大紅山汽車衡手持卸貨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

匡勝徽 呂鳳花

（1.昆鋼信息中心； 2.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

1 需求背景

目前，在昆鋼的大部分生產(chǎn)單位及分子公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了汽車進(jìn)出廠物資的遠(yuǎn)程無(wú)人值守集中計(jì)量。集中計(jì)量系統(tǒng)的上線和運(yùn)行在很大程度上遏制了計(jì)量作弊行為的發(fā)生，降低了計(jì)量工作的成本，并顯著提升了計(jì)量作業(yè)的效率。但在物資的卸貨驗(yàn)收環(huán)節(jié)，為了保證數(shù)據(jù)傳遞的及時(shí)性和可靠性，當(dāng)前大多數(shù)生產(chǎn)單位采用的是聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)傳輸方式，即在物資卸貨驗(yàn)收工序中使用計(jì)算機(jī)與有線網(wǎng)絡(luò)連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，驗(yàn)收人員通過(guò)計(jì)算機(jī)在線查驗(yàn)物資計(jì)量信息并進(jìn)行卸貨確認(rèn)（寫入卸貨標(biāo)識(shí)等關(guān)鍵信息）操作。這種信息傳遞方式的優(yōu)點(diǎn)是保證了數(shù)據(jù)交互的及時(shí)性與準(zhǔn)確性，但是其高度依賴于網(wǎng)絡(luò)在線，因而限制了汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)在工況環(huán)境復(fù)雜、不便敷設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)及部署無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等場(chǎng)合的應(yīng)用，尤其是在礦山生產(chǎn)環(huán)境中。以昆鋼大紅山礦業(yè)公司為例，不同等級(jí)的礦石品種繁多[1]，堆場(chǎng)環(huán)境較為惡劣且地點(diǎn)更換頻繁，卸貨地點(diǎn)也常有變動(dòng)。若采用有線連接的方式敷設(shè)光纜和安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以進(jìn)行卸貨信息的采集與傳輸，則成本較高；若采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，則會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穩(wěn)定性和傳輸距離等因素的制約，并且可能會(huì)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蜁r(shí)效性等方面形成瓶頸，甚至造成計(jì)量作業(yè)信息流的斷裂和計(jì)量系統(tǒng)的失效；因此，如何保證在礦區(qū)堆場(chǎng)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接入的前提下，仍然能夠以一種低廉、可靠、安全的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)卸貨數(shù)據(jù)的查驗(yàn)和傳輸，以保障計(jì)量作業(yè)的閉環(huán)控制，是礦區(qū)堆場(chǎng)卸貨環(huán)節(jié)中必須解決的重要問(wèn)題。

2 業(yè)務(wù)流程分析與設(shè)計(jì)

為了克服汽車衡計(jì)量系統(tǒng)在離線狀況下采集信息的不足，本文旨在提供一種通過(guò)離線終端獲取卸貨信息的方法，以實(shí)現(xiàn)離線情況下以計(jì)量卡（它是一種IC卡，具有存儲(chǔ)信息的能力）為載體并利用離線手持終端寫入卸貨信息，在車輛卸貨后進(jìn)行空車計(jì)量時(shí)讀取卸貨信息。通過(guò)對(duì)汽車衡計(jì)量作業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行業(yè)務(wù)分析，得知汽車衡計(jì)量主要包括以下業(yè)務(wù)步驟：

（1）拉載物資的汽車在進(jìn)入礦區(qū)時(shí)領(lǐng)取計(jì)量卡，每一輛與礦業(yè)公司具有物流業(yè)務(wù)往來(lái)的載重汽車在進(jìn)廠時(shí)都被發(fā)放一張計(jì)量卡，該卡屬于IC卡，被作為存儲(chǔ)計(jì)量信息的載體；且該卡的卡號(hào)和物理序列號(hào)均被預(yù)先錄入到汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，該過(guò)程在集中計(jì)量系統(tǒng)的業(yè)務(wù)中可被視作IC卡的注冊(cè)與分配管理。

