智能化汽車衡稱重管理系統的應用和研究

劉偉

【摘? 要】智能稱重系統集成了強大的財務、采購報表、銷售報表、稱重數據、質檢數據、結算等功能，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、中控室生產實時動態視頻監控。

【關鍵詞】智能化;無人值守;汽車衡;稱重

引言

傳統的汽車衡稱重系統為單機工作模式，僅具備了電子稱重計量的基本功能，即稱重、打印，沒有聯網，不能實現信息共享，導致工作效率低、準確率不高。特別是在一些危化品行業，整個業務流程中大量的人工干預，引發稱重車輛排隊、擁堵、人員滯留，給企業帶來安全和經營方面的隱患。本文在充分考慮企業原有汽車衡稱重系統利舊的基礎上，提出了一種智能化無人值守汽車衡稱重系統，能夠為企業提供高效、安全的稱重業務場景，從而進一步提升企業的自動化、信息化、智能化應用水平，提高效率，降低成本。

1.概述

1.1系統組成

本系統以高效管理、精準計量、信息共享和個性設計為整體目標，主要由智能化稱重管理平臺、交通指示子系統、車輛引導子系統、紅外檢測子系統、視頻監控子系統、語音廣播子系統、車牌識別子系統組成，實現從車輛進入到離開的全過程視頻監控和流程管控，并通過采集汽車衡的稱重狀態和數據，實現各子系統的聯動和業務流的閉環管理，全程無人工干預。

1.2業務場景

本系統計量方式設計為單向模式，上秤方向設置紅綠燈。綠燈狀態時表示汽車衡正常，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，引導車輛下秤。在汽車衡的前后分別設置紅外對射光電開關，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進行相應語音提醒。本系統的業務流程中，采用了車牌識別系統實現車號的自動識別，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，減少經濟損失。秤體前后設置兩臺攝像機，計量過程通過硬盤錄像機實時錄像，并在計量取數時，自動抓拍車輛的前后車牌圖片。用戶計量發生異議時，可以通過圖片和錄像進行追溯。本系統設計為單向計量，但在特殊情況下，可通過授權和設置打開下秤方向道閘，也可以實現應急情況下的雙向計量要求。

2.視頻聯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計好的CNN模型中進行訓練，得到的輸出結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于其他2種方法。針對煤礦常用運輸車輛背景顏色較為復雜的情況，系統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：①對待識別圖像進行高斯濾波，去除噪聲;②對濾波后的圖像進行灰度化處理，為邊緣檢測做準備;③使用Sobel算子檢測圖像中的垂直邊緣;④將Sobel算子生成的灰度圖像轉換為二值圖像;⑤采用形態學閉操作將車牌字母連接成一個連通域，便于取輪廓;⑥截取各連通域輪廓，便于形成最小外接矩形;⑦根據車牌尺寸排除不可能是車牌的矩形;⑧通過角度判斷進一步排除一部分車牌矩形;⑨旋轉候選車牌矩形，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聯識別。具體步驟：①利用車牌識別得到的車牌寬度和高度計算車頭區域，將車頭區域均分成10個子塊;②對車頭圖像進行歸一化、銳化邊緣和去除噪聲等預處理;③計算每個子塊的HSV（Hue，Saturation，Value，色調、飽和度、亮度）顏色空間，得到每個子塊的顏色直方圖;④計算每個子塊若干關鍵點的紋理特征;⑤比對當前車頭的特征序列和車輛檔案中對應車牌號的車頭特征序列，如果二者協方差距離小于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，并將采集的數據傳輸至數據庫。系統直接讀取稱重儀數據，讀取數據時可設置讀取條件，如當稱重儀數據超過16t（可根據現場情況調整）后，系統認為有車上磅，允許記錄數據（作為車輛皮重參考值），在一段時間內自動比較，記錄最大值作為裝車總重，存入數據庫。稱重數據通過RS232通信端口在聯網情況下直接送達數據庫，并通過服務器軟件完成匯總和記錄，這樣避免人為干預，確保了數據的真實性。

3.系統軟硬件設計

3.1硬件系統設計

（1）交通指示系統。交通指示系統安裝于現場汽車衡旁邊，提示駕駛員汽車衡狀態。主要參數為DC12V電源、LED、紅綠兩色和IP54防護等級。

（2）車輛引導系統。車輛引導系統主要通過對閘桿的升降控制來引導稱重車輛的上秤或下秤。智能化稱重平臺作為整個系統的控制中樞，根據汽車衡稱重狀態、紅綠燈、紅外檢測等信號，發出指令給車輛引導系統來控制閘桿升降。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動，主要技術指標為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。電子汽車衡紅外檢測防作弊系統主要由定位開關和室內控制柜組成。每臺汽車衡分別在出口和入口處安裝1對定位開關，定位開關為開關量常閉輸出。當車輛上秤時，系統根據定位開關的信號判斷車輛是否在可稱重位置內，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，稱重系統無法進入稱重流程，系統不會記錄稱重數據和打印磅單。

3.2軟件系統設計

（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和稱重數據。控制器的通信設置為串行口COM1、波特率1200、7位偶校驗、校驗和禁止、連續輸出方式。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置權限或刪除無效用戶數據。用戶賬戶除用于控制司磅員登錄系統進行業務操作外，還將在各個業務操作過程中記錄當前操作用戶，便于業務數據的跟蹤、監管。

4.結語

無人地磅是對傳統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省了時間、人力同時效率也有了質的飛躍，對公司的全面發展也起到了至關重要的作用，我相信無人過磅以后的發展會更加的完善，效率會有更大的提升，各個工廠以及相關攪拌站、礦山等都會陸續引進無人過磅系統，這是必然的趨勢。

參考文獻

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