一、行業(yè)背景與應(yīng)用需求
1.行業(yè)背景
汽車智能稱重管理系統(tǒng)已經(jīng)成為多家企業(yè)信息化管理的重要組成部分，形成一種高效、準(zhǔn)確、快捷、防作弊的新型稱重管理模式。下面以某電廠應(yīng)用為例，介紹系統(tǒng)實(shí)施的基本框架。
所謂汽車智能稱重管理系統(tǒng)即是在原有汽車稱重管理系統(tǒng)上附加了利用遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)的對稱重車輛的自動識別功能，并將自動采集到的稱重車輛信息合并到稱重管理系統(tǒng)中。應(yīng)用于電廠的智能稱重管理系統(tǒng)使電廠燃料部計(jì)量處的過車速度提高了3-4倍，通過車號自動識別和精確計(jì)量，有效地防止了人為舞弊給電廠所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。此外，系統(tǒng)實(shí)施后還大大降低了工作人員的勞動強(qiáng)度和人工稱重的失誤率，提高了燃料管理流程的透明度，推動了電廠的信息化進(jìn)程。
2.應(yīng)用需求
煤場自動計(jì)量系統(tǒng)針對的是以汽車作為運(yùn)輸工具的自動計(jì)量、稱重和回皮（空車）數(shù)據(jù)的完全自動化（無需人員干預(yù)）采集，保證原始數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。通過實(shí)現(xiàn)自動計(jì)量，可以大大縮短各個(gè)操作環(huán)節(jié)的操作時(shí)間，提高計(jì)量系統(tǒng)的接卸能力，同時(shí)也可改善計(jì)量人員和汽車司機(jī)的工作環(huán)境、降低勞動強(qiáng)度。
二、項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo)
項(xiàng)目的實(shí)施分為兩個(gè)階段，第一階段為現(xiàn)有系統(tǒng)的改造，第二階段實(shí)現(xiàn)無人值守作業(yè)。煤場自動計(jì)量系統(tǒng)主要包括以下六個(gè)部分：
（1）運(yùn)輸車輛隊(duì)列管理。車輛隊(duì)列管理主要完成運(yùn)輸車輛的排隊(duì)，杜絕車輛插隊(duì)，提高車輛運(yùn)輸秩序。
（2）采樣。采樣完成對進(jìn)場煤的采樣（采樣煤用于進(jìn)行煤質(zhì)分析）。
（3）稱重。稱重主要完成進(jìn)煤車輛毛重的計(jì)量。
（4）回皮。回皮主要完成車輛空重的計(jì)量，最終計(jì)算出凈重。
（5）實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)時(shí)監(jiān)控主要完成對采樣、稱重、回皮的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)了解采樣、稱重和回皮車輛的情況，以便及時(shí)進(jìn)行處理。
（6）監(jiān)控管理系統(tǒng)。監(jiān)控管理系統(tǒng)主要完成系統(tǒng)基礎(chǔ)信息的管理、維護(hù)，運(yùn)行模式的選擇設(shè)定等。
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。其中包括：監(jiān)控管理系統(tǒng)、車輛隊(duì)列管理、稱重主機(jī)、采樣主機(jī)、回皮主機(jī)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和其他在線工作站等。各單元系統(tǒng)之間通過廠內(nèi)局域網(wǎng)聯(lián)結(jié)在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
圖1 煤場自動計(jì)量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
2.系統(tǒng)的工作流程
圖2自動計(jì)量系統(tǒng)工作流程
所有運(yùn)輸車輛在進(jìn)入煤場之前首先到車輛隊(duì)列管理處，進(jìn)行隊(duì)列排序，只有進(jìn)行排序后的運(yùn)輸車輛才能進(jìn)入煤場。運(yùn)輸車輛排序完成后進(jìn)入采樣平臺進(jìn)行采樣。采樣時(shí)需要對車輛是否插隊(duì)進(jìn)行判斷，如果是插隊(duì)車輛則不予采樣。采樣完成后車輛駛?cè)肫嚭膺M(jìn)行毛重的計(jì)量，計(jì)量完成后進(jìn)行卸煤，卸煤完成后駛?cè)肫嚭膺M(jìn)行皮重的計(jì)量，計(jì)量完成后自動計(jì)算出凈重。在稱重和回皮的過程中如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象系統(tǒng)會自動通知實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控人員可進(jìn)行及時(shí)處理，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)工作流程如圖2所示。
四、系統(tǒng)運(yùn)行
根據(jù)系統(tǒng)工作流程，下面分五個(gè)部分說明系統(tǒng)的運(yùn)行。
