汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)的研發(fā)

馮天宏

（天津港集裝箱碼頭有限公司，天津 300456）

由于貿(mào)易結(jié)算、安全防護(hù)和海關(guān)監(jiān)管的需要，港口使用大量的汽車衡計(jì)量稱重，并將稱重?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給碼頭和海關(guān)。特別是大型集裝箱碼頭，所用的汽車衡數(shù)量往往多達(dá)幾十臺，這些汽車衡分別安裝在碼頭的進(jìn)、出閘口或幾個分散的堆場閘口中，如何管理好這些汽車衡并實(shí)時(shí)監(jiān)控它們的使用狀態(tài)，已經(jīng)成為廣大計(jì)量技術(shù)人員時(shí)下急需解決的重要問題。天津港集裝箱碼頭有限公司引進(jìn)M（某）公司幾十臺汽車衡，分布在方圓幾公里的范圍內(nèi)，當(dāng)某臺汽車衡出現(xiàn)故障時(shí)，往往驅(qū)車近一個小時(shí)趕到目的地，才能解決問題。這些閘口的汽車衡都是7×24 小時(shí)不間斷地運(yùn)行，集疏港運(yùn)量大時(shí)，集裝箱卡車會排成很長的隊(duì)伍，造成集疏運(yùn)壓車的局面，不能滿足碼頭生產(chǎn)的需要，更不能優(yōu)質(zhì)地滿足客戶需求。為此，能否運(yùn)用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把幾十臺汽車衡應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)排除汽車衡發(fā)生的故障，只需輕輕松松地點(diǎn)一下鼠標(biāo)就能解決問題，并將汽車衡積累的數(shù)據(jù)，朝著智能化解決的方向發(fā)展，就成為我們研發(fā)的重中之重了。

1 基于的理念

1.1 汽車衡本應(yīng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一臺終端

汽車衡稱重技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從早期模擬式稱重計(jì)量到現(xiàn)在數(shù)字式稱重計(jì)量的轉(zhuǎn)變，所使用的傳感器和儀表也同樣經(jīng)歷了由模擬式到數(shù)字式的技術(shù)轉(zhuǎn)變。這為把汽車衡整合到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中提供了技術(shù)基礎(chǔ)和可能。早期的汽車衡應(yīng)用都是孤島式的，一臺汽車衡接入一臺計(jì)算機(jī)單獨(dú)使用。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的推廣和應(yīng)用，現(xiàn)在的數(shù)字式汽車衡儀表都提供了以太網(wǎng)絡(luò)接口，所以，將汽車衡接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，讓它成為一臺名副其實(shí)的終端，就這樣簡單地實(shí)現(xiàn)了。

1.2 用于汽車衡調(diào)整設(shè)置的衡器儀表完全能夠在計(jì)算機(jī)桌面上實(shí)現(xiàn)

汽車衡儀表具有調(diào)整和設(shè)置汽車衡的龐大功能，它就是控制和管理汽車衡的一臺“電腦”，但與真正的電腦不同的是，它不具備軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)的功能，在存儲和輸入輸出數(shù)據(jù)以及計(jì)算處理方面也不能與電腦同日而語。它只是一個簡化版的電腦。而電腦的強(qiáng)大功能完全覆蓋了它。因此，汽車衡儀表能夠完全被計(jì)算機(jī)替代，而相應(yīng)的功能在電腦上實(shí)現(xiàn)就水到渠成了。這樣實(shí)際上就把整個汽車衡搬到了計(jì)算機(jī)桌面上。

1.3 自動化集裝箱碼頭的所有設(shè)備包括計(jì)量設(shè)備的管理都應(yīng)該是智能化的

集裝箱碼頭裝卸作業(yè)的自動化，是世界范圍內(nèi)的一個發(fā)展方向。該自動化的表現(xiàn)為：裝卸作業(yè)指揮系統(tǒng)的自動化；裝卸生產(chǎn)設(shè)備作業(yè)的自動化；裝卸生產(chǎn)設(shè)備維修保養(yǎng)的自動化（智能化）；人力資源配置的自動化；公司運(yùn)作資源保障（人力，能源，資源）的自動化等等。文章主要探討的是裝卸生產(chǎn)設(shè)備維修保養(yǎng)的自動化（智能化）。試想，集裝箱碼頭裝卸生產(chǎn)設(shè)備作業(yè)的自動化中，集裝箱卡車實(shí)現(xiàn)了無人駕駛；場地橋?qū)崿F(xiàn)了無人駕駛；岸橋?qū)崿F(xiàn)了無人駕駛。這些設(shè)備都是遠(yuǎn)程控制，什么人在什么時(shí)間來檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，使設(shè)備處于完好，保證安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行？還有計(jì)量設(shè)備是否完好？貨運(yùn)計(jì)量是否準(zhǔn)確無誤？都是在自動化場景下，提出的新課題。如果把所有的設(shè)備全部接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，讓它們變成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備，我們就能實(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地掌握它們的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，排除故障（一般指電子設(shè)備的一些故障），提供設(shè)備維修保養(yǎng)時(shí)間和周期，收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)分析得出解決方案。

