基于 ＲFID 的地磅多磅自動稱重系統(tǒng)設計要求

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

一、引言

當前，新一代信息技術與制造業(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。基于互聯(lián)網(wǎng)的信息技術迅速發(fā)展大大加快了制造業(yè)企業(yè)的信息化進程。建筑垃圾資源化旨在將建筑垃圾及其他廢棄資源通過定向無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，本文針對目前工廠存在分散的多個地磅系統(tǒng)，提高工廠過磅計量管理的自動化和信息化水平，解決當前過磅計量分散、不便于集中管理的問題、優(yōu)化和合理利用人力資源。在傳統(tǒng)地磅系統(tǒng)中引入無線射頻識別技術( ＲFID) ，研究提出便于集中管理的無人值守遠程多磅自動過磅技術，實現(xiàn)車輛刷卡自動過磅技術，磅單遠程審核、自動入庫技術和遠程磅單刷卡自動打印技術等功能，只需要司磅人員在工廠中央控制室遠程制卡和審核磅單，就可以實現(xiàn)分散的多個地磅自動過磅入庫功能。能有效地磅系統(tǒng)的人力資源優(yōu)化和合理利用，提升物料稱重自動化和信息化管理水平。

二、設計目標

運用最新的無線射頻識別技術，將地磅系統(tǒng)作為一個功能模塊集成到廠 MES 系統(tǒng)中去，使地磅數(shù)據(jù)與 MES 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能及時通訊，同時為提高地磅系統(tǒng)過磅流程的流暢性。通過引用 ＲFID 技術的標簽 IC 卡自動識別功能，將相關的訂單、供應商、車輛、司機和過磅物料關聯(lián)起來，提高過磅流程的自動化和信息化水平，盡可能的減少人的參與，節(jié)省人力成本。

( 1) 建立獨立的無人值守過磅系統(tǒng)，實現(xiàn)在地磅無人情況下的自動過磅。將無人值守自動過磅系統(tǒng)作為一個模塊集成到工廠 MES 系統(tǒng)中，同時實現(xiàn)與 EＲP 系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、財務系統(tǒng)等外部系統(tǒng)的無縫對接。

( 2) 過磅過程實現(xiàn)司機遠程制卡、刷卡自動過磅、遠程磅單打印功能。采用 IC 卡關聯(lián)的形式實現(xiàn) IC卡信息與物料信息、車輛信息、訂單信息、過磅信息一一對應，便于掌握訂單、客戶、車輛和過磅的實時狀態(tài)，達到對過磅信息的準確、及時和全面了解。

( 3) 磅房的過磅現(xiàn)場實現(xiàn)真正無人值守，不需要任何工作人員。貨車司機通過遠程制卡、遠程磅單打印以及對過磅車輛進行語言提示，最大限度地實現(xiàn)刷卡自動過磅。司榜員在工廠控制中心實現(xiàn)對工廠多個磅房的集中控制和統(tǒng)一管理，自動完成對多個地磅的過磅業(yè)務進行實時監(jiān)控和磅單審核。

三、設計思路

在無人值守遠程多磅自動過磅技術的方案設計上，堅持“以人為本”的宗旨，軟件操作簡單、易上手、性能成熟穩(wěn)定、外觀簡潔美觀; 另一方面，按照可持續(xù)發(fā)展的觀念，將無人值守遠程多磅自動過磅技術作為建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)智能化的首例試點，選定多磅整體實施遠程無人值守過磅的角度進行設計。

無線射頻識別技術( Ｒadio Frequency Identification) ，簡稱ＲFID，是從八十年代起走向成熟的一項自動識別技術。它是利用電磁感應、無線電波或微波進行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數(shù)據(jù)。ＲFID 射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。系統(tǒng)由一個詢問器( 或閱讀器) 和很多應答器( 或標簽) 組成。基于射頻識別技術的特點結合工廠地磅系統(tǒng)集成情況，系統(tǒng)中 IC 卡讀卡器作詢問器，無源電子標簽 IC 卡作應答器。

