图1 矿用智能物资发放系统结构
Fig.1 Structure of intelligent mine-used material distribution system
魏峰1,2,3， 赵云龙1,2,3
(1.煤炭科学技术研究院有限公司， 北京 100013； 2.北京市煤矿安全工程技术研究中心， 北京 100013；3.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室， 北京 100013)
摘要：针对传统凭单据领取物资的“库管员-用户”模式在煤矿物资发放过程中存在的领用环节繁琐、发放效率低等问题，设计了一种基于“备品仓库-智能柜-多用户”模式的矿用智能物资发放系统。该系统以终端智能柜作为物资发放的中转站，以基于Web技术开发的系统管理平台实现对终端智能柜的远程通信和控制，并具有与煤矿企业资源计划系统通信的数据接口。实际应用表明，该系统能够提高煤矿物资发放效率和准确率，降低人员成本。
关键词：煤矿物资发放； 煤矿材料领用； 智能物资发放； 终端智能柜； 系统管理平台
生产物资发放是煤矿生产的重要环节和前提条件。煤矿物资与其他企业的物资相比，具有种类多、价格高等特点[1]，其种类涵盖建筑耗材、零部件、机电设备、采掘设备、支护设备、火工品等[2]。煤矿生产水平的提高及信息化、数字化矿区建设的开展，对煤矿企业的生产经营提出了更高要求，物资管理和发放也面临新的挑战。
目前，国内外煤矿的生产物资发放模式较为简单，大多数采用单据领取模式[3]。该模式需要使用者在指定时间到指定地点领取生产物资，领用环节繁琐,发放效率低，涉及人员较多，难免出现多领、误领、排队等情况，严重影响了煤矿生产效率。因此，亟需一种更为科学、高效的物资发放模式。
本文结合煤矿生产物资发放实际情况，设计了一种应用于仓库管理、生产物资发放环节的矿用智能物资发放系统。该系统改变了“管理员-用户”这种传统的点对点发放模式，采用一种新的“备品仓库-智能柜-多用户”单点对多点发放模式，可将物资领用申请和发放提前1 d完成，不耽误煤矿生产，有助于提高矿井生产计划的超前性和生产效率。
矿用智能物资发放系统主要包括终端智能柜和后台服务器两部分，如图1所示。
图1 矿用智能物资发放系统结构
Fig.1 Structure of intelligent mine-used material distribution system
2.1 终端智能柜
终端智能柜也称交接站、中转站，用于临时存储矿上区队向供应站申领的物资。其包括控制部分、执行部分、监控部分[4]，如图2所示。
(1) 控制部分。在终端智能柜的主机柜里安装有1块基于RK618平板电脑芯片的主板。该主板外接扫描枪、刷卡器、锁控板、红外触摸屏、USB摄像头、鼠标。扫描枪用于扫描配送单上的二维码；刷卡器用于识别配送员身份并作为登录凭证；USB摄像头用于拍摄配送的贵重物资，图像由主板上传至后台服务器。
主板内置短信模块，用于物资配送完成后，系统自动向用户发送领取短信。主板采用Android操作系统，安装有终端智能柜服务端软件，通过红外触摸屏实现人机交互，具有刷卡登录、条形码扫描、物资配送、物资领取、物资配送取消等功能。
主板可实时分析和处理红外触摸屏上的操作信息，并通过UART接口与锁控板通信。锁控板安装在终端智能柜每个储物柜上，通过拨码开关设置唯一的通信地址。锁控板采用STM32F030R8T6单片机设计，向上通过串口与主板电路通信，向下通过外围电路控制电磁锁工作状态。
(2) 执行部分。执行部分由储物柜和电磁锁组成。储物柜存放采掘生产的原材料物资和设备备品备件，选用加厚钢板设计，具有80 kg承重能力。电磁锁安装在储物柜箱门上，是储物柜最主要的安全保障设备，提供高可靠性、高强度的闭锁能力[5]。在正常工作情况下，电磁锁采用关门(断电)上锁、通电开锁工作模式，在锁体上引出3条线路与锁控板连接，其中2条线用于接收锁控板发送的DC12 V电信号,在通电时长1 s内即可触发电磁锁将箱门弹开，另一条线用于向锁控板输出电磁锁动作检测信号。当需要紧急开锁时，可采取手动开锁方法，打开图2中条形板，暴露出整个电磁锁，向上拨动手柄触发电磁锁开启。
