无人值守轨道衡计量系统的研究与应用

摘　要：介绍了无人值守远程计量电子轨道衡网络系统的研制过程及实际应用。该系统利用视频监控和网络传输技术，结合轨道衡计量管理，成功地将轨道衡自动称重、车号自动识别、视频监控、网络通信等先进技术应用于计量系统中，解决了远程计量问题，实现了多个现场无人值守的计量方式和计量数据网络实时管理。它综合了本地计量、远程监控、车号识别、数据传输、网络管理等的应用，具有明显的实用性、安全性、可靠性和先进性。

关键词：无人值守；远程计量；电子轨道衡网络系统
前言
　　河北钢铁集团唐钢计控管理部在借鉴无人值守电子汽车衡成功经验的基础上，成功开发了无人值守轨道衡远程计量系统。计量人员在几十公里以外就可以对现场过衡的各种火车车辆进行车号识别、逻辑判断、数据采集处理，从而达到远程控制值守的设计要求，为实现高智能化的网上计量打下了坚实的基础。该项目获得了二零零九年（第十六届）省级三等企业管理现代化创新成果奖，标志着该技术处于同行业领先水平。
1．项目方案
　　常规的轨道衡称重系统主要由四部分组成：机械秤体、称重转换器、车号自动识别和计算机计量管理系统。该项目结合了我部通讯车间的视频监控、网络传输系统,更加直观的实现了“千里眼”监控机车过衡状况及衡器等设备的状态。在实际工作中，由于轨道衡设备仅为计量设备，机车的车皮号码等信息需手工添加到计量信息中，使得原始数据存在不确定性(包括正常误差和人为造假等)，工作效率较低，劳动强度较大。为了改善目前轨道衡称重的工作状况，优化公司内部物资运输，减少因火车运输频繁倒运而增建多台电子轨道衡的要求，为完善公司ERP、实现物资计量的集中监控和网上计量做技术准备。经过物流调研、现场勘察，多次讨论最终选择了新、老600吨铁水磅、一铁轨道衡、二铁轨道衡、金恒100T轨道衡、石油库轨道衡、原料门轨道衡组成了一个7台轨道衡的网络系统。
　　轨道衡磅房安装监控传输设备，将轨道衡现场的音频、视频、数据信号通过光纤传输到计控中心远程计量室，唐钢内部火车全部贴上电子标签，轨道衡对过衡车辆车号自动识别，计量人员在计量中心通过接收到的各种信息对轨道衡现场车辆进行监控和计量。
　　基于以上设计思想，唐钢计控管理部和承德市五岳电子技术有限公司合作，开发了无人值守的轨道衡智能网络计量管理系统。引入火车车辆车号自动识别系统，自动采集装在火车车厢上的电子标签信息，通过计算机网络将计量数据和列车信息传送到轨道衡数据服务器，避免了操作失误或作弊的可能；应用视频监控系统实现对轨道衡的远程监控和过衡录像的保存回放，使得计量管理更加智能化和网络化，为公司的现代化管理提供了有力的帮助。
　　无人值守的轨道衡网络计量管理系统基于Windows XP系统平台，使用VB6．0语言开发，各计量点采用Access数据库，中心服务器采用SQLServer2000数据库，全部采用图形界面，具有操作简便、功能强大、容错性好等优点。
2． 技术特色
　　轨道衡网络管理系统软件采用了C／S结构，除了具有静态计量、动态计量、数据查询、报表打印等一般功能外，还与视频监控相结合，实时显示秤台图像，并在火车过衡前设置来车预警自动录像，通过录像回放查看过衡情况，并且在过衡时自动保存重量波形，方便分析查找问题。
　　轨道衡采用了微波射频自动识别技术，该技术基本原理是利用无线电收发技术来实现对物体的识别。车号识别技术的原理是：将储存有待识别物体标识信息的电子标签附着在待识物体（车厢）上，当待识别物体经过电子标签信息读出装置的阅读区域时，该装置读取并获得电子标签中的数据信息。微波射频识别系统通常可满足远距离、高速移动物体、无接触的识别要求。轨道衡工作软件的逻辑判别采用了模糊理论，所以在列车高速、低速、停车等任意方式运行情况下，均能达到高精度的准确识别。在轨道衡计量系统界面中，可以统计机车过衡速度，为保证机车动态计量结果的准确性，机车在通过轨道衡称体时的速度不允许超过10km/h，但不会影响车号识别系统的准确性。
3．系统功能
　　系统主要由现场计量管理系统、视频监控系统、车号自动识别系统、网络管理系统和数据库服务器等五大部分组成。
