基于 ＲFID 的地磅多磅自動(dòng)稱(chēng)重系統設計要求

為了滿(mǎn)足建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展的要求，解決稱(chēng)重分散、效率低下、不便于集中管理和人力資源浪費嚴重等問(wèn)題。在傳統地磅系統中引入無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)，提出了多磅在無(wú)人值守情況下的自動(dòng)過(guò)磅、遠程制卡和遠程磅單打印的設計與實(shí)現方法。該系統實(shí)現了對人力資源的優(yōu)化和合理利用，極大的提升物料稱(chēng)重自動(dòng)化和信息化水平。

一、引言

當前，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)變革。我國制造業(yè)要以基于“互聯(lián)網(wǎng) +制造業(yè)”的智能制造為主攻方向，提高綜合集成水平，走生態(tài)文明的發(fā)展道路?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的信息技術(shù)迅速發(fā)展大大加快了制造業(yè)企業(yè)的信息化進(jìn)程。建筑垃圾資源化旨在將建筑垃圾及其他廢棄資源通過(guò)定向無(wú)害化處置轉化為可再生資源，并深加工成多種終端產(chǎn)品，創(chuàng )造一種新的循環(huán)經(jīng)濟模式。為滿(mǎn)足建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展的要求，本文針對目前工廠(chǎng)存在分散的多個(gè)地磅系統，提高工廠(chǎng)過(guò)磅計量管理的自動(dòng)化和信息化水平，解決當前過(guò)磅計量分散、不便于集中管理的問(wèn)題、優(yōu)化和合理利用人力資源。在傳統地磅系統中引入無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)( ＲFID) ，研究提出便于集中管理的無(wú)人值守遠程多磅自動(dòng)過(guò)磅技術(shù)，實(shí)現車(chē)輛刷卡自動(dòng)過(guò)磅技術(shù)，磅單遠程審核、自動(dòng)入庫技術(shù)和遠程磅單刷卡自動(dòng)打印技術(shù)等功能，只需要司磅人員在工廠(chǎng)中央控制室遠程制卡和審核磅單，就可以實(shí)現分散的多個(gè)地磅自動(dòng)過(guò)磅入庫功能。能有效地磅系統的人力資源優(yōu)化和合理利用，提升物料稱(chēng)重自動(dòng)化和信息化管理水平。

二、設計目標

運用最新的無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)，將地磅系統作為一個(gè)功能模塊集成到廠(chǎng) MES 系統中去，使地磅數據與 MES 系統中的數據能及時(shí)通訊，同時(shí)為提高地磅系統過(guò)磅流程的流暢性。通過(guò)引用 ＲFID 技術(shù)的標簽 IC 卡自動(dòng)識別功能，將相關(guān)的訂單、供應商、車(chē)輛、司機和過(guò)磅物料關(guān)聯(lián)起來(lái)，提高過(guò)磅流程的自動(dòng)化和信息化水平，盡可能的減少人的參與，節省人力成本。

( 1) 建立獨立的無(wú)人值守過(guò)磅系統，實(shí)現在地磅無(wú)人情況下的自動(dòng)過(guò)磅。將無(wú)人值守自動(dòng)過(guò)磅系統作為一個(gè)模塊集成到工廠(chǎng) MES 系統中，同時(shí)實(shí)現與 EＲP 系統、監控系統、財務(wù)系統等外部系統的無(wú)縫對接。

( 2) 過(guò)磅過(guò)程實(shí)現司機遠程制卡、刷卡自動(dòng)過(guò)磅、遠程磅單打印功能。采用 IC 卡關(guān)聯(lián)的形式實(shí)現 IC卡信息與物料信息、車(chē)輛信息、訂單信息、過(guò)磅信息一一對應，便于掌握訂單、客戶(hù)、車(chē)輛和過(guò)磅的實(shí)時(shí)狀態(tài)，達到對過(guò)磅信息的準確、及時(shí)和全面了解。

( 3) 磅房的過(guò)磅現場(chǎng)實(shí)現真正無(wú)人值守，不需要任何工作人員。貨車(chē)司機通過(guò)遠程制卡、遠程磅單打印以及對過(guò)磅車(chē)輛進(jìn)行語(yǔ)言提示，最大限度地實(shí)現刷卡自動(dòng)過(guò)磅。司榜員在工廠(chǎng)控制中心實(shí)現對工廠(chǎng)多個(gè)磅房的集中控制和統一管理，自動(dòng)完成對多個(gè)地磅的過(guò)磅業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和磅單審核。

