智能化汽車衡稱重管理系統(tǒng)的應(yīng)用和研究

1、    智能化汽車衡稱重管理系統(tǒng)的應(yīng)用和研究    劉偉【摘  要】智能稱重系統(tǒng)集成了強大的財務(wù)、采購報表、銷售報表、稱重數(shù)據(jù)、質(zhì)檢數(shù)據(jù)、結(jié)算等功能，不僅能夠遠程查詢過磅單信息，而且能夠查詢地磅自動抓拍圖像、庫存狀態(tài)、中控室生產(chǎn)實時動態(tài)視頻監(jiān)控。【關(guān)鍵詞】智能化;無人值守;汽車衡;稱重引言傳統(tǒng)的汽車衡稱重系統(tǒng)為單機工作模式，僅具備了電子稱重計量的基本功能，即稱重、打印，沒有聯(lián)網(wǎng)，不能實現(xiàn)信息共享，導(dǎo)致工作效率低、準確率不高。特別是在一些危化品行業(yè)，整個業(yè)務(wù)流程中大量的人工干預(yù)，引發(fā)稱重車輛排隊、擁堵、人員滯留，給企業(yè)帶來安全和經(jīng)營方面的隱患。本

2、文在充分考慮企業(yè)原有汽車衡稱重系統(tǒng)利舊的基礎(chǔ)上，提出了一種智能化無人值守汽車衡稱重系統(tǒng)，能夠為企業(yè)提供高效、安全的稱重業(yè)務(wù)場景，從而進一步提升企業(yè)的自動化、信息化、智能化應(yīng)用水平，提高效率，降低成本。1.概述1.1系統(tǒng)組成本系統(tǒng)以高效管理、精準計量、信息共享和個性設(shè)計為整體目標，主要由智能化稱重管理平臺、交通指示子系統(tǒng)、車輛引導(dǎo)子系統(tǒng)、紅外檢測子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、語音廣播子系統(tǒng)、車牌識別子系統(tǒng)組成，實現(xiàn)從車輛進入到離開的全過程視頻監(jiān)控和流程管控，并通過采集汽車衡的稱重狀態(tài)和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的聯(lián)動和業(yè)務(wù)流的閉環(huán)管理，全程無人工干預(yù)。1.2業(yè)務(wù)場景本系統(tǒng)計量方式設(shè)計為單向模式，上秤方向設(shè)置紅

3、綠燈。綠燈狀態(tài)時表示汽車衡正常，車輛可以上秤，如果有車計量或者秤體維護時，紅綠燈為紅色。下秤方向設(shè)置道閘，計量完成后，道閘可通過程序自動或者司磅員手動抬起，引導(dǎo)車輛下秤。在汽車衡的前后分別設(shè)置紅外對射光電開關(guān)，防止稱重過程的車輛壓邊或跟車。在需要提醒司機的情況下通過語音廣播系統(tǒng)進行相應(yīng)語音提醒。本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程中，采用了車牌識別系統(tǒng)實現(xiàn)車號的自動識別，在提高效率的同時更能夠防止作弊以及人為操作帶來的錯誤，減少經(jīng)濟損失。秤體前后設(shè)置兩臺攝像機，計量過程通過硬盤錄像機實時錄像，并在計量取數(shù)時，自動抓拍車輛的前后車牌圖片。用戶計量發(fā)生異議時，可以通過圖片和錄像進行追溯。本系統(tǒng)設(shè)計為單向計量，但在特殊

4、情況下，可通過授權(quán)和設(shè)置打開下秤方向道閘，也可以實現(xiàn)應(yīng)急情況下的雙向計量要求。2.視頻聯(lián)動地磅稱重智能識別原理2.1車牌識別車牌識別主要包括車牌定位與字符識別2個階段。在車牌定位階段，綜合應(yīng)用2種定位方式對車牌進行初步定位檢測，然后使用cnn模型對檢測到的候選車牌進行判斷;在字符識別階段，將分割出的字符輸入到設(shè)計好的cnn模型中進行訓(xùn)練，得到的輸出結(jié)果即為識別的車牌字符。常見的車牌定位法有邊緣檢測定位法、顏色定位法、文字定位法。邊緣檢測定位法適用于非車牌區(qū)域垂直邊緣較少的情況;顏色定位法適用于車身及背景中無藍色和黃色干擾的情況;文字定位法在弱光條件下定位效果優(yōu)于其他2種方法。針對煤礦常用運輸車

5、輛背景顏色較為復(fù)雜的情況，系統(tǒng)綜合采用邊緣檢測定位法和文字定位法。車牌定位算法步驟：對待識別圖像進行高斯濾波，去除噪聲;對濾波后的圖像進行灰度化處理，為邊緣檢測做準備;使用sobel算子檢測圖像中的垂直邊緣;將sobel算子生成的灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像;采用形態(tài)學(xué)閉操作將車牌字母連接成一個連通域，便于取輪廓;截取各連通域輪廓，便于形成最小外接矩形;根據(jù)車牌尺寸排除不可能是車牌的矩形;通過角度判斷進一步排除一部分車牌矩形;旋轉(zhuǎn)候選車牌矩形，使其水平;瑏瑠歸一化候選車牌矩形。2.2多特征匹配為防止車輛駛出時偷換車牌，采用車頭多特征抽取匹配方法，對沒有車牌建檔的車輛進行關(guān)聯(lián)識別。具體步驟：利用車牌識

