铁钢包跟踪系统的设计及应用

魏述亮

（山东钢铁集团日照有限公司     山东  日照    276800 ）

摘要：铁包钢包是钢铁生产领域的重要材料，也是企业保证生产质量、控制生产成本的重要环节，常规生产中铁钢包物流主要通过人工进行控制，工人工作强度大，企业生产效率低。铁钢包定位跟踪系统的设计和应用是钢铁企业的信息化需求产物，主要选择能够在车间复杂生产环境下开展工作的软件硬件技术和设备，开发操作便捷友好的系统界面，保证系统运行效果。本文从定位跟踪系统入手，分析并探讨系统的设计和应用，为提升钢铁生产信息化水平提供一些思路。

关键词：铁钢包；跟踪系统；设计；应用

引言：钢铁生产是现代化的基础，提升钢铁生产效率、节约钢铁生产的资源和成本投入，有利于我国的工业现代化发展。铁钢包跟踪系统是钢铁行业信息化发展的一种重要方式，能够实现对钢铁企业一线生产情况的把握，辅助管理团队掌握铁包钢包的位置、状态等信息，掌握钢铁生产所需各种物料的数量，以便于及时补充钢铁生产所需，保证企业的正常运行。

1 铁钢包跟踪系统

铁钢包跟踪系统的主要功能在于掌握铁包钢包的位置、状态信息，提升钢铁企业的生产自动化程度，减少人工干预，帮助钢铁企业生产增效[1]。跟踪系统的设计需求为：①确定铁包钢包数量，②确定铁包钢包位置，③实现库区物资调度的可视化，④实现记录报表的无纸化。跟踪系统想要满足需求，需保证五方面的技术：①技术稳定，能够在24小时内不间断完成铁包钢包跟踪，②实时更新数据，尽可能将数据、画面延时缩短，使管理团队能够及时掌握现场，③数据安全，具备抵抗外部攻击、备份关键数据、时常填补漏洞的能力，④具备功能扩展、升级、维护的接口，⑤操作界面简单、直观，能够满足管理团队和一线生产人员的操作需求。

2 铁钢包跟踪系统的设计

2.1 铁钢包跟踪系统构架

铁钢包跟踪系统中包含四个层次的构架（如图1），分别是数据采集、数据处理、数据通信、数据交互。其中数据交互的核心程度最高，是数据采集、处理、通信的关键。数据采集是整个系统的基础，没有准确、及时、不间断的数据采集，整个跟踪系统就没有顺利开展工作所需的数据。

图1 铁钢包跟踪系统构架

目前，生产行业常用于数据采集的技术主要为传感器、RFID射频等物联技术设备，根据铁包钢包包装上的读取码来进行数据采集，将现实世界的实际位置、数量进行信息化处理。随着物联技术的发展，数据采集层面的获取效率会得到明显的提升，为铁钢包数量控制、物流模型等调节奠定基础，避免铁钢包数量堆积提高生产成本，也避免铁钢包数量不足影响生产效率。

2.2 铁钢包定位系统硬件设计

2.2.1 定位跟踪技术选择

常见的GPS定位跟踪技术不适用于室内厂区，RFID射频定位技术、激光定位技术是钢铁生产企业常用的室内定位跟踪技术。①RFID射频定位技术虽然成本较高，但因为损坏通常发生在单个标签处，维修的难度和更换的成本都相对偏低，而且RFID技术本身的具有较高的工作精度，能够适应复杂且困难的钢铁企业生产车间环境。②激光定位技术同样是一种工作精度高、成本低、故障后容易恢复的定位跟踪技术，但激光定位技术需要从激光发射点位到读取对象的连接需要较为空旷的环境作为基础，且振动会影响激光定位的准确性。相较于定位技术能够提供的价值，RFID射频定位技术和激光定位技术的缺点处于可接受范围之内，已经成为当下钢铁生产企业应用于室内定位跟踪的技术。