三、設計思路

在無(wú)人值守遠程多磅自動(dòng)過(guò)磅技術(shù)的方案設計上，堅持“以人為本”的宗旨，軟件操作簡(jiǎn)單、易上手、性能成熟穩定、外觀(guān)簡(jiǎn)潔美觀(guān); 另一方面，按照可持續發(fā)展的觀(guān)念，將無(wú)人值守遠程多磅自動(dòng)過(guò)磅技術(shù)作為建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)智能化的首例試點(diǎn)，選定多磅整體實(shí)施遠程無(wú)人值守過(guò)磅的角度進(jìn)行設計。

無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)( Ｒadio Frequency Identification) ，簡(jiǎn)稱(chēng)ＲFID，是從八十年代起走向成熟的一項自動(dòng)識別技術(shù)。它是利用電磁感應、無(wú)線(xiàn)電波或微波進(jìn)行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。ＲFID 射頻識別是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據，識別工作無(wú)須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。系統由一個(gè)詢(xún)問(wèn)器( 或閱讀器) 和很多應答器( 或標簽) 組成?；谏漕l識別技術(shù)的特點(diǎn)結合工廠(chǎng)地磅系統集成情況，系統中 IC 卡讀卡器作詢(xún)問(wèn)器，無(wú)源電子標簽 IC 卡作應答器。

采用無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)，集成無(wú)人值守多磅自動(dòng)過(guò)磅系統、遠程制卡系統和遠程磅單打印系統，主要設計思路如下:

( 1) 無(wú)人值守與自動(dòng)過(guò)磅功能。通過(guò)接口從 EＲP 系統獲得銷(xiāo)售或者采購訂單及客戶(hù)或供應商數據信息，通過(guò)制卡功能實(shí)現 IC 卡與訂單信息的綁定。自動(dòng)過(guò)磅軟件根據預設的過(guò)磅流程，語(yǔ)音提醒司機一步一步的完成上磅、刷卡、稱(chēng)重、下磅等過(guò)程。通過(guò)貨車(chē)司機刷卡動(dòng)作識別出當前過(guò)磅貨物及其關(guān)聯(lián)的訂單信息。

( 2) 遠程視頻監控及語(yǔ)音對講功能。設置遠程視頻監控系統，以防止舞弊行為。監控系統與自動(dòng)過(guò)磅軟件結合在一起; 要求在每臺秤旁安裝三路攝像監控系統，一路安裝在秤前方; 一路監視車(chē)輛( 車(chē)尾部分) 情況; 一路監視車(chē)輛裝載貨物的情況; 三路監視信號除了進(jìn)入監視器( 集中顯示) 進(jìn)行實(shí)時(shí)監控以外，還將視頻信息送入自動(dòng)過(guò)磅系統，以便車(chē)過(guò)磅時(shí)進(jìn)行圖像抓拍，并將圖像與過(guò)磅信息關(guān)聯(lián)并保存在服務(wù)器中，便于進(jìn)行過(guò)磅數據查詢(xún)時(shí)也能查看到對應的抓拍圖片。設置語(yǔ)音對講功能，實(shí)現在控制中心司磅員與在現場(chǎng)地磅的司機之間的互動(dòng)。

( 3) 遠程制卡功能。自動(dòng)過(guò)磅軟件通過(guò)接口從 EＲP 系統獲得銷(xiāo)售或者采購訂單及客戶(hù)或供應商數據信息，貨車(chē)司機獲取空白 IC 卡并通過(guò)制卡功能實(shí)現當前車(chē)輛信息與 EＲP 系統訂單信息的關(guān)聯(lián)。由于磅房現場(chǎng)無(wú)人值守，所以司機與司磅員通過(guò)語(yǔ)音對講功能互動(dòng)，由司磅員遠程實(shí)現制卡功能。達到當前貨車(chē)貨物與訂單信息的關(guān)聯(lián)。

( 4) 磅單集中審核功能。根據遠程制卡時(shí)的選擇的屬性可判斷本次稱(chēng)重是需要一次過(guò)磅或者二次過(guò)磅 ( 一次過(guò)毛，一次過(guò)皮) 。自動(dòng)過(guò)磅程序通過(guò)一次完整的過(guò)磅流程，生成過(guò)磅信息。在控制中心的司榜員，完成過(guò)磅信息的審核并生成本次過(guò)磅的磅單。