1.車輛隊(duì)列管理
車輛隊(duì)列管理實(shí)現(xiàn)對運(yùn)輸車輛隊(duì)列的管理，從而減少插隊(duì)現(xiàn)象的發(fā)生，提高車輛的通行率。自動進(jìn)行車輛隊(duì)列管理是通過車號自動識別系統(tǒng)來完成。
車號自動識別系統(tǒng)主要包括微波射頻卡、閱讀器、射頻電纜、天線和車號自動識別軟件。每個(gè)運(yùn)輸車輛均安裝有微波射頻卡，每一個(gè)微波射頻卡對應(yīng)一個(gè)車號。通過微波射頻識別卡可以做到對運(yùn)輸車輛的自動識別，每通過一個(gè)運(yùn)輸車輛，車號自動識別系統(tǒng)自動為此車生成一個(gè)隊(duì)列號作為采樣的排隊(duì)序列。采用車號自動識別系統(tǒng)的好處是沒有人員進(jìn)行干預(yù)，作到車輛隊(duì)列客觀準(zhǔn)確。
2.采樣
采樣平臺處安裝有車號自動識別系統(tǒng)。當(dāng)運(yùn)輸車輛進(jìn)入采樣平臺后，車號自動識別系統(tǒng)會自動讀取車號信息，并判斷此車是否為插隊(duì)車輛，如果是則拒絕采樣。
3.稱重
圖3 稱重前、中、后過程圖
圖3為自動稱重過程示意圖。其中圖3a，為汽車衡處于稱重準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，圖3b為稱量狀態(tài)，圖3c為稱后狀態(tài)。稱重準(zhǔn)備就緒后，綠色指示燈亮，同時(shí)擋車器為關(guān)閉狀態(tài)。運(yùn)輸車輛在采樣完成后，汽車衡處于稱重準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)下可以駛?cè)肫嚭膺M(jìn)行計(jì)量。
車輛駛?cè)肫嚭夂蠹t色指示燈亮（如圖3b所示），車號自動識別系統(tǒng)讀取車號信息，車輛定位成功后計(jì)量軟件開始計(jì)量，計(jì)量成功后擋車器打開同時(shí)進(jìn)行語音提示車輛駛出汽車衡，并通過電子顯示屏將計(jì)量進(jìn)行顯示，如圖3c如示。車輛完全駛出汽車衡后關(guān)閉擋車器打開綠色指示燈，等待下一次計(jì)量。
在計(jì)量的過程中出現(xiàn)以外情況時(shí)，如車輛不能定位、車號不能讀取等情況發(fā)生時(shí)計(jì)量軟件會自動進(jìn)行語音提示并向監(jiān)控中心進(jìn)行報(bào)警，提示管理人員進(jìn)行處理。在整個(gè)稱重過程中是完全不需要人進(jìn)行操作的。
4.回皮
回皮的過程與稱重基本一致。兩者的區(qū)別主要在于一些語音和報(bào)警信息的內(nèi)容上。
5.實(shí)時(shí)監(jiān)控
車輛隊(duì)列管理、采樣、稱重和回皮四個(gè)作業(yè)流程中的所有信息均實(shí)時(shí)反饋到監(jiān)控中心主機(jī)，管理人員通過監(jiān)控軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解各個(gè)工作流程的情況。例如在采樣處有插隊(duì)車輛，在稱重、回皮時(shí)車輛無法定位，車號無法讀取等情況在監(jiān)控中心均能夠了解。
為保證煤場不間斷工作，自動計(jì)量系統(tǒng)采用2種工作模式：自動方式和手工方式。在正常情況下采用自動方式，當(dāng)系統(tǒng)中的某些硬件設(shè)備出現(xiàn)故障而無法以自動方式進(jìn)行工作時(shí)，可以采用手工方式進(jìn)行作業(yè)，從而保證煤場的正常生產(chǎn)，當(dāng)硬件設(shè)備修復(fù)后再切換到自動方式。手工方式是一種備用方式。
五、設(shè)備選擇標(biāo)準(zhǔn)
汽車智能稱重管理系統(tǒng)采用的自動識別技術(shù)是遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)。電子標(biāo)簽（車卡）內(nèi)貼裝于運(yùn)輸車輛的前擋風(fēng)玻璃的內(nèi)側(cè)，要求RFID系統(tǒng)的識別距離大于5m，對識別速度無特殊要求，對標(biāo)簽的數(shù)據(jù)容量沒有特殊要求，對標(biāo)簽是否具有改寫功能沒有特殊要求。要求RFID系統(tǒng)具有較高的可靠性。設(shè)備的工作環(huán)境通常要求防塵、溫濕度一般按工業(yè)級應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
值得注意的是將電子標(biāo)簽貼裝于擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)通常會降低標(biāo)簽的識讀距離，因而在電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)上要考慮玻璃襯底的影響。此外，應(yīng)用中一般還會提出標(biāo)簽貼裝后的防拆功能要求。
六、應(yīng)用效果分析
汽車智能稱重管理系統(tǒng)為客戶自動化管理發(fā)揮了重要作用。一方面大大提高了燃料煤入庫計(jì)量管理的效率，預(yù)防了人工操作的漏洞，改善了稱重計(jì)量與運(yùn)輸車輛司機(jī)的工作條件與勞動強(qiáng)度。另一方面也大大地促進(jìn)了企業(yè)的信息化建設(shè)步伐，為行業(yè)樹立了一個(gè)成功應(yīng)用新技術(shù)的范例。