劉偉

【摘? 要】智能稱重系統(tǒng)集成了強(qiáng)大的財(cái)務(wù)、采購報(bào)表、銷售報(bào)表、稱重?cái)?shù)據(jù)、質(zhì)檢數(shù)據(jù)、結(jié)算等功能，不僅能夠遠(yuǎn)程查詢過磅單信息，而且能夠查詢地磅自動(dòng)抓拍圖像、庫存狀態(tài)、中控室生產(chǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控。

【關(guān)鍵詞】智能化;無人值守;汽車衡;稱重

引言

傳統(tǒng)的汽車衡稱重系統(tǒng)為單機(jī)工作模式，僅具備了電子稱重計(jì)量的基本功能，即稱重、打印，沒有聯(lián)網(wǎng)，不能實(shí)現(xiàn)信息共享，導(dǎo)致工作效率低、準(zhǔn)確率不高。特別是在一些?；沸袠I(yè)，整個(gè)業(yè)務(wù)流程中大量的人工干預(yù)，引發(fā)稱重車輛排隊(duì)、擁堵、人員滯留，給企業(yè)帶來安全和經(jīng)營方面的隱患。本文在充分考慮企業(yè)原有汽車衡稱重系統(tǒng)利舊的基礎(chǔ)上，提出了一種智能化無人值守汽車衡稱重系統(tǒng)，能夠?yàn)槠髽I(yè)提供高效、安全的稱重業(yè)務(wù)場景，從而進(jìn)一步提升企業(yè)的自動(dòng)化、信息化、智能化應(yīng)用水平，提高效率，降低成本。

1.概述

1.1系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)以高效管理、精準(zhǔn)計(jì)量、信息共享和個(gè)性設(shè)計(jì)為整體目標(biāo)，主要由智能化稱重管理平臺(tái)、交通指示子系統(tǒng)、車輛引導(dǎo)子系統(tǒng)、紅外檢測子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、語音廣播子系統(tǒng)、車牌識(shí)別子系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)從車輛進(jìn)入到離開的全過程視頻監(jiān)控和流程管控，并通過采集汽車衡的稱重狀態(tài)和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)和業(yè)務(wù)流的閉環(huán)管理，全程無人工干預(yù)。

1.2業(yè)務(wù)場景

本系統(tǒng)計(jì)量方式設(shè)計(jì)為單向模式，上秤方向設(shè)置紅綠燈。綠燈狀態(tài)時(shí)表示汽車衡正常，車輛可以上秤，如果有車計(jì)量或者秤體維護(hù)時(shí)，紅綠燈為紅色。下秤方向設(shè)置道閘，計(jì)量完成后，道閘可通過程序自動(dòng)或者司磅員手動(dòng)抬起，引導(dǎo)車輛下秤。在汽車衡的前后分別設(shè)置紅外對(duì)射光電開關(guān)，防止稱重過程的車輛壓邊或跟車。在需要提醒司機(jī)的情況下通過語音廣播系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)語音提醒。本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程中，采用了車牌識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車號(hào)的自動(dòng)識(shí)別，在提高效率的同時(shí)更能夠防止作弊以及人為操作帶來的錯(cuò)誤，減少經(jīng)濟(jì)損失。秤體前后設(shè)置兩臺(tái)攝像機(jī)，計(jì)量過程通過硬盤錄像機(jī)實(shí)時(shí)錄像，并在計(jì)量取數(shù)時(shí)，自動(dòng)抓拍車輛的前后車牌圖片。用戶計(jì)量發(fā)生異議時(shí)，可以通過圖片和錄像進(jìn)行追溯。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單向計(jì)量，但在特殊情況下，可通過授權(quán)和設(shè)置打開下秤方向道閘，也可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急情況下的雙向計(jì)量要求。

2.視頻聯(lián)動(dòng)地磅稱重智能識(shí)別原理

2.1車牌識(shí)別

車牌識(shí)別主要包括車牌定位與字符識(shí)別2個(gè)階段。在車牌定位階段，綜合應(yīng)用2種定位方式對(duì)車牌進(jìn)行初步定位檢測，然后使用CNN模型對(duì)檢測到的候選車牌進(jìn)行判斷;在字符識(shí)別階段，將分割出的字符輸入到設(shè)計(jì)好的CNN模型中進(jìn)行訓(xùn)練，得到的輸出結(jié)果即為識(shí)別的車牌字符。

常見的車牌定位法有邊緣檢測定位法、顏色定位法、文字定位法。邊緣檢測定位法適用于非車牌區(qū)域垂直邊緣較少的情況;顏色定位法適用于車身及背景中無藍(lán)色和黃色干擾的情況;文字定位法在弱光條件下定位效果優(yōu)于其他2種方法。針對(duì)煤礦常用運(yùn)輸車輛背景顏色較為復(fù)雜的情況，系統(tǒng)綜合采用邊緣檢測定位法和文字定位法。

車牌定位算法步驟：①對(duì)待識(shí)別圖像進(jìn)行高斯濾波，去除噪聲;②對(duì)濾波后的圖像進(jìn)行灰度化處理，為邊緣檢測做準(zhǔn)備;③使用Sobel算子檢測圖像中的垂直邊緣;④將Sobel算子生成的灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像;⑤采用形態(tài)學(xué)閉操作將車牌字母連接成一個(gè)連通域，便于取輪廓;⑥截取各連通域輪廓，便于形成最小外接矩形;⑦根據(jù)車牌尺寸排除不可能是車牌的矩形;⑧通過角度判斷進(jìn)一步排除一部分車牌矩形;⑨旋轉(zhuǎn)候選車牌矩形，使其水平;瑏瑠歸一化候選車牌矩形。