( 5) 遠程磅單自動(dòng)打印功能。貨車(chē)司機在完成過(guò)磅后，可以根據 IC 卡，刷卡后自動(dòng)打印出當前的過(guò)磅單票據，自動(dòng)打印出的過(guò)磅單信息包括: 過(guò)磅時(shí)間、操作員、磅房名稱(chēng)、貨物名稱(chēng)、訂單信息、客戶(hù)( 供應商) 、車(chē)號和車(chē)牌號等。

四、技術(shù)實(shí)現

將地磅系統作為功能模塊集成到工廠(chǎng) MES 系統中，司榜員在工廠(chǎng)中控室通過(guò)操作 MES 系統的地磅功能模塊完成地磅操作。然后從地磅系統整體實(shí)施無(wú)人值守遠程多磅自動(dòng)稱(chēng)重的角度為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行設計，采用當前較為成熟的 IC 卡技術(shù)，先進(jìn)的過(guò)磅稱(chēng)重管理方法，過(guò)磅作業(yè)中的過(guò)磅環(huán)節基本不用人為干預，從而最大可能減少貨主的貨損，最大限度地平衡買(mǎi)賣(mài)貨主之間在過(guò)磅環(huán)節的利益，提高了過(guò)磅作業(yè)中過(guò)磅的服務(wù)水平。同時(shí)通過(guò)每次過(guò)磅刷 IC 卡自動(dòng)關(guān)聯(lián)訂單與過(guò)磅車(chē)輛，配有視頻監控系統、語(yǔ)音對講系統配合計算機自動(dòng)完成稱(chēng)重、放行過(guò)程的智能化稱(chēng)重系統，能規范稱(chēng)重流程，提高作業(yè)效率，且能有效避免人為作弊情況的發(fā)生。通過(guò)無(wú)人值守自動(dòng)過(guò)磅流程、遠程制卡作業(yè)流程、磅單自動(dòng)打印流程將多磅集成統一協(xié)調管理，由司磅員在工廠(chǎng)控制中心進(jìn)行遠程制卡和磅單審核操作，司機可以直接在磅房刷 IC 卡打印磅單，同時(shí)系統自動(dòng)將過(guò)磅數據同步回 EＲP 系統。無(wú)人值守多磅自動(dòng)稱(chēng)重技術(shù)集成方案，如圖 1 所示。

為了管理工廠(chǎng)分散的多臺地磅，在每臺地磅配置一臺地磅控制機和地磅前端設備，一套后臺客戶(hù)端過(guò)磅服務(wù)程序，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與服務(wù)端集中管理程序相互通信，實(shí)現一套集中管理程序管理多臺地磅。該程序的運行在正常情況下無(wú)需人工干預，全自動(dòng)運行。出現系統無(wú)法自動(dòng)處理的異常情況時(shí)，系統會(huì )報警提示人工處理。

1.自動(dòng)過(guò)磅技術(shù)

自動(dòng)過(guò)磅技術(shù)，分地磅現場(chǎng)和磅房?jì)刹糠?，如圖 2 所示。

每個(gè)地磅設置 1 個(gè)磅房，磅房位置設置在秤臺附近，計算機、地磅儀表等相關(guān)設備布置在磅房?jì)?，語(yǔ)音對講機、磅單打印機和讀卡器布置在磅房外便于司機刷卡打印磅單; 稱(chēng)臺設置雙向過(guò)車(chē)，兩端均布 2 對地感線(xiàn)圈; 磅前后各布置一對紅外對射光電開(kāi)關(guān)，車(chē)輛完全在兩對光電開(kāi)關(guān)范圍內才允許稱(chēng)重;現場(chǎng)前后布 IC 卡讀卡器，將車(chē)停穩后，司機刷卡。當載重貨物過(guò)磅的時(shí)候，司機就近刷 IC 卡，自動(dòng)過(guò)磅系統就能將本車(chē)貨物及過(guò)磅數據與 EＲP 系統中的訂單信息關(guān)聯(lián)起來(lái); 磅前后各布置一套攝像頭，稱(chēng)重保存數據同時(shí)抓拍圖片; 地磅采集系統: 當車(chē)輛進(jìn)入秤臺，并且地磅的儀表處在穩定的狀態(tài)下，則計算機稱(chēng)重軟件采集儀表的重量數據?？梢?jiàn)整個(gè)地磅系統不需現場(chǎng)人員值守。

