郭雅默 ，王 剛 ，李灃曉 ，羅 勇

（1.鄭州大學(xué) 電氣工程學(xué)院，鄭州 450001；2.河南灃悅電子科技有限公司，鄭州 450001）

隨著生產(chǎn)能力增強，鋼管廠對銷售計量數(shù)據(jù)的完整性、及時性和準(zhǔn)確性要求也不斷提高，人工稱重的方式達(dá)不到高效和準(zhǔn)確的目的[1]。而且在實際銷售中，鋼管的實際重量和理論重量往往存在一定的差值，這就需要將實際各規(guī)格鋼管的總重量按理論重量之比進(jìn)行分?jǐn)偅玫揭唤M符合實際的單根理論重量，此為重量分?jǐn)?。有些情況下，一個購貨單位需要將這車貨分送給多個分廠，由于不同的分廠結(jié)算金額不同，需根據(jù)單價把鋼管分給各個分廠，達(dá)到各個分廠需要的資金額度，此為客戶分?jǐn)?。兩次分?jǐn)傆嬎闶址爆崳馁M人力，且準(zhǔn)確率不高。

早期的稱重系統(tǒng)多采用模擬量稱重傳感器，稱重過程完全由人工控制和讀取，極易受到人為因素干擾，準(zhǔn)確率和效率不高，信息管理能力也弱[2]。目前，有些企業(yè)利用計算機、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，設(shè)計無人值守稱重系統(tǒng)，把稱重過程與微機結(jié)合，實現(xiàn)汽車衡稱重數(shù)據(jù)的自動采集和管理[3]。但重量分?jǐn)偤涂蛻舴謹(jǐn)傔€需人工計算，自動化程度不高。

為此，本文提出一種適于鋼管廠的自動稱重及重量分?jǐn)傁到y(tǒng)，包括現(xiàn)場稱重設(shè)備、現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控主機、客戶端電腦、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、鋼管稱重管理軟件，并將無人值守稱重和重量分?jǐn)傉蠟橐惑w。操作員在稱重管理軟件的結(jié)算管理部分調(diào)取數(shù)據(jù)庫的稱重信息，即可進(jìn)行兩次分?jǐn)偛僮?，從而實現(xiàn)稱重和分?jǐn)偟臒o縫銜接，簡化了銷售管理流程，提高了工作效率。

1 總體結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場稱重設(shè)備由稱重儀、數(shù)字輸入輸出系統(tǒng)、讀卡器構(gòu)成，三者通過3個串口分別與監(jiān)控主機相連，將數(shù)據(jù)傳輸給鋼管稱重管理軟件的自動稱重模塊，實現(xiàn)貨車的自動稱重?，F(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備由2個攝像頭和1個視頻采集卡構(gòu)成，視頻采集卡通過PCI接口連接至監(jiān)控主機，實現(xiàn)對自動稱重過程的全程視頻監(jiān)控。監(jiān)控主機上運行的自動稱重模塊與客戶端電腦上運行的結(jié)算管理模塊通過共用SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的稱重數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的相連。自動稱重模塊獲得的稱重數(shù)據(jù)被傳輸給結(jié)算管理模塊，由結(jié)算管理模塊的重量分?jǐn)偰K實現(xiàn)鋼管單重的計算，由其客戶分?jǐn)偰K實現(xiàn)客戶結(jié)算金額的分?jǐn)偧敖Y(jié)算單的打印。圖1為系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Total structure figure of the system

2 硬件設(shè)備

2.1 現(xiàn)場稱重設(shè)備

現(xiàn)場稱重設(shè)備由稱重儀、數(shù)字輸入輸出系統(tǒng)、讀卡器構(gòu)成，數(shù)字輸入輸出系統(tǒng)由進(jìn)道口攔道器、進(jìn)道口地感線圈、進(jìn)道口紅外傳感器、出道口紅外傳感器、出道口攔道器、出道口地感線圈分別與8065數(shù)字量輸入輸出板卡直接并行連接構(gòu)成，8065數(shù)字量輸入輸出板卡通過485/232轉(zhuǎn)換器與監(jiān)控主機連接，稱重儀通過應(yīng)變片與地磅連接，稱重儀和讀卡器分別通過串口與監(jiān)控主機相連。

本系統(tǒng)的地磅采用具有高精度稱重傳感器的電子汽車衡，比機械汽車衡的精度高、穩(wěn)定性好。汽車衡儀表采用上海耀華稱重系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的XK3190-D18M2產(chǎn)品，與電子汽車衡通過RS232相連，可以顯示重量信息，打印稱重小票。并通過RS232與監(jiān)控主機相連，鋼管稱重管理軟件讀取到穩(wěn)定數(shù)據(jù)后保存。

