基于RFID的無(wú)人值守地磅自動(dòng)稱重管理系統(tǒng)

為了提高地磅司秤作業(yè)的自動(dòng)化水平，堵住物資計(jì)量稱重過(guò)程中可能存在的作弊行為,，實(shí)現(xiàn)“以機(jī)器代替人”的目的,，引進(jìn)RFTO遠(yuǎn)距離無(wú)線射頻識(shí)別和NFC近距離無(wú)線通信等技術(shù),，開發(fā)了杭鋼首套汽車衡遠(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng),。
0 .前言
杭州鋼鐵集團(tuán)公司設(shè)備計(jì)量處管理地磅,每天都有大量的進(jìn)出物資運(yùn)輸車輛進(jìn)行計(jì)量,雖然已實(shí)現(xiàn)了地磅之間的信息聯(lián)網(wǎng),，但物資運(yùn)輸車輛進(jìn) 行稱重計(jì)量時(shí),，需要通過(guò)填寫委托,、手動(dòng)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(guò)程人為因素較多,容易發(fā)生差錯(cuò)和產(chǎn)生漏洞,，稱重的效率也得不到有效提升,，日積月累會(huì)給公司造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)引進(jìn) RFID遠(yuǎn)距離無(wú)線射頻識(shí)別和NFC近距離無(wú)線通信等技術(shù),，成功開發(fā)了杭鋼首套地磅遠(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng),。基于RFID技術(shù)的遠(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng)主要由電子汽車衡,、計(jì)算機(jī)、打印機(jī),、視頻監(jiān)控,、無(wú)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(jì)量,?；赗FID技術(shù)的遠(yuǎn)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(gè)稱重管理流程，實(shí)現(xiàn)計(jì)量過(guò)程中數(shù)據(jù)信息采集的全自動(dòng) 化,，不僅大大降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度,，提高工作效率，而且徹底堵住物資計(jì)量稱重過(guò)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(jī)下秤向司稱員提供委托單等相關(guān)單據(jù)。
3）司稱員手動(dòng)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(jī)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(guò)磅時(shí)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(wú)法追溯等問題。
2）空車加載或多車同時(shí)上磅,，增加車輛的皮重,減少裝運(yùn)物資凈重,。
3）重車不完全上磅,減少裝運(yùn)物資凈重。
4）重車過(guò)磅時(shí),，人為進(jìn)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(jìn)行業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn);業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過(guò) 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(duì)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(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng)
我處組織開發(fā)的地磅遠(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng)能在無(wú)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(gè)稱重計(jì)量流程,操作人員及管理人員都能在遠(yuǎn)程對(duì)計(jì)量稱重?cái)?shù)據(jù)及稱重過(guò)程進(jìn)行實(shí) 時(shí)監(jiān)控,、査詢、統(tǒng)計(jì)等,。
地磅遠(yuǎn)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(jì)量的信息化水平,，徹底堵住了計(jì)量中的漏洞及安全隱患，減少了人工成本,提高了計(jì)量效率,，加強(qiáng)了上級(jí) 部門對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管,。遠(yuǎn)程集中智能化計(jì)量管理系統(tǒng)如圖1所示,無(wú)人值守控制系統(tǒng)如圖2所示。

以水渣秤為例,，地磅遠(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng) 主要由下列子系統(tǒng)構(gòu)成,。
1）遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)；
2）視頻監(jiān)控管理系統(tǒng),；
3）紅外檢測(cè)系統(tǒng),；
4）道閘控制系統(tǒng)；
5）信號(hào)燈控制子系統(tǒng),；
6）語(yǔ)音指揮子系統(tǒng),；
7）紅外防作弊子系統(tǒng)；
8）皮重超差報(bào)警子系統(tǒng),；
9）波形檢測(cè)子系統(tǒng),；
10）地磅智能稱重控制平臺(tái)；
11）遠(yuǎn)程智能稱重工作站,；
12）工業(yè)級(jí)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(yuǎn)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(yùn)水渣船只到港后，“船老大”去紫恒公司水歷細(xì)工細(xì)棚,，雜雛人賊計(jì)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(shí)終端處于部分功能鎖定狀態(tài)（只能在卸貨時(shí)査看船裝貨量及確認(rèn)車輛信息）,。
3）運(yùn)輸車輛在計(jì)量完當(dāng)天第一次皮重后至1 號(hào)高爐或2、3號(hào)高爐裝貨點(diǎn)裝運(yùn)水渣,裝運(yùn)前司機(jī) 把業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)卡交予煉鐵操作人員進(jìn)行刷卡登記，信息將自動(dòng)傳入電腦,，記錄車輛裝貨地點(diǎn)等相關(guān)信息,。刷卡后手持終端如顯示該車輛未稱過(guò)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(jì)量’綠信號(hào)燈亮，稱重車輛進(jìn)人車道,，上磅后紅信號(hào)燈亮,，禁止下一輛車進(jìn)人車道。
5）通過(guò)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(dòng)情況判斷車輛是否停穩(wěn),，通過(guò)車輛上的防拆標(biāo)簽識(shí)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(yǔ)音提示車輛下秤，主控制器將稱重?cái)?shù)據(jù)的信息通過(guò)串口傳輸給LED大屏幕,供司機(jī) 觀看核實(shí),，同時(shí)將經(jīng)過(guò)加密處理的數(shù)據(jù)上傳至計(jì)質(zhì) 量系統(tǒng)中,，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)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(jìn)行綁定,，點(diǎn)擊允許卸貨按鈕，記錄卸貨時(shí)間并實(shí)時(shí)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(huì)報(bào)警提示遠(yuǎn)程管理人員,。
10）把此時(shí)的皮重和稱重時(shí)間按委托單號(hào)傳回計(jì)稱量系統(tǒng)(每天稱皮重兩次，以第二次為準(zhǔn),此時(shí) 的皮重使用當(dāng)天一天）,，系統(tǒng)自動(dòng)得出車輛裝運(yùn)水渣凈重,。
11）該船裝貨完畢后,“船老大”點(diǎn)擊裝貨完畢，終端顯示該船總計(jì)裝貨量,，以及傳回計(jì)稱量系統(tǒng)該委托完成的指令,，打印機(jī)自動(dòng)打出稱重計(jì)量報(bào)表。
水渣秤信息傳輸網(wǎng)點(diǎn)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(tái)
地磅智能稱重控制平臺(tái)是本地?cái)?shù)據(jù)處理中心,主要將本地各類傳感器信息進(jìn)行采集,、處理，同時(shí)將處理后的數(shù)據(jù)上傳至計(jì)質(zhì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù) 器,。
地磅智能稱重控制平臺(tái)主要由工控機(jī)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?cái)?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(tái)操作界面,。

