汽車衡自動稱重系統(tǒng)的設(shè)計

朱亞萍，羅 成

(杭州電子科技大學自動化學院，浙江杭州310018)

0 引言

中國是鋼鐵生產(chǎn)的大國，從1996年鋼產(chǎn)量首次突破1億噸開始，一直穩(wěn)居世界鋼產(chǎn)量排名第一的位置［1］。然而，成績的背后卻難掩中國鋼鐵企業(yè)普遍面臨的經(jīng)營困難，如技術(shù)水平較低、組織結(jié)構(gòu)不合理等。因此，從我國鋼鐵工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的角度考慮，需要對鋼鐵工業(yè)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展有一個全面的認識及判斷。稱重技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，為工業(yè)過程提供了準確的計量手段;然而傳統(tǒng)的稱重［2］方式主要由人工控制和讀取，容易受人為因素影響，稱重自動化程度低，達不到高效和準確稱重的目的，并且浪費很多的人力和物力，效率低、誤差大，造成不必要的損失。為此，本文運用視頻監(jiān)控、射頻識別［3］、車牌識別、計算機和通信網(wǎng)絡(luò)等先進技術(shù)，設(shè)計汽車衡自動稱重系統(tǒng)，實現(xiàn)汽車衡稱重數(shù)據(jù)的自動采集和管理，為企業(yè)起到了減員增效、節(jié)支創(chuàng)收、減少誤差的作用。

1 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計

整個系統(tǒng)包含稱重系統(tǒng)、車輛識別系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等部分，如圖1所示。稱重系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的核心部分，可以全面掌握磅房的實時狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則實現(xiàn)自動稱重，記錄讀取車輛對應(yīng)的卡號、車牌、時間以及重量信息，同時把這些信息和稱重數(shù)據(jù)傳送給中心站數(shù)據(jù)服務(wù)器和相關(guān)票據(jù)的打印等工作;車輛識別系統(tǒng)采用卡號和車牌識別雙重機制，當車牌與IC卡信息不符時會自動報警，保證了稱重過程的安全與完整性;視頻監(jiān)控系統(tǒng)對稱重場地全景進行實時監(jiān)控，使中心站可以遠距離觀察現(xiàn)場實況，實現(xiàn)現(xiàn)場的管理。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 車輛稱重控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計

稱重系統(tǒng)采用多層架構(gòu)設(shè)計［4］，如圖2所示(其中箭頭表示數(shù)據(jù)流向圖):

圖2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)自下而上為信號發(fā)生和控制響應(yīng)層、稱重控制層、數(shù)據(jù)存儲與服務(wù)層、數(shù)據(jù)展現(xiàn)和應(yīng)用層:(1)信號發(fā)生和控制響應(yīng)層。這是磅房檢測與控制設(shè)備層，包括各類車輛和磅房狀態(tài)檢測和稱重控制輸出響應(yīng)設(shè)備，該層與稱重控制層采用RS485［5］和IO通訊;(2)稱重控制層。該層在稱重前置機上部署稱重控制軟件，在核心控制框架下，包括了車輛檢測、讀卡、稱重、車牌識別和數(shù)據(jù)上報等子系統(tǒng)，按照稱重控制流程，完成整個稱重過程中的檢測和控制以及與稱重中心的數(shù)據(jù)交換;(3)數(shù)據(jù)存儲與服務(wù)層。稱重中心服務(wù)軟件包括核心服務(wù)、前置稱重站點數(shù)據(jù)交換服務(wù)、稱重記錄數(shù)據(jù)交換服務(wù)和稱重數(shù)據(jù)庫。核心服務(wù)包括前置稱重站點狀態(tài)管理、稱重自動匹配、稱重數(shù)據(jù)的存儲與獲取;(4)數(shù)據(jù)應(yīng)用展現(xiàn)層。本系統(tǒng)提供C/S應(yīng)用模式，提供系統(tǒng)維護、稱重記錄管理、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計、實時監(jiān)控等操作功能。

