鋼鐵企業(yè)現(xiàn)場由于環(huán)境惡劣，一般的定位跟蹤技術(shù)難以滿足要求，如紅外和GPS定位技術(shù)，GPS定位跟蹤系統(tǒng)的建設(shè)成本及運營成本高，且在城市中受到極大的限制，而紅外定位由于高溫、多粉塵的工作環(huán)境，所以在鐵包跟蹤定位的應(yīng)用上也有一定的限制。以 RFID技術(shù)為核心的定位方法技術(shù)則具有能在雨、雪、高溫、多粉塵和強電干擾等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作的適應(yīng)能力，具有很低的維修費用和較長的使用壽命，除了作為行、臺車定位之外，它還可以給出速度和方向等其他信息。

　　1 系統(tǒng)概述

　　鐵包跟蹤系統(tǒng)采用三層數(shù)據(jù)架構(gòu)模式，閱讀器、電子標(biāo)簽和測重傳感器構(gòu)成一級采集裝置，行臺車定位為二級采集平臺，三級為功能實現(xiàn)和綜合展示層，該層需要完成煉鐵MES、煉鋼MES、計量管理等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈接。采用RFID技術(shù)的定位系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、閱讀器、天線組成。無源電子標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。閱讀器控制射頻發(fā)射射頻信號，通過射頻收發(fā)器接收來自標(biāo)簽上的己編碼射頻信號，對標(biāo)簽的認(rèn)證識別信息進行解碼并將其傳輸?shù)缴衔粰C以供處理。

　　1.1臺車定位

　　要跟蹤鐵包的工作軌跡，必須確定鐵包所在的臺車或行車位置。利用RFID技術(shù)對臺車的定位主要方法是：沿臺車的軌道按一定距離放置電子標(biāo)簽，對鋪設(shè)的電子標(biāo)簽設(shè)置唯一的編碼將其作為相對應(yīng)的位置作標(biāo)，用臺車上安裝的讀寫器來識別和確定臺車的位置。當(dāng)臺車運行在鋪設(shè)有電子標(biāo)簽的軌道上，經(jīng)過貼有電子標(biāo)簽的位置時，安裝在臺車上的RFID閱讀器將作為坐標(biāo)信息的采集裝置，讀出該位置上的電子標(biāo)簽的地址編碼，并采用無線局域網(wǎng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到車間指揮調(diào)度站。指揮調(diào)度站對接受的數(shù)據(jù)進行分析處理，判斷鐵包的當(dāng)前操作狀態(tài)并錄入數(shù)據(jù)庫，同時通過數(shù)據(jù)服務(wù)器，可與其它相關(guān)部門實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。臺車定位結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　1.2行車定位

　　對于行車定位的方法與臺車定位的方法類似，但由于行車有橫向和縱向兩種運行方式，大車橫向移動(X軸方向)，小車縱向移動(Y軸方向)，故在各自的運行軌道上按照臺車定位相同的方式放置電子標(biāo)簽，并將兩個閱讀器分別安裝在大車和小車上用于讀取各自對應(yīng)軌道上的電子標(biāo)簽。行車位置坐標(biāo)便由(X，Y)坐標(biāo)確定。由于鐵包運向轉(zhuǎn)爐過程中，需要對鐵水進行預(yù)處理如烘烤、脫硫等工序，所以在各個工序相對應(yīng)的行車軌道和跨間的位置放置電子標(biāo)簽，設(shè)置工位編碼位，確保對行車吊起鐵包時的位置進行精確定位。同時，行車上安裝有重量傳感器，所以在向指揮調(diào)度工作站發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過PLC控制器將兩個閱讀器的位置坐標(biāo)信息和重量傳感器的信息封裝成數(shù)據(jù)包發(fā)送到工作站的調(diào)度系統(tǒng)中，為調(diào)度提供實時準(zhǔn)確的信息。

