地磅物聯網的智能應用

本文結合實例介紹了地磅物聯網的構架和應用，探討了如何分析和利用稱重設備感知的各種基礎數據，以滿足地磅用戶遠程數據處理、稱重防作弊、保障稱重準確性、智能稱重等需求。

一、引言

隨著智能移動設備的普及以及通訊技術的發展，物聯網由以往的概念變成了大家習以為常、觸手可及的實物。安防、電力、交通、醫療、環境監控、智能家居等等各行各業都已大量應用了物聯網。有著古老歷史的地磅行業同樣不甘落后，各種物聯網概念產品層出不窮。

但是大部分地磅物聯網應用都是稱重數據的簡單堆砌，只提供了簡單的重量查看、記錄查詢等功能，對于某些特定項目，比如多秤稱重數據統計、遠程稱重數據監控確實有應用價值。但是對于絕大多數的稱重應用場合而言，這樣的物聯網功能如同雞肋，并不能成為決定地磅系統價值的核心因素，也無法體現物聯網的真正價值。

具有普適價值的地磅物聯網系統，不僅僅需要實現稱重數據的集成和處理，還需要對整個衡器系統的數據進行更深層次的探索和挖掘，充分滿足生產、監管、服務甚至用戶心理等需求，實現設備、網絡、生產與人的和諧統一。

應用是地磅物聯網系統的靈魂，能滿足用戶的需求，給行業帶來價值的物聯網才有存在和推廣的意義。

地磅物聯網系統通過對稱重儀表和稱重傳感器內部的各種狀態和數據的感知，充分利用網絡通訊以及云處理技術，在智能移動終端及電腦上實現了對稱重數據的匯總與處理、全方位的作弊監控、地磅健康安全判斷、遠程設備診斷、智能無人稱重等功能，滿足了用戶便捷、安全、智能稱重要求，對地磅物聯網的應用做出了初步的探索。

二、系統構架

地磅物聯網系統的整體構架如圖 1 所示：

系統由智能稱重控制器、稱重傳感器、稱重外設、云服務器、用戶客戶端組成。稱重控制器、稱重傳感器實時采集稱重系統的工作電壓、工作電流、通訊狀態等，形成內部診斷數據；控制器通過紅外光幕、非接觸式讀卡器、攝像頭等外設實時采集稱重現場數據，形成外部環境數據。數據傳輸到云服務器后，服務器軟件對所有數據集中處理和分析，將處理結果顯示在用戶客戶端或者通過短信發送到用戶手機。

通過便捷的移動通訊技術，用戶可以隨時隨地在手機、計算機客戶端使用地磅物聯網的各種智能應用。

三、智能應用

1.稱重數據統計與處理

地磅最基本和最主要的功能就是稱重，對稱重數據的處理是衡器物聯網系統的基本功能能。傳統稱重數據的處理方式，一般有兩種：

（1） 通過打印機打印出紙質稱重記錄磅單；（2） 通過本地通訊接口將稱重記錄傳輸到本地電腦存儲。

紙質磅單存儲不易，在數據匯總時極易發生數據丟失或者統計錯誤的情況，一般只是作為輔助憑證存在。電腦存儲的稱重記錄易于保存和統計，但是當涉及到多秤數據的處理，甚至異地數據處理時，數據的傳輸和集中處理就需要具有專業網絡及服務器知識的人員來完成，由于服務器搭建、服務器維護成本較高，一般都以大型項目的方式來完成。

地磅物聯網系統以分散采集、集中處理的方式對稱重數據進行處理。稱重數據在產生的同時，通過稱重儀表直接傳輸到云端服務器。借助于云數據庫及專業數據庫引擎，可以輕松完成稱重記錄的篩選和稱重記錄的統計。客戶端無需太強大的處理能力，只需將處理方法發送到云服務器，就能獲取稱重記錄處理結果。

除了打印重量，過秤重量也具有重要的意義，用戶可以直觀查看地磅的歷史使用情況。根據過秤重量的統計、歷史超載情況的統計，可以判定地磅的使用情況；通過歷史過秤重量規律的分析，可以判斷地磅的健康狀況等等。這些普通地磅無法保存的稱重數據，現在可以通過物聯網發送到云服務器，云服務器經過大數據分析，對地磅健康做出判斷，并根據健康狀況對使用者提出相應的建議。

