智能仓储平台，可与电商平台相互协调，实现信息开放、共享的发展理念。通过创建智能仓储平台，实现设备的无人化操作，提升生产效率，降低人力成本，降低作业强度，提高工作安全，减少生产环境对人身损害，实现风险可控。

［1］申红云.煤炭物流管理中存在的问题及对策研究［J］.企业技术开发，2015（27）.

［2］张永碌.供应链管理导向下的煤炭物流模式研究［J］.煤炭经济研究，2016（05）.

［3］孙倩.大型煤炭企业安全库存问题研究［D］.大连：大连海事大学，2007.

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［6］郭冬芬.现代物流概论［M］.北京：人民邮电出版社，2013.

〔编辑：张思楠〕

2095－6835（2018）19－0051－03

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.051