1 目標與定位
物資稱重管理是鋼鐵企業生產經營管理中的一個重要組成部分, 是企業物流管理的載體隨著企業的產能不斷增加, 物資計量量越來越大, 現有人工計量方式衡器利用率較低、人力資源不足。通過實施智能自動計量系統, 改變原有計量模式, 車輛上秤的時候, 系統通過自動車號識別、自動匹配業務信息來實現計量操作, 計量員只需對有異常情況的車輛進行業務確認, 逐漸成為企業為提高計量效率、堵住計量中人為誤差及人為作弊等漏洞、降低企業管理成本及資源損耗的一種解決方案。
新冶鋼無人值守自動稱重管理系統建立集圖像、數據、聲音、設備監控于一體的無人值守計量管理模式, 利用多種先進的技術手段輔助計量, 自動控制計量過程, 大大的減少人力操作。系統能夠將各汽車衡計量點與遠程集控中心有機聯合, 通過計量系統使各種信息及時溝通、共享, 各部門之間的業務處理更加高效, 整體提高了物資計量的運行效率和服務水平。
2 系統結構
自動計量系統采用Server/Client結構。Client端實現計量業務的流程管理, 集成音視頻采集、交互、紅外限位、車號識別、重量采集等計量關鍵要素, 作為準確計量的先決條件。Server端負責對數據集中處理、存儲, 實現對計量數據的集中存儲, 利于數據查詢、追溯。
整個系統采用集中管理、分布監控的設計模式, 所有的業務數據 (數據、語音、圖像、控制信號等) 通過前端自動計量終端和軟件系統進行就地處理, 通過光纖網絡與控制中心進行交互。
系統設計采用三層架構:數據基礎層、數據管理層、業務應用層。
(1) 數據基礎層—各個計量站點
各計量站點的基礎數據包括計量儀表的重量數據讀取、監控攝像機的音視頻信號采集、紅外限位監測信號采集、IP語音對講信號的交互、視頻抓拍車號的信息采集、RFID信號的采集等。
(2) 數據管理層—數據庫服務器
數據庫服務器是整個系統的核心樞紐, 負責整個計量系統的全部數據的集中存儲、管理、運行、控制以及與信息化系統及其它業務系統的交互。
(3) 業務應用層—遠程計量工作站及業務站
業務應用層包括遠程集控中心計量工作站、結算磅單打印等崗位客戶端系統。監控中心各計量員通過授權使用業務應用系統, 實現遠程計量業務操作和遠程計量監控。業務應用層的核心是應用服務器, 各個業務終端均需要通過應用服務器訪問計量系統數據。
自動計量系統數據傳輸均通過計量專網, 保證了系統的響應速度。系統硬件原理如圖1所示。
圖1 新冶鋼汽車衡自動計量系統硬件原理圖 下載原圖
2.1 車號識別系統
新冶鋼智能自動計量系統車號識別采用RFID射頻識別、牌識抓拍識別兩套系統。對于廠內倒運車輛, 張貼RFID識別車號, 其他進出廠車輛采用視頻抓拍識別。
車號識別均在車輛上秤過程中, 經過地感線圈時, 由地感自動觸發相關識別設備實現車號抓取。
RFID是一種無線系統, 由車號讀寫器、標簽和天線等組成。標簽粘貼于汽車前擋風玻璃, 電子標簽內記錄車輛的車號信息。其工作原理是當標簽進入天線的掃描范圍后, 閱讀器發出的射頻信號, 借助感應電流所獲得的能量, 將信息回饋給閱讀器, 經閱讀器解碼后將信號數據傳送給計算機處理。每個電子標簽具有唯一的標碼, 與車號一一對應, 達到識別車號的目的。
智能牌識車牌抓拍攝像機識別車號, 原理就是通過攝像機拍攝行駛中車輛的車牌圖像, 具體經過“車輛檢測—圖像采集—預處理—車牌定位—字符分割—字符識別—結果輸出”等步驟。
2.2 紅外限位
通過紅外限位系統, 計量軟件自動判斷車輛上秤情況, 有效避免車輛在過磅時前后輪不完全上磅情況的發生。
2.3 IP語音系統
網絡廣播語音通信系統采用IP語音對講技術和TCP/IP網絡技術的專線組網方式, 以太網傳輸系統為基礎, 建立網絡廣播語音通信系統的IP承載網絡, 使用先進的IP語音對講技術實現可靠的廣播和語音通信功能, 可保障計量大廳和現場稱重計量點的語音通信。可實現計量員呼叫計量點、計量點求助方式呼叫計量員、播報操作提示語音、播報計量結果的功能。語音通話質量、穩定性優于通過視頻監控系統所實現的語音功能。
2.4 視頻監控系統