采用無線射頻識別技術，集成無人值守多磅自動過磅系統(tǒng)、遠程制卡系統(tǒng)和遠程磅單打印系統(tǒng)，主要設計思路如下:

( 1) 無人值守與自動過磅功能。通過接口從 EＲP 系統(tǒng)獲得銷售或者采購訂單及客戶或供應商數(shù)據(jù)信息，通過制卡功能實現(xiàn) IC 卡與訂單信息的綁定。自動過磅軟件根據(jù)預設的過磅流程，語音提醒司機一步一步的完成上磅、刷卡、稱重、下磅等過程。通過貨車司機刷卡動作識別出當前過磅貨物及其關聯(lián)的訂單信息。

( 2) 遠程視頻監(jiān)控及語音對講功能。設置遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以防止舞弊行為。監(jiān)控系統(tǒng)與自動過磅軟件結合在一起; 要求在每臺秤旁安裝三路攝像監(jiān)控系統(tǒng)，一路安裝在秤前方; 一路監(jiān)視車輛( 車尾部分) 情況; 一路監(jiān)視車輛裝載貨物的情況; 三路監(jiān)視信號除了進入監(jiān)視器( 集中顯示) 進行實時監(jiān)控以外，還將視頻信息送入自動過磅系統(tǒng)，以便車過磅時進行圖像抓拍，并將圖像與過磅信息關聯(lián)并保存在服務器中，便于進行過磅數(shù)據(jù)查詢時也能查看到對應的抓拍圖片。設置語音對講功能，實現(xiàn)在控制中心司磅員與在現(xiàn)場地磅的司機之間的互動。

( 3) 遠程制卡功能。自動過磅軟件通過接口從 EＲP 系統(tǒng)獲得銷售或者采購訂單及客戶或供應商數(shù)據(jù)信息，貨車司機獲取空白 IC 卡并通過制卡功能實現(xiàn)當前車輛信息與 EＲP 系統(tǒng)訂單信息的關聯(lián)。由于磅房現(xiàn)場無人值守，所以司機與司磅員通過語音對講功能互動，由司磅員遠程實現(xiàn)制卡功能。達到當前貨車貨物與訂單信息的關聯(lián)。

( 4) 磅單集中審核功能。根據(jù)遠程制卡時的選擇的屬性可判斷本次稱重是需要一次過磅或者二次過磅 ( 一次過毛，一次過皮) 。自動過磅程序通過一次完整的過磅流程，生成過磅信息。在控制中心的司榜員，完成過磅信息的審核并生成本次過磅的磅單。

( 5) 遠程磅單自動打印功能。貨車司機在完成過磅后，可以根據(jù) IC 卡，刷卡后自動打印出當前的過磅單票據(jù)，自動打印出的過磅單信息包括: 過磅時間、操作員、磅房名稱、貨物名稱、訂單信息、客戶( 供應商) 、車號和車牌號等。

四、技術實現(xiàn)

將地磅系統(tǒng)作為功能模塊集成到工廠 MES 系統(tǒng)中，司榜員在工廠中控室通過操作 MES 系統(tǒng)的地磅功能模塊完成地磅操作。然后從地磅系統(tǒng)整體實施無人值守遠程多磅自動稱重的角度為出發(fā)點進行設計，采用當前較為成熟的 IC 卡技術，先進的過磅稱重管理方法，過磅作業(yè)中的過磅環(huán)節(jié)基本不用人為干預，從而最大可能減少貨主的貨損，最大限度地平衡買賣貨主之間在過磅環(huán)節(jié)的利益，提高了過磅作業(yè)中過磅的服務水平。同時通過每次過磅刷 IC 卡自動關聯(lián)訂單與過磅車輛，配有視頻監(jiān)控系統(tǒng)、語音對講系統(tǒng)配合計算機自動完成稱重、放行過程的智能化稱重系統(tǒng)，能規(guī)范稱重流程，提高作業(yè)效率，且能有效避免人為作弊情況的發(fā)生。通過無人值守自動過磅流程、遠程制卡作業(yè)流程、磅單自動打印流程將多磅集成統(tǒng)一協(xié)調管理，由司磅員在工廠控制中心進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，同時系統(tǒng)自動將過磅數(shù)據(jù)同步回 EＲP 系統(tǒng)。無人值守多磅自動稱重技術集成方案，如圖 1 所示。