3.2.2RFID電子標(biāo)簽自動(dòng)識(shí)別
射頻識(shí)別（RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù),，可工作于各種惡劣環(huán)境。射頻識(shí)別技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽,，操作快捷方便,。
RFID是一種簡(jiǎn)單的無(wú)線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件,，該系統(tǒng)用于控制,、檢測(cè)和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)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(chǔ)了經(jīng)過(guò)加密處理的車輛信息數(shù)據(jù),。其數(shù)據(jù)只能由經(jīng)過(guò)授權(quán)的RFID識(shí)讀器讀取。車輛在地磅上稱重計(jì)量時(shí),，RFID識(shí)讀器自動(dòng)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(hào)碼,、駕駛?cè)藛T等信息,。與此同時(shí)，攝像機(jī)會(huì)拍攝車輛的物理車牌,，經(jīng)過(guò)圖像比對(duì),，解決了更換車牌作弊現(xiàn)象。
電子標(biāo)簽通過(guò)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(hào),、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(shí)車輛擁有了獨(dú)一無(wú)二的身份證,。當(dāng)安裝有電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)入識(shí)別區(qū)域,，識(shí)別天線就能捕獲電子標(biāo)簽內(nèi)的相關(guān)信息，并實(shí)時(shí)發(fā)送至后臺(tái),，幫助后臺(tái)做進(jìn)一步處理,。標(biāo)簽一旦撕毀,將無(wú)效。
3.2.3智能稱重平臺(tái)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(shí)應(yīng)用程序可以在界面上模擬控制儀表進(jìn)行操作(見圖4),。稱重儀表通過(guò)RS-232信號(hào)和計(jì)算機(jī)建立連接,，如果現(xiàn)場(chǎng)和計(jì)算機(jī)相距較遠(yuǎn)，需將儀表提供的RS - 232信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS - 485信號(hào) 以便于遠(yuǎn)距離傳輸,，在連接計(jì)算機(jī)時(shí)再將RS - 485 信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS - 232信號(hào)接人計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,。
3.3稱重防作弊系統(tǒng)的技術(shù)手段
1）無(wú)線車號(hào)車牌信息自動(dòng)識(shí)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(wú)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(jī)從不同角度對(duì)過(guò)磅車輛進(jìn) 行監(jiān)控,并抓拍留檔,，監(jiān)控空車加載，多車同時(shí)上磅,、人為橇磅等作弊行為,。
5)系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并打印機(jī)自動(dòng)打印碼單,，避免人為干擾因素,，全程自動(dòng)化管理。
6)發(fā)放電子標(biāo)簽時(shí)將車輛原始皮重等信息與電子標(biāo)簽卡號(hào)進(jìn)行綁定,，在每次空車過(guò)磅時(shí)進(jìn)行比對(duì),，對(duì)皮重變化超出正常范圍的及時(shí)檢查并報(bào)警提示。
3.4地磅遠(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng)特點(diǎn)
1)從裝貨到計(jì)量及卸貨,，全程自動(dòng)化管理,，數(shù) 據(jù)采集采用系統(tǒng)自動(dòng)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(shí)時(shí)性。
2）加快車輛在衡器設(shè)備上的過(guò)磅速度,，提高生產(chǎn)作業(yè)效率,。
3）規(guī)范過(guò)磅流程，堵住漏洞,，更有效的避免作弊情況的發(fā)生,。
4）對(duì)地磅進(jìn)行集中式的管理，一個(gè)人可以管理多個(gè)地磅,減少司秤人員,，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān),。
5）采用電子標(biāo)簽可進(jìn)行遠(yuǎn)距離讀卡，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛在行進(jìn)過(guò)程中讀卡,，6）電子標(biāo)簽具有防拆功能,，杜絕司機(jī)利用交換卡片,、車牌等作弊。
完善過(guò)鎊車輛管理,做到車,、卡的完美結(jié)合,。
4.結(jié)語(yǔ)
基于RFID的遠(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng),可以通過(guò)遠(yuǎn)程查看地磅計(jì)量信息，通過(guò)監(jiān)視裝置可實(shí)時(shí) 了解現(xiàn)場(chǎng)車輛計(jì)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(yuǎn)程智能稱重管理系統(tǒng)在水渣秤的成功應(yīng)用,為集團(tuán)公司今后在新產(chǎn)業(yè)基地及寧鋼等的推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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