新型進(jìn)口棉花可移動(dòng)件裝智能衡重方法研究

摘要：為了降低進(jìn)口棉花傳統(tǒng)逐件衡重的人力物力消耗，提高口岸監(jiān)管工作效率和智能化水平，通過整合機(jī)械工程和信息科技等的相關(guān)技術(shù)研制的可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口棉花衡重?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸和統(tǒng)計(jì)，以及圖像與視頻的采集、云傳遞、存儲(chǔ)和云監(jiān)管。通過不同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)砝碼連續(xù)重復(fù)衡重測試準(zhǔn)確度，并隨機(jī)抽取衡重批進(jìn)口棉花進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用測試驗(yàn)證，將傳統(tǒng)人工衡重與可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)的測試結(jié)果進(jìn)行對比分析統(tǒng)計(jì)，檢驗(yàn)新研制的可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)的測試結(jié)果與棉花真實(shí)質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)果證明，新研制的可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)測定結(jié)果準(zhǔn)確度高，操作簡便高效，可節(jié)省人力約3/5，且減少用時(shí)1/3，值得在行業(yè)內(nèi)和相關(guān)衡重領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：進(jìn)口棉花；棉包檢驗(yàn)；智能衡重系統(tǒng)；可移動(dòng)

1 研究背景

進(jìn)口棉花屬法定檢驗(yàn)的入境貨物，進(jìn)口棉花檢驗(yàn)既是執(zhí)法行為，又是國際貿(mào)易結(jié)算的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)海關(guān)進(jìn)口棉花質(zhì)量監(jiān)控管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國歷年進(jìn)口棉花有90%以上的批次出現(xiàn)短重問題，平均短重索賠金額約占商品總值的1.5%左右，其比重約占商品綜合索賠值（包括品質(zhì)、殘損、重量和數(shù)量索賠）的70%以上[編者注：文中“重量”“皮重”“毛重”等均指棉花“質(zhì)量”（單位：kg）]。因此，進(jìn)口棉花重量鑒定工作對維護(hù)我國企業(yè)利益、確保海關(guān)檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)執(zhí)法的有效性都具有十分重要的意義[1-2]。

目前，進(jìn)口棉花衡重工作主要是采用人工逐包衡重和集裝箱整體衡重2種方式[3-4]。但是，這2種方式均存在不同弊端：人工衡重雖然靈活可適應(yīng)各種場地，但用工多、效率低、危險(xiǎn)性高，且衡重?cái)?shù)據(jù)手動(dòng)錄入效率低、容易出錯(cuò)，還存在人為改動(dòng)原始記錄的風(fēng)險(xiǎn)；集裝箱整體衡重雖然可節(jié)省人工，但是所需設(shè)備造價(jià)高，場地占用較大，局限性較大，效率低，存在容易逃避監(jiān)管的漏洞，且不利于后續(xù)貨物的拆批分銷。

口岸進(jìn)口棉花在通關(guān)流入國內(nèi)市場前，大部分會(huì)先存入棉花保稅庫，而因其地點(diǎn)分散，給口岸海關(guān)執(zhí)法部門對進(jìn)口棉花的重量監(jiān)管和取制樣工作帶來了極大不便。因此，為推進(jìn)“智關(guān)強(qiáng)國”行動(dòng)和智慧海關(guān)建設(shè)，提高進(jìn)口棉花的通關(guān)效率和監(jiān)管智能化水平，節(jié)省人力物力，便利企業(yè)后續(xù)貿(mào)易，筆者團(tuán)隊(duì)引入并應(yīng)用青島圣美爾纖維科技有限公司的新型可移動(dòng)的智能化件裝衡重設(shè)備[5]，對進(jìn)口棉花進(jìn)行逐件衡重，并實(shí)現(xiàn)海關(guān)口岸監(jiān)管人員的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和衡重過程的可追溯。為了促進(jìn)該設(shè)備的合理使用與進(jìn)口棉花檢驗(yàn)過程中衡重操作的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，筆者團(tuán)隊(duì)基于該設(shè)備開展了操作方法標(biāo)準(zhǔn)和效果驗(yàn)證研究。

