地磅稱(chēng)重軟件作弊監控系統設計要求

針對目前地磅軟件作弊問(wèn)題，研制一套可在實(shí)際運行工況下實(shí)時(shí)監測稱(chēng)重數據的系統。該系統采用A/D稱(chēng)重模塊測量重量參數，基于人機界面架構，應用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)設計，選用SD 卡存儲實(shí)時(shí)數據，結合3 G通信模塊實(shí)現數據信息的遠程傳輸功能。測試結果表明：該系統不僅架構簡(jiǎn)單、工作穩定，而且各項指標均達到設計要求，具有良好的可靠性和應用前景。

0引言

地磅作為一種準確、方便、快捷的稱(chēng)重計量設備是目前各行各業(yè)大宗物資貿易結算的主要計量器具。不法分子受利益驅使,屢屢利用高科技手段篡改稱(chēng)重數據從而非法獲利,這種作弊行為給企業(yè)和個(gè)人帶來(lái)巨大損失甚至引起嚴重的經(jīng)濟糾紛,因此地磅作弊是目前國內影響公平貿易最為嚴重的活動(dòng)之一,也是我國計量監管的重點(diǎn)對象。在國務(wù)院計量發(fā)展規劃(2013~2020年)中也明確提出“加強計量作弊防控技術(shù)和查處技術(shù)研究,提高依法快速查處、快速處理能力”的要求。

1.地磅的作弊原理

地磅是質(zhì)量計量中的一種常用計量設備,其工作原理是通過(guò)重力作用把待秤物品(汽車(chē))的重量傳遞至稱(chēng)重傳感器,傳感器輸出與重量數值成正比的電信號,經(jīng)信號放大以及模數轉換為數字信號,再由稱(chēng)重儀表對數字信號進(jìn)行處理后輸出重量值。

目前地磅的作弊方式主要分為兩種:一種是修改稱(chēng)重傳感器的電信號,這種作弊方式主要是將一電阻與遙控接收裝置串聯(lián)在傳感器的激勵電壓正端線(xiàn)中,然后通過(guò)遙控裝置對加裝在稱(chēng)重傳感器線(xiàn)路上的電阻值進(jìn)行調整,從而達到修改電信號的目的;另一種是修改稱(chēng)重儀表芯片中的程序即軟件作弊,這種作弊方式只需要在稱(chēng)重儀表鍵入作弊功能啟動(dòng)密碼，就可以通過(guò)按下不同的按鍵得到不同倍數的稱(chēng)重數據，從而達到修改稱(chēng)重結果的目的。

雖然已經(jīng)有科研人員提出了多種地磅的防作弊裝置系統，但這些系統大多采用傳感信號監測技術(shù)、紅外定位技術(shù)、視頻識別技術(shù)，針對遙控作弊以及人為操作作弊的方式進(jìn)行監控，對于軟件作弊這類(lèi)系統是無(wú)法進(jìn)行有效監控的。

因此針對軟件作弊的問(wèn)題，本文設計一套不改變地磅硬件結構又能實(shí)時(shí)監控的系統，分別通過(guò)觸摸屏顯示、SD卡儲存實(shí)時(shí)稱(chēng)重數據及監控情況、3G信模塊實(shí)現遠程通信功能.

2.系統總體方案

本系統主要由測量模塊和人機控制設備兩部分組成，系統組成框圖如圖1所示.測量模塊單獨對稱(chēng)重傳感器的電信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集轉換并通過(guò)RS485總線(xiàn)傳輸至人機控制設備。人機控制設備作為系統核心負責測量模塊的參數設置，對測量模塊、顯稱(chēng)重儀表傳輸的稱(chēng)重數據進(jìn)行對比分析并將分析結果示、存儲。

該系統具有如下優(yōu)點(diǎn)：①①體積小，造價(jià)低，核心控制單元僅需要一個(gè)人機控制設備；②系統采用RS485總線(xiàn)作為控制單元和測量單元之間的通信方式,具備極強的抗干擾能力，能保證極低的出錯率;③人機控制設備中設定一個(gè)數據保存機制，所有測得的數據信息在未通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳遞到數據中心前都可以暫存到這個(gè)緩存里面，防止掉電丟失，極大地增加了監控系統的可靠性。

3.系統設計與實(shí)現

3.1系統硬件設計

本系統主要包括兩個(gè)硬件部分，即測量模塊和人機控制設備。

3.1.1測量模塊

測量模塊選用六線(xiàn)制的重量變送器，該模塊的A/D轉換速度為480次/s,最高顯示誤差為1/30000.并且具有雙向隔離串行口功能，同時(shí)支持232與485通訊，支持CM協(xié)議標準Modbus RTU/ASCII等協(xié)議，測量模塊利用接線(xiàn)端子與稱(chēng)重傳感器、稱(chēng)重儀表并線(xiàn)連接，具體連接方式如圖2所示.