6、別得到的車牌寬度和高度計算車頭區(qū)域，將車頭區(qū)域均分成10個子塊;對車頭圖像進行歸一化、銳化邊緣和去除噪聲等預(yù)處理;計算每個子塊的hsv（hue，saturation，value，色調(diào)、飽和度、亮度）顏色空間，得到每個子塊的顏色直方圖;計算每個子塊若干關(guān)鍵點的紋理特征;比對當(dāng)前車頭的特征序列和車輛檔案中對應(yīng)車牌號的車頭特征序列，如果二者協(xié)方差距離小于0.3，則該車沒有套牌，反之為套牌車輛。2.3視頻與稱重聯(lián)動在車牌識別的同時，稱重儀對完全上磅的車輛進行稱重，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)直接讀取稱重儀數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)時可設(shè)置讀取條件，如當(dāng)稱重儀數(shù)據(jù)超過16t（可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整）后，系統(tǒng)認為有車

7、上磅，允許記錄數(shù)據(jù)（作為車輛皮重參考值），在一段時間內(nèi)自動比較，記錄最大值作為裝車總重，存入數(shù)據(jù)庫。稱重數(shù)據(jù)通過rs232通信端口在聯(lián)網(wǎng)情況下直接送達數(shù)據(jù)庫，并通過服務(wù)器軟件完成匯總和記錄，這樣避免人為干預(yù)，確保了數(shù)據(jù)的真實性。3.系統(tǒng)軟硬件設(shè)計3.1硬件系統(tǒng)設(shè)計（1）交通指示系統(tǒng)。交通指示系統(tǒng)安裝于現(xiàn)場汽車衡旁邊，提示駕駛員汽車衡狀態(tài)。主要參數(shù)為dc12v電源、led、紅綠兩色和ip54防護等級。（2）車輛引導(dǎo)系統(tǒng)。車輛引導(dǎo)系統(tǒng)主要通過對閘桿的升降控制來引導(dǎo)稱重車輛的上秤或下秤。智能化稱重平臺作為整個系統(tǒng)的控制中樞，根據(jù)汽車衡稱重狀態(tài)、紅綠燈、紅外檢測等信號，發(fā)出指令給車輛引導(dǎo)系統(tǒng)來控制閘桿

8、升降。在汽車衡的前端和后端分別安裝一個閘桿，閘桿由電動機通過減速機驅(qū)動，主要技術(shù)指標為ac220v/50hz電源、閘桿升/降時間6秒和300w功率。（3）紅外檢測防作弊系統(tǒng)。電子汽車衡紅外檢測防作弊系統(tǒng)主要由定位開關(guān)和室內(nèi)控制柜組成。每臺汽車衡分別在出口和入口處安裝1對定位開關(guān)，定位開關(guān)為開關(guān)量常閉輸出。當(dāng)車輛上秤時，系統(tǒng)根據(jù)定位開關(guān)的信號判斷車輛是否在可稱重位置內(nèi)，智能化稱重平臺收到指令后，決定車輛是否可以開始稱重。如果車輛不在可稱重位置，稱重系統(tǒng)無法進入稱重流程，系統(tǒng)不會記錄稱重數(shù)據(jù)和打印磅單。3.2軟件系統(tǒng)設(shè)計（1）稱重計量模塊。計算機與汽車衡控制器通過串口連接，主要讀取汽車衡的工作狀態(tài)

9、和稱重數(shù)據(jù)。控制器的通信設(shè)置為串行口com1、波特率1200、7位偶校驗、校驗和禁止、連續(xù)輸出方式。稱重計量模塊主要功能包括皮重計量、毛重計量、凈重計量、二次計量、報表、磅單打印等。（2）用戶與權(quán)限管理模塊。用戶管理主要用于磅房對本地司磅員信息進行編輯維護，可新建司磅員并為其設(shè)置權(quán)限或刪除無效用戶數(shù)據(jù)。用戶賬戶除用于控制司磅員登錄系統(tǒng)進行業(yè)務(wù)操作外，還將在各個業(yè)務(wù)操作過程中記錄當(dāng)前操作用戶，便于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的跟蹤、監(jiān)管。4.結(jié)語無人地磅是對傳統(tǒng)人工過磅的一次重大的改進，相對于原來的人工過磅不僅節(jié)省了時間、人力同時效率也有了質(zhì)的飛躍，對公司的全面發(fā)展也起到了至關(guān)重要的作用，我相信無人過磅以后的發(fā)展會更加的完善，效率會有更大的提升，各個工廠以及相關(guān)攪拌站、礦山等都會陸續(xù)引進無人過磅系統(tǒng)，這是必然的趨勢。參考文獻1喬泉熙，蔣勇，徐建軍，張晉軍.西北油田磅房無人值守稱重系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)j.石化技術(shù)，2019（06）：257+265.2李賢.無人值守過磅系統(tǒng)在工