無人值守稱重管理系統的研究以及應用

任 霖，李鎖弟，朱良愷，都豐林，都軍輝

［1.棗莊礦業（集團）有限責任公司煤炭洗選加工中心，山東 棗莊 277000；2.山東矩陣軟件工程股份有限公司，山東 濟南 250101］

無人值守計量稱重系統集合了多媒體技術、計算機技術、計量技術以及網絡技術，通過遠程運行的監控中心即可獲取來自不同的計量室中的稱重對象、供電狀態以及重量信號等信息，而后針對稱重過程進行相應的操作，或者實施管理計量業務的工作。現探討無人值守稱重管理系統的相關問題。

1 傳統式稱重系統存在的問題

傳統的稱重系統采用如下工作模式：車輛上磅之后，司機將相應的單據提交給計量中心，計量人員通過手動的方式將車輛信息錄入其中。完成稱重之后，打印計量票據，司機獲得票據后即可離開。而這種計量稱重模式為作弊行為提供了一定的條件，通過多輛汽車同時上磅稱重或者加載空車的方式，使車輛皮重增加，貨物凈重減少。針對重車，采用不完全上磅的方式，以此使貨物凈重與實際情況不相符[1]。進行重車上磅時，采用人為撬磅的方式。甚至還存在人員相互串通，更換其他貨物進行作弊或者直接更換車牌。另外還有通過繞行車輛從而實現重復稱重的目標。因此需要開發、設計與應用沒有人為干預的客觀、準確以及可靠的稱重管理系統。

2 無人值守稱重管理系統的重要性

無人值守稱重管理系統可滿足實時監控計量過程與實時傳遞并共享計量數據的需求，即使計量室中沒有負責稱重的工作人員，也能夠完成稱重工作。以衡器類型為標準對這種計量系統進行分類，可將其劃分成皮帶秤、軌道衡以及汽車衡三種，其區別主要集中體現在業務流程以及計量室中應用的設備上。當前的不少大型計量衡器都通過這種智能化、自動化的稱重系統實時發布重量信息。這一無人值守稱重管理系統始終以客戶需求為工作重點，系統功能更貼近客戶的需求，對于市場變化也保持一定的靈敏度，能夠通過精準、便捷的稱重服務來提高客戶對于自動化系統的滿意度，使企業具有更強的應變能力。貨站、垃圾場、有色金屬礦、煤礦以及發電廠等單位都可引入這種無人值守型自動稱量系統。

若在稱重計量環節中采用人工記錄的方式，不但需要很長的時間，而且還有較大的概率出現誤差。人工記錄的主觀性會帶來一些舞弊問題，影響計量數據的真實性與客觀性，直接給企業帶來經濟損失[2]。而應用該系統之后，不需要有人為干預的前提條件，稱重流程更加可靠穩定、精準安全，系統支持自動化采集稱重信息的功能，提供的稱重信息更具有可信度，同時稱重計量人員的工作強度也隨之降低。另外計量部門可依靠該系統和其他部門及時交換與共享計量數據，完成異地稱重任務，計量數據可作為企業進行生產管理與采購分析的依據。企業在擁有該系統之后，能夠及時掌握物資流向、生產、裝車發運以及銷售等重要信息，借助此類信息對物資相關工作進行指導，提高整個物資管理流程的綜合信息化水平，確保按時回收款項，加快庫存周轉速度，減少企業風險。

3 無人值守稱重的設計原則

設計無人值守稱重管理系統時，需遵守統籌規劃的原則。考慮到該系統的使用對象數量多，需要滿足多個單位的使用需求，因此必須統一實施規劃，依照多個部門的標準與規范要求進行設計，確保系統具有良好的實效性。在設計中還需重視系統的實用價值，遵守實用優先的原則，結合業務流程設定系統的功能，以實際設計需要為準，切實節省稱重現場的人力成本[3]。在關聯性原則的引導下，設計者需要確保系統與用戶所在單位的流程管理軟件以及財務軟件能夠正常對接。適當引進新技術，不過度追求頂尖技術。給系統選用擴展性較強的外部接口，按照可擴展性原則，使系統在未來出現新的業務時也能夠靈活地滿足應用需求。考慮到系統需要傳送與保存物資行業的機密數據與重要文件，所以對于系統安全保障的要求也比較高，系統需要有完備的安全防御機制。

4 無人值守稱重管理系統的應用流程與系統組成

4.1 稱重流程

無人稱重管理系統見圖1。物資的采購方或者提供方的計量業務部門可將計量申請發出，形成記錄采購方、提供方、物資名稱、物資類別以及車號信息的計量申請單。在網絡系統的支持下，申請單被傳送到相應的服務器之中。車輛進入上榜稱重環節，識別車號的裝置可通過自動識別的方式對車輛的車號與牌照信息精準識別，稱重系統可對所需數據進行查詢，對照車號，確定計量申請單。系統完成稱重任務之后，可將重量數據添加到申請單中，用戶可根據其需求實時獲取申請單。通過這種實時傳送數據的功能，促使計量數據與業務數據及時對接。服務器在連接網絡的前提下能夠將數據傳送給指揮部門、管理部門以及其他數據需求者。