2.2.2 定位标签精确度提升

钢铁企业生产环境中存在大量的电磁干扰，且整个车间生产环境的振动程度较高，前者会影响RFID技术的定位准确度，后者会影响激光定位的准确度。改善定位标签是提升精确度的重要方式，可提升定位的可靠性。当RFID标签贴在钢板上时，需要测算好标签与射频之间的距离，避免因为距离太近影响磁感线切割，避免因为距离太远出现信号屏蔽，距离在10mm左右时通常可达到读取率最高值[2]。应用RFID技术时，需要定期进行数据清洗来避免冗余数据的存在影响系统正常工作。SMURF算法是一种专门用于清洗RFID技术的算法，可根据铁钢包定位跟踪系统产生冗余数据的周期来制定清洗周期，保证平均清洗效率、置信度和数据完整性。

2.2.3 车间内通信网络建设

钢铁生产车间的内部面积通常比较大，定位跟踪系统需要同时连接多个终端，来满足车间内的通信需求。WLAN拓扑结构可以保证车间内的通信网络建设，一个AP覆盖度不足的情况下可进行多点接入，终端就近接入AP可提升车间内的通信网络覆盖效果，保证通信信息的有效传递。通常来讲，一个AP的覆盖半径为50m，通信网络建设时需要做好相应的规划。搭配TCP/IP通信协议，可通过“三次握手”来降低损失数据的概率，保证车间内的通信质量。

2.3 定位跟踪系统软件设计

2.3.1 行车软件设计

行车软件是RFID技术读取数据的主要接收终端软件，功能设计模块包含采集并处理读取到的行车数量、重量、状态信号，并将其传输给主控系统，根据主控系统给出的指令进行处理，提升行车数据的管理和处理效率。在实际应用中，行车软件终端界面上供划分四个区域，分别是行车状态数据区域、指令区域、包号手动录入区域和报警提示区域。主控系统方面发来的指令显示在指令区域中，工作人员结合行车当前状态来判定“完成指令”“撤销指令”“取消指令”，如出现包号未识别、识别错误等情况则需要工作人员手动录入，保证行车正常。工作人员在软件终端上的一切操作均会列入日志，以备后续查询。

2.3.2 主控系统软件设计

主控系统软件是定位跟踪系统的大脑，功能设计模块包含对采集到的数据进行处理、发布指令以及满足管理人员的管理需求。主控系统软件终端界面内容多且相对复杂，不仅会显示与主控系统相连接的终端设备状态正常或异常，还为管理人员提供了发布指令、添加指令、删除指令、包号识别修改、历史查询、工作信息记录等功能界面，满足管理人员通过指令调整生产计划、优化铁包钢包状况、查看指令发布和反馈历史信息的需求，保证钢铁生产车间的整体状态在管理团队的掌握之中。

2.3.3 可视化软件设计

可视化软件是跟踪定位系统中管理人员直观掌握车间生产信息、人机交互的重要软件，功能设计模块包含将行车位置、状态、数量等信息之间反馈给管理人员，满足管理人员观察局部、掌握全局的需求，根据管理人员需求将跟踪定位的成果以跟踪记录电子表单的方式长期保存，并向管理人员提供历史数据、表单查询功能。为了保证可视化软件的界面可视化内容更新速度，软件可提供全局刷新和局部刷新两种数据刷新方式，局部刷新具有速度快、实时更新的优势，全局刷新具有图像连贯的优势，管理人员需根据需求进行应用。在实际应用中，管理人员可根据可视化界面的现实来选择进入的库区位置、查看的库区功能、查看当前包具体情况，随时切换监控对象，是钢铁生产车间管理团队的好帮手。

结束语：综上所述，铁钢包定位跟踪系统是钢铁行业实现生产信息化的重要系统，开发和应用满足钢铁企业的生产管理需求，有助于提升钢铁企业的生产效率和效果。定位跟踪系统的设计和应用需要从整体构架、硬件、软件等方面进行展开，充分满足一线生产和全局管理所需，减轻工人们的工作量，提升钢铁生产企业的自动化水平。

参考文献：

[1]浦振宝,施晓峰. 宝钢一炼钢铁钢包一体化智能管理系统的设计与应用[J]. 宝钢技术,2021(04):73-78.

[2]周钧. 铁钢包定位跟踪及优化设计研究[D].东南大学,2020.