智能化称重系统在工矿企业中的应用

杨一平?万海林?刘国平?武建平?张明保

摘要：在工矿企业中，过磅称重是一项重要的工作，而智能称量系统的使用对于煤矿的过磅过程产生了显著影响。传统上，工矿企业使用海路、铁路和公路等多种方式进行过秤称重，这使得重量检测工作量庞大且复杂。此外，由于运输工具众多，交通拥堵常常发生，极易引发事故，为生产带来极大的安全隐患。智能称重软件将矿井中原来的资源与业务流程合理划分，有效解决了传统车载式称重测量工作效率低下的问题。该软件还能够减少人为误差导致的数据不精确缺陷，从而提高了过磅过程的准确性和可靠性。通过应用智能称重系统，工矿企业不仅能够促进经济发展，同时也能够实现高效的社会效益。

关键词：智能化；称重系统；工矿企业

杨一平（1982.06-），男，汉族，甘肃平凉，本科，机电工程师，研究方向：机电设备长周期稳定运行、智能化工业控制平台及无人值守系统；

万海林（1982.03-），男，汉族，甘肃庄浪，本科，机电高级工程师，研究方向：电气自动化；

刘国平（1986.10-），男，汉族，甘肃庄浪，本科，机电工程师，研究方向：电气自动化；

武建平（1982.11-）男，汉族，甘肃平凉，大专，机电工程师，研究方向：电气自动化；

张明保（1978.09-），男，汉族，甘肃平凉，大专，机电工程师，研究方向：电气自动化。

一、智能化称重系统与传统称重技术

（一）传统称重技术

随着信息技术的发展，称量技术也在不断进步和创新。现如今，称重系统具有一些显著的特点，如实时性强、相关参数多等。这些特点对称重设备提出了一些要求，包括响应速度、可靠稳定性、温度敏感性和分辨率等。现在主要有两种类型的称重系统：一种是利用内置的 A/D变换器，也就是人们所熟知的数字化重量传感器。这种传感器是把模拟重量传感器的输出信号转化成数字输出。该传感器相关的性能参数如机械、温度等，都是基于称重传感器的相关工艺进行模拟得出的。这种类型传感器显著的特点就算只能将信号进行模拟，使之变成具体的数值，但是无法改善相关的参数。另一种是完全摆脱模拟重力仪的常规补偿和调节方法。这种称重系统的原理是将相关的元件进行一系列的处理，包括贴片、固化等，再结合相关的硬件，如温敏原件、滤波等，共同组成数字回路。与前一阵方法不同的是，该类型的称重系统通过数字滤波、调零、补偿等方法，输出数字信号，使其按照一定的格式规则进行输出。相比之前的方法，这种方法更为高效可靠，传输距离也更长。

傳统的称重系统的模-数转换器仅为16位（bit），通常有5万个可供选择的点数。而数字型智能称重传感器的精度为20位（bit），通常有10万个可供选择的点数。模拟称量元件一般是通过人工制作的，受人为因素的影响很大。现有的零点温度、敏感温度、线性、迟滞、蠕变等补偿方式和技术尚不完善，且各补偿方式间相互影响，导致剩余误差难以避免，制约了系统精度与稳定性的提升。采用数字化智能称量系统，其传感器可实现自动制造，不受人为因素的影响。它的调零、比例转换、温度补偿、线性补偿、迟滞补偿和蠕变补偿均由内置微处理器完成，并对各类数据进行处理和存储。应用“数据库”技术，使得单片机能够对数据进行持续地辨识、修正，从而提高了系统的智能化程度和功能。

（二）智能化称重系统概述

随着世界计算机信息技术的迅猛发展，各行各业都在迅速采用智能化的测量检测管理系统，工矿企业也不例外。传统的测量称重技术和系统已经无法满足当今工矿企业发展的需求。目前，工矿企业中仍然采用模拟称重系统，其核心设备是模拟称重传感器和模拟显示器。与数字式称重系统相比，模拟系统存在许多差距。输出模拟信号较小、传输距离短、抗干扰性差、安全性和防伪能力较弱、仪器的显示和控制比较复杂，容易出现故障、安装调试不便，维修费用较高。因此，采用智能化称量系统是目前我国工矿企业的重要方向。

随着市场经济的迅速发展，工矿企业对称重过磅的要求也越来越高。但实际的称重过磅工作环节滞后，难以满足需求。过去称重车辆排队等待已成为常态，对企业效益产生了很大影响。工矿企业希望通过现代技术应用于称量业务环节，实现智能化、高效的管理。为满足

关工矿企业对称量的迫切要求，有关专家和学者们采用先进的智能化技术，研制了智能称量系统。该系统整合和改进了传统称重过磅的各种技术。它利用先进的智能化技术，提高了测量的精度和准确性。同时，它还具有自动化、远程监控和数据管理等功能，提高了工矿企业的管理和效率。

