基于RFID的无人值守地磅自动称重管理系统

为了提高地磅司秤作业的自动化水平，堵住物资计量称重过程中可能存在的作弊行为，实现“以机器代替人”的目的，引进RFTO远距离无线射频识别和NFC近距离无线通信等技术，开发了杭钢首套汽车衡远程智能称重管理系统。
0 .前言
杭州钢铁集团公司设备计量处管理地磅,每天都有大量的进出物资运输车辆进行计量,虽然已实现了地磅之间的信息联网，但物资运输车辆进行称重计量时，需要通过填写委托、手动称重确认等程序,有人为因素或者设备及流程本身存在的问题。由于称重作业过程人为因素较多,容易发生差错和产生漏洞，称重的效率也得不到有效提升，日积月累会给公司造成较大的经济损失。通过引进 RFID远距离无线射频识别和NFC近距离无线通信等技术，成功开发了杭钢首套地磅远程智能称重管理系统。基于RFID技术的远程智能称重管理系统主要由电子汽车衡、计算机、打印机、视频监控、无线射频读卡系统、红绿灯、道闸、手操器及称重管理软件等组成,可应用于矿山、港口、钢铁等行业的货物计量。基于RFID技术的远程智能称重管理系统系统能快速、准确、稳定、可靠地完成整个称重管理流程，实现计量过程中数据信息采集的全自动化，不仅大大降低人员劳动强度，提高工作效率，而且彻底堵住物资计量称重过程中的漏洞。
1.原有地磅称重系统工作流程和弊端
1.1地磅改造前的称重工作模式
1）车辆上磅。
2）司机下秤向司称员提供委托单等相关单据。
3）司称员手动录人车辆相关信息及填写委托单等相关单据。
4）称重完毕打印磅单。
5）司机取相关单据上车离开。
1.2地磅称重系统中常见的作弊手段
1）汽车过磅时手工开单。手工开具纸质委托单易出现丢失、字迹不清、损坏、造假、无法追溯等问题。
2）空车加载或多车同时上磅，增加车辆的皮重,减少装运物资净重。
3）重车不完全上磅,减少装运物资净重。
4）重车过磅时，人为进行撬磅。
5）业务流转。称重前用纸质委托单记录相关信息，称重后靠纸质磅单记录称重信息，以及靠纸质单据与其他相关部门进行业务流转;业务流转过程中易出现缺乏监督、损坏、造假等问题。
6）车辆互相更换车牌作弊。
7）直接对地磅(地磅)的传感器加装遥控装置，使其称重重量改变。
8）串通更换称重物资舞弊。
9）绕行重复上镑称重。
2.基于RFID技术的地磅远程智能称重管理系统
我处组织开发的地磅远程智能称重管理系统能在无人干预的情况下快速、准确、稳定、安全、可靠地完成整个称重计量流程,操作人员及管理人员都能在远程对计量称重数据及称重过程进行实时监控、査询、统计等。
地磅远程智能称重管理系统使地磅传统称重升华为智能化称重,很大程度上提高了计量的信息化水平，彻底堵住了计量中的漏洞及安全隐患，减少了人工成本,提高了计量效率，加强了上级部门对计量数据的远程网络监管。远程集中智能化计量管理系统如图1所示,无人值守控制系统如图2所示。

以水渣秤为例，地磅远程智能称重管理系统主要由下列子系统构成。
1）远距离自动识别系统；
2）视频监控管理系统；
3）红外检测系统；
4）道闸控制系统；
5）信号灯控制子系统；
6）语音指挥子系统；
7）红外防作弊子系统；
8）皮重超差报警子系统；
9）波形检测子系统；
10）地磅智能称重控制平台；
11）远程智能称重工作站；
12）工业级智能手持终端；
13）其他附件,业务流转卡、线材、辅料。
3.地磅远程智能称重管理系统在水渣秤的应用
3.1水渣秤智能称重系统流程
1)装运水渣船只到港后，“船老大”去紫恒公司水歷細工細棚，雜雛人賊计质量系统上做好相关委托信息。
2）紫恒操作人员登录手持终端’录人相关信息并锁定手持终端,将手持终端交予“船老大”，由其自主卸货，此时终端处于部分功能锁定状态（只能在卸货时査看船装货量及确认车辆信息）。
3）运输车辆在计量完当天第一次皮重后至1 号高炉或2、3号高炉装货点装运水渣,装运前司机把业务流转卡交予炼铁操作人员进行刷卡登记，信息将自动传入电脑，记录车辆装货地点等相关信息。刷卡后手持终端如显示该车辆未称过皮重，手持终端提醒需称完皮重再装货。
4）装货完毕后至水渣秤计量’绿信号灯亮，称重车辆进人车道，上磅后红信号灯亮，禁止下一辆车进人车道。
5）通过秤体两端红外线判断车辆是否完全上秤,并根据仪表读数跳动情况判断车辆是否停稳，通过车辆上的防拆标签识别该车辆的相关信息。
6）确认车辆属于正常称重，抓拍车辆图像信息，与车辆毛重一起绑定记录。
7）称重完毕语音提示车辆下秤，主控制器将称重数据的信息通过串口传输给LED大屏幕,供司机观看核实，同时将经过加密处理的数据上传至计质量系统中，并存储到数据库服务器。
8）车辆行到码头卸货，“船老大”刷业务卡后将车辆数据信息与委托单进行绑定，点击允许卸货按钮，记录卸货时间并实时显示该船已装货量。
9）卸货完毕后，回到水渣秤回皮，判断皮重是否异常，若超差会报警提示远程管理人员。
10）把此时的皮重和称重时间按委托单号传回计称量系统(每天称皮重两次，以第二次为准,此时的皮重使用当天一天），系统自动得出车辆装运水渣净重。
11）该船装货完毕后,“船老大”点击装货完毕，终端显示该船总计装货量，以及传回计称量系统该委托完成的指令，打印机自动打出称重计量报表。
水渣秤信息传输网点分布见图3。

