無(wú)人值守智能稱(chēng)重系統(tǒng)研究

田野，商玉林，蔣東東，周吉祥，陳晨

（西安工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，陜西西安，710048）

引言

在現(xiàn)今電力、冶金、煤炭等行業(yè)資源緊缺的背景下，計(jì)量的準(zhǔn)確、高效及信息化建設(shè)愈發(fā)重要，這關(guān)系到企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化的目標(biāo)。而現(xiàn)有的企業(yè)計(jì)量系統(tǒng)大多還采用靜態(tài)計(jì)量和簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)計(jì)量的方式，它已不能滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)高度自動(dòng)化水平和快速響應(yīng)能力的要求，因此如何提高稱(chēng)重系統(tǒng)的智能化、環(huán)境適應(yīng)性、抗干擾能力及魯棒性，將計(jì)量管理工作變得簡(jiǎn)潔高效，實(shí)現(xiàn)了軌道衡稱(chēng)重的自動(dòng)化，使計(jì)量過(guò)程更加便捷、準(zhǔn)確、可靠[1]，以迎合市場(chǎng)快速響應(yīng)能力的需求等成為各大企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。無(wú)人值守智能稱(chēng)重系統(tǒng)為上述問(wèn)題的解決提供了一種有效的方法依據(jù)。

1 技術(shù)理論分析

我國(guó)計(jì)量系統(tǒng)歷經(jīng)機(jī)械光柵秤計(jì)量、電結(jié)合秤計(jì)量、全電子秤微機(jī)計(jì)量到現(xiàn)今的無(wú)人值守遠(yuǎn)程計(jì)量四個(gè)階段[2]。軌道衡也由傳統(tǒng)的只對(duì)稱(chēng)重重量進(jìn)行計(jì)量的靜態(tài)計(jì)量轉(zhuǎn)變優(yōu)化為通過(guò)信息識(shí)別系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛的其它信息進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而完成自動(dòng)稱(chēng)重過(guò)程的動(dòng)態(tài)計(jì)量模式，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量系統(tǒng)的智能化升級(jí)。

軌道衡主要分為靜態(tài)軌道衡和動(dòng)態(tài)軌道衡兩類(lèi)，國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)軌道衡是在靜態(tài)軌道衡的基礎(chǔ)上，吸收國(guó)外動(dòng)態(tài)電子軌道衡技術(shù)和引入計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而來(lái)。由于速度快、精度高、不停車(chē)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在能源、物流、交通等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)軌道衡廠家相繼生產(chǎn)了軸計(jì)量和轉(zhuǎn)向架計(jì)量的動(dòng)態(tài)電子軌道衡，提高了準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性，技術(shù)上達(dá)到國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品的水平，使動(dòng)態(tài)軌道衡的應(yīng)用邁上了新臺(tái)階[3-4]，動(dòng)態(tài)軌道衡主要分類(lèi)如表1。

表1 動(dòng)態(tài)軌道衡分類(lèi)表

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

無(wú)人值守智能稱(chēng)重系統(tǒng)主要由電子軌道衡、計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控、無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)、紅綠燈、檔桿機(jī)、手操器及稱(chēng)重管理軟件等組成（如圖2）。

系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈接將各計(jì)量站點(diǎn)與企業(yè)集中計(jì)量監(jiān)控中心有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)物資業(yè)務(wù)系統(tǒng)與計(jì)量系統(tǒng)的無(wú)縫接合、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享及異地稱(chēng)重，達(dá)到物資計(jì)量操作與業(yè)務(wù)管理的集中一體化監(jiān)控與管理。而動(dòng)態(tài)計(jì)量能快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地完成整個(gè)稱(chēng)重管理流程，實(shí)現(xiàn)計(jì)量過(guò)程中數(shù)據(jù)信息采集的自動(dòng)化，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作人員，解決企業(yè)計(jì)量人力不足的問(wèn)題[3]，兩者的結(jié)合，有效地解決物資計(jì)量過(guò)程中的漏洞，提高了計(jì)量效率，提升計(jì)量管控水平，達(dá)到協(xié)同高效、安全計(jì)量和降本增效的目的。

圖2 智能化稱(chēng)重管理系統(tǒng)

2.2 系統(tǒng)功能模塊及實(shí)現(xiàn)

（1）車(chē)輛信息識(shí)別

應(yīng)用RFID技術(shù)的車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)掃描和判斷車(chē)輛的電子標(biāo)簽,實(shí)時(shí)采集稱(chēng)重車(chē)輛的相關(guān)信息(車(chē)號(hào)、車(chē)型、單位等)和車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)(進(jìn)、出、等待)，協(xié)同現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的視頻采集、短時(shí)視頻存儲(chǔ)及不間斷視頻監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)信息處理同步自動(dòng)抓拍并存儲(chǔ)圖片信息(車(chē)牌號(hào)和車(chē)廂狀態(tài))。

電子標(biāo)簽采用無(wú)需電源，識(shí)別范圍廣、準(zhǔn)確率高和防拆功能且成本低、可靠性高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)的無(wú)源射頻ID卡，它可于各種環(huán)境長(zhǎng)周期的操作使用，并有很好的防盜防作弊功能。

