無人值守智能稱重交叉驗證技術

趙得強，王吉會

（1.龍口濱港液體化工碼頭有限公司，山東 龍口 265700；2.煙臺天訊信息技術有限責任公司，山東 煙臺 264000）

0 引言

近年來，隨著我國經濟的高速發展，倉儲物流行業也迅速崛起，許多企業都建設了無人值守稱重管理系統，該系統能對電子磅進行科學有效的管理，同時減少了人員的勞動強度，提高了工作效率。但是大部分無人值守系統都將重點放在快速通行和稱重管理上，沒有對電子磅數據作假和閉環核放情況進行深入的技術研究，使得不法分子有空可鉆。因此，筆者結合個人多年來的一些工作經歷和建設油品出庫一卡通無人值守智能地磅的經驗，通過交叉驗證技術，實現了客觀稱重和閉環管理及智能核放，防止數據作假情況的發生。

1 零點斜率監測技術

電子地磅數據作假，第一種主要是零點數據作假，其原理是，通過更改或控制儀表零點數據來實現，地磅遙控作弊大部分采用改變零點的方法，對此，我們采用了零點數據采樣校證技術。系統在地磅開始工作時和工作中會記憶空秤零點的大小，如果零點發生變化，系統會采樣取得電子磅空閑時的零點數據，顯示器的零點顯示值也會產生變化，如果變化超過正常的閾值，系統會自動報警和切斷稱重數據。考慮到天氣的影響及設備老化等因素，同時我們還會自適應零點漂移，跟蹤正常的零點數值，去除干擾，減少誤報。下面是我們在無人值守系統中為防止零點作假，采用斜率技術進行監測的設計。

為了防止假冒零點，采用雷達和車輛觸發器自動進行車輛上磅檢測，當管理服務器檢測到電子磅上沒有車時，采樣儀表上的稱重數據，并自動計算該數值在質量曲線上的斜率k=(y1-y2)/(x1-x2)，以備后用。理想情況下，斜率k=0 ；考慮到干擾及零點漂移等情況，采用自學習自校正技術來校準儀器零點，設定零點斜率閾值，如果某時間點的零點斜率出現異常，系統自動記錄并進行零點數據異常報警，同時自動切斷稱重數據。如圖1所示。

圖1 電子磅車輛自動檢測器

設定電子磅單向通行，即電子磅為單向磅。電子磅上電正常運行后，設定，然后對Q端進行檢測，Q=0確定地磅為空磅，磅上沒有車。這時，系統采集電子磅的零點數據，進行零點斜率效驗。當電子榜上有車進入時，系統會自動檢測到車輛上磅，這時Q=1。

流程圖見圖2。

圖2 電子磅零點斜率校驗流程圖

2 最小二乘方法和最大熵法防作弊技術

采取零點數據防作假措施后，還要注意防止稱重過程中的數據作假。許多司機試圖通過采用改變系統數據的方法來賺取不義之財。如圖3所示，電子磅上面沒有車也就是空稱時，滑片在滑動變阻器的上端，R1阻值最大；有車時，滑動變阻器在重壓下下滑，R1有效阻值變小，這樣電流對應的質量就會顯示在顯示器上，實現了電子磅的客觀稱重。

圖3 電子磅稱重原理圖

如果人為改變R1或R2的阻值，稱重數據將發生變化并且不再客觀，作假裝置（遙控芯片）通常安裝在稱重傳感器的信號電纜、稱重顯示儀表和接線盒內。作假裝置加裝并啟動后，對地磅的電阻進行控制，改變地磅電流從而改變地磅稱重數值。這種手段比較隱蔽，不易發現，所以我們應該特別注意，加以防范。

對于改變電子磅增益的作假方法，我們主要采用了最小二乘方技術和最大熵技術來進行預防。基本原理是：采用雷達和車輛觸發器自動進行車輛上磅檢測，當檢測到車輛時，系統軟件經串口分配器接在表頭RS-232口上面，按照電子磅通信協議，讀取車輛質量，然后進行多種方法交叉并用的防作假檢查[1]。

