智能化稱重系統在工礦企業中的應用

楊一平?萬海林?劉國平?武建平?張明保

摘要：在工礦企業中，過磅稱重是一項重要的工作，而智能稱量系統的使用對于煤礦的過磅過程產生了顯著影響。傳統上，工礦企業使用海路、鐵路和公路等多種方式進行過秤稱重，這使得重量檢測工作量龐大且復雜。此外，由于運輸工具眾多，交通擁堵常常發生，極易引發事故，為生產帶來極大的安全隱患。智能稱重軟件將礦井中原來的資源與業務流程合理劃分，有效解決了傳統車載式稱重測量工作效率低下的問題。該軟件還能夠減少人為誤差導致的數據不精確缺陷，從而提高了過磅過程的準確性和可靠性。通過應用智能稱重系統，工礦企業不僅能夠促進經濟發展，同時也能夠實現高效的社會效益。

關鍵詞：智能化；稱重系統；工礦企業

楊一平（1982.06-），男，漢族，甘肅平涼，本科，機電工程師，研究方向：機電設備長周期穩定運行、智能化工業控制平臺及無人值守系統；

萬海林（1982.03-），男，漢族，甘肅莊浪，本科，機電高級工程師，研究方向：電氣自動化；

劉國平（1986.10-），男，漢族，甘肅莊浪，本科，機電工程師，研究方向：電氣自動化；

武建平（1982.11-）男，漢族，甘肅平涼，大專，機電工程師，研究方向：電氣自動化；

張明保（1978.09-），男，漢族，甘肅平涼，大專，機電工程師，研究方向：電氣自動化。

一、智能化稱重系統與傳統稱重技術

（一）傳統稱重技術

隨著信息技術的發展，稱量技術也在不斷進步和創新。現如今，稱重系統具有一些顯著的特點，如實時性強、相關參數多等。這些特點對稱重設備提出了一些要求，包括響應速度、可靠穩定性、溫度敏感性和分辨率等。現在主要有兩種類型的稱重系統：一種是利用內置的 A/D變換器，也就是人們所熟知的數字化重量傳感器。這種傳感器是把模擬重量傳感器的輸出信號轉化成數字輸出。該傳感器相關的性能參數如機械、溫度等，都是基于稱重傳感器的相關工藝進行模擬得出的。這種類型傳感器顯著的特點就算只能將信號進行模擬，使之變成具體的數值，但是無法改善相關的參數。另一種是完全擺脫模擬重力儀的常規補償和調節方法。這種稱重系統的原理是將相關的元件進行一系列的處理，包括貼片、固化等，再結合相關的硬件，如溫敏原件、濾波等，共同組成數字回路。與前一陣方法不同的是，該類型的稱重系統通過數字濾波、調零、補償等方法，輸出數字信號，使其按照一定的格式規則進行輸出。相比之前的方法，這種方法更為高效可靠，傳輸距離也更長。

傳統的稱重系統的模-數轉換器僅為16位（bit），通常有5萬個可供選擇的點數。而數字型智能稱重傳感器的精度為20位（bit），通常有10萬個可供選擇的點數。模擬稱量元件一般是通過人工制作的，受人為因素的影響很大。現有的零點溫度、敏感溫度、線性、遲滯、蠕變等補償方式和技術尚不完善，且各補償方式間相互影響，導致剩余誤差難以避免，制約了系統精度與穩定性的提升。采用數字化智能稱量系統，其傳感器可實現自動制造，不受人為因素的影響。它的調零、比例轉換、溫度補償、線性補償、遲滯補償和蠕變補償均由內置微處理器完成，并對各類數據進行處理和存儲。應用“數據庫”技術，使得單片機能夠對數據進行持續地辨識、修正，從而提高了系統的智能化程度和功能。