稱重記錄與過秤記錄可以有機結合如圖 2 所示。根據稱重記錄中的記錄時間，云服務器可以在過秤記錄數據中查找到相對應的過秤記錄。過秤記錄中的傳感器受力分布可判斷過秤車輛是否沒有正常過秤、光幕遮擋信息可判斷過秤車輛是否沒有完全上秤、操作記錄可判斷稱重記錄是否人工手動操作產生、最大過秤重量可判斷稱量過程是否正常等等，這些都為判斷稱重記錄是否正常提供了分析依據。

例如圖 2 的兩個過程記錄詳情所示，左圖是正常過秤時各傳感器的受力分布，可以看到每個傳感器的受力分布較為平均，右圖中 1 號傳感器和 7 號傳感器基本沒有受力。根據傳感器受力對比，可以判斷右圖對應的過秤記錄是不正常過秤。

2.全方位的防作弊

用于貿易結算的大型地磅設備，常受到各種作弊手段的困擾，造成用戶大量的經濟損失。防作弊成為當前衡器設備，尤其是用于貿易結算的地磅設備的重要需求。

防作弊方法由作弊檢測、作弊報警通知、作弊處理等組成。

（1）作弊檢測

常見的作弊手段有加裝數字遙控裝置、加裝模擬遙控裝置、更換特制傳感器、不正常上秤、修改儀表系統參數等。針對不同的作弊手段，我們需要用不同方法來應對。對于安裝數字遙控裝置，地磅設備的防作弊手段，如數字通訊協議加密、儀表外殼防打開、系統阻抗匹配檢測、系統信息匹配檢測等都是基于地磅設備自身的感知，可以檢測出作弊者通過加裝數字遙控、模擬遙控裝置、更換特制傳感器等方法作弊，但是對于不完全上秤或者多輛車同時上秤的作弊方法，則無能為力了。

物聯網除了地磅設備已有的各項作弊檢測功能外，還提供了現場圖片查看功能。儀表配備攝像頭后，每次操作產生稱重記錄時，攝像頭都會自動抓拍現場稱重圖片，并通過儀表傳送到云服務器。如圖 3 所示，在稱重記錄詳情里可以遠程查看現場稱重圖片，也可以隨時查看歷史稱重圖片，通過圖片判斷過秤時的上秤情況。

稱重儀表上任何對系統稱量產生影響的操作，比如標定、修改系統標定參數等，都將通過儀表網絡上傳到云服務器，并以安全操作記錄的方式保存，供用戶查詢，保障衡器設備的運行安全和稱量準確。

（2）作弊報警通知

當發生作弊情況時，必須及時通知用戶，以減少用戶的損失。鷹衡物聯網提供了儀表報警、客戶端報警、手機短信報警三種報警通知。儀表報警提供了最迅速最直觀的報警，客戶端可以對報警信息進行集中管理，手機短信報警無需使用者主動打開軟件就能收到報警信息，三種手段的結合保證了作弊報警信息的及時傳達。

（3）作弊處理

為避免造成損失，檢測到作弊時，必須及時通知稱重現場做出應對。對無人值守的場合，遠程作弊處理就顯得非常重要，當發現作弊時，可以通過客戶端終止稱重系統的工作，等待專業人員到達現場處理。

3.地磅健康狀態判斷

地磅設備發生故障，表現有很多種，可能會有顯示出錯、通訊不正常、無法稱量、稱量完全不正常等。這些故障由于表現很明顯，普通使用者就能判斷設備是否出錯。還有一類故障，比如稱臺長期超載、稱臺受沖擊導致移位、部分關鍵結構被冰霜凍結、傳感器應變計半橋斷開等等，表現為稱量不準確。如果變化范圍較小，比如重量增大或減小 1%，這種故障非常難以察覺，往往經過長時間稱量，累積產生了巨大的誤差后，才會被發現，等發現時已經產生了巨大的損失。地磅健康狀態不正常就是指這種稱量發生微小變化，無法被輕易察覺的現象。

地磅健康狀態不正常絕大多數情況是各別傳感器出故障，此時可以通過與其他正常的傳感器的對比來診斷健康狀態。如果單個傳感器無輸出信號，在過秤記錄中根據其它傳感器的受力情況，可以判定一次過秤狀態不正常，當持續出現過秤狀態不正常時，可以判斷設備健康不正常。如果單個傳感器輸出變量時，無法通過一兩次過秤數據的分析得出健康狀態，需要根據過秤規律，通過大數據分析，判斷是否健康異常。