二、智能化称重系统实施目标

对于工矿企业来说，设立一个专门的部门来统一集中管理智能称重系统是非常重要的。这样可以确保设备的统一管理和高效运行。智能称重系统相较于传统的人工过磅技术有很多优势。首先，它能够降低工矿企业人力成本，提高工作效率。智能称重系统采用先进的技术，可以实现更精准地称重，减小误差。通过视频监控技术，可以准确记录每辆称重装货车的信息，包括车牌等相关信息，避免传统方式中的重复称重问题。这样一来，可以大大提高称重的效率，并降低误差率。智能称重系统还可以利用先进的信息技术，精确计算车辆到达时间，并对过磅车辆进行科学合理的控制，以避免车辆堵塞情况，进一步提高称重过磅效率。另外，智能化称重系统还能在适当的环节及时发出相应的提示。借助于视频监控技术，可以有效记录过磅车辆的相关信息，并在设立的LED大屏或数字大屏上显示，方便相关人员查看。并且搭配语音播报相关信息，提醒过往车辆，这样更安全、更有效。此外，智能称重系统还具有自动报警功能，一旦出现车辆未过磅或者重复过磅的情况，就会触发报警机制，相关工作人员接到报警信息后会及时赶去现场进行处理，从而提高称重过磅效率。

三、智能化称重系统组成特点

（一）系统组成特点

智能化称重系统由软件和硬件组成，软件环境当中包括Windows 7/8/10操作系统，SQL Server 2005数据库，开发语言为C#，开发环境为Microsoft Visual Studio.Net 2008，架构为C/S。硬件环境包括四个设备，分别是UHF固定式一体化读写器、UHF电子标签、手持读卡器、发卡器。智能化称重系统终端自适应，可以灵活适配不同工矿企业终端环境。根据不同的工矿企业的个性化需求，系统可以自适应配置。智能化称重系统有多个终端，除了自动收卡，还包括自动集中以及当场签收等。这些终端的重要性不言而喻，正是由于这些终端的存在，才使得系统智能称重得以实现，同时也使得无人操作模式得以实现，从而降低工矿企业用人成本，提高称重的效率与精度。

在智能化称重系统当中，集成设备也拥有多样化的特征。客户可以根据自身的实际情况，结合多样化的操作方法进行选择，以匹配最佳的方案。例如针对频率，就有高中低三种类型进行选择；针对信息源，就有有源和无源可以选择。经过慎重选择确定最佳方案之后，在降本增效的同时，也使得经济效益最大化。而且，与之有关的公司也可以随意选择LED大屏幕的显示方式、指示灯、语音系统和自动开关等辅助设备。这些设备的选择可以根据实际情况而定，以达到最优化的效果。

在智能化称重系统中，业务流程不是一成不变的，针对不同的工矿企业有着不同的过磅称重流程，可以结合自身情况进行自定义设置，从而使得整个办卡办理、车卡绑定流程更为高效流畅。

在智能化称重系统中，通过定制化过磅称重流程，借助相关技术进行自动化检查，检查的对象包括车号、计重房以及磅秤等。在称重过程中，系统完全避免人工干预，全程自动化操作。按客户要求执行过磅时间和重量检验，更为精确地避免了人为作弊情况的发生。

通过使用监测装置，能够有效监测整个计量过程，实现高度集中化的管理。系统使用 SOA方法，将相关信息与用户的信息系统进行高效整合，通过客户自定义需求对原有的流程进行开发和优化。这样可以实现系统与企业的无缝衔接，使得智能化称重系统能够更好地满足企业的业务需求。

（二）系统分析

该智能化称重系统是基于电子测量与微机监测与管理相结合的地秤自动检测与控制系统。其中，电子计量部分主要由重量传感器和称重显示仪表构成，主要实现对重量数据的采集。计算机监控管理部分由计算机、打印机、射频识别系统、控制器、道闸、车辆检测器、摄像机、视频采集卡构成，主要實现称重监控、打印磅单、生成各类汇总统计报表和综合查询等。

该系统可以根据不同需求采用不同的使用方式：①一机一秤。每台机器都配备一台地秤，适合小型称重业务较少的单位使用。②多机网络。多台电脑和一台地秤组成一个网络，称量工作在计量室电脑上进行，其他工作在其他部门的电脑上进行，数据存储在数据库服务器中，实现数据共享和协同工作。适用于需要多个部门协作进行称重处理，并需要实时监控处理流程的中型公司。③一机多磅。一部电脑与多个地秤相连，适用于将多台地秤集中到一个地方进行管理，称量工作可以在同一台电脑上完成，实现数据资源共享和统一维护处理。但在称重业务繁忙情况下可能会有压力。④多机多磅。多台计算机和多台地秤构成计算机网络系统，称重业务在各计量室的计算机上进行，数据存储在数据库服务器上，各部门、计量室可以共享数据，实现交易过程的一体化处理。适用于大型企业需要多个秤进行称重的情况。

