2222年第6期宝钢技术71
汽车衡远程集中司磅计量系统的开发与应用
汪素娟，汪洋
(武汉钢铁有限公司设备管理部，湖北武汉230983)
摘要：汽车衡作为钢铁行业原辅材料、二次资源等物资计量的主要工具，其称重数据的准确性对企业成本管理有着重要的影响。为有效控制物料进出成本，提高物料过磅效率，减轻物料夜间过磅负荷，综合平衡物流，建立了武钢有限汽车衡远程集中司磅计量系统。重点介绍无人值守磅房的升级与改造，远程集中司磅系统的设计与开发，汽车衡计量流程优化再造，以及与制造系统、运输管理系统的数据交互与业务对接。
关键词：汽车衡；集中司磅；无人值守；计量
中图分类号:TH715.62文献标志码：B文章编号：1998-9719(2222)09-0071-08
dol：10.3969/j.isst.1008-0716.2020.06.014
Development and applichtion of remote centrailizee weigher meysu^ing
system for track schle
WANG Sujuaa aag WANG Yaag
(Equipmene Manaaemeee Deeartmeee, Wuhan Iron&Steel Co.,Ltd,,Wuhan430083,Hubd,China)
Abstrach:Tuch scete is the main tool of materiat measuremevt in metalluroicet industu,which acchraco of weighina data is an factov of evteuvso cost manaoemevt1BaseV on the puuosa of controllina mateuat access cost-increasina m ateriat weighina,reVucina night weighina Wat,ant sypthesizina Wpistics balance,the remote cevtrailizeV weighev measuvna system is estaPlisteV in WuUan Iun&Sted Co.,Lth.,emppasizina on the upyrate ant transformation of unattevteV weighina honse,the desiyn ant dewWpmett of the measuremevt system,the ontimizdtion ant uconstuction of tuch scu W measuremevt proceVura,ant the data interaction ant business connection amona mannfactuvna system,transpoUation manayemevt system,ant the measuremevt system•
Key wo V s:tuch scu W-cevtraiqzeV weighev;unattevteV;measuremevt
武钢有限公司是内陆钢厂，生产所需的原辅材料、合金、废钢及二次资源等物资都是通过汽车衡进行计量，准确、可靠的计量数据作为公司成本管理的基础数据有着举足轻重的作用。
武钢有限公司汽车衡各计量点采用有人司磅方式，司磅员在过磅过程中需进行品名、收发货等数据录入、信息核对、过磅过程监督等操作，导致汽车视频
汪素娟高级工程师1973年生2023年毕业于华中科技大学现从事计量仪表专业电话222-86894279
E-mail E75173@baosteei 过磅流程繁琐用时长，甚至造成物流阻塞，同时存在较高的廉洁风险。公司汽车衡远程集中司磅计量系统在2012年已实现轨道衡远程集中司磅的基础上，结合公司新制造系统建设，再造汽车衡计量流程，对汽车衡设备及磅房进行升级改造，并结合多种计量防作弊手段，利用分布式网络和数据库同步等技术，构建完善的远程可操控计量系统，并且对每个计量点安装多台全方位的视频监控设备，完成汽车衡过磅全过程的监控和图像抓拍，实现无人干预的自助汽车衡司磅。
远程集中司磅计量系统将传统的司磅计量与
70宝钢技术2020年第6期信息化手段相结合，是符合当前智慧制造及物资
计量管理的大势，汽车衡远程集中司磅计量系统
使汽车衡计量数据和相关信息及时沟通、共享，减
少人工误操作和廉洁风险，提升过磅速度，整体提
高了物资计量的运行效率和服务水平，做到测量
设备智能化、数据采集自动化、量值传递无纸化、
数据存储网络化。
1系统概述
1.1计量现状
武钢有限公司有9个汽车衡计量点（其中2
个是04h计量点，其他均为3h计量点），各计量
点采用有人值守司磅方式，承担公司物资计量工
作。汽车衡司磅操作流程如图1所示，汽车衡全
年运行时间及过磅负荷（按全年365d,52周统计）见表9
