【导 语】现代企业对安全工作的重视程度越来越高，智能技术在安全领域的应用也越发广泛。受限于管理理念和技术条件，部分企业安全工作并不完全理想。如服务于物流仓库的管理系统，在自动化技术的支持下，STV穿梭车工作是实时的，人员对设备进行检修、查看仓库情况时，需要规避STV穿梭车，以免出现碰撞事故。与此同时，部分非管理人员出入仓库的过程中，也可能被STV穿梭车撞伤。安全系统虽然实现了自动化，却没有针对自动化作业的负面影响做好应对。本次研究首先分析项目需求，针对实际情况给出拟解决的问题，之后进行要求描述，给出处理技术和方案框架。以射频识别技术、远程控制技术、数据积累技术等，实现安全控制系统能力的升级，最后给出应用效果和定量、定性分析结果，作为研究的核心成果。
【关键词】STV智能安全控制系统；射频识别技术；高速环形STV穿梭车；无线通信技术；蓝牙芯片
一、项目需求和现状分析
（一）项目需求
本次研究主要着眼点为现代物流企业仓库管理能力的优化。从项目需求的角度来看，一方面很多企业仓库目前的安全工作尚未实现自动化，尤其是中小型物流企业，仓库管理片面依赖人工，效率较为低下。另一方面，完成了智能化改造、安全控制系统能够自动作业的企业，也存在一些实际问题。包括系统自身缺陷、漏洞以及运营管理上的不足等。本次研究拟以创新型的STV智能安全控制系统作为对象，对其进行能力上的优化，解决上述问题。
（二）智能安全控制系统现状
就上海标五高强度紧固件有限公司而言，当前其智能安全控制系统投入使用超过14年，主要强调自动化作业，维护保养工作由企业内团队负责。系统工作的优势较为明显，问题则体现在两个方面，一是环形轨道内的STV穿梭车始终处于自动工作中，人员进入环形通道中可能被车辆撞击致伤，当存在设备检修需要时，人员可能无法发现STV穿梭车，也无法及时躲避；二是系统目前的自适应能力依然存在缺陷，警示牌不能完全阻止非仓库人员的进出，存在意外导致人员受伤的风险。2017年，仓库出现了两起撞人事故，第一起事故受伤者为设备维修人员，进行设备维护作业时，专注于工作，未能察觉STV穿梭车正在靠近，导致夹伤事故。第二起事故受伤者为质量检察人员，因不了解仓库管理条例，漠视警示牌，进入自动化设备工作区域内，被STV穿梭车撞伤。
对上述问题进行分析，可发现现有的智能安全控制系统存在自身弊端，智能化作业更多着眼于仓库内固定工作对象，对其他动态因素的考虑不足。此外系统整体框架依然不够完善，无法有效阻止无关人员进入。
二、创新型的STV智能安全控制系统方案
（一）要求描述
本次研究以现有智能安全管理的不足作为基础，谋求将引发安全问题的动态因素进行汇总，总结其规律，通过智能手段解决。包括上文所述无关人员进入自动化设备工作区域、STV穿梭车撞击人员事故的避免两个方面，其中第一个问题拟应用射频设备技术作为应对，含自动化门禁和辨别两个模块，第二个问题拟通过远程控制技术进行应对，以计算机系统和无线通信技术为支持。
（二）方案框架
创新型STV智能安全控制系统的框架分析，就拓扑结构和工作流程两方面进行。新系统依然以当前企业的智能安全管理系统作为依托，额外加设门禁系统、远程控制终端、通信结构和数据处理结构。门禁系统包括识别构件和执行构件两个部分，负责辨别人员是否具有出入对应区域（自动化设备的工作区域）的资格，核准无误，自动门打开、人员进入；反之则不开启隔离门。远程控制终端，以计算机为核心，借助无线通信技术控制区域内的STV穿梭车，一键命令STV穿梭车暂停、重新启动，提升智能安全系统的可控性。通信结构点对点发射通信短波，且频道固定，可被STV穿梭车的车载接收器准确收集和读取，执行来自远端的控制指令。数据处理结构对新系统的工作内容、指令信息进行存储，作为后续管理工作进一步优化的依据。
（三）关键技术
创新型STV智能安全控制系统的实现、应用，主要依托以下技术：智能门禁控制技术、蓝牙芯片控制技术、无线遥控控制技术、自动化系统暂停数据存储技术、系统接口及通信技术。其他辅助技术包括计算机技术、集成技术等。
智能门禁控制技术与蓝牙芯片控制技术存在物理形式的连接，强调信息匹配，执行隔离门的启闭。蓝牙芯片控制技术与超短距视频识别技术（无线通信技术的一种，见图1）相对，芯片被嵌入工作人员的安全帽中（图2）进行工作授权，借助门禁处的识别器进行授权匹配分析，根据分析结果决定是否下达隔离门开启指令。
图 1 超短距视频识别技术
图 2 嵌入蓝牙芯片的安全帽（芯片在长方体凸起处）
无线遥控控制技术主要借助计算机执行，用于临时控制STV穿梭车，避免车辆撞伤工作人员。自动化系统暂停数据存储技术可执行数据的存储，与默认程序联合作业，自动化恢复STV穿梭车的工作，并积累大数据用于后续管理。系统接口为扩展式，采用232转422的数据传输方式，触发信号之间采用数字式I/O信号的点对点传输模式，通过管理终端集中备份、处理。
三、系统应用效果评估
（一）功能实现情况评估
