汽车衡自动称重系统的设计

朱亚萍，罗 成

(杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018)

0 引言

中国是钢铁生产的大国，从1996年钢产量首次突破1亿吨开始，一直稳居世界钢产量排名第一的位置［1］。然而，成绩的背后却难掩中国钢铁企业普遍面临的经营困难，如技术水平较低、组织结构不合理等。因此，从我国钢铁工业持续健康发展的角度考虑，需要对钢铁工业的现状及未来发展有一个全面的认识及判断。称重技术在钢铁生产中的广泛应用，为工业过程提供了准确的计量手段;然而传统的称重［2］方式主要由人工控制和读取，容易受人为因素影响，称重自动化程度低，达不到高效和准确称重的目的，并且浪费很多的人力和物力，效率低、误差大，造成不必要的损失。为此，本文运用视频监控、射频识别［3］、车牌识别、计算机和通信网络等先进技术，设计汽车衡自动称重系统，实现汽车衡称重数据的自动采集和管理，为企业起到了减员增效、节支创收、减少误差的作用。

1 系统构架设计

整个系统包含称重系统、车辆识别系统、视频监控系统等部分，如图1所示。称重系统作为整个系统的核心部分，可以全面掌握磅房的实时状态，并根据预设规则实现自动称重，记录读取车辆对应的卡号、车牌、时间以及重量信息，同时把这些信息和称重数据传送给中心站数据服务器和相关票据的打印等工作;车辆识别系统采用卡号和车牌识别双重机制，当车牌与IC卡信息不符时会自动报警，保证了称重过程的安全与完整性;视频监控系统对称重场地全景进行实时监控，使中心站可以远距离观察现场实况，实现现场的管理。

图1 系统结构图

2 车辆称重控制系统的设计

2.1 系统层次结构的设计

称重系统采用多层架构设计［4］，如图2所示(其中箭头表示数据流向图):

图2 系统层次结构图

系统自下而上为信号发生和控制响应层、称重控制层、数据存储与服务层、数据展现和应用层:(1)信号发生和控制响应层。这是磅房检测与控制设备层，包括各类车辆和磅房状态检测和称重控制输出响应设备，该层与称重控制层采用RS485［5］和IO通讯;(2)称重控制层。该层在称重前置机上部署称重控制软件，在核心控制框架下，包括了车辆检测、读卡、称重、车牌识别和数据上报等子系统，按照称重控制流程，完成整个称重过程中的检测和控制以及与称重中心的数据交换;(3)数据存储与服务层。称重中心服务软件包括核心服务、前置称重站点数据交换服务、称重记录数据交换服务和称重数据库。核心服务包括前置称重站点状态管理、称重自动匹配、称重数据的存储与获取;(4)数据应用展现层。本系统提供C/S应用模式，提供系统维护、称重记录管理、数据查询统计、实时监控等操作功能。

2.2 称重流程设计

以单台汽车衡的工作流程为例，称重流程图如图3所示:

图3 称重控制流程图

称重车辆到达磅房时，红绿灯为绿灯，表示车辆可以通行。车辆上衡开始，称重过程开始计时，绿灯灭，红灯亮，进入称重过程。读取车辆重量数据，对重量变化进行判断，待重量值增加到某预先设定车辆重量最小值时，通过车检器判断车辆是否完全上衡。当车辆在汽车衡上合适位置时，进入称重过程。

读卡器读卡并把信息传到称重前置机，校验卡号和授权称重地磅号。同时前方视频拍照并进行车牌识别;接下来开始实际称重并读取车辆的重量数据，对重量变化进行判断，待重量稳定后保留该重量;在VFD显示屏上显示重量数据，称重成功;汽车离开汽车衡，绿灯长亮;称重过程结束，称重计时回零，系统回到初始状态。

2.3 称重数据库模型的设计

系统提供基于角色权限管理的用户管理，针对系统管理员、称重管理和浏览用户，定义不同的角色，赋予相应的操作功能，实现不同用户的用户权限管理。用户管理只能由系统管理员操作。体现到数据库模型中，就是用户可以创建驾驶员表、发卡信息表、车辆信息表等，以用户信息表的主键(Id)关联其他各个表的外键(创建用户)，另外车辆信息表的主键(车辆编号)关联发卡信息表的外键(使用车辆)。称重数据库物理模型［6］如图4所示:

图4 称重数据物理模型

过磅数据表仅仅记录车辆过磅的数据，即未匹配前的过称记录，包括皮重和毛重;而完磅数据表是自动计算净重后的称重计量信息。

3 在钢铁企业中的应用

本系统综合应用了多种计算机软件和硬件技术，是一个集成应用系统。尤其是增加了读卡、车牌识别等功能后，在提高了企业经营管理的效率的同时，也保证了车辆称重过程的准确性，解决了长期以来在钢铁称重过程中的管理滞后状态。系统管理界面如图5所示。

图5 系统管理界面

4 结束语

本文设计的汽车衡自动称重系统已投入到实际运用中并取得了良好的成效，在减轻工作人员劳动强度的同时，也大大提高了企业的工作效率和经济效益。此系统可实现快速、准确称重，根据需要形成各种统计报表，完成了数据的标准化管理和统一调度，称重效率明显提高，我相信，此系统通过不断地升级和完善将会对实体企业的效益改革带来重要影响。

［1］ 宋桂华.经济危机对中国钢铁行业的影响［J］.北方经济，2009，(11):47－49.

［2］ 叶庆泰.我国钢铁企业称重技术的应用和发展［J］.自动化仪表，1999，20(10):10－14.

［3］ 赵斌，张红雨.RFID技术的应用及发展［J］.电子设计工程，2010，18(10):123－126.

［4］ 梁玮.基于UML的面向对象建模方法研究［J］.软件导刊，2009，8(1):47－49.

［5］ 徐生林，张勋芳，邵根富.无人值守称重系统的设计与实现［J］.计算机应用与软件，2010，27(3):188－190.

［6］ 顾平.数据库设计工具PowerDesigner的研究与实践［J］.计算机应用与软件，2004，21(11):18－20.