（2）在重車過(guò)磅時(shí)，司機(jī)插卡到遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)，遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)內(nèi)的IC讀卡器（遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)的機(jī)柜內(nèi)安裝有IC讀卡器）讀取計(jì)量卡的卡號(hào)并通過(guò)汽車衡計(jì)量系統(tǒng)的后臺(tái)程序?qū)懭胂嚓P(guān)運(yùn)輸信息（例如關(guān)鍵的信息有車牌號(hào)、物料名稱、發(fā)貨單位、收貨單位、承運(yùn)單位、重車計(jì)量時(shí)間等）到計(jì)量卡內(nèi)，同時(shí)將上述信息記錄到汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并產(chǎn)生該條記錄的計(jì)量操作編號(hào)；

（3）司機(jī)在完成重車過(guò)磅后，持計(jì)量卡抵達(dá)料場(chǎng)或堆場(chǎng)等待卸貨；卸貨員刷自己的身份卡（也屬于IC卡，每個(gè)卸貨員均有一張身份卡，它與計(jì)量卡在外形和材質(zhì)上相同，但是功能不同，是專門分配給卸貨員使用的，對(duì)卸貨員實(shí)行“一人一身份卡”綁定）登錄手持終端卸貨管理系統(tǒng)；登錄成功后，手持卸貨終端將根據(jù)身份卡顯示卸貨員的身份信息（例如卸貨地點(diǎn)、卸貨人、卸貨人所屬部門、當(dāng)前時(shí)間等）；若登錄失敗，則被認(rèn)為該身份卡為無(wú)效，禁止與卸貨有關(guān)的操作。

（4）卸貨員在查驗(yàn)貨物后，通過(guò)手持卸貨終端讀?。ㄊ殖中敦浗K端具有讀寫計(jì)量卡的功能）計(jì)量卡內(nèi)的重車運(yùn)輸信息（例如物料名稱、收貨單位、發(fā)貨單位、計(jì)劃卸貨地點(diǎn)等）并根據(jù)實(shí)際的卸貨類型進(jìn)行卸貨確認(rèn)，此時(shí)計(jì)量卡就被寫入卸貨確認(rèn)標(biāo)識(shí)、卸貨地點(diǎn)、卸貨人、卸貨時(shí)間等字段，表明該車物資已經(jīng)卸貨并確認(rèn)驗(yàn)收。

（5）司機(jī)完成卸貨后，回到磅房進(jìn)行空車計(jì)量。司機(jī)插計(jì)量卡到遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)，此時(shí)遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)讀出計(jì)量卡內(nèi)的卸貨信息（包括卸貨確認(rèn)標(biāo)識(shí)、卸貨地點(diǎn)、卸貨人、卸貨時(shí)間）并根據(jù)計(jì)量卡號(hào)和計(jì)量操作編號(hào)實(shí)現(xiàn)卸貨信息（卸貨確認(rèn)標(biāo)識(shí)、卸貨地點(diǎn)、卸貨人、卸貨時(shí)間）在汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)記錄的更新。

（6）遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)將本次計(jì)量過(guò)程的完整記錄信息（車牌號(hào)、物料名稱、收貨單位、發(fā)貨單位、承運(yùn)單位、卸貨人、卸貨地點(diǎn)、卸貨時(shí)間、毛重、皮重、凈重等）顯示到屏幕上供司機(jī)核對(duì)。若無(wú)異議，則在遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)打印計(jì)量憑證，并通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)內(nèi)置的IC讀卡器清空計(jì)量卡內(nèi)的信息（除卡號(hào)之外的所有字段信息均被清除，以方便下次計(jì)量）。

也就是說(shuō)，汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)依賴于計(jì)量卡，通過(guò)計(jì)量卡號(hào)將卸貨信息讀出，并實(shí)現(xiàn)與過(guò)磅數(shù)據(jù)的同步，形成完整的汽車物資運(yùn)輸信息；至此，一次完整的計(jì)量流程已結(jié)束。

