基于遠(yuǎn)程虛擬仿真技術(shù)的汽車衡檢定方法

摘要：大型集裝箱碼頭使用的汽車衡，通常在數(shù)量上有幾十臺(tái)乃至上百臺(tái)，安裝方式也是密集地排列在進(jìn)、出閘口，汽車衡儀表全部集中放置在閘口旁的設(shè)備間內(nèi)，這為汽車衡的檢定工作提出了新的課題，它打破了那種傳統(tǒng)的一秤一磅房的安裝方式，使得傳統(tǒng)的汽車衡檢定方式發(fā)生了變化。為適應(yīng)生產(chǎn)所需，我們開(kāi)發(fā)了汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將所使用的一臺(tái)或多臺(tái)汽車衡接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，利用諸多先進(jìn)技術(shù)收集汽車衡的運(yùn)行狀態(tài)信息，對(duì)汽車衡進(jìn)行運(yùn)行管理、維修保養(yǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障排除、檢定管理、使用場(chǎng)景再現(xiàn)等等的綜合性、一體化系統(tǒng)。本文就如何運(yùn)用該系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程虛擬仿真技術(shù)針對(duì)大型集裝箱碼頭的汽車衡檢定工作進(jìn)行了全面的探討。

關(guān)鍵詞：汽車衡檢定;遠(yuǎn)程虛擬仿真;圖像壓縮;視頻再現(xiàn);音頻傳播

1汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)中用于汽車衡檢定所采用的技術(shù)

遠(yuǎn)程虛擬仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法是：（1）將汽車衡稱重儀表的操作顯示屏幕做成虛擬圖像，經(jīng)過(guò)圖像壓縮技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議傳輸?shù)接?jì)算機(jī)軟件，計(jì)算機(jī)軟件利用算法來(lái)解析壓縮文件，然后還原至計(jì)算機(jī)屏幕上。由于儀表的圖像很多，涉及到所有的操作顯示界面，采用特殊的屏幕采集方式，利用算法軟件不斷的輪詢各個(gè)顯示界面（涉及到不同像素和大小），同時(shí)還要將界面信息壓縮好后傳至辦公室計(jì)算機(jī)，實(shí)時(shí)性要求非常高。（2）辦公室計(jì)算機(jī)軟件還原顯示儀表操作界面后，這個(gè)只是完成了一部分顯示的功能，更重要的是進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，才是真正意義上的仿真終端的實(shí)現(xiàn)。因此，軟件在顯示界面的同時(shí)，設(shè)計(jì)了仿真的虛擬按鍵，比如1～9的數(shù)字鍵，上下左右的方向鍵及回車鍵等等，當(dāng)這些按鍵在獲取焦點(diǎn)并觸發(fā)“按下”的動(dòng)作的同時(shí)，通過(guò)基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議發(fā)送至汽車衡稱重儀表。（3）儀表接受對(duì)方的命令后，根據(jù)命令的定義不同，結(jié)合當(dāng)前的顯示界面，進(jìn)行不同功能實(shí)現(xiàn)（對(duì)傳感器參數(shù)的角差調(diào)整、編址、校正等調(diào)整設(shè)置;對(duì)汽車衡系統(tǒng)儀表自診斷、傳感器維護(hù)、日志文件等的維護(hù)），也實(shí)時(shí)的將界面壓縮文件反饋至計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行同步顯示，做到任意一方操作，都能同步顯示統(tǒng)一功能界面。

其設(shè)計(jì)思想就是將汽車衡稱重儀表的界面顯示在遠(yuǎn)程電腦上，并且界面的各個(gè)按鈕都可以操作，所顯示的稱重?cái)?shù)據(jù)和信息與實(shí)物儀表完全一致。例如現(xiàn)在實(shí)物儀表顯示汽車衡稱重后儀表未歸零，而現(xiàn)在需要去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物儀表那做清零操作，就完全可以在辦公室電腦上對(duì)著這個(gè)遠(yuǎn)程虛擬仿真界面的清零按鈕輕點(diǎn)一下鼠標(biāo)，這樣，清零操作就完成了，與在實(shí)物儀表上操作的結(jié)果是一樣的。如果需要對(duì)實(shí)物儀表進(jìn)行其它操作，比如：查看衡器信息，對(duì)傳感器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)儀表進(jìn)行設(shè)置等等，都可以在這里完成。

所開(kāi)發(fā)的軟件分為兩部分，一部分作為儀表軟件安裝在汽車衡稱重儀表，一部分作為終端軟件安裝在虛擬仿真終端。

儀表軟件實(shí)時(shí)采集顯示界面的圖案。汽車衡稱重儀表每次顯示不同的界面，軟件會(huì)實(shí)時(shí)的保存當(dāng)前的圖片至儀表的內(nèi)存，有幾種方式會(huì)觸發(fā)儀表保存顯示界面的圖片，第一，接到命令后需要切換儀表顯示的界面;第二，儀表界面顯示的內(nèi)容發(fā)生變化，比如主界面的重量變化，傳感器內(nèi)碼值、溫度等信息變化;第三，儀表界面沒(méi)有變化時(shí)，理論上每秒3～5張圖片會(huì)自動(dòng)保存至儀表內(nèi)存。