最小二乘方法（又稱最小平方法）是就是通過最小化誤差的平方和，求得系統的直線函數，使得稱重實際數據和預測數據基本相符，稱重數據客觀公正。

一般來說，電子磅模數轉換后的數字和車輛在地磅衡器上的質量是線性關系。出廠前已經標定好。我們可以根據理想直線計算出數字與質量的斜率后作為一個參考數據存儲起來。在實際稱重時，采用最小二乘方法，將稱重數據{X1,Y1}，{X2,Y2},...{Xn,Yn}與直線y=a+bx進行擬合；誤差為ei=yi-（a+bxi），我們使誤差為最小，也就是最小。求導然后依據yi=a+bxi,j= 1,2,…m的結果，與實際稱重結果進行核對，然后檢查稱重數據，當誤差超過閾值時，進行報警，同時切斷稱重數據，將相應的車牌號錄入重點檢查名單內。

圖4 車輛稱重離散數據圖

在采用最小二乘法進行曲線擬合時，我們實際在進行智能稱重的過程中，得到的中線是一些離散的點，它不是一條順滑的曲線，因此我們的擬合直線，需使用中線平均法和經驗數據法對擬合曲線進行修正，這樣保證數據更精確。

信息熵是信息量的表示方法。對于隨機變量X，嫡可定義為：總高度為fi離散分布的數據的熵為為第i個數據的值。

對于有約束條件的情況，采用拉格朗日乘子法來求解最大熵。在計算機中，可以通過迭代算法等數值解法進行求解[2]。

在電子磅稱重過程中，最大熵預測法與最小二乘法法交叉使用，復合驗證車輛真實質量，進行稱重數據客觀性檢查和處理[3]。

3 DGPS定位和閉環核放技術

作業車輛進入油品庫區內后，我們還需要對運輸車輛進行位置監控。為了提高定位的精度，加強對車輛的監管，我們采用了差分GPS（DGPS）對運輸油品車輛在庫區內的行駛過程進行監控和定位。設已知基準站的精密坐標(x0,y0,z0)，可求坐標改正數：，通過網絡發送出去，用戶接收機接收后改正：考慮用戶位置改正的瞬時變化，可得：這樣在用戶坐標中消去了基準站與用戶站的共同誤差，可以非常精確地監控油品車輛在庫區內的運行情況。若車輛在庫區內停留，當車輛停留超過規定的時間后，系統會自動提示并報警，將車牌號計入重點檢查名單內。

當庫區內的車輛離開時，需要進行合規性檢查。大部分庫區油品車輛出門核放仍然采用人工驗放和紙質票據為主的管理方式，導致了驗放時間長、小票容易污損和丟失，無法復合認證等缺點，容易產生舞弊和人情核放情況。為克服傳統驗放方式的缺點，防止作弊和人情核放，加快通行效率，我們采用電子車牌識別技術、作業車輛IC卡識別技術、作業車輛流程驗證的閉環驗證技術，出門時，司機刷IC卡，車牌識別系統自動識別車牌，進行流程驗證，三種驗證都符合要求，電子道閘自動抬桿，記錄放行。否則，車輛存在著違規情況[4]。

圖5 電子磅稱重驗證流程圖

這種驗證技術，加快了車輛在進出口的通行速度，同時提高工作效率，堵塞了管理漏洞，起到了良好的效果。

4 結束語

綜上所述，隨著生產的發展和科學技術水平的進步，無人值守系統的使用越來越多，因此，無人值守系統除了要將重點放在快速通行和稱重管理上，還應該對電子磅數據作假和閉環核放情況進行深入的技術研究，杜絕無人值守系統的漏洞，使得無人值守系統的安全性不斷提高，技術手段逐步加強，使得不法分子無機可乘。對于無人值守系統我們不僅要加強管理，增加巡查力度，還要通過堅持使用多種的先進技術，使用先進科技手段，提高系統的健壯性，以提高過磅水平的方式來減少企業的經濟損失，杜絕“跑冒滴漏”情況，保證公平公正交易，保證衡重過程的客觀性，為社會的和諧發展做出貢獻。■