四、智能化称重系统在工矿企业中应用

（一）计量

测量程序可以根据物料的进料、出料、物料的内部分配等来完成。在测量过程中，会使用到一些常见的信息，这些信息包括了车号、货名、收货单位、发货单位、规格、型号等，在输入的时候，只要双击鼠标就可以了，这样可以避免再次输入的问题，从而可以加快操作速度，减轻操作员的工作量。该系统配备的称重仪器能够自动接收体重数据，确保数据的准确性，并且无法手动输入或修改，有效避免了人工输入误差。同时，系统还能自动提取和累加称重数据，实现净重数据的自动统计。此外，系统还提供了查询功能，可以根据不同情况进行数据查询，并生成日报、季度报表等统计总结。同时，系统还能预先储存载货物的重量，方便在称重过程中进行比对参考。在称重过程中，系统支持进、出、旋转和复称等多种称重方式。此外，该系统还配备红外车辆定位系统、视频监视系统、车辆上下称台控制系统以及销售发票系统等附加功能，以实现对车辆的定位、视频监控，以及对车辆上下称台和销售发票等操作的控制。

（二）状态显示

在称量过程中，监视器屏幕能够实时显示称量仪器上的重量信息。该系统实现了无人值守的管理，通过对称量情况的实时监控，确保数据的准确性和称量的有序进行。主界面上的体重显示区将各称重仪器所测得的体重数据与实际数据进行同步显示。在称量显示板下方，还设有连接状态指示灯，可指示称量仪器与电脑的连接状况。连接良好时指示灯为绿色，未连接时为红色。对于称量显示，当称量平台上有一辆汽车时，称量显示板将亮起红灯，其他车辆无法通行；当称量平台上没有汽车时，称量显示板将亮起绿灯，其他车辆可以通行。这种功能可以通过在称量台旁设置交通信号灯来实现，以提示驾驶员在称重完毕后立即离开，减少等待时间。

此外，在汽车称重系统中运用道闸信号自动控制技术，实现了汽车称重的有序进行。当红灯亮起时，不允许载重汽车行驶；绿灯亮起时，表示车辆可以上称。待称的车辆在天平上时，红灯等灯会自动亮起，并拉下道闸；过磅完成后，闸板会自动上升；车辆离开称台时，闸板会下降，绿灯会闪烁。这样的控制技术保证了称重过程的顺利进行。

（三）称重数据查询统计

数据查询：查看这次称台的称重纪录以及当日的全部称重纪录。

资料保存：具有数据的备份和还原功能，能将称量资料备份到指定地点，并能还原备份资料，保证资料的安全性。

司磅员设置、增加、删除称重人员，并设定称重人员登录密码。同时，管理员还可以设定主管的称重权、参数设定权、数据查询权等等。

参数设定电子仪器的种类，波特率：可以采用对称性的数字来设定，可以设定资料储存时间，可设定计量单位，可方便地印刷过秤清单。

（四）系统优势

①提供三个层次的安全系统，即操作系统，数据库，应用程序。②对用户的操作进行了详细的权限划分，并对每个单独的功能进行了详细的描述，使系统管理员能够对所有的用户进行灵活的管理与授权：为数据的安全提供了一个自动的数据库备份。③操作日志记录，使用者的每个步骤都会被自动地录入到作业日志中，让使用者可以根据作业日志来查询作业人员的各项作业，避免使用者对作业资料的不当处理。④对供应商、顾客等基本资料进行编号、助记符等处理，以提高工作效率。⑤具备视频影像监视捕捉功能，红外定位防欺骗功能，语音提示功能。

（五）应用效果

将智能化称重系统与原模拟式电子称重系统进行对比，原模拟式电子称重系统中最大的问题就算无法单独区分不同的模拟器所输出的信号，这就导致一旦出现故障，无法及时检测出来。这主要是由于传统的模拟称量模式，终端箱串联多个模拟器输出的信号，这些信号无法单独区分，在一条线路上。在数字称重传感器中，有一个能够对自身进行诊断的微处理器，每个微处理器都有自己的地址，能够对各传感器的输出进行在线监测和智能化处理。通过这种方式，不但提高了称量系统的可靠性，而且能够很好地解决诸如小称重，偏载检测等用仿真方法很难实现的问题。再加上独特的高精度、综合的传感器数字补偿技术，以及长距离、高速安全的通信技术，相比于传统的模拟传感器，智能化称重系统性能显著，能更好地实现更高精度。

五、结束语

在对智能称重系统进行有效应用后，工矿企业可以大幅度减少拥堵现象的发生，相关环节的工作人员也可以有效解放劳动力，提高工作效率，使得工矿企业管理过磅称重更为高效顺利。这使得工矿企业能够更高效地管理过磅称重流程，降低相关人力成本并提高经济效益。同时，这也有助于提升企业品牌形象，并对社会效益产生积极影响。

作者单位：杨一平 万海林 刘国平 武建平 张明保

华亭华煤清能煤化工有限责任公司

参  考  文  献

[1]申鹏程，申鹏，滕健.基于电量采集智能算法的新型称重系统研发与应用[J].现代食品，2022，28（22）：15-20.

[2]谢明，刘申，张清来，等.铁水车智能称重数据传输系统研究及应用[J].装备制造技术，2022（05）：140-143.