基于RFID的無人值守地磅自動稱重管理系統(tǒng)

為了提高地磅司秤作業(yè)的自動化水平，堵住物資計量稱重過程中可能存在的作弊行為，實現(xiàn)“以機器代替人”的目的，引進RFTO遠距離無線射頻識別和NFC近距離無線通信等技術(shù)，開發(fā)了杭鋼首套汽車衡遠程智能稱重管理系統(tǒng)。
0 .前言
杭州鋼鐵集團公司設(shè)備計量處管理地磅,每天都有大量的進出物資運輸車輛進行計量,雖然已實現(xiàn)了地磅之間的信息聯(lián)網(wǎng)，但物資運輸車輛進行稱重計量時，需要通過填寫委托、手動稱重確認(rèn) 等程序,有人為因素或者設(shè)備及流程本身存在的問題。由于稱重作業(yè)過程人為因素較多,容易發(fā)生差錯和產(chǎn)生漏洞，稱重的效率也得不到有效提升，日積月累會給公司造成較大的經(jīng)濟損失。通過引進 RFID遠距離無線射頻識別和NFC近距離無線通信等技術(shù)，成功開發(fā)了杭鋼首套地磅遠程智能稱重管理系統(tǒng)?；赗FID技術(shù)的遠程智能稱重管理系統(tǒng)主要由電子汽車衡、計算機、打印機、視頻監(jiān)控、無線射頻讀卡系統(tǒng)、紅綠燈、道閘、手操器及稱重管理軟件等組成,可應(yīng)用于礦山、港口、鋼鐵等行業(yè)的貨物計量?；赗FID技術(shù)的遠程智能稱重管理系統(tǒng)系統(tǒng)能快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地完成整個稱重管理流程，實現(xiàn)計量過程中數(shù)據(jù)信息采集的全自動化，不僅大大降低人員勞動強度，提高工作效率，而且徹底堵住物資計量稱重過程中的漏洞。
1.原有地磅稱重系統(tǒng)工作流程和弊端
1.1地磅改造前的稱重工作模式
1）車輛上磅。
2）司機下秤向司稱員提供委托單等相關(guān)單據(jù)。
3）司稱員手動錄人車輛相關(guān)信息及填寫委托單等相關(guān)單據(jù)。
4）稱重完畢打印磅單。
5）司機取相關(guān)單據(jù)上車離開。
1.2地磅稱重系統(tǒng)中常見的作弊手段
1）汽車過磅時手工開單。手工開具紙質(zhì)委托單易出現(xiàn)丟失、字跡不清、損壞、造假、無法追溯等問題。
2）空車加載或多車同時上磅，增加車輛的皮重,減少裝運物資凈重。
3）重車不完全上磅,減少裝運物資凈重。
4）重車過磅時，人為進行撬磅。
5）業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)。稱重前用紙質(zhì)委托單記錄相關(guān) 信息，稱重后靠紙質(zhì)磅單記錄稱重信息，以及靠紙質(zhì)單據(jù)與其他相關(guān)部門進行業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn);業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過程中易出現(xiàn)缺乏監(jiān)督、損壞、造假等問題。
6）車輛互相更換車牌作弊。
7）直接對地磅(地磅)的傳感器加裝遙控裝置，使其稱重重量改變。
8）串通更換稱重物資舞弊。
9）繞行重復(fù)上鎊稱重。
2.基于RFID技術(shù)的地磅遠程智能稱重管理系統(tǒng)
我處組織開發(fā)的地磅遠程智能稱重管理系統(tǒng)能在無人干預(yù)的情況下快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、安全、可靠地完成整個稱重計量流程,操作人員及管理人員都能在遠程對計量稱重數(shù)據(jù)及稱重過程進行實時監(jiān)控、査詢、統(tǒng)計等。
地磅遠程智能稱重管理系統(tǒng)使地磅傳統(tǒng) 稱重升華為智能化稱重,很大程度上提高了計量的信息化水平，徹底堵住了計量中的漏洞及安全隱患，減少了人工成本,提高了計量效率，加強了上級部門對計量數(shù)據(jù)的遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管。遠程集中智能化計量管理系統(tǒng)如圖1所示,無人值守控制系統(tǒng)如圖2所示。