為了管理工廠分散的多臺地磅，在每臺地磅配置一臺地磅控制機和地磅前端設備，一套后臺客戶端過磅服務程序，通過網(wǎng)絡與服務端集中管理程序相互通信，實現(xiàn)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需人工干預，全自動運行。出現(xiàn)系統(tǒng)無法自動處理的異常情況時，系統(tǒng)會報警提示人工處理。

1.自動過磅技術

自動過磅技術，分地磅現(xiàn)場和磅房兩部分，如圖 2 所示。

每個地磅設置 1 個磅房，磅房位置設置在秤臺附近，計算機、地磅儀表等相關設備布置在磅房內，語音對講機、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; 稱臺設置雙向過車，兩端均布 2 對地感線圈; 磅前后各布置一對紅外對射光電開關，車輛完全在兩對光電開關范圍內才允許稱重;現(xiàn)場前后布 IC 卡讀卡器，將車停穩(wěn)后，司機刷卡。當載重貨物過磅的時候，司機就近刷 IC 卡，自動過磅系統(tǒng)就能將本車貨物及過磅數(shù)據(jù)與 EＲP 系統(tǒng)中的訂單信息關聯(lián)起來; 磅前后各布置一套攝像頭，稱重保存數(shù)據(jù)同時抓拍圖片; 地磅采集系統(tǒng): 當車輛進入秤臺，并且地磅的儀表處在穩(wěn)定的狀態(tài)下，則計算機稱重軟件采集儀表的重量數(shù)據(jù)。可見整個地磅系統(tǒng)不需現(xiàn)場人員值守。

基于自動過磅技術實現(xiàn)在無人值守下自動過磅的工作流程，如圖 3 所示。

首先貨車司機至遠程制卡處，獲得 IC 卡片同時通過語音對講功能與控制中心司磅員取得聯(lián)系，申請制卡( IC 卡可長期使用) ，完成車輛信息與 EＲP 系統(tǒng)訂單信息的關聯(lián)。

司機將車輛開至入口地感線圈，地感線圈檢測到車輛系統(tǒng)開始工作，啟動 IC 讀卡器; 通過讀卡，識別該車輛信息后前道閘抬起; 司機將車輛開至地磅稱臺上方，車輛必須完成停靠到兩對光柵之間; 當車輛停穩(wěn)后，系統(tǒng)自動保存重量，同時抓拍攝像頭所拍攝圖像，如車頭，車尾; 大屏幕顯示和語言提示本次車輛過磅重量; 后道閘打開，司機將車輛開出地磅，當車輛完全離開后，道閘自動落桿，系統(tǒng)恢復初始狀態(tài)。

2.遠程制卡與磅單打印技術

司磅員在工廠中控室集中管理工廠多個磅房的過磅業(yè)務，在磅房附近并沒有相關人員。完全實現(xiàn)了司磅員與司機的隔離。在工廠磅房除了實現(xiàn)地磅的自動過磅稱重業(yè)務外，還需要實現(xiàn)兩個輔助業(yè)務及遠程制卡業(yè)務和遠程過磅單打印業(yè)務。以一個磅房為例進行介紹。如圖 4 所示．

( 1) 遠程制卡技術

在工廠磅房端: 首先需要在磅房計算機打開 MES 服務客戶端應用并啟動 MES 刷卡監(jiān)聽服務，在 MES客戶端機器鏈接制卡專用刷卡器。司機每次刷卡后，將本次刷卡 IC 卡號、