基于自動(dòng)過(guò)磅技術(shù)實(shí)現在無(wú)人值守下自動(dòng)過(guò)磅的工作流程，如圖 3 所示。

首先貨車(chē)司機至遠程制卡處，獲得 IC 卡片同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音對講功能與控制中心司磅員取得聯(lián)系，申請制卡( IC 卡可長(cháng)期使用) ，完成車(chē)輛信息與 EＲP 系統訂單信息的關(guān)聯(lián)。

司機將車(chē)輛開(kāi)至入口地感線(xiàn)圈，地感線(xiàn)圈檢測到車(chē)輛系統開(kāi)始工作，啟動(dòng) IC 讀卡器; 通過(guò)讀卡，識別該車(chē)輛信息后前道閘抬起; 司機將車(chē)輛開(kāi)至地磅稱(chēng)臺上方，車(chē)輛必須完成?？康絻蓪鈻胖g; 當車(chē)輛停穩后，系統自動(dòng)保存重量，同時(shí)抓拍攝像頭所拍攝圖像，如車(chē)頭，車(chē)尾; 大屏幕顯示和語(yǔ)言提示本次車(chē)輛過(guò)磅重量; 后道閘打開(kāi)，司機將車(chē)輛開(kāi)出地磅，當車(chē)輛完全離開(kāi)后，道閘自動(dòng)落桿，系統恢復初始狀態(tài)。

2.遠程制卡與磅單打印技術(shù)

司磅員在工廠(chǎng)中控室集中管理工廠(chǎng)多個(gè)磅房的過(guò)磅業(yè)務(wù)，在磅房附近并沒(méi)有相關(guān)人員。完全實(shí)現了司磅員與司機的隔離。在工廠(chǎng)磅房除了實(shí)現地磅的自動(dòng)過(guò)磅稱(chēng)重業(yè)務(wù)外，還需要實(shí)現兩個(gè)輔助業(yè)務(wù)及遠程制卡業(yè)務(wù)和遠程過(guò)磅單打印業(yè)務(wù)。以一個(gè)磅房為例進(jìn)行介紹。如圖 4 所示．

( 1) 遠程制卡技術(shù)

在工廠(chǎng)磅房端: 首先需要在磅房計算機打開(kāi) MES 服務(wù)客戶(hù)端應用并啟動(dòng) MES 刷卡監聽(tīng)服務(wù)，在 MES客戶(hù)端機器鏈接制卡專(zhuān)用刷卡器。司機每次刷卡后，將本次刷卡 IC 卡號、

磅房終端號和當前時(shí)間存入刷卡臨時(shí)表中，如果之前存在該 IC 卡號，則應覆蓋之前的 IC 卡記錄。保證: 刷卡臨時(shí)表中一個(gè)磅房終端號下最多只有一條 IC 卡刷卡記錄。

在工廠(chǎng)中控室端: 司磅員需要在工廠(chǎng)中控室打開(kāi) MES 服務(wù)客戶(hù)端，并用司磅員身份登錄系統，然后開(kāi)啟 MES 應用遠程制卡畫(huà)面。當有司機刷卡，并通過(guò)語(yǔ)音對講系統聯(lián)系上司榜員，明確司榜員在所在的磅房號，在遠程制卡畫(huà)面，根據磅房號去刷卡臨時(shí)表中查找當前的有效 IC 卡號( 在同一磅房刷卡器為防止被其他卡無(wú)刷，設計 30 秒內的刷卡信息為有效刷卡信息) ，如果沒(méi)有獲得有效刷卡記錄可以點(diǎn)畫(huà)面的“刷新按鈕”重新獲得一次 IC 卡號，在成功獲得有效 IC 卡號后，刪除刷卡臨時(shí)表里的 IC卡號。遠程制卡畫(huà)面根據獲得的 IC 卡號去制卡信息表中帶出制卡信息。( 如果有信息，則是修改制卡信息; 如果沒(méi)有，則說(shuō)明需要制一張新卡) 。遠程制卡流程，如圖 5 所示：

( 2) 遠程過(guò)磅單打印技術(shù)在工廠(chǎng)中控室端: 司磅員首先需要在中控室計算機打開(kāi)MES 服務(wù)客戶(hù)端應用，并用司磅員身份登錄系統，同時(shí)啟動(dòng) MES 服務(wù)的新過(guò)磅監控畫(huà)面，然后通過(guò)監控放榜傳過(guò)來(lái)的過(guò)磅信息記錄，及時(shí)審核過(guò)榜記錄并生成過(guò)磅磅單。