2 整體構(gòu)想

把汽車衡搬到計(jì)算機(jī)桌面上，就是將所有的汽車衡接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在計(jì)算機(jī)上開發(fā)汽車衡管理軟件，實(shí)現(xiàn)汽車衡傳感器的調(diào)整；汽車衡儀表的管理；汽車衡故障的排除；汽車衡運(yùn)行狀態(tài)的“體檢”；汽車衡檢定周期的管理；汽車衡運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集與分析，從而實(shí)現(xiàn)汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)的建立。

3 利用現(xiàn)有的資源

實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想不用再在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面進(jìn)行投資，只需利用集裝箱碼頭現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因?yàn)椋總€集裝箱碼頭都有自己強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，可利用的網(wǎng)絡(luò)資源也很龐大，不利用就是閑置和浪費(fèi)。越是多方面利用，越能降低投資成本，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)資源通常為：有線和無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)；強(qiáng)大的中央計(jì)算處理系統(tǒng)；人機(jī)交互與視頻處理系統(tǒng)；短信服務(wù)和郵件處理系統(tǒng)等。

4 網(wǎng)絡(luò)集成

開發(fā)這樣的系統(tǒng)首先要有強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作保障，且具備快速的光纖傳輸鏈路與無線基站傳輸鏈路。無線基站傳輸鏈路能夠保證那些距離較遠(yuǎn)且不具備鋪設(shè)光纖傳輸條件的地方。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，通過交換機(jī)與大型主機(jī)或服務(wù)器相連。如此，所有的汽車衡就變成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)里的終端。圖1 為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

圖2 數(shù)據(jù)追溯

圖3 衡器維護(hù)

圖4 檢定管理

5 軟件開發(fā)

軟件基于Windows 操作系統(tǒng)，采用Access、SQL Server數(shù)據(jù)庫，程序設(shè)計(jì)開發(fā)語言采用Microsoft.NET framework。所實(shí)現(xiàn)的功能為：

（1）用戶設(shè)置：修改密碼、新增用戶（可以設(shè)置用戶組別）、刪除用戶等功能。更換操作員不用退出系統(tǒng)就可重新登錄。

（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)置：數(shù)據(jù)庫設(shè)置、數(shù)據(jù)庫備份功能等。

（3）設(shè)備信息管理：可以根據(jù)設(shè)備名稱、設(shè)備信息類型等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出功能。

（4）設(shè)備維護(hù)：進(jìn)行衡器設(shè)備維護(hù)，包含設(shè)備名稱、IP地址、IP 端口、登錄名稱及密碼等。

（5）標(biāo)定管理：保存和查看標(biāo)定數(shù)據(jù)（設(shè)備的標(biāo)定參數(shù)、選擇的標(biāo)定日期以及設(shè)置的標(biāo)定周期）。

（6）檢定周期：顯示每個設(shè)備的上次檢定日期、下次檢定日期以及檢定周期。

（7）智能診斷：當(dāng)汽車衡出現(xiàn)故障時(shí)，能夠主動與你聯(lián)系，告知現(xiàn)在出現(xiàn)了什么狀況；能夠用汽車衡儀表排除的故障，都可以不去現(xiàn)場，在計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程桌面上解決。

6 把汽車衡搬到計(jì)算機(jī)桌面上

我們以所開發(fā)的汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)所顯示的各個畫面為例展示一下是怎樣將汽車衡搬到計(jì)算機(jī)桌面上的。

圖2 這個畫面可以查詢一個時(shí)間段內(nèi)某臺汽車衡工作狀態(tài)的信息，也就是在這個時(shí)間段內(nèi)它有什么情況發(fā)生。

圖3 這個畫面顯示的是閘口每個通道汽車衡的名稱、IP 地址、傳感器的數(shù)量以及視頻監(jiān)控的信息。

圖4 這個畫面顯示的是汽車衡檢定管理方面的信息，可以查詢到某臺汽車衡儀表和傳感器的一些參數(shù)，汽車衡檢定的日期和周期，以保證汽車衡處于法制檢定的狀態(tài)。

圖5 報(bào)警參數(shù)設(shè)置

圖5 這個畫面是對汽車衡的管理員通過短信或郵件的形式發(fā)送汽車衡的故障信息，可以發(fā)送到手機(jī)上，讓管理員或技術(shù)支持人員實(shí)時(shí)了解汽車衡所出現(xiàn)的故障信息，包括：傳感器故障、通訊故障、超載、超載結(jié)束、欠載、欠載結(jié)束、傳感器氣密件異常等等。

