無人值守智能稱重系統研究

田野，商玉林，蔣東東，周吉祥，陳晨

（西安工程大學機電工程學院，陜西西安，710048）

引言

在現今電力、冶金、煤炭等行業資源緊缺的背景下，計量的準確、高效及信息化建設愈發重要，這關系到企業能否實現利潤最大化的目標。而現有的企業計量系統大多還采用靜態計量和簡單的動態計量的方式，它已不能滿足市場對企業生產高度自動化水平和快速響應能力的要求，因此如何提高稱重系統的智能化、環境適應性、抗干擾能力及魯棒性，將計量管理工作變得簡潔高效，實現了軌道衡稱重的自動化，使計量過程更加便捷、準確、可靠[1]，以迎合市場快速響應能力的需求等成為各大企業亟待解決的問題。無人值守智能稱重系統為上述問題的解決提供了一種有效的方法依據。

1 技術理論分析

我國計量系統歷經機械光柵秤計量、電結合秤計量、全電子秤微機計量到現今的無人值守遠程計量四個階段[2]。軌道衡也由傳統的只對稱重重量進行計量的靜態計量轉變優化為通過信息識別系統對車輛的其它信息進行識別，進而完成自動稱重過程的動態計量模式，實現了計量系統的智能化升級。

軌道衡主要分為靜態軌道衡和動態軌道衡兩類，國內動態軌道衡是在靜態軌道衡的基礎上，吸收國外動態電子軌道衡技術和引入計算機技術發展而來。由于速度快、精度高、不停車的獨特優點，在能源、物流、交通等行業有著廣泛的應用。近年來，國內軌道衡廠家相繼生產了軸計量和轉向架計量的動態電子軌道衡，提高了準確度及穩定性，技術上達到國際同類產品的水平，使動態軌道衡的應用邁上了新臺階[3-4]，動態軌道衡主要分類如表1。

表1 動態軌道衡分類表

2 系統的設計

2.1 系統架構

無人值守智能稱重系統主要由電子軌道衡、計算機、視頻監控、無線射頻識別系統、紅綠燈、檔桿機、手操器及稱重管理軟件等組成（如圖2）。

系統通過網絡鏈接將各計量站點與企業集中計量監控中心有機結合，以實現物資業務系統與計量系統的無縫接合、數據交換、數據共享及異地稱重，達到物資計量操作與業務管理的集中一體化監控與管理。而動態計量能快速、準確、穩定、可靠地完成整個稱重管理流程，實現計量過程中數據信息采集的自動化，降低人員勞動強度，減少操作人員，解決企業計量人力不足的問題[3]，兩者的結合，有效地解決物資計量過程中的漏洞，提高了計量效率，提升計量管控水平，達到協同高效、安全計量和降本增效的目的。

圖2 智能化稱重管理系統

2.2 系統功能模塊及實現

（1）車輛信息識別

應用RFID技術的車號識別系統通過掃描和判斷車輛的電子標簽,實時采集稱重車輛的相關信息(車號、車型、單位等)和車輛運行狀態(進、出、等待)，協同現場監控攝像機的視頻采集、短時視頻存儲及不間斷視頻監控功能實現信息處理同步自動抓拍并存儲圖片信息(車牌號和車廂狀態)。

電子標簽采用無需電源，識別范圍廣、準確率高和防拆功能且成本低、可靠性高、壽命長等特點的無源射頻ID卡，它可于各種環境長周期的操作使用，并有很好的防盜防作弊功能。

（2）軌道衡智能稱重

車擋桿機自動判別車輛的運行狀況, 協同紅外感應裝置，并聯動指示燈、LED顯示屏和紅綠燈牌自動指揮和調度車輛上下軌道衡。確定車輛完全上衡后，與軌道衡計量系統聯合自動采集稱重信息(皮重、毛重)的現場視頻監控端進行實時視頻采集、短時視頻存儲及不間斷視頻監控，并將數據網絡傳輸到計算機系統。

軌道衡選用動態不斷軌軌道衡，該軌道衡的計量車速為5km/h～40km/h，不計量時通過設備區的車速不限，計量速度和臺面長度以及稱重均滿足企業要求。且該軌道的最重要的是在軌縫處安裝了軸銷式剪力傳感器，消除了軌縫，計量軌更加平順，減少了車輛對軌道衡的沖擊，提高了計量速度，減少了軌道衡的磨損[5]。

（3）計量軟件應用系統

系統通過企業局域網或光纖，將企業各現場監控站互聯，收集并統一存儲和管理轄區各站的監控數據,并按照一定的順序（時間、單位等）歸納形成計量清單，存儲到企業數據庫,服務于企業稱重系統服務平臺。

軟件系統采用B/S架構和數據庫技術,并且擁有完善的安全認證功能。管理中心服務器通過B/S系統給管理人員提供一個對各計量站車輛計量信息進行查詢的平臺，利用合法身份或密鑰,管理人員通過互聯網安全地進入公司內部網絡,直接利用瀏覽器查詢企業運輸系統信息,實現了數據和圖像信息的共享,提升了企業管理水平。

2.3 系統工作原理及計量過程

當紅外感應設備感應到運輸車輛駛入軌道衡平臺時，系統的攝像機啟動工作，室外攝像頭開始實時記錄視頻信號，RFID車號識別系統進行掃描車載ID，同時稱量數據采集系統自啟，實時記錄識別出的車號信息并將結果傳送到企業管理系統，由系統對識別車輛進行記錄比對，并存儲車輛計量圖像，然后通過網絡傳輸到遠程監控站的視頻服務器，實現遠程監控站接收、監督、錄制和存儲計量數據和車輛相關信息，最終形成數據存儲到企業內部數據庫。實現企業內部數據共享，方便企業管理人員通過本地或遠程地訪問企業數據庫達到隨時查詢和調用數據信息。

3 系統的特點

（1）采用RFID技術和無源射頻ID卡，成本低、環境適應性強，可高速多卡識別和長周期使用，降低了成本，提高了計量的準確性。（2）采用動態不斷軌軌道臺面，計量不停車、速度快，提升了計量效率。（3）通過自動識別采集，建立了計量過程數據自動傳送及存儲機制，并通過各計量站的相互鏈接，實現企業數據共享和集中一體化管理。（4）合理優化了計量流程，提升了計量效率，提高了企業信息化水平，增強了企業的核心競爭力。

4 結束語

結合動態軌道衡于稱重系統的無人值守智能稱重系統，通過對運輸車輛在運動狀態下進行信息的自動識別協同現場視頻監控和遠程訪問企業中心數據庫和調用計量信息的方式，合理地優化了企業計量流程。

[1]鄧奇勛.基于物聯網的智能電子汽車衡系統[J].計量與測試技術, 2017,44(03): 55-56.

[2]張成軍, 張本昕, 楊林.智能軌道衡稱重系統在鋼廠應用研究[J].工業計量, 2016, 26(02): 31-35.

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

[4]曾實現, 薛蕊, 陳江波.基于物聯網 RFID技術的導引系統設計與研究[J].現代電子技術, 2017, 40(19): 22-24.

[5]姜會增, 李世林.自動軌道衡的現狀與發展前景[J].衡器, 2013, 42(09):1-4.