汽車衡在線智能診斷系統的研發

馮天宏

（天津港集裝箱碼頭有限公司，天津 300456）

由于貿易結算、安全防護和海關監管的需要，港口使用大量的汽車衡計量稱重，并將稱重數據實時傳送給碼頭和海關。特別是大型集裝箱碼頭，所用的汽車衡數量往往多達幾十臺，這些汽車衡分別安裝在碼頭的進、出閘口或幾個分散的堆場閘口中，如何管理好這些汽車衡并實時監控它們的使用狀態，已經成為廣大計量技術人員時下急需解決的重要問題。天津港集裝箱碼頭有限公司引進M（某）公司幾十臺汽車衡，分布在方圓幾公里的范圍內，當某臺汽車衡出現故障時，往往驅車近一個小時趕到目的地，才能解決問題。這些閘口的汽車衡都是7×24 小時不間斷地運行，集疏港運量大時，集裝箱卡車會排成很長的隊伍，造成集疏運壓車的局面，不能滿足碼頭生產的需要，更不能優質地滿足客戶需求。為此，能否運用現有的計算機網絡技術，把幾十臺汽車衡應用計算機進行管理，用遠程計算機排除汽車衡發生的故障，只需輕輕松松地點一下鼠標就能解決問題，并將汽車衡積累的數據，朝著智能化解決的方向發展，就成為我們研發的重中之重了。

1 基于的理念

1.1 汽車衡本應是計算機網絡中的一臺終端

汽車衡稱重技術的發展經歷了從早期模擬式稱重計量到現在數字式稱重計量的轉變，所使用的傳感器和儀表也同樣經歷了由模擬式到數字式的技術轉變。這為把汽車衡整合到計算機網絡中提供了技術基礎和可能。早期的汽車衡應用都是孤島式的，一臺汽車衡接入一臺計算機單獨使用。隨著計算機網絡的推廣和應用，現在的數字式汽車衡儀表都提供了以太網絡接口，所以，將汽車衡接入計算機網絡，讓它成為一臺名副其實的終端，就這樣簡單地實現了。

1.2 用于汽車衡調整設置的衡器儀表完全能夠在計算機桌面上實現

汽車衡儀表具有調整和設置汽車衡的龐大功能，它就是控制和管理汽車衡的一臺“電腦”，但與真正的電腦不同的是，它不具備軟件開發與設計的功能，在存儲和輸入輸出數據以及計算處理方面也不能與電腦同日而語。它只是一個簡化版的電腦。而電腦的強大功能完全覆蓋了它。因此，汽車衡儀表能夠完全被計算機替代，而相應的功能在電腦上實現就水到渠成了。這樣實際上就把整個汽車衡搬到了計算機桌面上。

1.3 自動化集裝箱碼頭的所有設備包括計量設備的管理都應該是智能化的

集裝箱碼頭裝卸作業的自動化，是世界范圍內的一個發展方向。該自動化的表現為：裝卸作業指揮系統的自動化；裝卸生產設備作業的自動化；裝卸生產設備維修保養的自動化（智能化）；人力資源配置的自動化；公司運作資源保障（人力，能源，資源）的自動化等等。文章主要探討的是裝卸生產設備維修保養的自動化（智能化）。試想，集裝箱碼頭裝卸生產設備作業的自動化中，集裝箱卡車實現了無人駕駛；場地橋實現了無人駕駛；岸橋實現了無人駕駛。這些設備都是遠程控制，什么人在什么時間來檢查設備的運行狀態，使設備處于完好，保證安全生產的順利進行？還有計量設備是否完好？貨運計量是否準確無誤？都是在自動化場景下，提出的新課題。如果把所有的設備全部接入計算機網絡中，讓它們變成計算機網絡的終端設備，我們就能實時地、準確地掌握它們的運行狀態，并進行遠程操控，排除故障（一般指電子設備的一些故障），提供設備維修保養時間和周期，收集設備運行數據，通過計算機分析得出解決方案。

