本文以一個具體實例描述了無人值守自動稱重系統的組成并對系統的軟硬件設計進行了論述。

1.概述

某公司新建一座垃圾發電廠，利用城市生活垃圾焚燒發電，日可處理生活垃圾近 800 噸。垃圾的來源和運輸由城市的環衛部門負責，垃圾量的統計核算由住建局負責，住建局根據電廠的垃圾焚燒量給予電廠資金補貼。怎樣才能做到垃圾量真實準確，減少人為因素的影響，是雙方共同關心的問題。針對這種情況，設計了一套無人值守防作弊自動稱重系統進行進出廠車輛稱重管理。住建局可以通過廣域網隨時查詢和瀏覽每天的垃圾稱重記錄，統計匯總出垃圾量，還可以遠程實時瀏覽稱重現場的視頻圖像和稱重時的車輛過磅圖片。詳細的設計方案見下述的軟硬件設計。

2.硬件設計及工作流程

2.1 汽車衡設計

考慮到日后的擴容和稱重車輛進出廠方便避免車輛排隊擁堵現象，稱重現場配備了兩臺數字式汽車衡。一臺只負責進廠毛重稱重，另一臺只負責出廠皮重稱重，兩臺汽車衡可以同時有序稱重，提高了過衡速度。數字汽車衡通訊采用電子印章和高級動態加密技術實現防作弊設計。

2.2 自動稱重設備介紹及選型

無人值守自動稱重系統在國內各行各業的應用已經非常廣泛，外圍設備的配置沒有一個統一的標準和要求。一般的選擇原則是在滿足用戶需求的前提下，盡量減少外圍設備的品種和數量，以優化系統設計和增加系統可靠性。

本案例采用的設備從用戶的實際需求出發，并在與用戶充分溝通的情況下確定。系統采用了無人值守自動稱重方式，每臺汽車衡配備一臺工控機、一臺中距離 RFID 讀寫器、二臺攝像機、一臺欄桿機、二對紅外線對射、一套語音提示系統及一套共用的網絡硬盤錄像系統。兩臺工控機通過網絡交換機并入公司局域網，稱重數據存儲到數據庫服務器上，實現數據共享，如圖 1 所示。公司通過路由器與公網連接，路由器具有公網靜態 IP，通過設置路由器可以實現外網訪問數據庫服務器、硬盤錄像機、汽車衡端計算機等設備。

2.2.1 車牌識別

要實現無人值守自動稱重就離不開車號自動識別，車號識別的方式主要分兩大類：一種是采用圖像識別提取車牌號的方式；另一種是采用讀卡的傳統方式 （本文只介紹無源卡，有源的藍牙卡不做介紹）。圖像識別方式提取車牌號是真正意義上的車牌識別，提取的就是車輛的實際牌照號碼，隨著圖像識別技術的發展和車牌識別率的提高，應用前景廣闊。目前采用一體化車牌識別攝像機 （也可以采用圖像識別軟件加視頻采集卡或攝像機的方式） 的應用比較多，生產商提供產品SDK 開發包，降低了開發難度，大大縮短了開發周期。然而，圖像識別方式受車牌的污損、光線、天氣 （比如大霧等） 等因素影響降低了識別率，應用受到了一定限制。目前主流的車牌識別還是讀卡的方式，根據實際需求可以采用近距離的 IC卡方式，中距離的 ID 卡方式和中遠距離的 RFID射頻識別方式。讀卡識別車牌號，采用的是在一個應用系統中卡號唯一不能重復的特點，把車牌號與卡號一一對應，來達到讀卡號即可獲取車牌號的目的。近距離讀卡一般采用非接觸式方式，讀卡距離很近，需要司機把卡貼近讀寫器，比較適合于司機下車刷卡，可以用一個讀寫器實現雙向稱重。中距離 ID 卡讀卡，讀卡距離 1m 以內，可以把讀卡器固定到汽車衡的適當位置，司機不必下車，手持卡片在讀卡范圍內晃動刷卡。中遠距離 RFID 讀卡，讀卡距離遠，可以把卡片固定到車輛的前風擋玻璃上的某位置，實現車輛過衡自動讀卡。