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

在工廠中控室端: 司磅員需要在工廠中控室打開 MES 服務客戶端，并用司磅員身份登錄系統(tǒng)，然后開啟 MES 應用遠程制卡畫面。當有司機刷卡，并通過語音對講系統(tǒng)聯(lián)系上司榜員，明確司榜員在所在的磅房號，在遠程制卡畫面，根據(jù)磅房號去刷卡臨時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刷，設計 30 秒內的刷卡信息為有效刷卡信息) ，如果沒有獲得有效刷卡記錄可以點畫面的“刷新按鈕”重新獲得一次 IC 卡號，在成功獲得有效 IC 卡號后，刪除刷卡臨時表里的 IC卡號。遠程制卡畫面根據(jù)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; 如果沒有，則說明需要制一張新卡) 。遠程制卡流程，如圖 5 所示：

( 2) 遠程過磅單打印技術在工廠中控室端: 司磅員首先需要在中控室計算機打開MES 服務客戶端應用，并用司磅員身份登錄系統(tǒng)，同時啟動 MES 服務的新過磅監(jiān)控畫面，然后通過監(jiān)控放榜傳過來的過磅信息記錄，及時審核過榜記錄并生成過磅磅單。

在工廠磅房端: 首先需要在磅房計算機打開 MES 服務客戶端應用并啟動 MES 過磅單打印監(jiān)聽服務，在 MES 客戶端機器鏈接好刷卡器和過磅單打印機。司機成功刷卡后，過磅單打印監(jiān)聽程序會根據(jù)該IC 卡號去過磅單表中查詢該 IC 卡號關聯(lián)的未打印的過磅單信息。如果沒有未打印的過磅單:在 MES客戶端界面彈出消息: " 目前該卡沒有未打印磅單記錄! " ; 如果有 n 條未打印磅單數(shù)據(jù): 在 MES 客戶端界面，循環(huán)彈出 n 個磅單打印畫面。司機可以點擊彈出磅單打印畫面的“打印”按鈕，進行打印。過磅單打印完畢后，司機自行取走打印好的過榜單。過磅單打印服務程序，根據(jù)界面指示自動打印該 IC 卡關聯(lián)的全部未打印磅單，過磅單打印后，自動更新過磅單記錄的打印狀態(tài)和打印時間; 如果該 IC 卡制卡信息里標識是“臨時卡”，則過磅單全部打印結束后系統(tǒng)自動執(zhí)行退卡功能，將該 IC 卡自動退卡; 如果是“長期卡”，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

無人值守遠程多磅自動稱重技術是在現(xiàn)有電子化過磅系統(tǒng)的基礎上，充分利用現(xiàn)有資源、汲取先進經(jīng)驗，結合互聯(lián)網(wǎng)信息技術和自動化技術，在傳統(tǒng)地磅系統(tǒng)中引入無線射頻識別技術，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) + ”的自動過磅信息技術。

( 1) 將工廠過磅信息系統(tǒng)作為一個模塊集成到工廠 MES 系統(tǒng)中，有效提升工作效率和信息化水平。

( 2) 實現(xiàn)遠程自動過磅、遠程制卡和遠程磅單打印等功能，有效將車輛信息、過磅數(shù)據(jù)、訂單數(shù)據(jù)及客戶信息關聯(lián)，便于及時、準確了解訂單、車輛、磅單狀態(tài)。同時將司磅員與司機隔離，杜絕人 為串通作弊現(xiàn)象。

( 3) 通過自動過磅技術的實施，實現(xiàn)了在磅房現(xiàn)場的真正無人值守，司磅員在工廠中控室進行遠程監(jiān)控和操作，工作環(huán)境和效率大大改善，體現(xiàn)了企業(yè)以人為本的科學管理理念。

( 4) 通過在工廠控制中心管理與集成，實現(xiàn)對工廠多個磅房的幾種控制和管理，司磅員在工廠控制中心就能完成多個磅房的過磅業(yè)務和磅單審核。由原來一個磅房需要二十四小時人員定崗過磅到現(xiàn)在多臺地磅集中管理。

該系統(tǒng)自 2015 年 6 月底在建筑垃圾資源化一體化工廠投用以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，過磅數(shù)據(jù)準確及時，圖片清晰穩(wěn)定無抖動。提高了工作效率，有利于企業(yè)對訂單、車輛以及進出廠物料的過磅過程進行有效監(jiān)控、及時了解和科學的管理，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，極大的提高企業(yè)的管理水平和競爭力。