視頻監控系統由網絡監控攝像機、網絡硬盤錄像機組成, 汽車衡現場24 h不間斷錄像, 錄像保存在網絡硬盤錄像機中, 可按過磅時間回放錄像, 查看歷史過磅情況。
計量重量穩定后, 自動計量軟件自動對現場進行拍照, 包括駕駛室、車牌、車頂、車后等進行拍照, 照片與計量重量數據關聯, 同步上傳至服務器, 便于后期查詢追溯。
3 系統工作流程
新冶鋼自動計量系統根據實際計量業務類型, 采用自動/自助相結合的方式。廠內倒運計量以自助計量為主, 需要司機進行少量操作, 進出廠商貿衡計量則實現自動計量, 司機全程無需干預。
自助計量終端采用觸控一體機, 設置虛擬鍵盤供司機操作, 界面如圖2所示。
圖2 自助計量終端軟件界面 下載原圖
計量過程中如有異議, 系統可根據預先設定的場景實現終止計量或將該任務自動推送給遠程計量人員, 由計量人員人工確認過磅;如果有疑問司機可按“求助”按鈕, 由計量人員遠程協助。
自助計量模式下, 計量過程中司機發現不具備自助計量條件的, 可通過“遠程計量”按鈕, 將該任務自動人工推送給遠程計量人員, 由計量人員人工確認過磅。
3.1 自助計量工作流程
根據廠內倒運業務情況, 提前在系統中錄入業務流程信息, 信息主要包括業務號、物資來源、物資去處。
(1) 車輛在衡器綠燈狀態下上秤, 當車輛經過地感時, 系統自動觸發車號識別功能來獲取車號。
(2) 當車輛部分上秤, 重量大于500kg時, 紅綠燈切換到紅燈狀態。
(3) 系統開始采集判斷紅外限位等設備狀態。
(4) 車輛上秤并正確停放后, 系統提示司機下車。
(5) 司機通過張貼的業務流程表, 輸入3位業務號, 自動帶出業務信息。
(6) 司機確認車號和信息無誤后, 點擊“稱重保存”按鈕, 系統自動鎖定穩定重量并確認保存數據。
(7) 計量數據保存后, 系統通過語音提示和文字提示司機已經計量完成請離開秤臺, 衡器歸零, 紅綠燈變為綠燈, 等待下一車輛進行計量。
(8) 如果是二次計量, 則計量數據保存后自助終端機嵌入式打印機, 自動實現現場出票。
自助計量時, 司機操作流程如圖3所示。
3.2 自動計量流程
自動計量的先決條件是業務信息的自動獲取。新冶鋼自動計量系統通過與公司制造管理系統建立接口, 從制造系統管理系統獲取以車號為關鍵信息的電子委托單。系統自動識別車號后, 根據車號查詢出對應的委托單, 匹配對應的業務信息來完成計量。
圖3 自助計量司機操作流程圖 下載原圖
自動計量與自助計量相比, 軟件內部判斷處理邏輯基本一致, 只是不需要人為干預, 業務信息自動匹配后, 滿足重量穩定、車輛完全上秤、車號已識別的基礎上, 自動完成稱重保存操作, 數據存儲格式和自助計量一致。
4 系統功能特點
(1) 實現自動/自助計量, 最大限度減少計量過程中人為干預。
(2) 紅外限位, 車輛壓秤預警。
(3) 紅綠燈指揮上下秤:系統根據重量控制計量過程中的紅綠燈狀態, 指示司機上下秤。
(4) 歷史皮重比較超差預警。
(5) 重量自動采集并進行穩定判斷。
(6) 通過RFID、牌識抓拍, 實現車號自動識別。
(7) 整個計量過程24 h實時視頻錄像。
(8) 自動判斷毛皮。
(9) 遠程IP語音對話。
(10) 自動通過IP語音進行提示操作。
(11) 秤點計量狀態監控:包括網絡狀態、紅綠燈狀態、紅外對射、衡器重量、計量狀態信息。
(12) 秤點設備遠程控制:計量模式切換、暫停自助/自動計量、表頭遠程清零、照明控制等。
(13) 重量曲線采集, 整個計量過程衡器重量曲線自動記錄, 可事后分析是否存在作弊現象。
(14) 計量小票自動打印。
5 實施意義
通過實施智能自動計量項目, 在原來計量系統的基礎上, 充分利用現有資源, 吸收先進經驗, 結合實際, 大膽創新, 改變原有計量模式, 建設了具有新冶鋼特色的智能自動計量系統。實際計量過程中, 計量員只需對有異常情況的車輛進行業務確認, 節約了人力, 堵住計量中人為誤差及人為作弊等漏洞、降低企業管理成本及資源損耗, 大大提高了勞動效率, 取得了顯著的經濟效益。該項目的實施實現了新冶鋼物資計量效率的再一次大幅度提升, 標志著新冶鋼物資稱重計量水平的一次質的飛躍。