在本案例中，采用讀卡距離 5m 左右的中距離RFID 讀寫器，卡片采用防拆卸的陶瓷封裝，防止車輛換卡作弊，實現了車輛電子車牌唯一不可互換的功能。

2.2.2 攝像機、硬盤錄像機

攝像機已從模擬進入數字高清應用時代，從交通抓拍到監控安防無處不在，幾百萬的數字高清攝像機也已廣泛應用，但相應的代價就是需要大的傳輸帶寬和高的存儲容量。模擬攝像機的應用已越來越少，但實時無延遲的圖像傳輸和較小的存儲容量以及成熟的技術，在某些場合的應用還是有優勢的。

本案例中，白天夜晚都有車輛稱重，為了保證晚上車輛開著大燈也能看清牌照號碼，需要用帶有強光抑制功能的車牌專用攝像機。考慮到系統需要保存車輛稱重時的現場圖片并且硬盤錄像機 24 小時不間斷錄像等因素，最終還是選擇了模擬可調焦距的車牌專用攝像機和 DVR 硬盤錄像機，這樣既節約了存儲空間，又可以實現在現有的網絡帶寬上得到流暢的視頻流和較快的遠程數據查詢速度。硬盤錄像機選擇帶 SDK 開發包的品牌，如海康和大華。

2.2.3紅外線對射

紅外對射 （或光柵） 由發射器和接收器配對組成，通過多束紅外線構成一個防范平面，當物體穿越該防范平面時，一旦遮擋相鄰的兩束紅外線，接收器就會發出報警信號，用于車輛位置檢測。本案例分別在汽車衡秤臺兩端安裝一套紅外對射，當稱重車輛上衡時，紅外對射檢測稱重車輛位置，接收器輸出開關量信號給系統，當稱重車輛沒有完全上衡遮擋紅外光束時，系統報警，語音提示司機調整車輛位置，此時系統不能稱重和保存數據，防止車輛稱重時通過壓磅邊作弊。紅外一般選擇 4 光束及以上的紅外柵欄。

2.2.4  欄桿機和語音提示系統

欄桿機 （道閘）、語音提示、紅綠燈都是車輛引導設備，引導車輛有序上下磅，功能相互重疊，可以根據現場實際情況選擇一種或多種引導設備。欄桿機由控制器控制，控制器通過繼電器的觸點控制欄桿機的起桿和落桿。這樣就要求配備的欄桿機可以通過開關量信號控制桿的起落，并且要求欄桿機欄桿下埋設地感線圈 （或用紅外對射），當車輛通過欄桿機后自動落桿，防止砸車。欄桿機一般選擇桿長 3m 左右，起桿速度 3s 以內的，以提高過衡速度。

語音系統由室內功放、麥克風和室外全天候音柱組成。系統會自動控制音柱在不同稱重過程播放不同的語音提示，也可以由操作員通過麥克風，發出語音提示信息。現場采用無源音柱，防水性強，安全性高。

2.2.5  控制器

無人值守系統中有開關量輸入輸出設備 （紅外線對射、紅綠燈和欄桿機等），需要控制器進行控制。常用的控制方式有 I/O 板卡，I/O 工控模塊以及 PLC 可編程控制器。目前 PLC 可編程控制器用的較多，PLC 內置 CPU 處理器，有豐富的控制指令，可以編程實現復雜控制，通過串口與計算機通訊，抗干擾能力強，適合工業惡劣環境，可實現對紅外線對射、紅綠燈、欄桿機的自動控制。

2.2.6  工作流程

垃圾運輸車輛都為固定車輛，提前把卡粘貼到車輛的適當位置 （現場測試后固定），把卡號和對應的車輛信息寫入數據庫，稱重時自動讀卡。

RFID 讀寫器安放在秤臺的適當位置，車輛上衡后自動開啟讀寫器，卡片進入讀寫器探測范圍后自動讀卡，系統自動識別車輛身份，如果數據庫中有此車輛登記信息，計算機管理系統調出該車的車號及相關的預置信息 （如：車牌號、皮重品名、用戶等等），紅外線對射不斷檢測車輛位置，當車輛完全上衡且稱重數據穩定時，系統進行數據處理，將車號、毛重、皮重、凈重、稱重時間和車輛稱重時的現場圖片等信息自動保存，語音提示司機下衡同時欄桿機欄桿自動抬起，車輛下衡，欄桿自動落下；如果系統數據庫中沒有此車輛的登記信息，或車輛沒完全上衡，系統會有相應的語音提示提醒司機，系統不斷重復上述工作過程。