通過地磅物聯網的應用，地磅健康狀態的實時變化可以隨時通知到地磅廠商、地磅用戶，為計量準確提供更高的保障。

4.遠程故障診斷

當地磅設備發生故障時，表現出來的故障現象或者使用者的描述往往不足以判斷故障發生的原因。在地磅廠商進行維修時，如果只是根據經驗更換某些部件，可能不能解決根本問題，反復維修不能解決問題往往是全套更換，不僅造成了不小的經濟損失，而且影響了廠家聲譽，維修經驗也得不到積累。

通過地磅物聯網，地磅設備可以將所有內部信息傳輸到遠程客戶端，通過這些內部信息可以遠程對地磅設備做出初步診斷。比如查看傳感器AD 值，判斷傳感器輸出是否正常；查看傳感器零點值，判斷傳感器零點是否發生漂移；查看數字傳感器通訊波形，判斷數字傳感器通訊是否正常；查看數字傳感器工作電流，判斷傳感器是否出現斷路或者短路漏電現象；查看儀表內部電壓、儀表參數，判斷儀表工作是否正常等等。

經過遠程故障診斷，可以初步判斷設備故障原因，進行故障處理時，就能做到有的放矢。一些簡單的故障，甚至可以通過電話或者網絡遠程來解決。

如圖 4 所示，基于物聯網儀表的的無人值守稱重系統無需計算機、稱重軟件，使用稱重儀表實現邏輯控制，通過稱重儀表控制所有外設。稱重系統產生的稱重數據、攝像機采集的現場圖片、讀卡器讀取的車輛、貨物、收發貨等信息通過儀表網絡上傳到物聯網云服務器，在服務器對數據進行集中處理，最后在手機客戶端、計算機客戶端查詢打印數據。

基于物聯網的無人值守稱重系統有以下優點：（1） 省略了計算機、計算機軟件、服務器、服務器軟件，大大降低了整體成本；（2） 無需具有計算機編程能力、服務器搭建與維護能力，只要按系統邏輯要求設置儀表參數即可實現無人值守，降低了技術準入門檻；（3） 整個系統的控制核心是基于工業設計的稱重儀表，提高了系統的可靠性；（4） 充分利用了物聯網的各項優點，如多秤數據的遠程處理、全方位的防作弊、稱重設備的健康檢測等

基于物聯網的無人值守稱重系統克服了傳統無人值守的成本高、技術專業的難點，將推動無人值守稱重系統的普及與推廣。

5.無人值守稱重應用

無人值守稱重系統整個稱重流程由軟件控制完成，避免了人工操作帶入的誤差，提高了系統的信息化、自動化程度，因此受到越來越多用戶的親睞。

常見的無人值守稱重系統構成部分主要是稱重設備、計算機、視頻監控、打印機、讀卡器、紅綠燈、道閘、稱重軟件等組成。其中稱重軟件是邏輯控制核心，計算機作為核心設備控制所有外設，稱重數據、現場數據采集后，通過局域網或者以太網傳輸到服務器，在服務器對數據集中處理。

6.擴展顯示與輸入應用

段碼顯示是稱重控制器常用的顯示方法，但是段碼顯示的內容通常為簡單的數字和字符，無法顯示中文、圖片等信息。在物聯網系統，通過網絡或者藍牙，將稱重設備直接連接到客戶端軟件，可以讓稱重設備實現更豐富簡便的操作，提供更人性化的人機接口。

（1） 擴展顯示：連接手機、電腦顯示現場過秤照片、實時通訊波形、實時設備狀態、中英文參數內容等等。

（2） 擴展輸入：充分利用手機、電腦的輸入手段，輸入參數、中文信息等等。

（3） 簡單易用的調試：儀表的調試通常需要有豐富經驗的人員完成，需要熟悉儀表的整個調試流程，熟知儀表顯示代碼的含義。連接手機、電腦后，可以將單個調試功能以圖文的形式顯示在單個界面上，通過軟件的操作引導，只需了解稱重的基礎知識就可以上手完成整個調試。

四、結束語

當稱重系統與物聯網接合后，將迸發出各種充滿價值的應用。除了稱重設備本身的應用之外，地磅物聯網還可以實現運營管理、產品管理、營銷管理等生產應用。隨著產品的使用推廣和技術的不斷進步，在不久的將來會有更多的應用被發掘，為地磅行業和地磅用戶帶來更多的價值。