進口棉花采樣檢驗自動識別系統與網絡化研發

連素梅　段永生　李朋等

摘要：進口棉花目前的現場計重及采樣模式已無法滿足高效、準確的工作需要。河北出入境檢驗檢疫局技術中心新研制成功的進口棉花自動計重和采樣單元識別數據采集傳輸及遠程監控系統利用信息網絡技術為進口棉花檢驗監管實施科學、規范的管理提供了操作平臺。可實現對進口棉花現場到貨、卸貨、計重、采樣、信息及結果采集匯總等關鍵環節全過程、全方位的自動化及遠程智能化控制、視頻監控等功能。本文介紹了該系統的功能、工作流程、開發平臺的選擇、工作原理和技術說明。

關鍵詞：進口棉花；計重；采樣；自動化；智能化

中圖分類號： S562.092 文獻標識碼： A 文章編號：2095-3143（2015）05-0006-07

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2015.05.002

Abstract： The current field weight and sampling mode of imported cotton could not meet the requirements of high efficiency and accuracy. Hebei entry exit inspection and Quarantine Bureau technical center of newly developed successful imported cotton automatic weighing and sampling unit identification data acquisition and transmission and remote monitoring system for importing cotton inspection and supervision of implementation of scientific， standardized management provides the operating platform by making use of the information network technology. Implementation of imported cotton field delivery， unloading， weight， sampling， information and the collection and aggregation and other key aspects of the whole process， a full range of automation and intelligent remote control， video surveillance and other functions. This paper introduces the function of the system， working procedure， the choice of development platform， working principle and technical description.

Key words： Imported cotton； Weight； Sampling； Automation；Intelligent

0引言

中國是世界上最大的棉花生產國和消費國，是世界最大的棉花進口國。據國家質檢總局統計，2005～2014年，10年間我國從世界各地進口棉花97748批，13406萬包，共2753萬噸，貨值共計525億美元。經全國檢驗檢疫部門檢驗為國內棉花企業索賠83505萬美元巨額經濟損失[1]。大量的進口棉花為彌補我國原棉品質不足，保證紡織行業的正常生產提供了有力保障，同時也給進口棉花檢驗監管工作帶來前所未有的壓力和挑戰[2]。目前，檢驗檢疫部門對進口棉花的現場檢驗監管主要包括計重和采樣兩項工作，而且是通過有限的人員頻繁奔波各轄區內所有到貨點，對每批進口棉花現場抽樣、計重（質量，下同）進行直接監管，需要花費很長時間。檢驗周期的延長往往會影響進口棉花的正常索賠和使用，甚至影響企業的生產進度和經濟效益。因此，利用現代信息網絡技術，對進口棉花計重和采樣模式實施自動化、遠程智能化控制，實現無人值守有人值班的進口棉花智能電子監管系統是很有必要的。

根據全國進口棉花現場檢驗監管中普遍存在的實際問題，通過兩年的努力，河北出入境檢驗檢疫局成功研發了進口棉花自動計重和采樣單元識別數據采集傳輸及遠程監控系統（以下簡稱“系統”），并于2015年1月順利通過國家質檢總局組織的專家驗收。專家一致認為：該系統利用信息網絡技術，模擬進口棉花的檢驗檢疫工作程序，實現了對進口棉花遠程智能化控制、視頻監控、自動計重功能、采樣單元自動識別、采集數據自動化處理等功能，并研發了進口棉花自動計重、采樣單元自動識別設備（專利號：2015 20133017.4）。該項目提高了進口棉花檢驗檢疫工作效率，避免人工操作引起的錯誤和誤差，已在試點企業得到應用。

1 系統可以實現5大功能

該系統主要包括用戶管理、收用貨單位檢驗的申報、視頻監控（包括進口棉花到貨時檢驗檢疫、計重及采樣過程）、代表性樣品隨機抽取、稱量數據統計分析、上報等，能夠實現進口棉花遠程智能化控制、視頻監控、自動計重、采樣單元自動識別、采集數據自動化處理等功能。

1.1實現了進口棉花開箱檢驗現場遠程智能化控制功能

進口棉花集裝箱到貨時，企業可以通過系統在線向檢驗檢疫局（以下簡稱CIQ）控制端提出申報，正常情況下，系統自動接收其申報，CIQ工作人員在控制端實時進行監督卸貨，從而做到集裝箱隨到隨檢。如出現異常狀況，CIQ控制端可以隨時關閉系統，并通知企業保護現場，及時現場勘驗。

1.2 實現了進口棉花遠程視頻全監視功能

CIQ工作人員可以在CIQ控制端遠程控制企業端的視頻裝置，可以實時對進口棉花的現場進行監視，實現遠程視頻監視功能。對CIQ工作人員無法監控到的時間段或位置也可錄像存盤，以便隨時調看予以監督，實現了檢驗檢疫部門對進口棉花現場檢驗環節全過程、全方位監督，有利于提高進口棉花檢驗檢疫工作的有效性。