　　2 數(shù)據(jù)采集設(shè)備工作原理

　　2.1設(shè)備選型

　　根據(jù)前面所提到的RFID技術(shù)在鐵包跟蹤系統(tǒng)中應(yīng)用的要求，根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境，為了跟蹤的準(zhǔn)確性，電子標(biāo)簽之間安裝距離為25cm，故需要考慮到下面幾點。第一，要求讀寫速度快，如行車的移動速度一般為2m/s，在理想情況下閱讀器每秒讀取9個電子標(biāo)簽即可保證不漏讀，但實際場景中閱讀器向上級系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)中會出現(xiàn)延遲和丟包等情況，所以應(yīng)盡量提高讀取速度，即工作頻率盡量高;第二，防碰撞機制，防止閱讀器同時讀到多個標(biāo)簽而造成干擾;第三，可靠性高，閱讀器和電子標(biāo)簽?zāi)茉诟邷丨h(huán)境下長時間運行。

　　綜合以上因素，閱讀器采用的UHF頻段的915MHz為工作頻率，讀取速度為平均每單字(32bit)讀取時間為6ms。采用標(biāo)準(zhǔn)為ISO/IEC18000-6，通信模式為TYPE B，此標(biāo)準(zhǔn)的通信模式有相應(yīng)二進制數(shù)防碰撞算法，可避免閱讀器同時讀取多個標(biāo)簽時造成響應(yīng)信息的混亂，提高系統(tǒng)的可靠性。并且在閱讀器上安裝增益天線，確保準(zhǔn)確讀到電子標(biāo)簽，閱讀距離設(shè)為0-50cm。閱讀器外殼采用PVC材料，電子標(biāo)簽采用無源型陶瓷電子標(biāo)簽，都有較好的防高溫輻射處理，適合鋼廠的高溫工作環(huán)境。

　　2.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集流程和信號傳輸

　　RFID閱讀器的數(shù)據(jù)采集流程如圖所示，當(dāng)閱讀器第一次采集到電子標(biāo)簽的信息后，再次發(fā)送讀取指令，用來驗證當(dāng)前的讀取數(shù)據(jù)與上次數(shù)據(jù)是否匹配，若匹配成功則將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機系統(tǒng)，若不成功再次重新采集數(shù)據(jù)。

　　RFID閱讀器利用RS-485與PLC控制器以自由口通信方式的進行串口通信。首先，對PLC串口進行初始化，然后根據(jù)RFID閱讀器的串口通信協(xié)議發(fā)送命令包和接收返回包。每次接收完一個返回包，進行數(shù)據(jù)校驗，判斷數(shù)據(jù)包是否有效，通過返回包的內(nèi)容判斷是否讀到標(biāo)簽，讀到的標(biāo)簽信息發(fā)送到緩存區(qū)并連同其它的行車信息一起發(fā)送至上位機系統(tǒng)進行處理。如此循環(huán)運行，即完成了鐵包信息的實時采集。

　　3 系統(tǒng)應(yīng)用

　　通過該系統(tǒng)可實時獲得煉鐵區(qū)域臺、行車和鐵水包的位置和操作狀態(tài)等重要信息。鐵廠L2級網(wǎng)段用戶按系統(tǒng)管理人員分配的操作權(quán)限，對鐵包跟蹤系統(tǒng)進行相應(yīng)的操作，通過鋼鐵廠的應(yīng)用發(fā)布平臺，將鐵包跟蹤的實時監(jiān)控畫面發(fā)布到L3級，供公司內(nèi)其他用戶查詢，了解鐵包的運行狀況。其系統(tǒng)跟蹤界面如下圖5所示。

　　4 結(jié)束語

　　該鐵包跟蹤系統(tǒng)滿足了重慶某鋼鐵廠的生產(chǎn)和管理的需求，能及時掌握鐵包的實時狀態(tài)，提高了鐵包的使用效率，加快了生產(chǎn)節(jié)奏，為高效節(jié)能生產(chǎn)創(chuàng)造了效益，有效節(jié)約了大量人力使用，提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為公司取得了較大的經(jīng)濟效益。