1-球型摄像头； 2-储物柜(类型1)； 3-储物柜(类型2)；4-主机柜； 5-USB摄像头； 6-红外触摸屏； 7-扫描枪； 8-刷卡器；9-小箱； 10-中箱； 11-大箱； 12-超大箱； 13-条形板
图2 终端智能柜结构
Fig.2 Structure of intelligent terminal cabinet
(3) 监控部分。1组终端智能柜包括1个主机柜和4～10个储物柜，在整组终端智能柜的两侧装设球型摄像头，可实时监控终端智能柜的运行情况及附近环境变化。监控主机可存储和查看最近3个月的视频资料，保障系统安全运行。
2.2 后台服务器
后台服务器由工控机和基于Web技术的系统管理平台软件组成。工控机为一般工控微型计算机，采用双机备份，在主机发生故障时，可切换到备机继续工作[6]。系统管理平台基于Linux系统开发和安装，其比Windows系统更加稳定和安全[7]。
系统管理平台采用Tomcat为Web开发平台，其具有可靠性高、扩展性好、免费开放、支持JSP/Servlet最新规范[8]等特点，适用于中小型系统和并发访问用户不是很多的场合。平台数据库采用MySQL Server 5.1，将数据存储在大量不同的表结构中，具有较强的灵活性[9]。数据库设置访问权限，用户的权限不同，操作的数据库范围也不同[10]。
系统管理平台采用B/S模式，用户通过客户端浏览器可随时随地访问Web站点来查询和更新相关数据，支持多用户同时访问，且操作界面一致；部分事务在前端实现，关键事务在服务器端实现[11]。平台主要实现智能监控、人机对话、建立配送单、发送短信、存储及查询、打印、自诊断等功能[12]，如图3所示。
图3 系统管理平台功能结构
Fig.3 Function structure of system management platform
(1) 智能监控功能。系统管理平台可实时监控物资配送情况，并实时显示每一环节的配送单状态(表1)；可实时显示终端智能柜箱体的使用情况，包括空箱及满箱数量；可查看终端智能柜拍摄贵重物资时上传至系统管理平台的配送凭证。
表1 配送单状态
Table 1 State of dispatching table
(2) 人机对话功能。系统管理平台可设置和修改终端智能柜参数，如柜体数量、大小柜比例、终端智能柜开关机时间等；可设置管理员、配送员、领料员的信息，可进行操作权限管理和操作记录；可设置和修改终端智能柜位置图；可调用远程开箱功能。
(3) 建立配送单、发送短信功能。在系统管理平台上可新建配送单，且每个配送单具有唯一条形码。配送单的设置包括添加物资信息、设置配送员及领料员、选择箱体、设置物资是否贵重等。在终端智能柜扫描条形码开启对应的箱体，完成物资配送，之后系统自动向领料员发送短信。
(4) 存储及查询、打印功能。系统管理平台连接数据库，具有存储、历史查询和报表查询功能。可根据时间索引查询历史物资领用数据及领料员信息，以及人员登录日志。其中历史物资领用数据以表格的形式保存并可打印。
系统管理平台具有终端智能柜位置查询功能，根据输入的设备编号和设备类型，可在地图上显示该设备所在的区域及实时柜体状态。
(5) 自诊断功能。终端智能柜发生故障时，报警并记录故障时间和故障设备，以供查询及打印。
4.1 系统与ERP系统的对接
煤矿ERP(Enterprises Resource Planning，企业资源计划)系统用于煤矿企业的全流程管理[13]，以供应链管理为核心，集成大量子系统和各类协同资源，可优化企业的组织结构，有效整合企业的物资、现金流、信息流等资源，从而提高企业的综合管理及核心竞争力[14]。根据煤矿企业对业务和管理的划分，ERP系统包括销售管理、生产管理、采购管理、仓库管理、人力资源管理、设备管理、项目管理、财务管理等子系统。