图1汽车衡司磅操作流程Fig.1Operabon process of truch sc/v
表1汽车衡全年运行时间及过磅负荷
TaUN2Annuai muning hmv and weighing load of truch sc/v
序号名称
过磅负荷
过磅时间全年过磅时间/h 年车次日车次
1溶剂汽车衡20194466324hx7d3766 292t汽车衡21994303hx5d2082 3北头汽车衡333402283hx7d2910 4副产汽车衡43420993hx7d2910 5三炼钢铁合金库汽车衡31630303hx7d2910 66#门汽车衡349471033hx5d2082 0冷轧汽车衡66953933hx7d2910 39#门汽车衡3396353hx5d2082 9新煤场汽车衡23313hx5d2082 106#高炉汽车衡632472013hx5d2082 11港池汽车衡9340733hx5d2082 10矿渣汽车衡472471953hx5d2232 9金资9汽车衡340061033hx5d2232 10金资2#汽车衡9999333324hx7d3766 9金资3#汽车衡250341603hx5d2232
合计40883
随着公司智慧制造的推进、人力资源效率的提升，有人操作中的种种弊端日益凸显，危及基础计量信息
的准确性，也增加了企业的人力及管理成本。目前存在以下问题:①汽车衡计量点分布全公司各个位置，各汽车衡计量点负荷不均衡，司磅员与汽车衡绑定，任务不均衡，劳动生产率存在较大的提升空间。②数据传输不安全，且司磅数据包括视频流和图片，公共网络数据传输环节存在安全漏洞，易发生数据丢包。③司磅计量操作过程用时较长，平均一次过磅9min。④计量人员工作量大、强度高，无法集中管理监督。⑤计量点称重系统复杂多样，接口不一，备件组织困难。
⑥无远程故障诊断接口，给故障处理带来不便。
1・2功能需求分析
汽车衡远程集中司磅计量系统针对现有汽车衡司磅计量的不足之处，结合智慧制造少人化、无
汪素娟等汽车衡远程集中司磅计量系统的开发与应用73
人化目标，提出汽车衡司磅计量采集自动化、传输网络化、确认溯源化、管理集中化和信息共享化。系统的主要功能为按同一标准对各汽车衡计量点进行硬件升级改造，建立计量专网实现远程司磅，司磅过程和数据监控、分析和管理。
1.2.1汽车衡磅房标准化
汽车衡远程集中司磅后，对车辆长度超出秤台长度但车辆轴矩在秤台长度范围内的特殊过磅情况无法进行及时处理，需对汽车衡本体的基础风险防控要求进行汽车衡标准化改造，包括车辆定位、智能称重、远程传输、视频监控、车号识别、人机交互等功能。汽车司机在进行上磅、扫码等过磅操作时，操作界面和使用方法、汽车衡配套各类过磅指示含义统一，便于司机在各个不同的计量点进行自助过磅，操作无障碍。
6.2.1.1汽车衡标准化
目前各汽车衡的传感器和称重仪表等复杂多样，接口不一。硬件部分中，对汽车衡关键部件如称重传感器、称重仪表、电气控制系统和现场视频系统等按同一标准进行升级，提高备件通用性和互换性，降低备件成本和维护技术的复杂性。
1.2.1.2自助终端标准化
自助终端为人机交互平台，通过过磅流程提示辅助司机完成自助过磅，并对过磅的计量数据及信息进行确认，发生异常时能通过终端与集中司磅中心进行求助以完成过磅作业。
1.2.2远程集中司磅
建立计量中心进行汽车衡远程集中司磅、过磅异常情况处置、视频流和图片等司磅过程数据远传，实现与公司制造系统的接口以及武钢有限其他业务系统的对接。各厂部在制造管理系统填报计量委托，计量委托通过数据库同步到计量系统；推送计量电子委托到司机；司机确认过磅委托信息；司机开车到磅房自助终端扫描车号二维码秤毛重（一次称重）；到卸料点卸料；司机开车到磅房自助终端扫描车号二维码称皮重（二次称重），计量系统上传计量数据到各系统，通过推送电子计量单；安保部根据计量系统网页平台信息办理出门手续。
1.2.3司磅作业过程视频监控和防作弊数据分
析和管理
视频监控系统对现场环境实施24h监控，实现对异常情况的反查功能。系统通过对计量数据的分析，结合视频和抓拍图片发现过磅时的作弊行为。
2系统设计
2,，系统框架设计
远程集中计量系统设计思路：建立独立的计量系统，实现自动、自助、远程司磅，与现有的制造系统和运输管理系统通过自主开发的中间件无缝对接。
整个系统采用集中管理、分布监控的设计模式，所有的业务数据（数据、语音、图像、控制信号等）通过自动化基础数据层进行就地处理，通过计量专用光纤网络与计量控制中心进行交互。
系统设计采用三级架构：现场基础数据层、系统应用层、系统逻辑及数据层，如图2o
2,2汽车衡计量点磅房设计
汽车衡计量点磅房是集中司磅系统中的现场基础数据层，包括各汽车衡计量点质量数据读取、监控摄像机的音视频信号采集、红外监测信号采集、语音对讲信号的交互和仪表状态的指令控制等，通过汽车衡及其监控等辅助设备和自助终端两部分实现车辆定位、智能称重、远程传输、视频监控、车号识别、人机交互等功能，现场基础数据层作为系统运行的数据支撑，提高系统运行的可靠性。