2 儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)（圖1、圖2），是1種結(jié)合自動(dòng)控制系統(tǒng)和圖像識(shí)別技術(shù)等現(xiàn)有機(jī)械技術(shù)對包裝件進(jìn)行自動(dòng)挪移衡重[6-8]，并且利用該設(shè)備對包裝件進(jìn)行衡重、記錄的集成系統(tǒng)。主要由自動(dòng)化稱量設(shè)備技術(shù)組成，系統(tǒng)包括：可自移式電動(dòng)機(jī)車、固定轉(zhuǎn)盤、起吊懸臂、鋼絲繩電機(jī)、吊裝夾、電子吊秤、包裝件挪移機(jī)構(gòu)、攝像機(jī)、條碼打印機(jī)、貼碼機(jī)構(gòu)、顯示器和控制器等。

2.2 主要結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)

該智能衡重系統(tǒng)主要分為4個(gè)模塊：電動(dòng)機(jī)車基座模塊、吊裝稱量模塊、視頻監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。

電動(dòng)機(jī)車基座模塊主要是由四輪直流電瓶車、重量平衡件、起吊立柱及配套電機(jī)組成，主要目的是為衡重系統(tǒng)的靈活移動(dòng)提供動(dòng)力，稱量時(shí)給吊秤組件提供平衡支撐，同時(shí)為系統(tǒng)其他用電模塊提供電源動(dòng)力。

吊裝稱量模塊主要由起吊懸臂裝置、鋼絲繩牽引裝置、吊裝夾持裝置和重力感應(yīng)電子吊秤裝置組成。該模塊主要實(shí)現(xiàn)吊裝稱量系統(tǒng)的靈活伸展移動(dòng)，以及對棉包的準(zhǔn)確夾持和稱量。

視頻監(jiān)控模塊主要由監(jiān)控車載電腦操作觸摸屏、監(jiān)控衡重過程及條碼打印的2個(gè)攝像頭組成，主要是為了實(shí)現(xiàn)對衡重主要過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像的錄制、抓取、傳輸和存儲(chǔ)，便于監(jiān)管部門遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)連線監(jiān)控或存盤備查等。

數(shù)據(jù)處理模塊主要是實(shí)現(xiàn)在操作界面錄入批次基本稱量信息后，通過安裝在基座的電腦主機(jī)，對電子吊秤稱取并傳輸?shù)拿總€(gè)棉包的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行批量匯總統(tǒng)計(jì)處理[9]，同時(shí)，實(shí)時(shí)打印每個(gè)棉包對應(yīng)重量信息的不干膠貼。

2.3 工作原理

衡重系統(tǒng)的各個(gè)部件具體通過控制器操控，可自移式電動(dòng)機(jī)車控制其自由移動(dòng)，固定轉(zhuǎn)盤、起吊懸臂和鋼絲繩電機(jī)協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)包裝件的起吊，利用攝像機(jī)確定包裝件的實(shí)際位置，并將現(xiàn)場圖像傳輸至控制器，控制器經(jīng)過圖像識(shí)別確定，用包裝件挪移機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確地?fù)軇?dòng)物件，從而方便吊裝夾夾持包裝件，利用電子吊秤進(jìn)行稱量，控制器記錄每個(gè)包裝件的信息，并通過圖像識(shí)別確定包裝件挪移機(jī)構(gòu)和貼碼機(jī)構(gòu)的工作，隨后貼碼機(jī)構(gòu)將打印條碼粘貼在包裝件上，機(jī)車顯示器顯示包裝件的各項(xiàng)信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)。利用該系統(tǒng)進(jìn)行包裝件的衡重計(jì)量，其衡重的工作方式更加合理，且具有計(jì)量準(zhǔn)確、操作簡便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