2.2多特征匹配

為防止車輛駛出時(shí)偷換車牌，采用車頭多特征抽取匹配方法，對(duì)沒有車牌建檔的車輛進(jìn)行關(guān)聯(lián)識(shí)別。具體步驟：①利用車牌識(shí)別得到的車牌寬度和高度計(jì)算車頭區(qū)域，將車頭區(qū)域均分成10個(gè)子塊;②對(duì)車頭圖像進(jìn)行歸一化、銳化邊緣和去除噪聲等預(yù)處理;③計(jì)算每個(gè)子塊的HSV（Hue，Saturation，Value，色調(diào)、飽和度、亮度）顏色空間，得到每個(gè)子塊的顏色直方圖;④計(jì)算每個(gè)子塊若干關(guān)鍵點(diǎn)的紋理特征;⑤比對(duì)當(dāng)前車頭的特征序列和車輛檔案中對(duì)應(yīng)車牌號(hào)的車頭特征序列，如果二者協(xié)方差距離小于0.3，則該車沒有套牌，反之為套牌車輛。

2.3視頻與稱重聯(lián)動(dòng)

在車牌識(shí)別的同時(shí)，稱重儀對(duì)完全上磅的車輛進(jìn)行稱重，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)直接讀取稱重儀數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)時(shí)可設(shè)置讀取條件，如當(dāng)稱重儀數(shù)據(jù)超過16t（可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整）后，系統(tǒng)認(rèn)為有車上磅，允許記錄數(shù)據(jù)（作為車輛皮重參考值），在一段時(shí)間內(nèi)自動(dòng)比較，記錄最大值作為裝車總重，存入數(shù)據(jù)庫。稱重?cái)?shù)據(jù)通過RS232通信端口在聯(lián)網(wǎng)情況下直接送達(dá)數(shù)據(jù)庫，并通過服務(wù)器軟件完成匯總和記錄，這樣避免人為干預(yù)，確保了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

3.系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

3.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）交通指示系統(tǒng)。交通指示系統(tǒng)安裝于現(xiàn)場汽車衡旁邊，提示駕駛員汽車衡狀態(tài)。主要參數(shù)為DC12V電源、LED、紅綠兩色和IP54防護(hù)等級(jí)。

（2）車輛引導(dǎo)系統(tǒng)。車輛引導(dǎo)系統(tǒng)主要通過對(duì)閘桿的升降控制來引導(dǎo)稱重車輛的上秤或下秤。智能化稱重平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，根據(jù)汽車衡稱重狀態(tài)、紅綠燈、紅外檢測等信號(hào)，發(fā)出指令給車輛引導(dǎo)系統(tǒng)來控制閘桿升降。在汽車衡的前端和后端分別安裝一個(gè)閘桿，閘桿由電動(dòng)機(jī)通過減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要技術(shù)指標(biāo)為AC220V/50Hz電源、閘桿升/降時(shí)間≤6秒和300W功率。

（3）紅外檢測防作弊系統(tǒng)。電子汽車衡紅外檢測防作弊系統(tǒng)主要由定位開關(guān)和室內(nèi)控制柜組成。每臺(tái)汽車衡分別在出口和入口處安裝1對(duì)定位開關(guān)，定位開關(guān)為開關(guān)量常閉輸出。當(dāng)車輛上秤時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)定位開關(guān)的信號(hào)判斷車輛是否在可稱重位置內(nèi)，智能化稱重平臺(tái)收到指令后，決定車輛是否可以開始稱重。如果車輛不在可稱重位置，稱重系統(tǒng)無法進(jìn)入稱重流程，系統(tǒng)不會(huì)記錄稱重?cái)?shù)據(jù)和打印磅單。

3.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）稱重計(jì)量模塊。計(jì)算機(jī)與汽車衡控制器通過串口連接，主要讀取汽車衡的工作狀態(tài)和稱重?cái)?shù)據(jù)?？刂破鞯耐ㄐ旁O(shè)置為串行口COM1、波特率1200、7位偶校驗(yàn)、校驗(yàn)和禁止、連續(xù)輸出方式。稱重計(jì)量模塊主要功能包括皮重計(jì)量、毛重計(jì)量、凈重計(jì)量、二次計(jì)量、報(bào)表、磅單打印等。

（2）用戶與權(quán)限管理模塊。用戶管理主要用于磅房對(duì)本地司磅員信息進(jìn)行編輯維護(hù)，可新建司磅員并為其設(shè)置權(quán)限或刪除無效用戶數(shù)據(jù)。用戶賬戶除用于控制司磅員登錄系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)操作外，還將在各個(gè)業(yè)務(wù)操作過程中記錄當(dāng)前操作用戶，便于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的跟蹤、監(jiān)管。

4.結(jié)語

無人地磅是對(duì)傳統(tǒng)人工過磅的一次重大的改進(jìn)，相對(duì)于原來的人工過磅不僅節(jié)省了時(shí)間、人力同時(shí)效率也有了質(zhì)的飛躍，對(duì)公司的全面發(fā)展也起到了至關(guān)重要的作用，我相信無人過磅以后的發(fā)展會(huì)更加的完善，效率會(huì)有更大的提升，各個(gè)工廠以及相關(guān)攪拌站、礦山等都會(huì)陸續(xù)引進(jìn)無人過磅系統(tǒng)，這是必然的趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]喬泉熙，蔣勇，徐建軍，張晉軍.西北油田磅房無人值守稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].石化技術(shù)，2019（06）：257+265.

[2]李賢.無人值守過磅系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2019（07）：133-134.

[3]曾天翔.淺析使用COM口讀取梅特勒托利多天平稱重結(jié)果的方法[J].機(jī)電信息，2015（29）：26-30.

[4]張志舜，牛玉剛.基于PLC的雙向地衡無人值守稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2018，25（3）.