2.2.1汽车衡标准化
汽车衡按远程司磅的基础风险防控要求进行标准化改造，汽车衡计量点本体设备分为称重传感器、控制主机、车号识别、系统外设和视频环境监测五个部分；系统外设包括信号灯、拦车对射装置等。
视频环境监测的视频监控采用2路摄像机监控，其中0路监控汽车衡的前后端,1路监控车牌,1路监控车厢,1路抓拍司机头像,1路查看业务票据2路监控磅房内运行状况。2路视频通过硬盘录像机进行录像和本地存储，同时将视频信号上传至中央控制中心。
汽车衡本体标准化布局如图3o
0.2.2自助终端标准化
自助终端利用现有磅房进行改造，每个磅房安装1台GAM机，进行系统外设的控制、录像存储、数据上传等操作，利用现场GAM机完成自动计量的多条件联动和数据处理。GAM机内部集成GAM主机、二维码、智能采集单元、智能语音对讲等设备。
74宝钢技术2020年第6期
统辑数层
系逻及据热备数据服务器应用服务器流媒体服务器视频存储服务器管理服务器
3WEB 服务器
图2 远程集中计量系统架构
Fig. 0 Remote  ce/tmlized  meterina  system  architecture
图3 汽车衡本体标准化布局图
Fig. 3 Truch  scale  ontology  standarUized  layont
汽车衡计量点磅房的标准化配置如图4。
2.2远程集中司磅的实现
2.3.1 远程集中司磅软件设计
现场汽车衡的司磅画面显示与业务相关的基 本信息，车号读取时系统从后台数据库自动调出
对应的计量申请信息，判断业务类型，自动调用相 应的司磅模块。读取质量数据时系统自动检测红 外线状态，如果有红外信号被遮挡，界面的红外状
态指示会变红，语音提示司机调整车辆，保证准确 计量。
2.3.2磅房称重系统控制
本地称重系统主要由1套西门子PLC 系统 组成整个汽车衡计量系统的信息处理中心，硬件
有CPU 模板1212C 、串口通信模板RS232、称重模 板(WP231)等。
称重控制CPU 单元：用西门子1212C 完成。 该设备运行稳定、运算速度快、功能强大，能够满
足汽车衡快速计量。
称重仪表：采用西门子称重WP231模板，抗
电磁干扰能力低、维护直观操作、接线简单、响应 速度快、维护校对方便。称重台面的称重传感器 输出信号通过现场接线盒接入称重模板。
利用PLC 技术进一步延伸，用来控制继电
器，通过24 V 低电平去控制222 V 或更高的 330 V 用电设备，主要是对于探照灯、行车信号灯
的自动控制。 PLC  产生的计量实时数据通过多通 道以太网端口传送至远程监控计算机,
远程监控
汪素娟等汽车衡远程集中司磅计量系统的开发与应用25
拾音器
(b)GAM机内部配置
图4汽车衡计量点磅房的标准化配置
Fig.4StantaUizeV configuration of weighina point weighina room of truch scate
计算机也将对于汽车衡状态和探照灯的控制信号通过以太网传送至PLC,PLC将信号传达给继电器启动或停止设备。
PLC内部采样逻辑运算系统和自助过磅界面的信息交换是以TCP/IS形式进行，以提高系统的系统稳定性、计量重复性，方便实现远程计量和远程故障诊断，同时对系统称量过程参数进行保存，以方便故障诊断。
自助过磅软件界面如图5o
图5自助终端过磅软件人机界面
Fig.5Self-seuicc termi n ot weighina sotware
mat-machine inteUacc
出现异常或者需要远程干预的情况下，司机通过自助终端电话求助，主控中心的司磅人员进行远程接管，通过视频监控和语音对话与司机进行交互，完成计量业务。
2.2数据库的设计
数据库管理系统是企业信息管理应用系统的核心。对于数据量大、数据关系复杂、并发用户较多的企业应用系统，必须合理选择适当的大型关系型数据库管理系统(RDBMS)。采用C/S和B/ S相结合的模式，用.act技术进行数据的处理。系统还提供计量数据网络发布，报表查询、数据查询、计量单打印等功能。
2.4.1服务器结构设计
计量中心服务器是整个系统的核心枢纽，负责整个计量系统的管理、运行、控制以及与制造系统的交互。系统服务器(如图6)按照功能分为两组：数据服务器和视频监控服务器。服务器包括数据库服务器、应用服务器、任务分配(web)服务器、存储服务器、流媒体服务器、管理服务器。数据库服务器与应用服务器均采用双机热备的模式设计。
2.4.1.1数据服务器
数据库服务器：主要功能是从磁盘搜寻和检索数据。
应用服务器：最终用户端程序与数据库服务器之间的桥梁，客户端的应用程序访问数据库需要通过应用服务器。支持系统应用服务，用于业务逻辑处理、客户端展示数据传递、数据库的访问等。与制造系统的数据交互也通过应用服务器来进行处理。
任务分配服务器：用于远程计量的司磅员坐席、任务监控、任务排队、任务分配和任务记录。2.4.1.2视频监控服务器
管理服务器：中心管理服务器，负责过磅异常情况处置、波形反查和录像回放
。