以水渣秤為例，地磅遠程智能稱重管理系統(tǒng) 主要由下列子系統(tǒng)構(gòu)成。
1）遠距離自動識別系統(tǒng)；
2）視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)；
3）紅外檢測系統(tǒng)；
4）道閘控制系統(tǒng)；
5）信號燈控制子系統(tǒng)；
6）語音指揮子系統(tǒng)；
7）紅外防作弊子系統(tǒng)；
8）皮重超差報警子系統(tǒng)；
9）波形檢測子系統(tǒng)；
10）地磅智能稱重控制平臺；
11）遠程智能稱重工作站；
12）工業(yè)級智能手持終端；
13）其他附件,業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)卡、線材、輔料。
3.地磅遠程智能稱重管理系統(tǒng)在水渣秤的應(yīng)用
3.1水渣秤智能稱重系統(tǒng)流程
1)裝運水渣船只到港后，“船老大”去紫恒公司水歷細工細棚，雜雛人賊計質(zhì)量系統(tǒng)上做好相關(guān)委托信息。
2）紫恒操作人員登錄手持終端’錄人相關(guān)信息并鎖定手持終端,將手持終端交予“船老大”，由其自主卸貨，此時終端處于部分功能鎖定狀態(tài)（只能在卸貨時査看船裝貨量及確認(rèn)車輛信息）。
3）運輸車輛在計量完當(dāng)天第一次皮重后至1 號高爐或2、3號高爐裝貨點裝運水渣,裝運前司機把業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)卡交予煉鐵操作人員進行刷卡登記，信息將自動傳入電腦，記錄車輛裝貨地點等相關(guān)信息。刷卡后手持終端如顯示該車輛未稱過皮重，手持終端提醒需稱完皮重再裝貨。
4）裝貨完畢后至水渣秤計量’綠信號燈亮，稱重車輛進人車道，上磅后紅信號燈亮，禁止下一輛車進人車道。
5）通過秤體兩端紅外線判斷車輛是否完全上秤,并根據(jù)儀表讀數(shù)跳動情況判斷車輛是否停穩(wěn)，通過車輛上的防拆標(biāo)簽識別該車輛的相關(guān)信息。
6）確認(rèn)車輛屬于正常稱重，抓拍車輛圖像信息，與車輛毛重一起綁定記錄。
7）稱重完畢語音提示車輛下秤，主控制器將稱重數(shù)據(jù)的信息通過串口傳輸給LED大屏幕,供司機觀看核實，同時將經(jīng)過加密處理的數(shù)據(jù)上傳至計質(zhì) 量系統(tǒng)中，并存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
8）車輛行到碼頭卸貨，“船老大”刷業(yè)務(wù)卡后將車輛數(shù)據(jù)信息與委托單進行綁定，點擊允許卸貨按鈕，記錄卸貨時間并實時顯示該船已裝貨量。
9）卸貨完畢后，回到水渣秤回皮，判斷皮重是否異常，若超差會報警提示遠程管理人員。
10）把此時的皮重和稱重時間按委托單號傳回計稱量系統(tǒng)(每天稱皮重兩次，以第二次為準(zhǔn),此時的皮重使用當(dāng)天一天），系統(tǒng)自動得出車輛裝運水渣凈重。
11）該船裝貨完畢后,“船老大”點擊裝貨完畢，終端顯示該船總計裝貨量，以及傳回計稱量系統(tǒng)該委托完成的指令，打印機自動打出稱重計量報表。
水渣秤信息傳輸網(wǎng)點分布見圖3。

3.2水渣秤智能稱重系統(tǒng)功能
3.2.1地磅智能稱重控制平臺
地磅智能稱重控制平臺是本地數(shù)據(jù)處理中心,主要將本地各類傳感器信息進行采集、處理，同時將處理后的數(shù)據(jù)上傳至計質(zhì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù) 器。
地磅智能稱重控制平臺主要由工控機和各類信息采集模塊組成，其功能包括標(biāo)簽電子標(biāo)簽信息采集與管理、地磅稱重數(shù)據(jù)采集和管理、視頻圖像采集與管理、車輛磅秤輔助系統(tǒng)、LED大屏幕等，圖4為地磅智能稱重控制平臺操作界面。