上述卸貨類型包括卸貨確認(rèn)、退貨且過(guò)磅、退貨不過(guò)磅、復(fù)磅。卸貨員在核實(shí)重車物資運(yùn)輸信息后，根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)情況選擇對(duì)應(yīng)的具體的卸貨類型。如果需要對(duì)應(yīng)“退貨且過(guò)磅”或“復(fù)磅”，也需要在手持終端機(jī)上執(zhí)行“退貨且過(guò)磅”或“復(fù)磅”操作，同時(shí)仍然需要再次過(guò)磅，只不過(guò)所謂的“空車過(guò)磅”實(shí)際上還是原來(lái)的重車重量，得到的凈重為0。

汽車衡計(jì)量作業(yè)所涉及的主要內(nèi)容是礦山企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中物資計(jì)量數(shù)據(jù)的采集與同步，生產(chǎn)過(guò)程流程管理，它屬于礦區(qū)生產(chǎn)物資物流信息的跟蹤處理范疇。汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)建立的一套針對(duì)汽車物資運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控和管理系統(tǒng)，而計(jì)量卡、身份卡、IC讀卡器、手持卸貨終端、遠(yuǎn)程計(jì)量終端機(jī)、磅房、料場(chǎng)、堆場(chǎng)均屬于汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施。汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)依賴于計(jì)量卡提供物資的裝貨信息、承運(yùn)信息、卸貨信息、重量信息的完整記錄，以計(jì)量卡進(jìn)行物資跟蹤標(biāo)識(shí)，形成物流信息的跟蹤和追溯。

上述汽車衡卸貨驗(yàn)收系統(tǒng)僅屬于昆鋼集中計(jì)量整體業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的一個(gè)子集，為了更加簡(jiǎn)單地闡述卸貨驗(yàn)收環(huán)節(jié)的信息傳遞過(guò)程，尤其是針對(duì)物資信息的查看和卸貨標(biāo)識(shí)的寫入操作，卸貨驗(yàn)收過(guò)程可以通俗的理解為：計(jì)量卡是一個(gè)類似于U盤的存儲(chǔ)工具，在重車過(guò)磅時(shí)，錄入車牌號(hào)、物料名稱、發(fā)貨單位、收貨單位、承運(yùn)單位、重車計(jì)量時(shí)間、計(jì)劃卸貨地點(diǎn)等信息；重車抵達(dá)卸貨點(diǎn)時(shí)，通過(guò)離線卸貨終端讀取信息并確認(rèn)卸貨和寫入卸貨地點(diǎn)、卸貨人、卸貨時(shí)間等信息。相對(duì)于依賴有線網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞方式，這種通過(guò)離線卸貨終端來(lái)讀寫IC卡則更加強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)流程的改進(jìn)和信息流的閉環(huán)控制，該流程是專門針對(duì)“在無(wú)網(wǎng)絡(luò)（無(wú)論是有線網(wǎng)絡(luò)還是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸）或網(wǎng)路不可用的情況下，無(wú)法采集卸貨數(shù)據(jù)而引起的物流信息鏈斷裂”而設(shè)計(jì)的，以實(shí)現(xiàn)在惡劣環(huán)境下尤其是偏遠(yuǎn)的料場(chǎng)、井下卸貨點(diǎn)等不通網(wǎng)絡(luò)的情況下，通過(guò)計(jì)量卡攜帶卸貨信息并形成卸貨信息的同步更新。

3 卸貨驗(yàn)收系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)軟硬件環(huán)境

由于IC卡具有存儲(chǔ)容量大和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，且IC卡便于隨身攜帶，故在工業(yè)控制和一卡通計(jì)費(fèi)項(xiàng)目中常使用IC卡作為信息存儲(chǔ)的介質(zhì)[2]。在大紅山礦業(yè)的汽車衡卸貨驗(yàn)收系統(tǒng)中，使用的IC卡芯片類型為Philip Mifare1-S70（簡(jiǎn)稱M1-S70），該項(xiàng)目采用的讀寫器為“明華奧漢HD-600”手持POS機(jī)，其中M1-S70卡片的塊號(hào)范圍為0-255，卡片有4 K的存儲(chǔ)空間，即32個(gè)小扇區(qū)和8個(gè)大扇區(qū)[3]。

