無人值守智能稱重交叉驗(yàn)證技術(shù)

趙得強(qiáng)，王吉會(huì)

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

0 引言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)也迅速崛起，許多企業(yè)都建設(shè)了無人值守稱重管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)電子磅進(jìn)行科學(xué)有效的管理，同時(shí)減少了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。但是大部分無人值守系統(tǒng)都將重點(diǎn)放在快速通行和稱重管理上，沒有對(duì)電子磅數(shù)據(jù)作假和閉環(huán)核放情況進(jìn)行深入的技術(shù)研究，使得不法分子有空可鉆。因此，筆者結(jié)合個(gè)人多年來的一些工作經(jīng)歷和建設(shè)油品出庫(kù)一卡通無人值守智能地磅的經(jīng)驗(yàn)，通過交叉驗(yàn)證技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了客觀稱重和閉環(huán)管理及智能核放，防止數(shù)據(jù)作假情況的發(fā)生。

1 零點(diǎn)斜率監(jiān)測(cè)技術(shù)

電子地磅數(shù)據(jù)作假，第一種主要是零點(diǎn)數(shù)據(jù)作假，其原理是，通過更改或控制儀表零點(diǎn)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)，地磅遙控作弊大部分采用改變零點(diǎn)的方法，對(duì)此，我們采用了零點(diǎn)數(shù)據(jù)采樣校證技術(shù)。系統(tǒng)在地磅開始工作時(shí)和工作中會(huì)記憶空秤零點(diǎn)的大小，如果零點(diǎn)發(fā)生變化，系統(tǒng)會(huì)采樣取得電子磅空閑時(shí)的零點(diǎn)數(shù)據(jù)，顯示器的零點(diǎn)顯示值也會(huì)產(chǎn)生變化，如果變化超過正常的閾值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警和切斷稱重?cái)?shù)據(jù)?？紤]到天氣的影響及設(shè)備老化等因素，同時(shí)我們還會(huì)自適應(yīng)零點(diǎn)漂移，跟蹤正常的零點(diǎn)數(shù)值，去除干擾，減少誤報(bào)。下面是我們?cè)跓o人值守系統(tǒng)中為防止零點(diǎn)作假，采用斜率技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)。

為了防止假冒零點(diǎn)，采用雷達(dá)和車輛觸發(fā)器自動(dòng)進(jìn)行車輛上磅檢測(cè)，當(dāng)管理服務(wù)器檢測(cè)到電子磅上沒有車時(shí)，采樣儀表上的稱重?cái)?shù)據(jù)，并自動(dòng)計(jì)算該數(shù)值在質(zhì)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(diǎn)漂移等情況，采用自學(xué)習(xí)自校正技術(shù)來校準(zhǔn)儀器零點(diǎn)，設(shè)定零點(diǎn)斜率閾值，如果某時(shí)間點(diǎn)的零點(diǎn)斜率出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動(dòng)記錄并進(jìn)行零點(diǎn)數(shù)據(jù)異常報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)切斷稱重?cái)?shù)據(jù)。如圖1所示。

圖1 電子磅車輛自動(dòng)檢測(cè)器

設(shè)定電子磅單向通行，即電子磅為單向磅。電子磅上電正常運(yùn)行后，設(shè)定，然后對(duì)Q端進(jìn)行檢測(cè)，Q=0確定地磅為空磅，磅上沒有車。這時(shí)，系統(tǒng)采集電子磅的零點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行零點(diǎn)斜率效驗(yàn)。當(dāng)電子榜上有車進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到車輛上磅，這時(shí)Q=1。

流程圖見圖2。

圖2 電子磅零點(diǎn)斜率校驗(yàn)流程圖

2 最小二乘方法和最大熵法防作弊技術(shù)

采取零點(diǎn)數(shù)據(jù)防作假措施后，還要注意防止稱重過程中的數(shù)據(jù)作假。許多司機(jī)試圖通過采用改變系統(tǒng)數(shù)據(jù)的方法來賺取不義之財(cái)。如圖3所示，電子磅上面沒有車也就是空稱時(shí)，滑片在滑動(dòng)變阻器的上端，R1阻值最大；有車時(shí)，滑動(dòng)變阻器在重壓下下滑，R1有效阻值變小，這樣電流對(duì)應(yīng)的質(zhì)量就會(huì)顯示在顯示器上，實(shí)現(xiàn)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?cái)?shù)據(jù)將發(fā)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(hào)電纜、稱重顯示儀表和接線盒內(nèi)。作假裝置加裝并啟動(dòng)后，對(duì)地磅的電阻進(jìn)行控制，改變地磅電流從而改變地磅稱重?cái)?shù)值。這種手段比較隱蔽，不易發(fā)現(xiàn)，所以我們應(yīng)該特別注意，加以防范。

對(duì)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(shù)和最大熵技術(shù)來進(jìn)行預(yù)防?；驹硎牵翰捎美走_(dá)和車輛觸發(fā)器自動(dòng)進(jìn)行車輛上磅檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到車輛時(shí)，系統(tǒng)軟件經(jīng)串口分配器接在表頭RS-232口上面，按照電子磅通信協(xié)議，讀取車輛質(zhì)量，然后進(jìn)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(tǒng)的直線函數(shù)，使得稱重實(shí)際數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)基本相符，稱重?cái)?shù)據(jù)客觀公正。

