基于RFID的無人值守地磅自動稱重管理系統

為了提高地磅司秤作業的自動化水平，堵住物資計量稱重過程中可能存在的作弊行為，實現“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，開發了杭鋼首套汽車衡遠程智能稱重管理系統。
0 .前言
杭州鋼鐵集團公司設備計量處管理地磅,每天都有大量的進出物資運輸車輛進行計量,雖然已實現了地磅之間的信息聯網，但物資運輸車輛進行稱重計量時，需要通過填寫委托、手動稱重確認等程序,有人為因素或者設備及流程本身存在的問題。由于稱重作業過程人為因素較多,容易發生差錯和產生漏洞，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，成功開發了杭鋼首套地磅遠程智能稱重管理系統。基于RFID技術的遠程智能稱重管理系統主要由電子汽車衡、計算機、打印機、視頻監控、無線射頻讀卡系統、紅綠燈、道閘、手操器及稱重管理軟件等組成,可應用于礦山、港口、鋼鐵等行業的貨物計量。基于RFID技術的遠程智能稱重管理系統系統能快速、準確、穩定、可靠地完成整個稱重管理流程，實現計量過程中數據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單據。
3）司稱員手動錄人車輛相關信息及填寫委托單等相關單據。
4）稱重完畢打印磅單。
5）司機取相關單據上車離開。
1.2地磅稱重系統中常見的作弊手段
1）汽車過磅時手工開單。手工開具紙質委托單易出現丟失、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）業務流轉。稱重前用紙質委托單記錄相關信息，稱重后靠紙質磅單記錄稱重信息，以及靠紙質單據與其他相關部門進行業務流轉;業務流轉過程中易出現缺乏監督、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）繞行重復上鎊稱重。
2.基于RFID技術的地磅遠程智能稱重管理系統
我處組織開發的地磅遠程智能稱重管理系統能在無人干預的情況下快速、準確、穩定、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據及稱重過程進行實時監控、査詢、統計等。
地磅遠程智能稱重管理系統使地磅傳統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據的遠程網絡監管。遠程集中智能化計量管理系統如圖1所示,無人值守控制系統如圖2所示。

以水渣秤為例，地磅遠程智能稱重管理系統主要由下列子系統構成。
1）遠距離自動識別系統；
2）視頻監控管理系統；
3）紅外檢測系統；
4）道閘控制系統；
5）信號燈控制子系統；
6）語音指揮子系統；
7）紅外防作弊子系統；
8）皮重超差報警子系統；
9）波形檢測子系統；
10）地磅智能稱重控制平臺；
11）遠程智能稱重工作站；
12）工業級智能手持終端；
13）其他附件,業務流轉卡、線材、輔料。
3.地磅遠程智能稱重管理系統在水渣秤的應用
3.1水渣秤智能稱重系統流程
1)裝運水渣船只到港后，“船老大”去紫恒公司水歷細工細棚，雜雛人賊計質量系統上做好相關委托信息。
2）紫恒操作人員登錄手持終端’錄人相關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（只能在卸貨時査看船裝貨量及確認車輛信息）。
3）運輸車輛在計量完當天第一次皮重后至1 號高爐或2、3號高爐裝貨點裝運水渣,裝運前司機把業務流轉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,并根據儀表讀數跳動情況判斷車輛是否停穩，通過車輛上的防拆標簽識別該車輛的相關信息。
6）確認車輛屬于正常稱重，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，主控制器將稱重數據的信息通過串口傳輸給LED大屏幕,供司機觀看核實，同時將經過加密處理的數據上傳至計質量系統中，并存儲到數據庫服務器。
8）車輛行到碼頭卸貨，“船老大”刷業務卡后將車輛數據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(每天稱皮重兩次，以第二次為準,此時的皮重使用當天一天），系統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。
水渣秤信息傳輸網點分布見圖3。

3.2水渣秤智能稱重系統功能
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據處理中心,主要將本地各類傳感器信息進行采集、處理，同時將處理后的數據上傳至計質量系統數據庫服務器。
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，其功能包括標簽電子標簽信息采集與管理、地磅稱重數據采集和管理、視頻圖像采集與管理、車輛磅秤輔助系統、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電子標簽自動識別
射頻識別（RFID)是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。射頻識別技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。
RFID是一種簡單的無線系統，只有兩個基本器件，該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個詢問器(或閱讀器)和應答器(或標簽)組成。
電子標簽中存儲了經過加密處理的車輛信息數據。其數據只能由經過授權的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簽中加密的車輛信息，解密后，得到電子標簽中的車牌號碼、駕駛人員等信息。與此同時，攝像機會拍攝車輛的物理車牌，經過圖像比對，解決了更換車牌作弊現象。
電子標簽通過發卡管理系統事先寫人了車輛的基本信息，如車輛ID、駕駛人員、車牌號、原始皮重等。并將電子標簽粘貼在汽車駕駛室一側的車窗上，此時車輛擁有了獨一無二的身份證。當安裝有電子標簽的車輛進入識別區域，識別天線就能捕獲電子標簽內的相關信息，并實時發送至后臺，幫助后臺做進一步處理。標簽一旦撕毀,將無效。
3.2.3智能稱重平臺應用軟件
應用程序是設備的信息采集和管理程序之間的橋梁，同時應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，如果現場和計算機相距較遠，需將儀表提供的RS - 232信號轉換為RS - 485信號以便于遠距離傳輸，在連接計算機時再將RS - 485 信號轉換為RS - 232信號接人計算機進行處理。
3.3稱重防作弊系統的技術手段
1）無線車號車牌信息自動識別。
2)防換車牌。電子標簽靠自身膠粘貼于汽車駕駛室左側車窗，粘貼牢固，如撕揭電子標簽，電子標簽損毀無效。
3)使用車輛紅外防作弊子系統,防止車輛不完全上磅。
4)監控系統攝像機從不同角度對過磅車輛進行監控,并抓拍留檔，監控空車加載，多車同時上磅、人為橇磅等作弊行為。
5)系統自動采集數據，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)發放電子標簽時將車輛原始皮重等信息與電子標簽卡號進行綁定，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特點
1)從裝貨到計量及卸貨，全程自動化管理，數據采集采用系統自動采集的方式，減少人為干預，提髙數據采集的準確性、實時性。
2）加快車輛在衡器設備上的過磅速度，提高生產作業效率。
3）規范過磅流程，堵住漏洞，更有效的避免作弊情況的發生。
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，減輕企業負擔。
5）采用電子標簽可進行遠距離讀卡，實現對車輛在行進過程中讀卡，6）電子標簽具有防拆功能，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、卡的完美結合。
4.結語
基于RFID的遠程智能稱重管理系統,可以通過遠程查看地磅計量信息，通過監視裝置可實時了解現場車輛計量情況，提高了司秤作業的效率，降低了人力成本，堵住了可能存在的作弊行為。基于RFID的遠程智能稱重管理系統在水渣秤的成功應用,為集團公司今后在新產業基地及寧鋼等的推廣打下了堅實的基礎。

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