數(shù)字量輸入輸出板卡可用于檢測外界狀態(tài)和控制開關(guān)，一般提供有隔離型單端數(shù)字量輸入和功率繼電器數(shù)字量輸出，采用高低電平信號，導(dǎo)通和斷開時間短，可滿足本系統(tǒng)對紅外傳感器和地感線圈的信號接收，并操控攔道器。

本系統(tǒng)采用無線射頻技術(shù)（RFID）實現(xiàn)對稱重車輛的管理和監(jiān)控。在客戶端有寫入器，用來存儲卡車信息。在稱重現(xiàn)場有讀卡器，讀取卡信息[4]。

2.2 現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備

現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備包括視頻采集卡和2個攝像頭。本系統(tǒng)使用的VC4000視頻采集卡支持1～4路視頻監(jiān)控，采用MPEG-4壓縮引擎進(jìn)行壓縮，支持動態(tài)碼率、動態(tài)圖像質(zhì)量控制、字母添加、動態(tài)捕捉影像等，節(jié)省存儲空間，性能穩(wěn)定可靠。視頻采集卡通過PCI接口安裝在監(jiān)控主機上，通過BNC接口與SYV-75-5電纜一端相連，電纜另一端同樣通過BNC接口接監(jiān)控攝像頭。

2.3 分布式網(wǎng)絡(luò)

本系統(tǒng)采用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，交換機為核心節(jié)點，通過雙絞線將監(jiān)控主機、客戶端電腦與服務(wù)器主機進(jìn)行連接，構(gòu)成星型結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)可同時連接多套現(xiàn)場稱重設(shè)備進(jìn)行稱重，每套現(xiàn)場稱重設(shè)備均配置1臺監(jiān)控主機和1套現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備。多個監(jiān)控主機共享服務(wù)器中的稱重數(shù)據(jù)。

3 鋼管稱重管理軟件

系統(tǒng)軟件基于Delphi7和SQL Server2000數(shù)據(jù)庫開發(fā)，客戶端和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端配置為Windows開發(fā)環(huán)境，系統(tǒng)使用 ADO（active data object）組件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問和操作。TADOConnection組件管理數(shù)據(jù)庫的連接，并提供對事務(wù)機制的支持。TADOQuery組件和TADODataset組件是最常用的數(shù)據(jù)訪問組件。為提高數(shù)據(jù)的訪問速度和安全性，使用TADOStoredProc組件調(diào)用數(shù)據(jù)庫存儲過程。

3.1 軟件基本框架

鋼管稱重管理軟件包括發(fā)貨模塊、自動稱重模塊、結(jié)算管理模塊、視頻監(jiān)控模塊，自動稱重模塊采集n次車輛的稱重信息（n為大于1的整數(shù)，下同），通過前后2次的差獲得n-1次不同類型鋼管的凈重，結(jié)算管理模塊根據(jù)n-1次鋼管的凈重，通過按比例的重量分?jǐn)?，獲得不同類型鋼管的單根重量，并在此基礎(chǔ)上通過客戶分?jǐn)?，生成最終的單個客戶訂貨金額結(jié)算單。圖2為稱重管理軟件流程圖。

圖2 稱重管理軟件流程Fig.2 Flow chart of weighing management software

3.2 發(fā)貨模塊

發(fā)貨模塊可以統(tǒng)一管理發(fā)貨單。發(fā)貨單主要記錄此訂單的貨物詳細(xì)信息、客戶信息及結(jié)算金額的信息，信息保存在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中。

3.3 數(shù)據(jù)采集模塊

本系統(tǒng)通過微軟的MSComm串口控件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。通過CommPort和Settings屬性設(shè)置串口號和波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位。通過InPut和OutPut屬性接收和發(fā)送緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。通過On-Comm事件捕獲并處理這些通信事件。讀卡器的數(shù)據(jù)通過OnComm事件觸發(fā)，接收端開始讀取卡號信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)得到車號及磅單信息。

XK3190-D18M2稱重顯示器通過RS232接口實現(xiàn)與計算機的通信，通信數(shù)據(jù)格式總計10位：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位 （ASCII編碼）、1位停止位，波特率設(shè)為9600 b/s，通信方式為連續(xù)方式的A1+數(shù)據(jù)格式，儀表在這種情況下不停向計算機發(fā)送當(dāng)前稱重數(shù)據(jù)，100 ms發(fā)送間隔。將MSComm的RThreshold屬性設(shè)為12，為二進(jìn)制數(shù)據(jù)接收方式。

數(shù)字量輸入輸出板卡的通訊由于需要檢測2路地感信號、2路紅外檢測信號及控制2路道閘開關(guān)，需根據(jù)不同的控制過程組合相應(yīng)的輸出命令，并調(diào)用等待延時函數(shù)獲得返回的命令，對返回的命令包進(jìn)行解析即可獲得各個狀態(tài)量的當(dāng)前信號。由于命令長度不同，不適合采用OnComm時間響應(yīng)通訊，而應(yīng)該通過延時讀取系統(tǒng)響應(yīng)[5]。由于繼電器吸合會造成延遲，需要用定時延遲采集狀態(tài)信號。延時等待流程如圖3所示。

