基于遠程虛擬仿真技術的汽車衡檢定方法

摘要：大型集裝箱碼頭使用的汽車衡，通常在數量上有幾十臺乃至上百臺，安裝方式也是密集地排列在進、出閘口，汽車衡儀表全部集中放置在閘口旁的設備間內，這為汽車衡的檢定工作提出了新的課題，它打破了那種傳統的一秤一磅房的安裝方式，使得傳統的汽車衡檢定方式發生了變化。為適應生產所需，我們開發了汽車衡在線智能診斷系統，該系統是將所使用的一臺或多臺汽車衡接入計算機網絡中，利用諸多先進技術收集汽車衡的運行狀態信息，對汽車衡進行運行管理、維修保養、遠程監控、故障排除、檢定管理、使用場景再現等等的綜合性、一體化系統。本文就如何運用該系統中的遠程虛擬仿真技術針對大型集裝箱碼頭的汽車衡檢定工作進行了全面的探討。

關鍵詞：汽車衡檢定;遠程虛擬仿真;圖像壓縮;視頻再現;音頻傳播

1汽車衡在線智能診斷系統中用于汽車衡檢定所采用的技術

遠程虛擬仿真技術的實現方法是：（1）將汽車衡稱重儀表的操作顯示屏幕做成虛擬圖像，經過圖像壓縮技術，通過網絡TCP/IP協議傳輸到計算機軟件，計算機軟件利用算法來解析壓縮文件，然后還原至計算機屏幕上。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顯示界面（涉及到不同像素和大小），同時還要將界面信息壓縮好后傳至辦公室計算機，實時性要求非常高。（2）辦公室計算機軟件還原顯示儀表操作界面后，這個只是完成了一部分顯示的功能，更重要的是進行遠程操作，才是真正意義上的仿真終端的實現。因此，軟件在顯示界面的同時，設計了仿真的虛擬按鍵，比如1～9的數字鍵，上下左右的方向鍵及回車鍵等等，當這些按鍵在獲取焦點并觸發“按下”的動作的同時，通過基于TCP/IP的網絡傳輸協議發送至汽車衡稱重儀表。（3）儀表接受對方的命令后，根據命令的定義不同，結合當前的顯示界面，進行不同功能實現（對傳感器參數的角差調整、編址、校正等調整設置;對汽車衡系統儀表自診斷、傳感器維護、日志文件等的維護），也實時的將界面壓縮文件反饋至計算機軟件進行同步顯示，做到任意一方操作，都能同步顯示統一功能界面。

其設計思想就是將汽車衡稱重儀表的界面顯示在遠程電腦上，并且界面的各個按鈕都可以操作，所顯示的稱重數據和信息與實物儀表完全一致。例如現在實物儀表顯示汽車衡稱重后儀表未歸零，而現在需要去現場實物儀表那做清零操作，就完全可以在辦公室電腦上對著這個遠程虛擬仿真界面的清零按鈕輕點一下鼠標，這樣，清零操作就完成了，與在實物儀表上操作的結果是一樣的。如果需要對實物儀表進行其它操作，比如：查看衡器信息，對傳感器參數進行調整，對儀表進行設置等等，都可以在這里完成。

所開發的軟件分為兩部分，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。

儀表軟件實時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，軟件會實時的保存當前的圖片至儀表的內存，有幾種方式會觸發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，儀表界面顯示的內容發生變化，比如主界面的重量變化，傳感器內碼值、溫度等信息變化;第三，儀表界面沒有變化時，理論上每秒3～5張圖片會自動保存至儀表內存。

觸發以上幾個條件后，儀表軟件會把界面圖片保存至內存，主要是兩方面的數據，第一是像素位置數據，類似于XY坐標，第二是每個像素的顏色數據。然后需要壓縮圖像以提高傳輸效率，儀表軟件首先會確定圖像中哪些區域是相同的，哪些是不同的。包括了重復數據的圖像（例如儀表背景色藍色） 就可以被壓縮，只有藍色的起始點和終結點需要被記錄下來。但是藍色可能被數字、標記符號等對象掩蓋，這些就需要另外記錄，這樣可以刪除一些重復數據，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境并提高了檢定工作效率

大型集裝箱碼頭進出閘口的汽車衡通常是集中放置，且儀表都放在旁邊的設備間，與計算機網絡系統的交換機、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，同時在汽車衡儀表中設定并輸入固定網段的IP地址，通過交換機與大型主機或服務器相連。

該設備間環境較差，一是噪聲大;二是溫度低;三是空間擁擠狹小;四是看不到現場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場，是不切實際的。

把汽車衡儀表和現場音像全部移到辦公室的計算機桌面上，讓檢定工程師坐在辦公室里對汽車衡進行檢定，是大型集裝箱碼頭汽車衡檢定的一種創新模式。

未采用本系統之前，汽車衡檢定工作效率低，每小時檢定2-3臺;采用本系統之后，檢定工作組織程序化，數據傳送快速便捷，場景互動及時方便，使檢定工作效率大幅提升，每小時檢定4-5臺，是原來的2倍，每天能檢定20-30臺汽車衡。

3汽車衡在線智能診斷系統中有關汽車衡性能檢定的畫面

對于《數字指示秤》國家計量檢定規程（JJG 539-2016）中規定的第6部分（通用技術要求）和第7部分（計量器具控制）中7.1檢定用標準器具;7.2檢定條件;7.3檢定項目;7.4通用技術要求的檢查可以由現場的計量檢定工程師執行或在計量性能檢定之前由計量檢定工程師提前執行。

下面展示的是汽車衡在線智能診斷系統中有關汽車衡計量性能檢定的相關畫面。

從這里我們看到，大型集裝箱碼頭的汽車衡檢定完全按照《中華人民共和國計量法》中的兩個重要“法條”進行，只是將現場場景和汽車衡的運行狀態數據傳送到了辦公室計算機桌面，計量檢定工程師以視頻傳送和音頻傳播與現場工作人員互動，以遠程虛擬仿真終端對汽車衡參數進行調整和設置，經過OIML認證的計算機軟件充分發揮了應有的作用，完全符合《數字指示秤》國家計量檢定規程。

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