圖6 遠(yuǎn)程儀表

圖6 這個畫面就是將一臺汽車衡的儀表搬到了計(jì)算機(jī)桌面上，它的各個按鈕都是可以操作的，所顯示的稱重?cái)?shù)據(jù)和信息與實(shí)物儀表完全一致。這里舉個實(shí)例：假如現(xiàn)在實(shí)物儀表顯示汽車衡稱重后儀表未歸零，而現(xiàn)在需要現(xiàn)場實(shí)物儀表做清零操作，就完全可以在電腦上對虛擬儀表的清零按鈕輕點(diǎn)一下鼠標(biāo)，這樣清零操作就完成了，與在實(shí)物儀表上操作結(jié)果是一樣的。如果需要對實(shí)物儀表進(jìn)行其它操作，比如：查看衡器信息、對傳感器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、對儀表進(jìn)行設(shè)置等等，都可以在這里完成。

圖7 管理員登錄后的畫面

圖7 是管理員用戶admin 登錄后進(jìn)入的畫面，可以看到左側(cè)有一列綠燈顯示，表明各個汽車衡工作狀態(tài)正常。如果某臺汽車衡出現(xiàn)故障，燈會變紅。如果燈變黃了，說明某臺汽車衡通訊故障。各種故障信息可以在信息描述欄內(nèi)顯示，并同步以短信或郵件方式發(fā)送到設(shè)定的手機(jī)上。畫面的右側(cè)有個視頻按鈕，可以查看接入的某臺汽車衡的現(xiàn)場視頻信息。

7 在智能化方面的幾個實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

汽車衡在線智能診斷系統(tǒng)在智能化方面主要有以下表現(xiàn)場景：

（1）所有能夠用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)收集到的信息都傳送到桌面上。

（2）完全替代了人工現(xiàn)場巡查，汽車衡的運(yùn)行狀態(tài)信息全部顯示在眼前，并提供實(shí)時(shí)報(bào)警信息。

（3）通過遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場汽車衡故障的排除。

（4）汽車衡的檔案資料管理與檢定管理能夠在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)查詢。

（5）實(shí)現(xiàn)了對汽車衡狀況各個時(shí)間段的“體檢”。

（6）通過分析數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)，得出最佳的汽車衡維修保養(yǎng)解決方案。

（7）載入視頻信息，更好地再現(xiàn)現(xiàn)場場景。

（8）實(shí)時(shí)報(bào)警通知，契合人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)便捷響應(yīng)。

8 更好地契合智慧化港口的建設(shè)

智慧化港口建設(shè)已經(jīng)在世界發(fā)達(dá)國家全面展開，特別是大型集裝箱碼頭的無人集卡運(yùn)營、自動化軌道場地橋的無人駕駛運(yùn)營、岸橋無人駕駛運(yùn)營，正不斷催促著其它設(shè)備包括計(jì)量設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)自動監(jiān)控，設(shè)備維修保養(yǎng)的自動化、智能化。之前看到過一個大型設(shè)備潤滑加油管理系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對加裝在設(shè)備上各個加油部位的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，制定加油的時(shí)間和數(shù)量，完全取代人工管理。諸多信息表明，今后我們所做的工作，應(yīng)該在契合智慧化港口建設(shè)方面多下功夫，這是一個發(fā)展方向。

9 把所有設(shè)備都搬到計(jì)算機(jī)桌面上

所有適合運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的設(shè)備，都應(yīng)該大力開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件來進(jìn)行診斷和管理，這是建設(shè)智慧化港口的必要步驟。凡是能夠進(jìn)行數(shù)字量化的設(shè)備（包括元器件產(chǎn)品）都可以搬到計(jì)算機(jī)桌面上，其它不能采集數(shù)字信息的設(shè)備也可以通過加裝視頻設(shè)備傳送場景到計(jì)算機(jī)桌面上。搬到計(jì)算機(jī)桌面上，就可以讓專業(yè)技術(shù)人員更好地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，提供最佳的解決方案，使設(shè)備管理水平得到極大提升。

10 結(jié)束語

自動化、智能化的高速發(fā)展，容易引起人們對勞動用工方面的擔(dān)憂，而且投資數(shù)額較大。這里總結(jié)幾點(diǎn)想法供參考：

（1）自動化、智能化是企業(yè)未來發(fā)展的大方向。能取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，對企業(yè)更有吸引力。

（2）自動化、智能化的發(fā)展必將改變勞動用工制度，對勞動力素質(zhì)的提升有極大的幫助。

（3）企業(yè)職工可以分享自動化、智能化發(fā)展帶來的紅利，提高收入水平。

（4）自動化、智能化是以高科技為基礎(chǔ)的新型勞動方式，比以往的人工方式更忠誠，生產(chǎn)效率更高，解決問題更精準(zhǔn)。

（5）自動化、智能化的發(fā)展在淘汰一部分勞動工種的同時(shí)，也將派生新的勞動工種。

（6）投資數(shù)額較大不是問題，關(guān)鍵問題是投入產(chǎn)出比。只要把握住高產(chǎn)出比，就可以投資。