1.3 實現了進口棉花自動化計重及統計功能

在進口棉花集裝箱卸貨時，系統通過衡器、計算機以及必要的機械傳動設備，在系統程序化控制下實現自動化計重，同時將計重結果上傳至CIQ控制端，然后通過數據庫實現自動統計功能，從而大幅度減輕企業及CIQ工作人員的勞動強度，大大提高工作效率。

1.4 實現了進口棉花采樣單元自動識別功能

根據進口棉花檢驗抽樣規則，通過采樣單元自動識別系統，確定采樣單元，然后對計重后的棉包自動發布采樣指令，并加貼采樣標識，實現了采樣的隨機性和代表性，從根本上解決了人工采樣的人為性和隨意性。

1.5 實現了進口棉花數據和信息的自動采集及傳輸功能

在進口棉花檢驗現場，通過配備具有打印和掃描性能的條形碼設備、數據采集和傳輸設備等，可以將集裝箱號、鉛封號、每個棉包的標識和計重結果等信息采集后通過網絡上傳至CIQ控制端。系統對上傳的信息及數據進行整理、計算、匯總、存檔，并可以和申報信息進行比對后發出處置建議。

2 系統工作流程

根據進口棉花現場計重和采樣工作要求，該系統可分為客戶端和CIQ控制端2個層級。

2.1 客戶端層級

客戶端層級主要用于進口棉花企業方便調取數據中心合同信息、提單信息，到貨后完成各批次集裝箱拆箱、自動計重、隨機采樣、標簽打印等工作，并將重量數據上傳至數據中心，以備CIQ控制端統計查詢?？蛻舳俗詣佑嬛?、采樣單元自動識別的工作流程見圖1。

2.2 CIQ控制端層級

CIQ控制端可以登錄數據中心，通過網絡視頻、語音設備，可實時監控并語音控制進口棉花到貨現場。視頻主要用于監督企業工作程序，語音可用于對進口棉花到貨現場實時發布指令，指導現場人員工作。CIQ控制端還能夠方便及時地統計企業端上報的各類數據、輸出報表等。CIQ控制端工作流程圖見圖2。

3該系統數據庫、操作平臺軟件及開發平臺的選擇

3.1數據庫及操作系統的選擇（MICROSOFT SQL SERVER 2000/2005/2008）

服務器操作系統可選擇Windows Server 2003或2008 SERVER作為操作系統，客戶端操作系統可選擇Windows XP 或Win 7或Win 8 作為操作系統，服務器數據庫可選擇Microsoft SQL SERVER 2000或2005或2008，客戶端數據庫為Microsoft Access 2007，Web應用服務器可選擇Microsoft IIS6.0或7.0。

系統數據庫采用微軟Microsoft SQL SERVER 2000/2005/2008企業版超大型關系數據庫，能有效實現用戶需求，而且能為后期擴展留下廣闊的空間。另外，Microsoft SQL SERVER 2000/2005/2008是國際化標準數據庫，提供標準的數據接口，在與其他系統交互數據時不存在任何技術障礙。SQL Server除了具有擴展性、可靠性以外，還具有可以迅速開發新的因特網系統的功能，可以直接存貯 XML數據，將搜索結果以 XML格式輸出等特點，有利于構建異構系統的互操作性，為面向互聯網的企業應用和服務奠定了基石。

3.2 系統軟件操作平臺的選擇（WINDOWS SERVER2003 / SERVER 2008）

Windows server2003 / Server 2008操作系統軟件是微軟公司在Windows2000server基礎上改進后推出的新一代操作系統軟件，沿用了 Windows 2000 Server 的先進技術并且使之更易于部署、管理和使用。

3.3系統軟件開發平臺的選擇（.NET+ASP.NET+JAVASCRIPT+XML）

微軟的.Net平臺給應用程序開發提供了一個非常好的基礎系統平臺，在應用.Net開發該系統過程中，參考了J2EE的架構，設計了一套.Net下的應用系統框架，以及相應的中間件和開發工具，已經在多個項目中和軟件產品中應用，取得了很好的效果。ASP.NET具有可管理性、安全性、易于部署、靈活的輸出緩存、國際化等特點。

JavaScript可以方便地操縱各種瀏覽器的對象，可以使用JavaScript來控制瀏覽器的外觀、狀態甚至運行方式，可以根據用戶的需要“定制”瀏覽器，從而使網頁更加友好，在不需要網絡和服務器的參與時可以使多種任務在用戶端直接完成。