圖3 延時等待流程Fig.3 Flow chart of delay waiting

3.4 自動稱重模塊

自動稱重模塊可獲取卡號信息和稱重數(shù)據(jù)，并通過串口輸出數(shù)字信號控制攔道器的抬、落桿，在稱重過程中開啟定時器以接收地磅讀數(shù)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后（10 kg誤差內(nèi)）觸發(fā)存儲過程將重量信息保存在數(shù)據(jù)庫中。

3.5 視頻模塊

鋼管稱重管理軟件的視頻監(jiān)控模塊，使用天敏VC4000系列采集卡的SDK，對卡車刷卡過程進(jìn)行錄像。軟件將錄像保存在監(jiān)控主機端，客戶端電腦可遠(yuǎn)程查看監(jiān)控錄像。首先，需在監(jiān)控主機上安裝IIS（Web服務(wù)），將監(jiān)控錄像所在文件夾保存為虛擬目錄，并配置監(jiān)控主機的IP地址，客戶端根據(jù)監(jiān)控主機IP地址及錄像文件路徑通過媒體播放器打開錄像。圖4為視頻采集流程圖。

3.6 結(jié)算管理模塊

3.6.1 功能流程

結(jié)算管理模塊由重量分?jǐn)偂⒖蛻舴謹(jǐn)?、結(jié)算單管理3部分構(gòu)成。重量分?jǐn)倢崿F(xiàn)不同類型鋼管單根重量的精確計算，客戶分?jǐn)傉{(diào)取重量分?jǐn)偟慕Y(jié)果，由客戶分?jǐn)倢崿F(xiàn)按客戶訂貨金額的鋼管數(shù)量分?jǐn)?，生成最終的單個客戶訂貨金額結(jié)算單。結(jié)算單管理包括查詢、打印結(jié)算單，并且會保存打印時間。

圖4 視頻采集流程Fig.4 Flow chart of video collection

3.6.2 重量分?jǐn)偟能浖崿F(xiàn)

圖5為軟件重量分?jǐn)偹惴ǖ牧鞒虉D。操作人員選擇訂單后，軟件從數(shù)據(jù)庫調(diào)取相關(guān)的訂單和貨車過磅單信息。例如：發(fā)貨單A，B，C規(guī)格產(chǎn)品分別為500 kg、200 kg、100 kg。 車輛自動稱重 3 次，則軟件得到770 kg和120 kg 2次貨物凈重。操作人員設(shè)置A產(chǎn)品分?jǐn)傊亓?00 kg，為第1次稱重。相應(yīng)的B產(chǎn)品200 kg，第1次；C產(chǎn)品100 kg，第2次。按照比例分?jǐn)傆嬎憬Y(jié)果為A，B，C產(chǎn)品的修正重量分別為550 kg，220 kg，120 kg。 軟件根據(jù)貨物的根數(shù)，獲得一個新的單根重量數(shù)據(jù)。批量分?jǐn)偸强ㄜ噧H獲得了一次產(chǎn)品凈重的情況下，得到的單根重量。

圖5 軟件重量分?jǐn)偹惴ǖ牧鞒蘁ig.5 Flow chart of weight allocation

3.6.3 客戶分?jǐn)偟能浖崿F(xiàn)

軟件按順序選取發(fā)貨單一客戶一產(chǎn)品，判斷此產(chǎn)品的剩余金額是否大于客戶所需金額。判斷為否，將這產(chǎn)品規(guī)格全部給這個客戶，再順序選取一產(chǎn)品。否則就直接分配，并計算此產(chǎn)品的剩余金額，再選取下一個客戶。判斷客戶是否是最后一個客戶，如果不是，返回判斷剩余金額是否大于該客戶所需金額，否則就判斷上個分?jǐn)傆涗浭Ｓ嘀亓渴欠翊笥?，大于上一個產(chǎn)品的重量和剩余產(chǎn)品全部分給此客戶，如果不大于，只需將剩余規(guī)格產(chǎn)品的重量分給最后一個客戶，將計算結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中。圖6是軟件客戶分?jǐn)偹惴ǖ牧鞒虉D。

圖6 軟件客戶分?jǐn)偹惴ǖ牧鞒蘁ig.6 Flow chart of customer-sharing

4 結(jié)語

本系統(tǒng)于2014年2月開發(fā)完成，并已經(jīng)在廣州京華鋼管廠運行，實際運行表明：重量信息采集準(zhǔn)確、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠、可有效防止稱重作弊，減少人力成本，提高工作效率，完全滿足鋼管廠的業(yè)務(wù)需求。

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[3]李建奇，何鵬，王文虎，等.一種新型糧食企業(yè)智能稱量系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化與儀表，2012，27（5）：50-53.

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