（二）智能化稱重系統概述

隨著世界計算機信息技術的迅猛發展，各行各業都在迅速采用智能化的測量檢測管理系統，工礦企業也不例外。傳統的測量稱重技術和系統已經無法滿足當今工礦企業發展的需求。目前，工礦企業中仍然采用模擬稱重系統，其核心設備是模擬稱重傳感器和模擬顯示器。與數字式稱重系統相比，模擬系統存在許多差距。輸出模擬信號較小、傳輸距離短、抗干擾性差、安全性和防偽能力較弱、儀器的顯示和控制比較復雜，容易出現故障、安裝調試不便，維修費用較高。因此，采用智能化稱量系統是目前我國工礦企業的重要方向。

隨著市場經濟的迅速發展，工礦企業對稱重過磅的要求也越來越高。但實際的稱重過磅工作環節滯后，難以滿足需求。過去稱重車輛排隊等待已成為常態，對企業效益產生了很大影響。工礦企業希望通過現代技術應用于稱量業務環節，實現智能化、高效的管理。為滿足

關工礦企業對稱量的迫切要求，有關專家和學者們采用先進的智能化技術，研制了智能稱量系統。該系統整合和改進了傳統稱重過磅的各種技術。它利用先進的智能化技術，提高了測量的精度和準確性。同時，它還具有自動化、遠程監控和數據管理等功能，提高了工礦企業的管理和效率。

二、智能化稱重系統實施目標

對于工礦企業來說，設立一個專門的部門來統一集中管理智能稱重系統是非常重要的。這樣可以確保設備的統一管理和高效運行。智能稱重系統相較于傳統的人工過磅技術有很多優勢。首先，它能夠降低工礦企業人力成本，提高工作效率。智能稱重系統采用先進的技術，可以實現更精準地稱重，減小誤差。通過視頻監控技術，可以準確記錄每輛稱重裝貨車的信息，包括車牌等相關信息，避免傳統方式中的重復稱重問題。這樣一來，可以大大提高稱重的效率，并降低誤差率。智能稱重系統還可以利用先進的信息技術，精確計算車輛到達時間，并對過磅車輛進行科學合理的控制，以避免車輛堵塞情況，進一步提高稱重過磅效率。另外，智能化稱重系統還能在適當的環節及時發出相應的提示。借助于視頻監控技術，可以有效記錄過磅車輛的相關信息，并在設立的LED大屏或數字大屏上顯示，方便相關人員查看。并且搭配語音播報相關信息，提醒過往車輛，這樣更安全、更有效。此外，智能稱重系統還具有自動報警功能，一旦出現車輛未過磅或者重復過磅的情況，就會觸發報警機制，相關工作人員接到報警信息后會及時趕去現場進行處理，從而提高稱重過磅效率。

三、智能化稱重系統組成特點

（一）系統組成特點

智能化稱重系統由軟件和硬件組成，軟件環境當中包括Windows 7/8/10操作系統，SQL Server 2005數據庫，開發語言為C#，開發環境為Microsoft Visual Studio.Net 2008，架構為C/S。硬件環境包括四個設備，分別是UHF固定式一體化讀寫器、UHF電子標簽、手持讀卡器、發卡器。智能化稱重系統終端自適應，可以靈活適配不同工礦企業終端環境。根據不同的工礦企業的個性化需求，系統可以自適應配置。智能化稱重系統有多個終端，除了自動收卡，還包括自動集中以及當場簽收等。這些終端的重要性不言而喻，正是由于這些終端的存在，才使得系統智能稱重得以實現，同時也使得無人操作模式得以實現，從而降低工礦企業用人成本，提高稱重的效率與精度。

在智能化稱重系統當中，集成設備也擁有多樣化的特征。客戶可以根據自身的實際情況，結合多樣化的操作方法進行選擇，以匹配最佳的方案。例如針對頻率，就有高中低三種類型進行選擇；針對信息源，就有有源和無源可以選擇。經過慎重選擇確定最佳方案之后，在降本增效的同時，也使得經濟效益最大化。而且，與之有關的公司也可以隨意選擇LED大屏幕的顯示方式、指示燈、語音系統和自動開關等輔助設備。這些設備的選擇可以根據實際情況而定，以達到最優化的效果。