觸發(fā)以上幾個(gè)條件后，儀表軟件會(huì)把界面圖片保存至內(nèi)存，主要是兩方面的數(shù)據(jù)，第一是像素位置數(shù)據(jù)，類似于XY坐標(biāo)，第二是每個(gè)像素的顏色數(shù)據(jù)。然后需要壓縮圖像以提高傳輸效率，儀表軟件首先會(huì)確定圖像中哪些區(qū)域是相同的，哪些是不同的。包括了重復(fù)數(shù)據(jù)的圖像（例如儀表背景色藍(lán)色） 就可以被壓縮，只有藍(lán)色的起始點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)需要被記錄下來(lái)。但是藍(lán)色可能被數(shù)字、標(biāo)記符號(hào)等對(duì)象掩蓋，這些就需要另外記錄，這樣可以刪除一些重復(fù)數(shù)據(jù)，大大減少要保存的圖像尺寸。

2極大地改善了檢定工程師的工作環(huán)境并提高了檢定工作效率

大型集裝箱碼頭進(jìn)出閘口的汽車衡通常是集中放置，且儀表都放在旁邊的設(shè)備間，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換機(jī)、集線器、UPS電池組等在一起，需要將儀表與集線器相連并接入交換機(jī)，同時(shí)在汽車衡儀表中設(shè)定并輸入固定網(wǎng)段的IP地址，通過(guò)交換機(jī)與大型主機(jī)或服務(wù)器相連。

該設(shè)備間環(huán)境較差，一是噪聲大;二是溫度低;三是空間擁擠狹小;四是看不到現(xiàn)場(chǎng)汽車衡檢定中砝碼的擺放情況。檢定工程師在這里一邊看儀表指示，一邊看汽車衡檢定現(xiàn)場(chǎng)，是不切實(shí)際的。

把汽車衡儀表和現(xiàn)場(chǎng)音像全部移到辦公室的計(jì)算機(jī)桌面上，讓檢定工程師坐在辦公室里對(duì)汽車衡進(jìn)行檢定，是大型集裝箱碼頭汽車衡檢定的一種創(chuàng)新模式。

未采用本系統(tǒng)之前，汽車衡檢定工作效率低，每小時(shí)檢定2-3臺(tái);采用本系統(tǒng)之后，檢定工作組織程序化，數(shù)據(jù)傳送快速便捷，場(chǎng)景互動(dòng)及時(shí)方便，使檢定工作效率大幅提升，每小時(shí)檢定4-5臺(tái)，是原來(lái)的2倍，每天能檢定20-30臺(tái)汽車衡。

3汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)中有關(guān)汽車衡性能檢定的畫面

對(duì)于《數(shù)字指示秤》國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程（JJG 539-2016）中規(guī)定的第6部分（通用技術(shù)要求）和第7部分（計(jì)量器具控制）中7.1檢定用標(biāo)準(zhǔn)器具;7.2檢定條件;7.3檢定項(xiàng)目;7.4通用技術(shù)要求的檢查可以由現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量檢定工程師執(zhí)行或在計(jì)量性能檢定之前由計(jì)量檢定工程師提前執(zhí)行。

下面展示的是汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)中有關(guān)汽車衡計(jì)量性能檢定的相關(guān)畫面。

從這里我們看到，大型集裝箱碼頭的汽車衡檢定完全按照《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》中的兩個(gè)重要“法條”進(jìn)行，只是將現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景和汽車衡的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到了辦公室計(jì)算機(jī)桌面，計(jì)量檢定工程師以視頻傳送和音頻傳播與現(xiàn)場(chǎng)工作人員互動(dòng)，以遠(yuǎn)程虛擬仿真終端對(duì)汽車衡參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置，經(jīng)過(guò)OIML認(rèn)證的計(jì)算機(jī)軟件充分發(fā)揮了應(yīng)有的作用，完全符合《數(shù)字指示秤》國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮天宏.汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)的研發(fā)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021年（12）：9-12.

[2]馮天宏.天津港資源杠桿延長(zhǎng)策略探討[J].港口經(jīng)濟(jì)，2008年（01）：33-34.

[3]馮天宏.科學(xué)管理自來(lái)水管路的方法[J].中國(guó)計(jì)量，2006年（09）：24-25+28.

[4]馮天宏.集裝箱碼頭能源節(jié)約之面面觀[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2006年（02）：55-57.

[5]馮天宏. 建立以計(jì)量檢測(cè)為基礎(chǔ)的節(jié)水管理辦法[J].天津港口，2005年（06）：29-31.

[6]馮天宏.國(guó)內(nèi)首臺(tái)SCS-100MM雙箱稱重電子汽車衡在天津港安裝成功[J].METTLER TOLEDO IN CHINA，2005年（12）：10.