圖1 無人稱重管理系統

4.2 結構組成與功能模塊

系統的組成部分包括管理軟件、手操器、檔桿機、紅綠燈、無線射頻系統、視頻監控、計算機與電子軌道衡等[4]。系統依靠連通網絡，來連接計量監控中心與所有的計量站點，使計量系統與物資業系統得以結合，提供異地稱取重量、共享數據與交換數據的功能。系統采用的動態計量方式可以保障稱重管理流程的科學性與穩定性，集中采集計量稱重數據。

4.2.1 識別車輛信息模塊

車號識別系統采用RFID 技術，可對車輛電子標簽進行掃描并做出判斷。通過實時化采集需要進行稱重的車輛所屬單位、具體車型與車號的信息，掌握車輛所處的等待、出、進等運行狀態，通過現場安裝的監控攝像機采集視頻信息，存儲短時視頻，并且進行連續的視頻監控，抓拍車廂狀態與車牌號照片，并保存這類圖片信息。系統使用的電子標簽上運用的無源射頻ID 卡無須連接電源，識別范圍極為廣闊，不僅成本低、準確度較高，還具有防拆功能與防止作弊、防盜保護等功能。

4.2.2 智能軌道稱重

車檔桿機裝置同樣采用自動化方式對稱重車輛的具體運行狀況展開識別，再加上紅綠燈牌、LED 屏幕、并聯動指示燈以及紅外感應裝置等，可對車輛進行安全調度與指揮，確保車輛能夠正常地上下軌道衡。車輛實現上衡之后，即可進行稱重，現場使用的視頻監控裝置立即采集毛重、皮重信息，再向計算機中傳輸。配合系統選擇具有不斷軌特點的動態化軌道衡，不限制通過設備區時的車速，稱重、臺面長度以及計量速度都可以滿足使用方的要求。將軸銷式剪力傳感器安裝到軌縫中，直接消除軌縫的影響，避免車輛給軌道衡造成過多沖擊，同時也可以保持更快的計量速度，避免軌道衡產生過于嚴重的磨損問題。

4.2.3 軟件應用系統

在光纖以及局域網的支持下，各個計量監控站之間可以互相連接，共同對管理范圍內各個站點的監控數據實施管理與保存，軟件可依照單位或者時間順序制作計量清單，企業將計量清單保存到數據庫中，以備后續使用。軟件引入數據庫技術與B/S 架構體系，具備安全認證的基本功能。服務器借助B/S 系統為使用者創建查詢平臺，來查找計量站中的車輛計量信息，使用者需要通過密鑰、合法身份與訪問權限才能訪問內部網絡，而后可啟動瀏覽器軟件搜索相應的運輸計量信息。

4.2.4 視頻監控系統

視頻監控系統由現場攝像機、視頻服務器、監控電視墻、存儲器等部分構成，每天可存儲海量視頻錄像。考慮到存儲視頻資源期間需要反復占用寬帶資源以及視頻訪問次數過多的問題，可單獨設置訪問存儲視頻子網，在子網中設置NAS 存儲設備與視頻服務器，避免帶寬被視頻數據過多占用。

4.2.5 智能擋車控制系統

為了以規范化的方式來管控過衡車輛，采用自動化、智能化倒閘模塊，對非過衡與過衡車輛的進出進行管控。擋車裝置被安裝到進出口位置，包括防砸線圈、擋車欄桿、自動道閘、智能控制器以及車輛檢測器等，可支持多種控制模式，包括遙控器控制、手動控制與微機控制。若車輛按照規定完成過衡稱重步驟后，攔車桿將自動放行。通過賦予擋車系統安全防砸功能，保障車輛安全。若車輛還沒有駛離欄桿位置，車輛檢測器與地感線圈可以發揮作用，確認車輛位置，同樣將開啟信號自動發出，調整欄桿形成開啟狀態，在車輛駛離原本的位置后，欄桿才會落下。

4.2.6 報表系統

稱重管理系統在提供查詢數據功能時，使用者可根據時間、發貨單、班次以及車號等不同條件完成查詢工作。系統可提供多種類型與格式的報表，包括月報表與日報表等，還可滿足用戶定制個性化稱重報表的需求。

系統中使用的LED 顯示屏具有智能化特點，可完整地顯示磅號、重量值、物料信息與車號等計量稱重相關信息，利用后臺提供的操作頁面對顯示出的信息進行調整。該系統的數控功能可以完成模擬量與開關量等數據的采集。