矿用智能物资发放系统在煤矿的应用离不开与煤矿ERP系统的协作配合。通过开发备货确认和出库结算这2个软件接口，可实现2个系统的一体化运行。2个系统之间接口连接如图4所示。
(1) 在ERP系统上，矿上区队提报预留，并设置预留类型为终端智能柜配送，预留类型以终端智能柜物资配送目录明细为依据，即ERP系统中预先定义体积符合终端智能柜配送条件的物资明细，预留信息自动生成调拨预留，此时的预留与调拨预留形成对应关系，方便供应站库管员进行调拨操作。
(2) 供应站库管员查询是否存在调拨预留，若存在则将调拨预留作默认出库到终端智能柜。
图4 ERP系统与矿用智能物资发放系统间接口连接
Fig.4 Interface connection of ERP system and intelligent mine-used material distribution system
(3) 系统管理平台提供备货确认接口，ERP系统调用该接口将调拨出库的信息传输到系统管理平台，生成备货信息。
(4) ERP系统提供出库结算接口，系统管理平台调用该接口向ERP系统回传信息。ERP系统根据接收到的数据信息，将预留进行消耗记账。
4.2 系统运行流程
(1) 矿上区队提前1个工作日在ERP系统上提交物资申请，生成预留。
(2) 在ERP系统上，管理员对调拨预留进行出库，并自动传输数据到系统管理平台上生成备货信息。配送员在系统管理平台上新建配送单，设置配送单的配送员、领料员、箱体类型、物资是否贵重、移库数量等基本信息，添加备货信息到配送单，完成配送单设置，将其导出并打印。配送员根据配送单信息对调拨物资进行拣配分装。配送单生成流程如图5所示。
图5 配送单生成流程
Fig.5 Generation process of dispatching table
(3) 安排配送员携带物资和配送单去终端智能柜进行物资配送，配送完成后系统自动发送短信到区队领料员的本质安全型手持终端上。物资配送流程如图6所示。
图6 物资配送流程
Fig.6 Material dispatching process
(4) 下井前，区队领料员根据收到的短信凭证码领取物资。物资领取流程如图7所示。
图7 物资领取流程
Fig.7 Material delivery process
(5) 领料员完成物资领取后，系统通过出库结算接口自动回传结算数据到ERP系统，生成并打印结算单。
(1) 矿用智能物资发放系统实现了一种高效的“备品仓库-智能柜-多用户”单点对多点的自助模式：通过终端智能柜领用生产物资，物资发放、领取过程不受时间和空间限制，无需排队等候，节约时间成本；终端智能柜具备智能身份识别功能，杜绝冒领、误领，确保物资正常、准确发放；系统管理平台可实时监测各终端智能柜物资发放情况，自动统计领取数量并生成报表，全过程无需人工干涉，节约人力成本。
(2) 该系统具备与煤矿ERP系统的数据交互功能。区队可利用ERP系统提前1个工作日对生产所需物资提出领用申请。供应站根据订单要求，将物资提前投递到指定的终端智能柜中，投递完成后发送密码短信至领料员，区队领料员可根据短信密码随时领取物资。物资领取完毕后，终端智能柜自动向ERP系统反馈物资结算信息。整个领用过程方便快捷、安全高效。
参考文献(References)：
[1] 伯彩云.如何有效提高煤矿物资管理水平[J].科技创新与应用,2014(32):266.
[2] 杨旭.煤矿物资仓库管理系统的研究与应用[D].成都：电子科技大学,2012.
[3] 郭红波.基于供应链的煤炭企业物资供应系统应用研究[D].西安：西安科技大学,2010.
[4] 李宏伟，邵庆文，史红付，等.智能快递发放系统的设计[J].价值工程，2016，35(26):168-170.