3 衡重過程

3.1 衡重工作步驟

3.1.1 校準(zhǔn)準(zhǔn)備。按照可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)使用說明書，開啟系統(tǒng)電源，檢查設(shè)備各項(xiàng)功能，確認(rèn)電腦、秤體、攝像頭、打印機(jī)、攝像機(jī)處于正常狀態(tài)。移動(dòng)至棉包前，待設(shè)備穩(wěn)定后，確認(rèn)衡重處置于攝像機(jī)可視范圍內(nèi)。

3.1.2 校準(zhǔn)。取標(biāo)準(zhǔn)衡重砝碼（不小于100 kg） 置于設(shè)備正前；把衡重電子吊秤與標(biāo)準(zhǔn)衡重砝碼穩(wěn)固鏈接；提升標(biāo)準(zhǔn)衡重砝碼至離地面間距不小于10 cm處靜置，讀取衡重秤數(shù)值，要求與標(biāo)準(zhǔn)衡重砝碼數(shù)值最大允許偏差不大于0.5 kg。

3.1.3 毛重測試。將要進(jìn)行衡重的棉包置于可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)攝像機(jī)可視范圍內(nèi)前臂掛鉤處，并進(jìn)行穩(wěn)固鏈接。系統(tǒng)前臂抓手自動(dòng)提升棉包至離地面間距不小于10 cm處靜置。待穩(wěn)定后讀取衡重秤數(shù)值，以千克（kg）為單位，至少讀取小數(shù)點(diǎn)后1位數(shù)字。衡重秤數(shù)值讀取時(shí)同步抓拍衡重圖像信息，自動(dòng)保存衡重的圖像信息、數(shù)據(jù)與視頻。條碼打印機(jī)自動(dòng)打印出該棉包信息，將信息條碼貼于棉包后放下棉包，單包次衡重流程結(jié)束。單批次衡重結(jié)束，讀取棉包總毛重，以千克（kg）為單位，結(jié)果讀取至小數(shù)點(diǎn)后1位數(shù)。

3.1.4 皮重測試。每批棉花的包裝物要使用經(jīng)過校準(zhǔn)的電子天平進(jìn)行稱量，并以千克（kg）為單位記錄結(jié)果，讀取小數(shù)點(diǎn)后3位數(shù)字。對于不同包裝類型的棉包，其包裝物稱取數(shù)量不低于該型棉包數(shù)量的1%，同一包裝類型的棉包，其包裝物稱量數(shù)量不得少于3件，合同有規(guī)定的按合同規(guī)定比例稱量。同一類型的包裝，采取算術(shù)平均法計(jì)算其單包平均皮重；不同類型的包裝，采用加權(quán)平均法計(jì)算其單包平均皮重，按照GB/T 8170－2008的規(guī)定[10]，結(jié)果修約至小數(shù)點(diǎn)后2位數(shù)字。

3.1.5 其他注意事項(xiàng)。皮重結(jié)果由衡重人員手動(dòng)錄入智能衡重系統(tǒng)的控制電腦，由程序自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總處理和輸出?？刂齐娔X中的數(shù)據(jù)如需修改，須經(jīng)逐級審批方可實(shí)施，并實(shí)時(shí)進(jìn)行操作留痕（不可刪改），最終結(jié)果輸出亦需秘鑰授權(quán)方可操作。

3.2 結(jié)果計(jì)算

按以下公試計(jì)算凈重：

mn＝mg－（n×m）。

式中：mn為總凈重，單位為千克（kg）；mg為總毛重，單位為千克（kg）；n為棉包數(shù)量，單位為包；m為單包平均皮重，單位為千克（kg）；計(jì)算結(jié)果按照GB/T 8170－2008的規(guī)定，修約至整數(shù)。