5 無人值守稱重管理系統的基本應用情況

5.1 主要應用特點

該自動化稱重系統具有極強的穩定性，確保其能夠保持長時間地連續運行，即使系統出現異常也能夠不間斷地完成稱重相關業務，系統中的設備也需要保持較高的可靠性，線路與設備都要保障一定的冗余。系統的易操作性也很強，操作方式簡便靈活，容易被相關人員掌握并熟練運用，維護難度較低[5]。為了日后實現對系統的有效擴充與升級，要求系統需要保持一定的擴展性，給該系統選擇模塊式結構，產生相應的優化需求后，進行增設控制模塊或者前端即可。稱重系統使用無源射頻ID 卡與RFID技術，對于各種使用場景的適應性較強，成本不高，能夠滿足長時間應用需求，提供多卡識別功能，同時帶來極為精準的計量結果。系統結合不斷軌型軌道臺面，以此保持較高的計量效率，計量過程不需進行停車操作。借助自動化采集識別系統來自動傳送并儲存與計量過程相關的數據，使各個計量站保持正常連接，從而支持企業的數據管理一體化工作，為數據共享創造良好技術條件。

5.2 系統功能

5.2.1 預防稱重作弊行為

從應用功能的角度來看，無人值守型稱重管理系統的功能極為豐富，除了最為基本的異地/遠程稱重功能以及發布、共享計量監控數據的功能外，還能實現對電源設備、計量設備的實時管理。計量室中不需要安排專門的操作人員，管理人員與計量人員被集中到監管中心，以此高效集中管理業務與操作業務。操作人員離開計量室之后，和客戶之間的聯系也被切斷，有效預防計量問題。

該系統依靠多種技術手段達到防止作弊行為出現的目的。系統通過自動化的無線系統識別車輛的車牌，電子標簽被粘貼到車輛前風擋部位，因粘貼得極為牢固，若強行揭下標簽，電子標簽必然出現損毀的情況，可避免私自更換車牌的行為。檢測車輛位置時，運用紅外定位系統，以此防止一些車輛出現不完全上磅的情況。監控系統在現場使用的攝像機可分別從多個角度來拍攝車輛過磅的畫面，并自動存檔，以此避免人為撬磅、多個車輛同時上磅以及空車加載的現象。軟件管理系統對過磅數據進行自動化采集，所以可實時記錄司磅人員的具體操作行為，減少錯誤操作產生的損失。在發放電子標簽時，可將卡號與空載狀態下車輛重量、車輛信息進行綁定，在空車過磅時展開對比，一旦車輛重量不在預設范圍內，系統將自動發出警報，相關人員可立即檢查。

5.2.2 高效完成稱重管理任務

可將無人值守稱重系統看成網絡稱重平臺，數據庫保存全部計量數據，每臺秤都對應唯一的秤號。稱重系統中預先分設了多個稱重管理區域，當有衡器進入某個管理區域中，只需把秤號添加到區域之中，區域范圍內的全部秤保存的歷史稱重數據都能夠實現與其余秤的有效共享。若指定區域范圍中的某一個衡器完成超過衡量重車的任務后，即可在此區域之中的其他秤上對空車進行稱量，無須返回到原本重車對應的秤上進行回皮稱重，以此處理異地回皮計量與異地稱重的任務。

5.3 應用效益

5.3.1 直接經濟效益

從應用效益的角度來看，無人值守型稱重管理系統的使用給企業帶來不少直接的經濟效益。首先其直接降低稱重環節的管理成本、縮減人員數量，從而減少了人力成本方面的消耗。原本磅房部門的進廠需安排兩人，出廠時則要安排四班，每班由兩人負責，還需要有人專門管理衛生。采用智能化無人稱重系統后，可縮減每班人數，只需要處理異常情況以及日常性維護工作即可，可調配磅房人員負責其他方面的工作，提高人力資源應用效率。其次還實現了對運行成本的控制。常規稱量系統中，每周都需要校對汽車衡，以此確保其精準性。一旦出現異常情況，必須立即校對，使用新的自動稱重后，磅房管理者可直接完成校對工作。稱重計量相關的紙質檔案也轉為電子檔案，節省保存空間的同時，也縮減材料費用。

5.3.2 管理效益

無人值守稱重平臺還為使用的單位帶來不少管理效益，提升計量稱重工作效率，原本一臺車需要的過磅時間在1～1.2min，而使用后，時間大幅縮短，只需要大約0.6min 就能夠完成一輛汽車的過磅任務；同時也提高了單次車輛運送量，實現了提升運行效率的目標。該系統的一個重要功能就是實時共享稱重計量以及設備管理數據。管理部門可充分掌握進廠物料以及出廠物料，確保消息在多個部門之間能夠快速、精準地傳遞，避免不同部門出現信息不對稱的情況，通過技術優化來支持財務核算以及提升作業可控性。引進新型信息化設備后，企業的發展水平也隨之提升，尤其是生產力水平方面，從而也能夠給社會提供一定的就業崗位，以此創造更多社會層面的效益。稱重計量等環節將更加公開與透明，客戶也能夠對企業產生更高的信任度，企業對外可展示更好的企業形象。

6 結語

現代企業要形成技術革新意識與創新化的管理理念，及時找出各個管理環節的缺陷，通過技術力量進行彌補。本文主要針對稱重管理環節的問題，探討無人值守型稱重系統的具體設計與應用情況。該系統在完成稱重任務的同時，給企業創造更高的管理效益、經濟效益與社會效益，企業應根據稱重環節的實際情況，繼續升級優化該系統，以此滿足稱重管理需求，提升系統的智能化程度。