在具體的汽車衡計(jì)量業(yè)務(wù)邏輯中，使用了32個(gè)小扇區(qū)的前16個(gè)（0～15）單元。小扇區(qū)的結(jié)構(gòu)為：每個(gè)小扇區(qū)有4塊（塊號(hào)順序?yàn)?～3，其中含1個(gè)系統(tǒng)保留塊和3用戶自由塊），每塊16個(gè)字節(jié)，合計(jì)64字節(jié)；其中第3塊為密鑰和控制字節(jié)，它為系統(tǒng)控制區(qū)而不可寫入，否則IC卡將會(huì)被損壞；大紅山汽車衡計(jì)量應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)只使用了前3塊（即第0，1，2塊），因此前48字節(jié)對(duì)用戶是完全開放的，用戶可以自由的對(duì)這些區(qū)塊進(jìn)行讀和寫操作。汽車衡卸貨驗(yàn)收系統(tǒng)所涉及的具體扇區(qū)、塊號(hào)用途及詳細(xì)的讀寫規(guī)則見(jiàn)表1。

昆鋼大紅山汽車衡卸貨驗(yàn)收系統(tǒng)的程序開發(fā)環(huán)境為ARM Developer Suite v1.2，平臺(tái)提供了類C語(yǔ)言和相應(yīng)的示例代碼，程序開發(fā)人員能夠借助“明華奧漢HD-600”讀寫器廠商提供的SDK較為輕松地實(shí)現(xiàn)程序的編輯、編譯與燒錄。

表 1 大紅山礦業(yè)公司集中計(jì)量IC卡區(qū)塊劃分規(guī)則

3.2 卸貨信息查驗(yàn)步驟

（1）卸貨員登錄：卸貨員刷個(gè)人身份卡以登錄手持卸貨終端機(jī)。堆場(chǎng)卸貨人員必須在刷身份卡登錄后才能夠執(zhí)行與卸貨有關(guān)的操作，選擇“卸貨員登錄”菜單，系統(tǒng)驗(yàn)證成功后即可看到卸貨員姓名、卸貨地點(diǎn)、卸貨卡編號(hào)等信息，見(jiàn)圖1、圖2。

（2）查驗(yàn)卸貨信息：在確認(rèn)重車卸貨后，通過(guò)手持卸貨終端讀計(jì)量IC卡（車證卡）以得到詳細(xì)的物資信息，并與重車計(jì)量單據(jù)上的信息進(jìn)行比較和核對(duì)。查驗(yàn)物資信息可通過(guò)選擇開機(jī)畫面上的菜單項(xiàng)“讀車證卡”，并將車證卡靠近手持終端的感應(yīng)區(qū)，在屏幕上即可顯示該卡對(duì)應(yīng)的卡號(hào)、車號(hào)、物料名等信息，這些信息的真實(shí)性需人工審核，若不屬實(shí)則拒絕卸貨。查驗(yàn)卸貨信息的具體操作見(jiàn)圖3、圖4。

圖 1 卸貨員登錄

圖 2 卸貨員身份信息

圖 3 讀計(jì)量IC卡

圖 4 查看卸貨信息

（3）卸貨操作：堆場(chǎng)卸貨人員在確認(rèn)車證卡信息真實(shí)有效后，根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的卸貨選項(xiàng)。若要執(zhí)行卸貨操作，應(yīng)選擇相應(yīng)的卸貨操作選項(xiàng)來(lái)完成（寫入）對(duì)應(yīng)的卸貨類型。

圖 5 卸貨確認(rèn)選項(xiàng)

若確認(rèn)卸貨，則在卸貨終端的屏幕中給出“卸貨確認(rèn)成功”提示信息，見(jiàn)圖5、圖6。至此，表明卸貨驗(yàn)收已經(jīng)完成，駕駛員便可攜帶計(jì)量IC卡回到磅房進(jìn)行空車計(jì)量。