在智能化稱重系統中，業務流程不是一成不變的，針對不同的工礦企業有著不同的過磅稱重流程，可以結合自身情況進行自定義設置，從而使得整個辦卡辦理、車卡綁定流程更為高效流暢。

在智能化稱重系統中，通過定制化過磅稱重流程，借助相關技術進行自動化檢查，檢查的對象包括車號、計重房以及磅秤等。在稱重過程中，系統完全避免人工干預，全程自動化操作。按客戶要求執行過磅時間和重量檢驗，更為精確地避免了人為作弊情況的發生。

通過使用監測裝置，能夠有效監測整個計量過程，實現高度集中化的管理。系統使用 SOA方法，將相關信息與用戶的信息系統進行高效整合，通過客戶自定義需求對原有的流程進行開發和優化。這樣可以實現系統與企業的無縫銜接，使得智能化稱重系統能夠更好地滿足企業的業務需求。

（二）系統分析

該智能化稱重系統是基于電子測量與微機監測與管理相結合的地秤自動檢測與控制系統。其中，電子計量部分主要由重量傳感器和稱重顯示儀表構成，主要實現對重量數據的采集。計算機監控管理部分由計算機、打印機、射頻識別系統、控制器、道閘、車輛檢測器、攝像機、視頻采集卡構成，主要實現稱重監控、打印磅單、生成各類匯總統計報表和綜合查詢等。

該系統可以根據不同需求采用不同的使用方式：①一機一秤。每臺機器都配備一臺地秤，適合小型稱重業務較少的單位使用。②多機網絡。多臺電腦和一臺地秤組成一個網絡，稱量工作在計量室電腦上進行，其他工作在其他部門的電腦上進行，數據存儲在數據庫服務器中，實現數據共享和協同工作。適用于需要多個部門協作進行稱重處理，并需要實時監控處理流程的中型公司。③一機多磅。一部電腦與多個地秤相連，適用于將多臺地秤集中到一個地方進行管理，稱量工作可以在同一臺電腦上完成，實現數據資源共享和統一維護處理。但在稱重業務繁忙情況下可能會有壓力。④多機多磅。多臺計算機和多臺地秤構成計算機網絡系統，稱重業務在各計量室的計算機上進行，數據存儲在數據庫服務器上，各部門、計量室可以共享數據，實現交易過程的一體化處理。適用于大型企業需要多個秤進行稱重的情況。

四、智能化稱重系統在工礦企業中應用

（一）計量

測量程序可以根據物料的進料、出料、物料的內部分配等來完成。在測量過程中，會使用到一些常見的信息，這些信息包括了車號、貨名、收貨單位、發貨單位、規格、型號等，在輸入的時候，只要雙擊鼠標就可以了，這樣可以避免再次輸入的問題，從而可以加快操作速度，減輕操作員的工作量。該系統配備的稱重儀器能夠自動接收體重數據，確保數據的準確性，并且無法手動輸入或修改，有效避免了人工輸入誤差。同時，系統還能自動提取和累加稱重數據，實現凈重數據的自動統計。此外，系統還提供了查詢功能，可以根據不同情況進行數據查詢，并生成日報、季度報表等統計總結。同時，系統還能預先儲存載貨物的重量，方便在稱重過程中進行比對參考。在稱重過程中，系統支持進、出、旋轉和復稱等多種稱重方式。此外，該系統還配備紅外車輛定位系統、視頻監視系統、車輛上下稱臺控制系統以及銷售發票系統等附加功能，以實現對車輛的定位、視頻監控，以及對車輛上下稱臺和銷售發票等操作的控制。