（2）軌道衡智能稱(chēng)重

車(chē)擋桿機(jī)自動(dòng)判別車(chē)輛的運(yùn)行狀況, 協(xié)同紅外感應(yīng)裝置，并聯(lián)動(dòng)指示燈、LED顯示屏和紅綠燈牌自動(dòng)指揮和調(diào)度車(chē)輛上下軌道衡。確定車(chē)輛完全上衡后，與軌道衡計(jì)量系統(tǒng)聯(lián)合自動(dòng)采集稱(chēng)重信息(皮重、毛重)的現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控端進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻采集、短時(shí)視頻存儲(chǔ)及不間斷視頻監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)。

軌道衡選用動(dòng)態(tài)不斷軌軌道衡，該軌道衡的計(jì)量車(chē)速為5km/h～40km/h，不計(jì)量時(shí)通過(guò)設(shè)備區(qū)的車(chē)速不限，計(jì)量速度和臺(tái)面長(zhǎng)度以及稱(chēng)重均滿(mǎn)足企業(yè)要求。且該軌道的最重要的是在軌縫處安裝了軸銷(xiāo)式剪力傳感器，消除了軌縫，計(jì)量軌更加平順，減少了車(chē)輛對(duì)軌道衡的沖擊，提高了計(jì)量速度，減少了軌道衡的磨損[5]。

（3）計(jì)量軟件應(yīng)用系統(tǒng)

系統(tǒng)通過(guò)企業(yè)局域網(wǎng)或光纖，將企業(yè)各現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站互聯(lián)，收集并統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理轄區(qū)各站的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),并按照一定的順序（時(shí)間、單位等）歸納形成計(jì)量清單，存儲(chǔ)到企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù),服務(wù)于企業(yè)稱(chēng)重系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)。

軟件系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),并且擁有完善的安全認(rèn)證功能。管理中心服務(wù)器通過(guò)B/S系統(tǒng)給管理人員提供一個(gè)對(duì)各計(jì)量站車(chē)輛計(jì)量信息進(jìn)行查詢(xún)的平臺(tái)，利用合法身份或密鑰,管理人員通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)安全地進(jìn)入公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),直接利用瀏覽器查詢(xún)企業(yè)運(yùn)輸系統(tǒng)信息,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和圖像信息的共享,提升了企業(yè)管理水平。

2.3 系統(tǒng)工作原理及計(jì)量過(guò)程

當(dāng)紅外感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)到運(yùn)輸車(chē)輛駛?cè)胲壍篮馄脚_(tái)時(shí)，系統(tǒng)的攝像機(jī)啟動(dòng)工作，室外攝像頭開(kāi)始實(shí)時(shí)記錄視頻信號(hào)，RFID車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行掃描車(chē)載ID，同時(shí)稱(chēng)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自啟，實(shí)時(shí)記錄識(shí)別出的車(chē)號(hào)信息并將結(jié)果傳送到企業(yè)管理系統(tǒng)，由系統(tǒng)對(duì)識(shí)別車(chē)輛進(jìn)行記錄比對(duì)，并存儲(chǔ)車(chē)輛計(jì)量圖像，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控站的視頻服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控站接收、監(jiān)督、錄制和存儲(chǔ)計(jì)量數(shù)據(jù)和車(chē)輛相關(guān)信息，最終形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)共享，方便企業(yè)管理人員通過(guò)本地或遠(yuǎn)程地訪問(wèn)企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到隨時(shí)查詢(xún)和調(diào)用數(shù)據(jù)信息。

3 系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）采用RFID技術(shù)和無(wú)源射頻ID卡，成本低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可高速多卡識(shí)別和長(zhǎng)周期使用，降低了成本，提高了計(jì)量的準(zhǔn)確性。（2）采用動(dòng)態(tài)不斷軌軌道臺(tái)面，計(jì)量不停車(chē)、速度快，提升了計(jì)量效率。（3）通過(guò)自動(dòng)識(shí)別采集，建立了計(jì)量過(guò)程數(shù)據(jù)自動(dòng)傳送及存儲(chǔ)機(jī)制，并通過(guò)各計(jì)量站的相互鏈接，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)共享和集中一體化管理。（4）合理優(yōu)化了計(jì)量流程，提升了計(jì)量效率，提高了企業(yè)信息化水平，增強(qiáng)了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合動(dòng)態(tài)軌道衡于稱(chēng)重系統(tǒng)的無(wú)人值守智能稱(chēng)重系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行信息的自動(dòng)識(shí)別協(xié)同現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控和遠(yuǎn)程訪問(wèn)企業(yè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)和調(diào)用計(jì)量信息的方式，合理地優(yōu)化了企業(yè)計(jì)量流程。

[1]鄧奇勛.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電子汽車(chē)衡系統(tǒng)[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù), 2017,44(03): 55-56.

[2]張成軍, 張本昕, 楊林.智能軌道衡稱(chēng)重系統(tǒng)在鋼廠應(yīng)用研究[J].工業(yè)計(jì)量, 2016, 26(02): 31-35.

[3]袁剛.地磅無(wú)人值守系統(tǒng)[J].儀器儀表用戶(hù), 2016, 23(12): 50-52.

[4]曾實(shí)現(xiàn), 薛蕊, 陳江波.基于物聯(lián)網(wǎng) RFID技術(shù)的導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù), 2017, 40(19): 22-24.

[5]姜會(huì)增, 李世林.自動(dòng)軌道衡的現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].衡器, 2013, 42(09):1-4.