3.1.2人機控制設備

人機控制設備硬件組成如圖3所示。

1）MCU

處理器選用了S3C2416X32位RISC處理器，該處理器基于A(yíng)RM926EJ內核實(shí)現了MMU,AMRA總線(xiàn)和哈佛緩存結構，具有獨立的16KB指令和16KB數據緩存。并通過(guò)提供一套完整的通用系統外設最大限度地減少整體系統成本，且無(wú)需配置額外的組件。為低功耗產(chǎn)品和高性能控制設備提供了一個(gè)高性?xún)r(jià)比、低功耗高性能的解決方案。

2）存儲器

該設備為了滿(mǎn)足嵌入式操作系統以及應用程序的需要，采用了64M的SDRAM和128M的Flash ROM.

3)外設

7寸彩色TFT LCD,800*480四線(xiàn)電阻式觸摸屏.兩個(gè)通信接口，用于實(shí)現與測量模塊、汽車(chē)衡的通信，COMO:RS232,COM1:RS485.另外還包含了一個(gè)SD/MMC卡接口和一個(gè)USB2.0接口.

3.2系統的軟件設計

系統軟件采用臺達公司專(zhuān)用的DOPsoft組態(tài)軟件。DOPsoft組態(tài)軟件是對現場(chǎng)數據進(jìn)行采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用監控組態(tài)軟件，是自動(dòng)控制系統監控層一級的軟件平臺和開(kāi)發(fā)環(huán)境。它能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）進(jìn)行系統集成，提供了良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現方法。因此，只要將其預設置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的組態(tài)，便可以非常容易地實(shí)現和完成監控層的各項功能，主程序流程圖4所示。

3.2.1建立監控界面

工程共有2個(gè)窗口：監控系統主控畫(huà)面窗口和基本參數設置窗口，可實(shí)時(shí)監控汽車(chē)衡的稱(chēng)重數據的變化，窗口如圖5所示。

3.2.2配置I/O設備

組態(tài)軟件通過(guò)I/O驅動(dòng)程序從測量模塊獲得實(shí)時(shí)數據，對數據進(jìn)行必要處理后，實(shí)時(shí)數據以數字方式直觀(guān)顯示在觸摸屏上.本系統采用PLC I/O驅動(dòng)程序設置:I/O設備組態(tài)-PLC-項上雙擊添加設備驅動(dòng)，然后在設備名稱(chēng)、更新周期、超時(shí)時(shí)間項目上添加設備名稱(chēng)PLC等設置。周期和超時(shí)時(shí)間默認設置即可。設備地址與PLC中設置的MPI地址應一一對應，即完成了I*/O

設備驅動(dòng)連接.

3.2.3創(chuàng )建數據庫

數據庫是整個(gè)監控軟件的核心，創(chuàng )建數據庫并進(jìn)行數據庫點(diǎn)與測量模塊的數據連接，將實(shí)時(shí)數據分析結果系統信息等以一定的組織形式存儲在SD卡上。

4.實(shí)驗測試

4.1監控主界面

通訊狀態(tài)：當前監控終端與稱(chēng)重儀表通訊狀態(tài)，當通訊中斷時(shí)狀態(tài)顯示異常；

監控狀態(tài)：當監控終端與稱(chēng)重儀表的差值在設定范圍內時(shí)顯示正常，否則顯示為CHEAT.

4.2判定參數設置界面

點(diǎn)擊屏幕下部星號位置系統彈出輸入密碼框，密碼正確顯示;

設定重量目標差值:當監控終端與稱(chēng)重儀表的稱(chēng)重數據之間的差值超過(guò)了該目標差值，監控狀態(tài)處顯示CHEAT,，并把相關(guān)數據存入到文件中;

根據重量值判斷下衡:當稱(chēng)重儀表重量值小于該值時(shí)監控終端認為汽車(chē)下衡;

判斷上衡穩定時(shí)間:監控終端根據該時(shí)間判斷重量變化是否小于穩定變化范圍的值，小于時(shí)系統認為汽車(chē)完全上衡，否則繼續等待稱(chēng)重儀表的數據變化.

4.3實(shí)驗結果

在實(shí)驗期間，利用模擬稱(chēng)重平臺對本系統進(jìn)行4次稱(chēng)量測試，得到表1數據結果。

通過(guò)以上數據可知，本系統準確度符合III級秤要求求，與稱(chēng)重儀表的最大誤差為2

個(gè)分度值，滿(mǎn)足實(shí)際應用的準確度要求。

5.結束語(yǔ)

本文設計的監控系統能在不破壞地磅硬件的基礎上實(shí)時(shí)監控其有無(wú)作弊行為，換被動(dòng)追查為主動(dòng)監管，一方面可廣泛應用于港口碼頭機場(chǎng)物流以及冶金建材電力糧食等行業(yè)的大宗貿易結算之中，有效保護相關(guān)企業(yè)的切身利益，維護市場(chǎng)經(jīng)濟秩序的有效運行；另一方面更能為計量監管部門(mén)的地磅作弊防控和監管提供先進(jìn)、準確、有效的技術(shù)支持，為加快計量檢測服務(wù)體系的建立健全特別是強化民生計量的有效監管發(fā)揮積極作用。