4 關(guān)鍵業(yè)務(wù)邏輯代碼

4.1 卸貨操作子菜單列表的定義

針對(duì)大紅山汽車衡卸貨的業(yè)務(wù)類型和實(shí)際情況，將卸貨驗(yàn)收分為四種類型，對(duì)應(yīng)著手持卸貨終端的四種卸貨操作選項(xiàng)，如圖5所示。

圖 6 卸貨操作成功

（1）卸貨確認(rèn)：正常卸貨時(shí)使用該選項(xiàng)，絕大多數(shù)情況下應(yīng)使用該選項(xiàng)。

（2）退貨且過(guò)磅：若需要退貨且承運(yùn)單位（駕駛員）要求核查貨物重量時(shí)使用該選項(xiàng)。

（3）退貨不過(guò)磅：直接退貨，承運(yùn)單位（駕駛員）不要求核查貨物重量時(shí)使用該選項(xiàng)。

（4）復(fù)磅：若對(duì)貨物重量有疑問(wèn)，或需要扣重的情況下使用該選項(xiàng)。

上述四種卸貨類型在程序?qū)崿F(xiàn)中對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)代碼如下：

4.2 卸貨操作子菜單核心實(shí)現(xiàn)代碼

卸貨操作的關(guān)鍵是要在IC卡區(qū)塊劃分規(guī)則指定的空間內(nèi)寫入當(dāng)前的卸貨信息：即卸貨員姓名、卸貨地點(diǎn)、卸貨時(shí)間、卸貨標(biāo)識(shí)。其中卸貨標(biāo)識(shí)（1代表“卸貨確認(rèn)”；2代表“退貨且過(guò)磅”；3代表“退貨但不過(guò)磅”；4代表“復(fù)磅，重新過(guò)磅”）是由卸貨人員鍵入的“卸貨操作選項(xiàng)”來(lái)作為函數(shù)的輸入，它是由單個(gè)字符表示的卸貨標(biāo)志值。

5 應(yīng)用效果

在大紅山礦區(qū)卸貨操作過(guò)程中使用“明華奧漢HD-600”型手持讀寫器作為離線卸貨終端，它采用高速32位ARM9 Risc微處理器架構(gòu)，針對(duì)Philip Mifare1-S70非接觸式卡片具有較高的讀寫速度。實(shí)際測(cè)試表明，實(shí)現(xiàn)對(duì)單張卡片64個(gè)扇區(qū)的全區(qū)塊讀寫，耗時(shí)僅需2～3 s；在卸貨驗(yàn)收的工序中，卸貨信息的寫入只需1 s。

在汽車衡計(jì)量作業(yè)的整體管控中，卸貨驗(yàn)收系統(tǒng)為汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)提供卸貨信息，以便與對(duì)應(yīng)的重車過(guò)磅數(shù)據(jù)同步，從而形成一條有關(guān)汽車物資的裝貨信息、空車計(jì)量信息、重車計(jì)量信息、承運(yùn)信息、卸貨信息的完整記錄，方便汽車物流信息的跟蹤和追溯。昆鋼大紅山汽車衡卸貨驗(yàn)收系統(tǒng)已經(jīng)使用多年，它作為昆鋼集中計(jì)量系統(tǒng)的一個(gè)子集，有效地克服了在缺少網(wǎng)絡(luò)接入條件時(shí)采集卸貨信息的缺陷，其有益的效果是實(shí)現(xiàn)了在離線情況下礦區(qū)物資信息的采集和同步，保證計(jì)量過(guò)程信息流的暢通和完整。同時(shí)擴(kuò)展了“汽車衡遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)”的適用范圍，即便在頻繁更換堆場(chǎng)、卸貨地點(diǎn)不固定、甚至是井下計(jì)量等場(chǎng)合，利用離線手持終端也能實(shí)現(xiàn)正常的卸貨操作。 同時(shí)，由于汽車衡的卸貨及進(jìn)出廠流程較為典型，對(duì)相關(guān)程序只需做較小的改動(dòng)就可適用于其他類似場(chǎng)合，因此本系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用推廣價(jià)值。