2.2 稱重流程設(shè)計

以單臺汽車衡的工作流程為例，稱重流程圖如圖3所示:

圖3 稱重控制流程圖

稱重車輛到達磅房時，紅綠燈為綠燈，表示車輛可以通行。車輛上衡開始，稱重過程開始計時，綠燈滅，紅燈亮，進入稱重過程。讀取車輛重量數(shù)據(jù)，對重量變化進行判斷，待重量值增加到某預(yù)先設(shè)定車輛重量最小值時，通過車檢器判斷車輛是否完全上衡。當車輛在汽車衡上合適位置時，進入稱重過程。

讀卡器讀卡并把信息傳到稱重前置機，校驗卡號和授權(quán)稱重地磅號。同時前方視頻拍照并進行車牌識別;接下來開始實際稱重并讀取車輛的重量數(shù)據(jù)，對重量變化進行判斷，待重量穩(wěn)定后保留該重量;在VFD顯示屏上顯示重量數(shù)據(jù)，稱重成功;汽車離開汽車衡，綠燈長亮;稱重過程結(jié)束，稱重計時回零，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。

2.3 稱重數(shù)據(jù)庫模型的設(shè)計

系統(tǒng)提供基于角色權(quán)限管理的用戶管理，針對系統(tǒng)管理員、稱重管理和瀏覽用戶，定義不同的角色，賦予相應(yīng)的操作功能，實現(xiàn)不同用戶的用戶權(quán)限管理。用戶管理只能由系統(tǒng)管理員操作。體現(xiàn)到數(shù)據(jù)庫模型中，就是用戶可以創(chuàng)建駕駛員表、發(fā)卡信息表、車輛信息表等，以用戶信息表的主鍵(Id)關(guān)聯(lián)其他各個表的外鍵(創(chuàng)建用戶)，另外車輛信息表的主鍵(車輛編號)關(guān)聯(lián)發(fā)卡信息表的外鍵(使用車輛)。稱重數(shù)據(jù)庫物理模型［6］如圖4所示:

圖4 稱重數(shù)據(jù)物理模型

過磅數(shù)據(jù)表僅僅記錄車輛過磅的數(shù)據(jù)，即未匹配前的過稱記錄，包括皮重和毛重;而完磅數(shù)據(jù)表是自動計算凈重后的稱重計量信息。

3 在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用

本系統(tǒng)綜合應(yīng)用了多種計算機軟件和硬件技術(shù)，是一個集成應(yīng)用系統(tǒng)。尤其是增加了讀卡、車牌識別等功能后，在提高了企業(yè)經(jīng)營管理的效率的同時，也保證了車輛稱重過程的準確性，解決了長期以來在鋼鐵稱重過程中的管理滯后狀態(tài)。系統(tǒng)管理界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)管理界面

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的汽車衡自動稱重系統(tǒng)已投入到實際運用中并取得了良好的成效，在減輕工作人員勞動強度的同時，也大大提高了企業(yè)的工作效率和經(jīng)濟效益。此系統(tǒng)可實現(xiàn)快速、準確稱重，根據(jù)需要形成各種統(tǒng)計報表，完成了數(shù)據(jù)的標準化管理和統(tǒng)一調(diào)度，稱重效率明顯提高，我相信，此系統(tǒng)通過不斷地升級和完善將會對實體企業(yè)的效益改革帶來重要影響。

［1］ 宋桂華.經(jīng)濟危機對中國鋼鐵行業(yè)的影響［J］.北方經(jīng)濟，2009，(11):47－49.

［2］ 葉慶泰.我國鋼鐵企業(yè)稱重技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展［J］.自動化儀表，1999，20(10):10－14.

［3］ 趙斌，張紅雨.RFID技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展［J］.電子設(shè)計工程，2010，18(10):123－126.

［4］ 梁瑋.基于UML的面向?qū)ο蠼７椒ㄑ芯浚跩］.軟件導刊，2009，8(1):47－49.

［5］ 徐生林，張勛芳，邵根富.無人值守稱重系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.計算機應(yīng)用與軟件，2010，27(3):188－190.

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