创新型STV智能安全控制系统投入使用后，功能情况理想。STV穿梭车的启停控制借助计算机一键操作即可实现，非仓库内管理人员无法通过隔离门，也避免了意外撞击事故。STV穿梭车启停控制的基本原理为：进行通信信号点对点发射，以默认频率向对应STV穿梭车发送信号，车辆的车载接收器对该信号进行读取，与默认程序中的指令信息进行对照，识别结果为“暂停行驶”，车辆即暂停，人员完成设备维护后，以另一个默认频率发送信号，STV穿梭车可以相同方式进行信号的收集和读取，获取“继续前进”指令，工作得以恢复。隔离门的工作原理为：借助设备以极高频率扫描人员安全帽处的芯片，实现芯片信息的快速读取，与程序中的信息进行对比，所有人员安全帽中的蓝牙芯片带有唯一性信息，只有该信息与门禁系统中的授权信息一致，才具有开启隔离门的能力，借以控制非必要人员出入。
（二）功能延伸模拟评估
创新型STV智能安全控制系统的功能具有延伸性，这种延伸主要体现在数据的积累方面。新系统投入使用后，积累了大量信息，对信息进行结构化加工提炼，可获取所有STV穿梭车的暂停位置信息、暂停与启动间隔信息等，这些数据有效体现了仓库工作的一些关键环节。如大量暂停信息发生于早间10：00时，表明该时间内仓库内设备出现故障的概率较高；A环形通道里的车辆暂停信息最密集，表明该通道周边的设备故障率较高；STV穿梭车暂停到启动的平均间隔为9.2min，表明大部分故障均为简单故障，可在短时间内得到处理。上述信息汇总后，可作为后续仓库管理的依据，发挥创新型STV智能安全控制系统的附加价值。
（三）定量分析结果
新系统得到应用后，仓库各项工作有序进行，未发生安全事故。由于取样分析的时间相对较短，不具有广泛代表性。将创新型STV智能安全控制系统的各项参数代入计算机中，通过模拟的方式，查找工作中的不足以及可能存在的漏洞，获取定量分析结果，谋求进一步改善。模拟分析共进行120次，分别为疲劳模拟、干扰模拟、多指令模拟三个方面，疲劳模拟实验中，短时间内快速切换“启/停”指令，观察STV穿梭车能否准确识别，40次实验中，启停3640次，STV穿梭车能够完全识别，无异常情况。干扰模拟实验中，当周围存在波长接近的信号时，STV穿梭车反应速度出现降低，平均为0.7-1.8s。门禁系统面临信号干扰时，出现4次不能识别芯片信息的情况。多指令模拟中，在同一时间向多台STV穿梭车下达指令，车辆反应间隔为0.34s，状况理想。
（四）定性分析结果
结合创新型STV智能安全控制系统的应用和模拟，获取定性分析结果如下：
1.系统能够常规阻挡非授权人员的进出，但在强信号干扰下，可能失灵。应做好仓库管理，避免强干扰源进入；
2.系统可以常规以远程一键操作的方式控制多辆STV穿梭车，其疲劳工作不会影响性能。但在强干扰下，控制效果有所下降，需要避免强干扰源进入仓库；
3.应加强周边管理，如人员安全意识、安全帽佩戴意识、保管意识等，避免安全帽内的芯片损坏，或者安全帽丢失；
4.系统工作的过程中，应做好保存数据的定期收集和汇总，获取系统工作记录，以便指导后续仓库管理工作，以数据作为支持改善仓库管理水平；
5.工作人员的进出应与STV穿梭车的启停相匹配，其控制作业在远程进行的同时，也可以进一步谋求自动化，在提升仓库智能安全管理水平的同时，综合优化工作效率。
6.所有设备、芯片、STV穿梭车，计算机等，都应纳入统一的管理系统中，周期检修、更换，收集多见问题，讨论应对策略。如STV穿梭车应定期进行清扫除尘，避免出现识别能力下降、无法接受远程信号问题。计算机应做好网络防护、病毒查杀，避免木马侵入系统造成破坏，甚至信息丢失、系统崩溃。
总结：综上，现代企业工作中，安全问题不容忽视，本次研究以现有仓库安全控制系统的不足为着眼点，尝试进行问题处理。首先构建了创新型的STV智能安全控制系统的框架，明确系统的工作方式和拓扑结构，之后给出关键技术，包括超短距无线视频识别技术、数据积累技术、远程控制技术等。最后论述了系统应用效果，包括定量和定性分析结果。为新系统的进一步推广和应用提供参考。
参考文献：
[1]王登平.基于智能无线监测系统城市桥梁高支模预压安全监测与控制技术[J].中国市政工程,2018(04):12-15+106.
[2]冯守磊,侯宪明,崔伟.智能电网调度控制系统的远方操作安全防误技术[J].科技创新导报,2018,15(07):76+79.
[3]陈斌,陈皓轩.工业控制系统在智能变电站中应用的安全防范[J].机电信息,2017(24):51-52.
[4]高大鹏.基于高能点火控制与智能火焰检测技术的锅炉炉膛安全监控系统的开发设计[J].自动化应用,2017(06):28-30+32.
论文作者:潘晓东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/20
标签：智能论文; 控制系统论文; 技术论文; 仓库论文; 工作论文; 系统论文; 人员论文; 《电力设备》2018年第32期论文;