中控室、財務室 （局域網） 和住建局 （廣域網） 可以實時預覽四路視頻圖像，也可以實時觀察到兩臺汽車衡的重量信號和車輛稱重數據記錄和圖片。可以遠程實現數據統計匯總，數據導出和報表打印。

3.軟件設計

軟件是整個系統的核心，通過軟件把各種外部設備集成到一起構成一個完整的無人值守系統。系統采用 C/S 數據采集端 +B/S 多層架構混合模式，面向 Internet 和 Intranet，包括數據層、業務邏輯層和表示層。汽車衡端軟件采用 C/S 架構編程，常用的編程工具有 Delphi、VB、VC、C# 等，本案例采用業內使用較多的 Delphi 7 編程工具編程，Delphi是可視化軟件開發工具，它具有簡單、高效、功能強大的特點，有豐富的控件，代碼編寫工作量小，開發周期短，是快速的編程工具。系統搭建了 WEB 服務器，用 VB.NET 開發了 B/S 架構的查詢瀏覽軟件，服務器安裝了 Microsoft SQL Server2008 數據庫管理系統，客戶計算機可以安裝 C/S結構的客戶端軟件或通過瀏覽器輸入 WEB 服務器的 IP 地址實現遠程數據查詢。

3.1  軟件構成

由操作系統、數據庫管理系統和應用軟件構成。

3.1.1  汽車衡端計算機

安裝 XP 操作系統，C/S 結構無人值守稱重管理軟件。

3.1.2  服務器端計算機

安 裝 Windows  Server  2008 操 作 系 統 和Microsoft SQL Server 2008 數據庫管理系統，搭建WEB 服務器，部署 B/S 結構查詢瀏覽軟件。

3.2汽車衡端軟件主要功能

3.2.1適用于中文 Win2000/2003/2008/XP/Win7等操作系統平臺。

3.2.2模塊化設計，全中文顯示，安裝及操作簡便，提供多種稱重方式。

3.2.3數據庫選用大型數據庫，支持大量數據存儲及查詢。

3.2.4非車輛 （行人等） 上衡自動判別，不進行稱重，在查詢數據點擊某條記錄時可同時將稱重時的圖片顯示在界面上。

3.2.5磅單和報表可自行設計。

3.2.6具有數據導出功能，可把數據導出為EXCEL 等數據格式。

3.2.7多級權限管理，各自獨立的口令，分級操作，安全性高，保密性強。

3.2.8只有有權限的用戶才可以修改和刪除數據，并且所有的修改和刪除都有記錄。

3.2.9強大的查詢和統計功能

可任意組合統計查詢條件，如：日期時間范圍、用戶、品名等或它們的組合，可打印各種統計報表，如：日報、月報、季報、年報等等。

3.2.10 有防作弊曲線顯示功能，對異常數據進行自動保存。

3.2.11 可在局域網和廣域網中實現遠程查詢，方便領導隨時隨地了解貨物進出情況。

4 .結束語

系統從硬件配置和軟件功能上實現了主動防御和事后監督相結合的防作弊模式，杜絕和避免了作弊現象的發生。系統已正常運行一年多，運行狀態良好，達到了設計要求，受到了用戶的好評。

隨著軟硬件技術、網絡技術的飛速發展，稱重系統網絡化已勢不可擋，物聯網稱重已成為衡器行業的發展趨勢和機遇。新技術的引入和應用

改變了我們的稱重理念，擴大了稱重的應用范圍。本文只是拋磚引玉，希望衡器行業的有志之士將更多的新技術新理念引入衡器行業，為衡器行業的振興提供技術支持。