一般來說，電子磅模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字和車輛在地磅衡器上的質(zhì)量是線性關(guān)系。出廠前已經(jīng)標(biāo)定好。我們可以根據(jù)理想直線計(jì)算出數(shù)字與質(zhì)量的斜率后作為一個(gè)參考數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來。在實(shí)際稱重時(shí)，采用最小二乘方法，將稱重?cái)?shù)據(jù){X1,Y1}，{X2,Y2},...{Xn,Yn}與直線y=a+bx進(jìn)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(dǎo)然后依據(jù)yi=a+bxi,j= 1,2,…m的結(jié)果，與實(shí)際稱重結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，然后檢查稱重?cái)?shù)據(jù)，當(dāng)誤差超過閾值時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)切斷稱重?cái)?shù)據(jù)，將相應(yīng)的車牌號(hào)錄入重點(diǎn)檢查名單內(nèi)。

圖4 車輛稱重離散數(shù)據(jù)圖

在采用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合時(shí)，我們實(shí)際在進(jìn)行智能稱重的過程中，得到的中線是一些離散的點(diǎn)，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(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法對(duì)擬合曲線進(jìn)行修正，這樣保證數(shù)據(jù)更精確。

信息熵是信息量的表示方法。對(duì)于隨機(jī)變量X，嫡可定義為：總高度為fi離散分布的數(shù)據(jù)的熵為為第i個(gè)數(shù)據(jù)的值。

對(duì)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(jì)算機(jī)中，可以通過迭代算法等數(shù)值解法進(jìn)行求解[2]。

在電子磅稱重過程中，最大熵預(yù)測(cè)法與最小二乘法法交叉使用，復(fù)合驗(yàn)證車輛真實(shí)質(zhì)量，進(jìn)行稱重?cái)?shù)據(jù)客觀性檢查和處理[3]。

3 DGPS定位和閉環(huán)核放技術(shù)

作業(yè)車輛進(jìn)入油品庫(kù)區(qū)內(nèi)后，我們還需要對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行位置監(jiān)控。為了提高定位的精度，加強(qiáng)對(duì)車輛的監(jiān)管，我們采用了差分GPS（DGPS）對(duì)運(yùn)輸油品車輛在庫(kù)區(qū)內(nèi)的行駛過程進(jìn)行監(jiān)控和定位。設(shè)已知基準(zhǔn)站的精密坐標(biāo)(x0,y0,z0)，可求坐標(biāo)改正數(shù)：，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，用戶接收機(jī)接收后改正：考慮用戶位置改正的瞬時(shí)變化，可得：這樣在用戶坐標(biāo)中消去了基準(zhǔn)站與用戶站的共同誤差，可以非常精確地監(jiān)控油品車輛在庫(kù)區(qū)內(nèi)的運(yùn)行情況。若車輛在庫(kù)區(qū)內(nèi)停留，當(dāng)車輛停留超過規(guī)定的時(shí)間后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示并報(bào)警，將車牌號(hào)計(jì)入重點(diǎn)檢查名單內(nèi)。

當(dāng)庫(kù)區(qū)內(nèi)的車輛離開時(shí)，需要進(jìn)行合規(guī)性檢查。大部分庫(kù)區(qū)油品車輛出門核放仍然采用人工驗(yàn)放和紙質(zhì)票據(jù)為主的管理方式，導(dǎo)致了驗(yàn)放時(shí)間長(zhǎng)、小票容易污損和丟失，無法復(fù)合認(rèn)證等缺點(diǎn)，容易產(chǎn)生舞弊和人情核放情況。為克服傳統(tǒng)驗(yàn)放方式的缺點(diǎn)，防止作弊和人情核放，加快通行效率，我們采用電子車牌識(shí)別技術(shù)、作業(yè)車輛IC卡識(shí)別技術(shù)、作業(yè)車輛流程驗(yàn)證的閉環(huán)驗(yàn)證技術(shù)，出門時(shí)，司機(jī)刷IC卡，車牌識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車牌，進(jìn)行流程驗(yàn)證，三種驗(yàn)證都符合要求，電子道閘自動(dòng)抬桿，記錄放行。否則，車輛存在著違規(guī)情況[4]。

圖5 電子磅稱重驗(yàn)證流程圖

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

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，無人值守系統(tǒng)的使用越來越多，因此，無人值守系統(tǒng)除了要將重點(diǎn)放在快速通行和稱重管理上，還應(yīng)該對(duì)電子磅數(shù)據(jù)作假和閉環(huán)核放情況進(jìn)行深入的技術(shù)研究，杜絕無人值守系統(tǒng)的漏洞，使得無人值守系統(tǒng)的安全性不斷提高，技術(shù)手段逐步加強(qiáng)，使得不法分子無機(jī)可乘。對(duì)于無人值守系統(tǒng)我們不僅要加強(qiáng)管理，增加巡查力度，還要通過堅(jiān)持使用多種的先進(jìn)技術(shù)，使用先進(jìn)科技手段，提高系統(tǒng)的健壯性，以提高過磅水平的方式來減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(huì)的和諧發(fā)展做出貢獻(xiàn)。■