3．1现场计量管理系统
　　现场计量管理系统由轨道衡机械秤体、称重传感器、称重转换器、本地计算机系统与车号自动识别系统、视频监控系统、来车预警系统相结合所组成。机车通过轨道衡称体前端时，车厢遮挡红外对射装置激活来车预警系统，同时视频监控系统开始录像。当火车经过轨道衡秤体时进入计量状态，车号识别系统开始工作。计量管理系统通过分析称重转换器传人的重量数据，进行动态逻辑判断，实时准确计算出每节车厢重量，保存秤台零点和重量波形，同时将重量数据通过网络传送到数据库服务器中。火车完全经过称体后，车号识别系统停止工作，同时视频监控系统停止录像，将录像文件通过网络保存在录像服务器硬盘中。计量数据可按需求在远程打印。
　　由于网络情况比较复杂，计量管理系统还考虑了网络通断的情况，不论网络断开还是通畅，计量数据都保存在本地数据库中，计量结束后上传网络。计量管理系统如图1所示。
　　
3．2 视频监控系统
　　摄像机将视频信号传送到视频采集卡，将图像压缩处理后，通过视频软件读取采集到的视频信息并显示，不过衡时可以从监视窗口看到现场的实时图像，当有火车过衡时视频监控系统开始录像和停止录像，并将录像文件保存，把文件名与本列车计量信息共同存人数据库服务器，用户可以随时查看历史过衡录像。网络中其它有权限用户也可以查看现场录像及过衡数据。可以控制云台，调整摄像头角度，以便在最佳位置观看过衡情况。系统结构如图2所示。
　　　
3．3 车号自动识别系统
　　电子标签读出装置通过秤台上的微波天线发出微波查询信号，安装在车厢底部的电子标签的内置微波天线接收到微波查询信号后，一部分微波能量转化成电能供其自身电路工作，同时另一部分微波经过电子标签自身调制后，将带有自身信息的微波反射回去。微波天线将接收到电子标签反射的具有车号数据信息的微波信号传给读出装置，经车号识别读出装置，得到电子标签储存的识别代码信息。然后读出装置将读到的电子标签信息传递给计算机，计量系统将电子标签中车号取 出，对应相应车厢，保存到数据库服务器中。该系统具有无接触自动识别运动物体的身份编码功能。其工作原理如图3所示。
　　　
3．4 网络管理系统
　　由于无人值守远程计量通过计算机网络实现，因此网络管理在此系统中非常重要。网络管理系统主要包括用户权限管理，每台衡计量数据查询，服务器参数设置，计量点参数设置，报表累计打印等功能。在用户管理中，管理员可对各点用户进行权限分配，限制其操作功能。在网络管理系统中，可查看任意计量点的过衡数据，浏览视频录像、查询等，可将查询出的内容打印，生成磅单。报表累计功能可以任意选择累计项目，按时间段生成日报、月报、年报。还可对网络数据库进行管理，备份和删除某个时间段的数据。
3．5 数据库服务器
　　轨道衡计量系统数据库服务器安置在计控管理部信息中心机房，所有计量数据全部保存在服务器中，数据库服务器设有密码，数据库本身也设有密码，双重密码保证了数据安全可靠。操作系统采用Windows2000 Server，数据库采用SQL Server2000，系统运行稳定。
4． 应用效果
　　该系统自2009年投用以来，运行稳定，计量数据准确，视频图像清晰稳定无抖动，车号识别准确率99％。在汽车衡、轨道衡和车间衡都由原有计量系统改良为无人值守远程计量系统后，磅房计量人员由原来的158人减为67人，远程监控过衡达到预想的要求，降低了运输成本，优化和合理利用人力资源，取得了较好的经济效益和社会效益。
　　无人值守远程计量轨道衡网络系统是针对目前轨道衡称重的实际情况，结合公司物流对计量设备的需求而开发设计的，它应用摄像和监控系统实现轨道衡称重智能化和网络化，实现分散的多台轨道衡数据共享，集中控制管理，实现对现场轨道衡计量状况实施监控，监视现场工作过程，符合企业信息化发展的要求。它的成功开发及应用不但给企业带来巨大的经济效益，同时将推动计量行业向网络化、信息化方向发展。 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/jisuanjiyingyong/242925.html