2 整體構想

把汽車衡搬到計算機桌面上，就是將所有的汽車衡接入計算機網絡，在計算機上開發汽車衡管理軟件，實現汽車衡傳感器的調整；汽車衡儀表的管理；汽車衡故障的排除；汽車衡運行狀態的“體檢”；汽車衡檢定周期的管理；汽車衡運行數據的收集與分析，從而實現汽車衡在線智能診斷系統的建立。

3 利用現有的資源

實現上述構想不用再在計算機網絡方面進行投資，只需利用集裝箱碼頭現有的計算機網絡系統。因為，每個集裝箱碼頭都有自己強大的計算機業務處理系統，可利用的網絡資源也很龐大，不利用就是閑置和浪費。越是多方面利用，越能降低投資成本，取得可觀的經濟效益。現有的計算機資源通常為：有線和無線網絡接入技術；強大的中央計算處理系統；人機交互與視頻處理系統；短信服務和郵件處理系統等。

4 網絡集成

開發這樣的系統首先要有強大的計算機網絡作保障，且具備快速的光纖傳輸鏈路與無線基站傳輸鏈路。無線基站傳輸鏈路能夠保證那些距離較遠且不具備鋪設光纖傳輸條件的地方。大型集裝箱碼頭進出閘口的汽車衡通常是集中放置，且儀表都放在旁邊的設備間，與計算機網絡系統的交換機、集線器、UPS 電池組等在一起，需要將儀表與集線器相連并接入交換機，同時在汽車衡儀表中設定并輸入固定網段的IP 地址，通過交換機與大型主機或服務器相連。如此，所有的汽車衡就變成計算機網絡里的終端。圖1 為網絡拓撲圖。

圖1 網絡拓撲圖

圖2 數據追溯

圖3 衡器維護

圖4 檢定管理

5 軟件開發

軟件基于Windows 操作系統，采用Access、SQL Server數據庫，程序設計開發語言采用Microsoft.NET framework。所實現的功能為：

（1）用戶設置：修改密碼、新增用戶（可以設置用戶組別）、刪除用戶等功能。更換操作員不用退出系統就可重新登錄。

（2）數據庫設置：數據庫設置、數據庫備份功能等。

（3）設備信息管理：可以根據設備名稱、設備信息類型等信息進行數據查詢、支持數據導出功能。

（4）設備維護：進行衡器設備維護，包含設備名稱、IP地址、IP 端口、登錄名稱及密碼等。

（5）標定管理：保存和查看標定數據（設備的標定參數、選擇的標定日期以及設置的標定周期）。

（6）檢定周期：顯示每個設備的上次檢定日期、下次檢定日期以及檢定周期。

（7）智能診斷：當汽車衡出現故障時，能夠主動與你聯系，告知現在出現了什么狀況；能夠用汽車衡儀表排除的故障，都可以不去現場，在計算機遠程桌面上解決。

6 把汽車衡搬到計算機桌面上

我們以所開發的汽車衡在線智能診斷系統所顯示的各個畫面為例展示一下是怎樣將汽車衡搬到計算機桌面上的。

圖2 這個畫面可以查詢一個時間段內某臺汽車衡工作狀態的信息，也就是在這個時間段內它有什么情況發生。

圖3 這個畫面顯示的是閘口每個通道汽車衡的名稱、IP 地址、傳感器的數量以及視頻監控的信息。

圖4 這個畫面顯示的是汽車衡檢定管理方面的信息，可以查詢到某臺汽車衡儀表和傳感器的一些參數，汽車衡檢定的日期和周期，以保證汽車衡處于法制檢定的狀態。

圖5 報警參數設置

圖5 這個畫面是對汽車衡的管理員通過短信或郵件的形式發送汽車衡的故障信息，可以發送到手機上，讓管理員或技術支持人員實時了解汽車衡所出現的故障信息，包括：傳感器故障、通訊故障、超載、超載結束、欠載、欠載結束、傳感器氣密件異常等等。