4 方法驗(yàn)證

4.1 準(zhǔn)確度重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證

分別用10 kg和25 kg經(jīng)檢定的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，對可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)的電子吊秤進(jìn)行5次夾取樣品的衡重準(zhǔn)確度重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，對于設(shè)計(jì)重量為500 kg的可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)，在砝碼質(zhì)量超過475 kg后測試值會(huì)出現(xiàn)偏差，這可能是由于鄰近設(shè)備的最大機(jī)械承重能力不足（可以通過技術(shù)升級改進(jìn)予以改善），但足以滿足300 kg以下的所有型號棉包的衡重工作（世界主流的棉包重量為200～240 kg）。

4.2 衡重效果比對

為了比較傳統(tǒng)人工衡重和可移動(dòng)智能件裝衡重系統(tǒng)的差異，隨機(jī)選取來自不同國家的21個(gè)批次各80包進(jìn)口棉花，先后進(jìn)行傳統(tǒng)人工衡重和可移動(dòng)智能件裝衡重系統(tǒng)的衡重比對測試試驗(yàn)，具體比對結(jié)果見表2。

將傳統(tǒng)衡重的一系列結(jié)果看作隨機(jī)變量x，智能衡重的一系列結(jié)果看作隨機(jī)變量y，根據(jù)表2中21批次的衡重?cái)?shù)據(jù)，利用SPSS 29進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)、方差齊性檢驗(yàn)、參數(shù)檢驗(yàn)分析。結(jié)果：Kolmogorov-Smirnov正態(tài)性檢驗(yàn)和Shapiro-Wilk正態(tài)性檢驗(yàn)的概率（P）均大于0.05（表3），所以這2組數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布；方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果顯著性水平P＝0.998＞0.05，滿足方差齊性要求。這組數(shù)據(jù)既符合正態(tài)分布也符合方差齊性，可用于參數(shù)檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)兩兩比較的參數(shù)檢驗(yàn)選擇成對樣本t檢驗(yàn)，在置信度95%的條件下進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)。H0：2種結(jié)果無顯著差異；H1：2種結(jié)果有顯著差異。t檢驗(yàn)結(jié)果，P值＝0.179＞0.05，接受H0，說明2種衡重稱量方式間無顯著差異。

由表2工作效率對比可以看出，可移動(dòng)智能件裝衡重系統(tǒng)有較明顯的效率優(yōu)勢：可移動(dòng)智能件裝衡重系統(tǒng)需要的工作人員明顯減少3/5，耗時(shí)也縮短1/3左右；可以通過系統(tǒng)控制電腦存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)工作照片對衡重過程和結(jié)果隨時(shí)進(jìn)行復(fù)盤，不需要派專人進(jìn)行抽包復(fù)磅核查，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較??；在系統(tǒng)電量允許的情況下，可以實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)工作。

5 結(jié)束語

試驗(yàn)證明，所測試的可移動(dòng)件裝智能衡重系統(tǒng)操作簡便高效，節(jié)省人力物力，測定結(jié)果準(zhǔn)確度高，可解決傳統(tǒng)人力衡重勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工成本高，集裝箱衡重投入大且不靈活和口岸監(jiān)管難等問題，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口棉花衡重?cái)?shù)字化和智能化，能夠即時(shí)對數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行自動(dòng)采集、統(tǒng)計(jì)分析、記錄存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程傳遞和遠(yuǎn)程鑒重，為進(jìn)口棉花的快速通關(guān)提供了有力的技術(shù)支撐。通過建立先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化智能化可移動(dòng)式實(shí)時(shí)圖像記錄和處理衡重方法，也可為類似件裝貨物的衡重提供新的選擇，更好地服務(wù)于國家、行業(yè)、企業(yè)相關(guān)需求，推動(dòng)衡重行業(yè)的智能化發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：楊子山 責(zé)任校對：付毓）

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收稿日期：2024-03-21" " " " "第一作者簡介：鄭麗莎，碩士，高級工程師，lassiezh@sina.com。*通信作者：董俊哲，正高級工程師，主要研究方向?yàn)榧徔椩虾图徔椘窓z驗(yàn)，dongjz@126.com

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