3.2水渣秤智能称重系统功能
3.2.1地磅智能称重控制平台
地磅智能称重控制平台是本地数据处理中心,主要将本地各类传感器信息进行采集、处理，同时将处理后的数据上传至计质量系统数据库服务器。
地磅智能称重控制平台主要由工控机和各类信息采集模块组成，其功能包括标签电子标签信息采集与管理、地磅称重数据采集和管理、视频图像采集与管理、车辆磅秤辅助系统、LED大屏幕等，图4为地磅智能称重控制平台操作界面。

3.2.2RFID电子标签自动识别
射频识别（RFID)是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。射频识别技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和应答器(或标签)组成。
电子标签中存储了经过加密处理的车辆信息数据。其数据只能由经过授权的RFID识读器读取。车辆在地磅上称重计量时，RFID识读器自动读取电子标签中加密的车辆信息，解密后，得到电子标签中的车牌号码、驾驶人员等信息。与此同时，摄像机会拍摄车辆的物理车牌，经过图像比对，解决了更换车牌作弊现象。
电子标签通过发卡管理系统事先写人了车辆的基本信息，如车辆ID、驾驶人员、车牌号、原始皮重等。并将电子标签粘贴在汽车驾驶室一侧的车窗上，此时车辆拥有了独一无二的身份证。当安装有电子标签的车辆进入识别区域，识别天线就能捕获电子标签内的相关信息，并实时发送至后台，帮助后台做进一步处理。标签一旦撕毁,将无效。
3.2.3智能称重平台应用软件
应用程序是设备的信息采集和管理程序之间的桥梁，同时应用程序可以在界面上模拟控制仪表进行操作(见图4)。称重仪表通过RS-232信号和计算机建立连接，如果现场和计算机相距较远，需将仪表提供的RS - 232信号转换为RS - 485信号以便于远距离传输，在连接计算机时再将RS - 485 信号转换为RS - 232信号接人计算机进行处理。
3.3称重防作弊系统的技术手段
1）无线车号车牌信息自动识别。
2)防换车牌。电子标签靠自身胶粘贴于汽车驾驶室左侧车窗，粘贴牢固，如撕揭电子标签，电子标签损毁无效。
3)使用车辆红外防作弊子系统,防止车辆不完全上磅。
4)监控系统摄像机从不同角度对过磅车辆进行监控,并抓拍留档，监控空车加载，多车同时上磅、人为橇磅等作弊行为。
5)系统自动采集数据，并打印机自动打印码单，避免人为干扰因素，全程自动化管理。
6)发放电子标签时将车辆原始皮重等信息与电子标签卡号进行绑定，在每次空车过磅时进行比对，对皮重变化超出正常范围的及时检查并报警提示。
3.4地磅远程智能称重管理系统特点
1)从装货到计量及卸货，全程自动化管理，数据采集采用系统自动采集的方式，减少人为干预，提髙数据采集的准确性、实时性。
2）加快车辆在衡器设备上的过磅速度，提高生产作业效率。
3）规范过磅流程，堵住漏洞，更有效的避免作弊情况的发生。
4）对地磅进行集中式的管理，一个人可以管理多个地磅,减少司秤人员，减轻企业负担。
5）采用电子标签可进行远距离读卡，实现对车辆在行进过程中读卡，6）电子标签具有防拆功能，杜绝司机利用交换卡片、车牌等作弊。
完善过镑车辆管理,做到车、卡的完美结合。
4.结语
基于RFID的远程智能称重管理系统,可以通过远程查看地磅计量信息，通过监视装置可实时了解现场车辆计量情况，提高了司秤作业的效率，降低了人力成本，堵住了可能存在的作弊行为。基于RFID的远程智能称重管理系统在水渣秤的成功应用,为集团公司今后在新产业基地及宁钢等的推广打下了坚实的基础。

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