圖6 遠程儀表

圖6 這個畫面就是將一臺汽車衡的儀表搬到了計算機桌面上，它的各個按鈕都是可以操作的，所顯示的稱重數據和信息與實物儀表完全一致。這里舉個實例：假如現在實物儀表顯示汽車衡稱重后儀表未歸零，而現在需要現場實物儀表做清零操作，就完全可以在電腦上對虛擬儀表的清零按鈕輕點一下鼠標，這樣清零操作就完成了，與在實物儀表上操作結果是一樣的。如果需要對實物儀表進行其它操作，比如：查看衡器信息、對傳感器參數進行調整、對儀表進行設置等等，都可以在這里完成。

圖7 管理員登錄后的畫面

圖7 是管理員用戶admin 登錄后進入的畫面，可以看到左側有一列綠燈顯示，表明各個汽車衡工作狀態正常。如果某臺汽車衡出現故障，燈會變紅。如果燈變黃了，說明某臺汽車衡通訊故障。各種故障信息可以在信息描述欄內顯示，并同步以短信或郵件方式發送到設定的手機上。畫面的右側有個視頻按鈕，可以查看接入的某臺汽車衡的現場視頻信息。

7 在智能化方面的幾個實現要點

汽車衡在線智能診斷系統在智能化方面主要有以下表現場景：

（1）所有能夠用計算機網絡收集到的信息都傳送到桌面上。

（2）完全替代了人工現場巡查，汽車衡的運行狀態信息全部顯示在眼前，并提供實時報警信息。

（3）通過遠程操控，實現對現場汽車衡故障的排除。

（4）汽車衡的檔案資料管理與檢定管理能夠在系統中實時查詢。

（5）實現了對汽車衡狀況各個時間段的“體檢”。

（6）通過分析數據庫存儲的數據，得出最佳的汽車衡維修保養解決方案。

（7）載入視頻信息，更好地再現現場場景。

（8）實時報警通知，契合人機交互，實現便捷響應。

8 更好地契合智慧化港口的建設

智慧化港口建設已經在世界發達國家全面展開，特別是大型集裝箱碼頭的無人集卡運營、自動化軌道場地橋的無人駕駛運營、岸橋無人駕駛運營，正不斷催促著其它設備包括計量設備的運行狀態自動監控，設備維修保養的自動化、智能化。之前看到過一個大型設備潤滑加油管理系統，通過計算機網絡系統對加裝在設備上各個加油部位的傳感器進行數據收集和分析，制定加油的時間和數量，完全取代人工管理。諸多信息表明，今后我們所做的工作，應該在契合智慧化港口建設方面多下功夫，這是一個發展方向。

9 把所有設備都搬到計算機桌面上

所有適合運用計算機網絡管理的設備，都應該大力開發計算機軟件來進行診斷和管理，這是建設智慧化港口的必要步驟。凡是能夠進行數字量化的設備（包括元器件產品）都可以搬到計算機桌面上，其它不能采集數字信息的設備也可以通過加裝視頻設備傳送場景到計算機桌面上。搬到計算機桌面上，就可以讓專業技術人員更好地發現問題、分析問題，提供最佳的解決方案，使設備管理水平得到極大提升。

10 結束語

自動化、智能化的高速發展，容易引起人們對勞動用工方面的擔憂，而且投資數額較大。這里總結幾點想法供參考：

（1）自動化、智能化是企業未來發展的大方向。能取得巨大的經濟效益，對企業更有吸引力。

（2）自動化、智能化的發展必將改變勞動用工制度，對勞動力素質的提升有極大的幫助。

（3）企業職工可以分享自動化、智能化發展帶來的紅利，提高收入水平。

（4）自動化、智能化是以高科技為基礎的新型勞動方式，比以往的人工方式更忠誠，生產效率更高，解決問題更精準。

（5）自動化、智能化的發展在淘汰一部分勞動工種的同時，也將派生新的勞動工種。

（6）投資數額較大不是問題，關鍵問題是投入產出比。只要把握住高產出比，就可以投資。