3.2.2RFID電子標(biāo)簽自動識別
射頻識別（RFID)是一種非接觸式的自動識別技術(shù),它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。射頻識別技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。
RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器(或閱讀器)和應(yīng)答器(或標(biāo)簽)組成。
電子標(biāo)簽中存儲了經(jīng)過加密處理的車輛信息數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)只能由經(jīng)過授權(quán)的RFID識讀器讀取。車輛在地磅上稱重計量時，RFID識讀器自動讀取電子標(biāo)簽中加密的車輛信息，解密后，得到電子標(biāo)簽中的車牌號碼、駕駛?cè)藛T等信息。與此同時，攝像機會拍攝車輛的物理車牌，經(jīng)過圖像比對，解決了更換車牌作弊現(xiàn)象。
電子標(biāo)簽通過發(fā)卡管理系統(tǒng)事先寫人了車輛的基本信息，如車輛ID、駕駛?cè)藛T、車牌號、原始皮重等。并將電子標(biāo)簽粘貼在汽車駕駛室一側(cè)的車窗上，此時車輛擁有了獨一無二的身份證。當(dāng)安裝有電子標(biāo)簽的車輛進入識別區(qū)域，識別天線就能捕獲電子標(biāo)簽內(nèi)的相關(guān)信息，并實時發(fā)送至后臺，幫助后臺做進一步處理。標(biāo)簽一旦撕毀,將無效。
3.2.3智能稱重平臺應(yīng)用軟件
應(yīng)用程序是設(shè)備的信息采集和管理程序之間的橋梁，同時應(yīng)用程序可以在界面上模擬控制儀表進行操作(見圖4)。稱重儀表通過RS-232信號和計算機建立連接，如果現(xiàn)場和計算機相距較遠，需將儀表提供的RS - 232信號轉(zhuǎn)換為RS - 485信號以便于遠距離傳輸，在連接計算機時再將RS - 485 信號轉(zhuǎn)換為RS - 232信號接人計算機進行處理。
3.3稱重防作弊系統(tǒng)的技術(shù)手段
1）無線車號車牌信息自動識別。
2)防換車牌。電子標(biāo)簽靠自身膠粘貼于汽車駕駛室左側(cè)車窗，粘貼牢固，如撕揭電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽損毀無效。
3)使用車輛紅外防作弊子系統(tǒng),防止車輛不完全上磅。
4)監(jiān)控系統(tǒng)攝像機從不同角度對過磅車輛進行監(jiān)控,并抓拍留檔，監(jiān)控空車加載，多車同時上磅、人為橇磅等作弊行為。
5)系統(tǒng)自動采集數(shù)據(jù)，并打印機自動打印碼單，避免人為干擾因素，全程自動化管理。
6)發(fā)放電子標(biāo)簽時將車輛原始皮重等信息與電子標(biāo)簽卡號進行綁定，在每次空車過磅時進行比對，對皮重變化超出正常范圍的及時檢查并報警提示。
3.4地磅遠程智能稱重管理系統(tǒng)特點
1)從裝貨到計量及卸貨，全程自動化管理，數(shù) 據(jù)采集采用系統(tǒng)自動采集的方式，減少人為干預(yù)，提髙數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、實時性。
2）加快車輛在衡器設(shè)備上的過磅速度，提高生產(chǎn)作業(yè)效率。
3）規(guī)范過磅流程，堵住漏洞，更有效的避免作弊情況的發(fā)生。
4）對地磅進行集中式的管理，一個人可以管理多個地磅,減少司秤人員，減輕企業(yè)負擔(dān)。
5）采用電子標(biāo)簽可進行遠距離讀卡，實現(xiàn)對車輛在行進過程中讀卡，6）電子標(biāo)簽具有防拆功能，杜絕司機利用交換卡片、車牌等作弊。
完善過鎊車輛管理,做到車、卡的完美結(jié)合。
4.結(jié)語
基于RFID的遠程智能稱重管理系統(tǒng),可以通過遠程查看地磅計量信息，通過監(jiān)視裝置可實時了解現(xiàn)場車輛計量情況，提高了司秤作業(yè)的效率，降低了人力成本，堵住了可能存在的作弊行為?；?于RFID的遠程智能稱重管理系統(tǒng)在水渣秤的成功應(yīng)用,為集團公司今后在新產(chǎn)業(yè)基地及寧鋼等的推廣打下了堅實的基礎(chǔ)。

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