LI Hongwei, SHAO Qingwen, SHI Hongfu, et al. Design of intelligent express delivery system[J].Value Engineering,2016，35(26):168-170.
[5] 陶林,沈健.电器成套开关设备门用电磁锁[J].江苏电气,2006(4):45-47.
TAO Lin, SHEN Jian. Magnetic lock used for doors of electrical appliance assemblies switchgear equipment[J]. Jiangsu Electircal Apparatus, 2006(4):45-47.
[6] 刘晓洁,黄永佳.基于Linux的双机热备系统的实现技术[J].计算机应用研究,2007,24(4):255-257.
LIU Xiaojie, HUANG Yongjia.Implementation of hot standby system based on Linux [J].Application Research of Computers,2007,24(4):255-257.
[7] 王雪.基于Linux架构的Tomcat的安装部署[J].信息与电脑(理论版),2015(20):26-27.
[8] 刘尚旺,何东健,闫艳.Tomcat与IIS或Apache服务器集成的应用研究[J].计算机工程与设计,2009,30(10):2541-2543.
LIU Shangwang，HE Dongjian，YAN Yan. Research on application of integrating Tomcat with IIS or Apache[J].Computer Engineering and Design, 2009, 30(10):2541-2543.
[9] 杨磊.基于NoSQL的多维Web数据仓库框架设计与应用[D].北京：中国科学院大学,2014.
[10] 郑群,邸铮.SQL Server数据库安全性研究[J].无线互联科技,2016(7):98-99.
ZHENG Qun,DI Zheng.Research on SQL Server database security[J].Wireless Internet Technology,2016(7):98-99.
[11] 张洪伟.Tomcat Web开发及整合应用[M].北京：清华大学出版社,2006.
[12] 祁雪峰.基于Web的物资供应管理系统的设计与研究[D].大庆：东北石油大学,2010.
[13] 李玲.煤矿企业ERP模式研究[D].阜新：辽宁工程技术大学,2010.
[14] 尹军奎.基于流程优化的ERP财务管理模块研究[D].长春：吉林大学,2011.
Research on intelligent mine-used material distribution system
WEI Feng1,2,3, ZHAO Yunlong1,2,3
(1.China Coal Research Institute, Beijing 100013, China;2.Beijing Mine Safety Engineering Technology Research Center, Beijing 100013, China; 3.State Key Laboratory of Coal Resource High Efficient Mining and Clean Utilization, Beijing 100013, China)
Abstract：In order to solve problems of cumbersome in material receiving and low efficiency of traditional "library staff - user" mode by use of document during process of coal mine material distribution, an intelligent mine-used material distribution system based on "reserve warehouse - intelligent cabinet - users" mode was designed. The system uses intelligent terminal cabinet as delivery station of material distribution, and realizes remote communication and control of the intelligent terminal cabinet by use of the system management platform based on Web technology. Meanwhile, the system has data interface to connect coal mine enterprises resource planning system. The application result shows the system can improve efficiency and accuracy of coal mine material distribution and reduce personnel cost.
Key words：coal mine material distribution; coal mine material receiving; intelligent material distribution; intelligent terminal cabinet; system management platform
收稿日期：2017-03-23；
修回日期：2017-06-26；责任编辑：李明。
基金项目：煤炭科学技术研究院科技发展基金项目(2015CX06)。
作者简介：魏峰(1981-)，男，山西太原人，高级工程师，硕士，主要从事煤矿安全方面的研究工作，E-mail：weifeng@ccrise.cn。
引用格式：魏峰，赵云龙.矿用智能物资发放系统研究[J].工矿自动化，2017,43(8)：15-19. WEI Feng, ZHAO Yunlong. Research on intelligent mine-used material distribution system[J].Industry and Mine Automation，2017,43(8)：15-19.
文章编号：1671-251X(2017)08-0015-05
DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.2017.08.004
中图分类号：TD67
文献标志码：A 网络出版时间：2017-07-27 09:34
网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20170727.0934.004.html