（二）狀態顯示

在稱量過程中，監視器屏幕能夠實時顯示稱量儀器上的重量信息。該系統實現了無人值守的管理，通過對稱量情況的實時監控，確保數據的準確性和稱量的有序進行。主界面上的體重顯示區將各稱重儀器所測得的體重數據與實際數據進行同步顯示。在稱量顯示板下方，還設有連接狀態指示燈，可指示稱量儀器與電腦的連接狀況。連接良好時指示燈為綠色，未連接時為紅色。對于稱量顯示，當稱量平臺上有一輛汽車時，稱量顯示板將亮起紅燈，其他車輛無法通行；當稱量平臺上沒有汽車時，稱量顯示板將亮起綠燈，其他車輛可以通行。這種功能可以通過在稱量臺旁設置交通信號燈來實現，以提示駕駛員在稱重完畢后立即離開，減少等待時間。

此外，在汽車稱重系統中運用道閘信號自動控制技術，實現了汽車稱重的有序進行。當紅燈亮起時，不允許載重汽車行駛；綠燈亮起時，表示車輛可以上稱。待稱的車輛在天平上時，紅燈等燈會自動亮起，并拉下道閘；過磅完成后，閘板會自動上升；車輛離開稱臺時，閘板會下降，綠燈會閃爍。這樣的控制技術保證了稱重過程的順利進行。

（三）稱重數據查詢統計

數據查詢：查看這次稱臺的稱重紀錄以及當日的全部稱重紀錄。

資料保存：具有數據的備份和還原功能，能將稱量資料備份到指定地點，并能還原備份資料，保證資料的安全性。

司磅員設置、增加、刪除稱重人員，并設定稱重人員登錄密碼。同時，管理員還可以設定主管的稱重權、參數設定權、數據查詢權等等。

參數設定電子儀器的種類，波特率：可以采用對稱性的數字來設定，可以設定資料儲存時間，可設定計量單位，可方便地印刷過秤清單。

（四）系統優勢

①提供三個層次的安全系統，即操作系統，數據庫，應用程序。②對用戶的操作進行了詳細的權限劃分，并對每個單獨的功能進行了詳細的描述，使系統管理員能夠對所有的用戶進行靈活的管理與授權：為數據的安全提供了一個自動的數據庫備份。③操作日志記錄，使用者的每個步驟都會被自動地錄入到作業日志中，讓使用者可以根據作業日志來查詢作業人員的各項作業，避免使用者對作業資料的不當處理。④對供應商、顧客等基本資料進行編號、助記符等處理，以提高工作效率。⑤具備視頻影像監視捕捉功能，紅外定位防欺騙功能，語音提示功能。

（五）應用效果

將智能化稱重系統與原模擬式電子稱重系統進行對比，原模擬式電子稱重系統中最大的問題就算無法單獨區分不同的模擬器所輸出的信號，這就導致一旦出現故障，無法及時檢測出來。這主要是由于傳統的模擬稱量模式，終端箱串聯多個模擬器輸出的信號，這些信號無法單獨區分，在一條線路上。在數字稱重傳感器中，有一個能夠對自身進行診斷的微處理器，每個微處理器都有自己的地址，能夠對各傳感器的輸出進行在線監測和智能化處理。通過這種方式，不但提高了稱量系統的可靠性，而且能夠很好地解決諸如小稱重，偏載檢測等用仿真方法很難實現的問題。再加上獨特的高精度、綜合的傳感器數字補償技術，以及長距離、高速安全的通信技術，相比于傳統的模擬傳感器，智能化稱重系統性能顯著，能更好地實現更高精度。

五、結束語

在對智能稱重系統進行有效應用后，工礦企業可以大幅度減少擁堵現象的發生，相關環節的工作人員也可以有效解放勞動力，提高工作效率，使得工礦企業管理過磅稱重更為高效順利。這使得工礦企業能夠更高效地管理過磅稱重流程，降低相關人力成本并提高經濟效益。同時，這也有助于提升企業品牌形象，并對社會效益產生積極影響。

作者單位：楊一平 萬海林 劉國平 武建平 張明保

華亭華煤清能煤化工有限責任公司

參? 考? 文? 獻

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