在工廠(chǎng)磅房端: 首先需要在磅房計算機打開(kāi) MES 服務(wù)客戶(hù)端應用并啟動(dòng) MES 過(guò)磅單打印監聽(tīng)服務(wù)，在 MES 客戶(hù)端機器鏈接好刷卡器和過(guò)磅單打印機。司機成功刷卡后，過(guò)磅單打印監聽(tīng)程序會(huì )根據該IC 卡號去過(guò)磅單表中查詢(xún)該 IC 卡號關(guān)聯(lián)的未打印的過(guò)磅單信息。如果沒(méi)有未打印的過(guò)磅單:在 MES客戶(hù)端界面彈出消息: " 目前該卡沒(méi)有未打印磅單記錄! " ; 如果有 n 條未打印磅單數據: 在 MES 客戶(hù)端界面，循環(huán)彈出 n 個(gè)磅單打印畫(huà)面。司機可以點(diǎn)擊彈出磅單打印畫(huà)面的“打印”按鈕，進(jìn)行打印。過(guò)磅單打印完畢后，司機自行取走打印好的過(guò)榜單。過(guò)磅單打印服務(wù)程序，根據界面指示自動(dòng)打印該 IC 卡關(guān)聯(lián)的全部未打印磅單，過(guò)磅單打印后，自動(dòng)更新過(guò)磅單記錄的打印狀態(tài)和打印時(shí)間; 如果該 IC 卡制卡信息里標識是“臨時(shí)卡”，則過(guò)磅單全部打印結束后系統自動(dòng)執行退卡功能，將該 IC 卡自動(dòng)退卡; 如果是“長(cháng)期卡”，則在磅單打印后，不需要退卡。遠程磅單打印流程，如圖 6 所示：

五、結論

無(wú)人值守遠程多磅自動(dòng)稱(chēng)重技術(shù)是在現有電子化過(guò)磅系統的基礎上，充分利用現有資源、汲取先進(jìn)經(jīng)驗，結合互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，在傳統地磅系統中引入無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)，大膽創(chuàng )新、研制出的獨具建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)特色的基于“互聯(lián)網(wǎng) + ”的自動(dòng)過(guò)磅信息技術(shù)。

( 1) 將工廠(chǎng)過(guò)磅信息系統作為一個(gè)模塊集成到工廠(chǎng) MES 系統中，有效提升工作效率和信息化水平。

( 2) 實(shí)現遠程自動(dòng)過(guò)磅、遠程制卡和遠程磅單打印等功能，有效將車(chē)輛信息、過(guò)磅數據、訂單數據及客戶(hù)信息關(guān)聯(lián)，便于及時(shí)、準確了解訂單、車(chē)輛、磅單狀態(tài)。同時(shí)將司磅員與司機隔離，杜絕人 為串通作弊現象。

( 3) 通過(guò)自動(dòng)過(guò)磅技術(shù)的實(shí)施，實(shí)現了在磅房現場(chǎng)的真正無(wú)人值守，司磅員在工廠(chǎng)中控室進(jìn)行遠程監控和操作，工作環(huán)境和效率大大改善，體現了企業(yè)以人為本的科學(xué)管理理念。

( 4) 通過(guò)在工廠(chǎng)控制中心管理與集成，實(shí)現對工廠(chǎng)多個(gè)磅房的幾種控制和管理，司磅員在工廠(chǎng)控制中心就能完成多個(gè)磅房的過(guò)磅業(yè)務(wù)和磅單審核。由原來(lái)一個(gè)磅房需要二十四小時(shí)人員定崗過(guò)磅到現在多臺地磅集中管理。

該系統自 2015 年 6 月底在建筑垃圾資源化一體化工廠(chǎng)投用以來(lái)，系統運行穩定，過(guò)磅數據準確及時(shí)，圖片清晰穩定無(wú)抖動(dòng)。提高了工作效率，有利于企業(yè)對訂單、車(chē)輛以及進(jìn)出廠(chǎng)物料的過(guò)磅過(guò)程進(jìn)行有效監控、及時(shí)了解和科學(xué)的管理，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，極大的提高企業(yè)的管理水平和競爭力。