4 自動計重、采樣單元自動識別設備及網絡視頻

4.1 自動計重及采樣單元自動識別設備見圖3

圖3主要包含滑臺（1）、滑臺油缸（2）、油管（3）、液壓站（4）、承重腿（5）、輸送帶（6）、輸送滑輪（7）、支撐桿（8）、拖動電機（9）、拖貨繩（10）、自動脫卸式鋼勾（11）、配電柜（12）、輸送帶驅動電機（13）、稱重托架（14）、電子秤液壓站（15）、電子秤（16）、升降油缸（17）、升降線軌（18）、帶液晶屏電控柜（19）、正反轉油缸（20）、側反轉油缸（21）、液壓站（22）、取貨托架（23）、支撐腿（24）?；_（1）的下端設置有滑臺油缸（2），滑臺油缸（2）上連接有油管（3），滑臺油缸（2）上設置有液壓站（4），滑臺油缸（2）設置在稱重托架（14）上，滑臺（1）的一側下端設置有承重腿（5），滑臺（1）的另一端設置有輸送帶（6），輸送帶（6）內設置有數個輸送滑輪（7），輸送帶（6）的一側設置有支撐桿（8），支撐桿（8）的上端設置有拖動電機（9），拖動電機（9）連接有拖貨繩（10），拖貨繩（10）的一端設置有自動脫卸式鋼勾（11），支撐桿（8）的下端設置有配電柜（12），輸送滑輪（7）與輸送帶驅動電機（13）之間通過皮帶連接，稱重托架（14）上設置有電子秤液壓站（15），電子秤液壓站（15）的上端設置有電子秤（16），且電子秤（16）與電子秤液壓站（15）之間設置有升降油缸（17），電子秤液壓站（15）的兩端分別設置有升降線軌（18），電子秤液壓站（15）通過電線與帶液晶屏電控柜（19）連接，輸送帶（6）的頂端下方設置有正反轉油缸（20）和側反轉油缸（21），正反轉油缸（20）和側反轉油缸（21）均與液壓站（22）連接，輸送帶（6）的頂端設置有取貨托架（23），取貨托架（23）的一側下端設置有支撐腿（24）。

4.2 網絡及視頻組網

4.2.1 網絡拓撲分布 網絡拓撲需要無線接入熱點AP設備、路由器、光電轉換器、無線路由器、交換機，其分布見圖4。

進口棉花自動計重遠程視頻平臺可滿足在室外遠距離范圍內實現無線網絡對接，操作電腦和監控攝像機實現連接外網工作。墻體機柜通過服務商光纖鏈路進光電轉換器，轉換器連接交換機，交換機分出兩條線，一條給監控平臺服務器，一條給路由器完成。路由器下接網絡和監控平臺服務器再連接外網工作，路由器下連無線AP，AP通過無線橋模式廣播對接操作臺無線路由器，操作臺通過無線接收轉換有線接入操作電腦和其他監控設備。

4.2.2 遠程視頻設計 系統選用專業視頻設備生產廠家蘇州科達生產的系列高清網絡攝像機，用于前端視頻圖像獲取及照片拍攝，其配置見圖5所示。

5 自動化采集及智能化技術說明

5.1 聯動模式及讀數

使用帶有I/O、串口的工控機作為控制主機，通過紅外傳感器讀取棉包進入讀數區域，棉包被托舉靜置2秒鐘，同時采用上海耀華 XK3190-C8+電子地磅，RS232串口每秒讀取100個讀數，例如：A1=250.23，A2=250.21，A3=250.23，A4=250.23，A5=260.52，A6=250.23......A200=255.66，

函數MODE（A1：A200）=250.23 ，（MODE函數，是讀取數值中出現概率最高的數值）這個讀數就是讀取200個讀數后棉包的實際靜置重量值，通過T檢測法檢驗，差異值≤0.01 kg，國家相關規定誤差率≤2.5 kg。

5.2 抽樣

依據進口棉花質量監管系統中不同供棉商的評級標準，確定抽樣比例，然后使用隨機函數給出需要抽樣的棉包，并打印出標簽如下。

5.3 網絡及視頻技術

利用現今發達的寬帶技術，可以實現現場和管理部門、中央數據庫的實時鏈接，完成互聯網最后一公里的建設，這樣極大節約了企業和管理部門的人力物力，企業在錄入棉花報檢號的同時，合同中各個批次、集裝箱信息等數據都可以直接從進口棉花監管系統中獲得，通過自動重量采集、簽約過程后，每個集裝箱的棉花進口信息（進口國、每包重量、抽樣信息、收貨單位等）自動計入進口棉花中央數據庫中，同時監管部門也不用驅車去現場監督逐包衡重，通過實時監控（網絡視頻），在后臺就可以現場指揮并且記錄全部開箱、卸車、稱重、扦樣的全部過程，1080P高清錄像資料保存6個月，以備事后調閱。

6結論

進口棉花自動計重和采樣單元識別數據采集傳輸及遠程監控系統充分利用現代信息網絡技術，可實現對進口棉花現場到貨、卸貨、計重、采樣、信息及結果采集匯總等關鍵環節全過程、全方位的自動化及遠程智能化控制、視頻監控等功能。一方面為進口棉花檢驗監管實施科學、規范的管理提供了操作平臺，有助于提高進口棉花檢驗檢疫工作質量及工作效率，有利于進口棉花索賠工作及時、順利完成，更好更快地為國家和企業挽回經濟損失；另一方面，可以為進口棉花企業節省大量的時間、人力、物力、財力，降低成本，從而促進我國紡織行業健康發展。

參考文獻

[1]董紹偉，吳浩，周宇航.2014年上半年江蘇省進口棉花質量狀況分析[J].中國棉花，2014， 41（12）：7-9.

[2]連素梅，熊宗偉，張玉冰，等.主要進口國別的棉花采取不同計重模式時回潮率變化對重量結果的影響[J]. 中國棉花，2012，39（10）：8-12.