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1 項目背景

大冶特鋼現(xiàn)有集中計量系統(tǒng)已經(jīng)投用多年，隨著企業(yè)產(chǎn)能的擴大，物資計量業(yè)務(wù)量越來越大，計量任務(wù)重，計量工作強度大，計量作業(yè)錯誤率高，計量效率與衡器利用率低，企業(yè)、客商、司機在計量業(yè)務(wù)協(xié)同低，計量設(shè)備故障定位難，再加上企業(yè)人力資源不足，人員成本也越來越高、計量員老齡化問題日趨嚴(yán)重，導(dǎo)致企業(yè)計量業(yè)務(wù)成本不斷增加。因此，準(zhǔn)確、可靠、高效的無人化及智能化計量顯得尤為重要。

2 項目實施與應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能介紹

2.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

（1）系統(tǒng)管理：通過系統(tǒng)管理可設(shè)置系統(tǒng)統(tǒng)運行的基本參數(shù)和對系統(tǒng)操作員進(jìn)行有效的管理，保證系統(tǒng)的安全性和實用性，并為整個系統(tǒng)的維護(hù)提供方便的手段，提高系統(tǒng)的可靠性、安全性及方便系統(tǒng)以后擴充；

（2）計量點信息管理：管理各個計量點的名稱、類型、視頻IP地址、數(shù)據(jù)采集IP地址、控制設(shè)備IP地址、儀表類型、儀表通訊協(xié)議、打印機、車號識別等。這些信息的正確配置關(guān)系計量稱重的穩(wěn)定和安全，一旦確定不得隨意修改；

（3）供應(yīng)商及客戶信息管理：系統(tǒng)通過接口接收產(chǎn)銷系統(tǒng)供應(yīng)商、客戶基礎(chǔ)信息，在系統(tǒng)中將供應(yīng)商、客戶與對應(yīng)手機號進(jìn)行綁定，支撐供應(yīng)商做送貨預(yù)約以及客戶做提貨預(yù)約；

（4）語音管理：管理本系統(tǒng)中涉及的自定義語音。

2.2.2 預(yù)約管理

（1）外購進(jìn)廠預(yù)約管理：供應(yīng)商每次送貨前，通過微信小程序在系統(tǒng)中進(jìn)行配車預(yù)約操作，選擇檢斤通知單，輸入送貨車輛的車牌號、司機身份證號、司機手機號、預(yù)約到貨時間段、到貨量，形成進(jìn)廠預(yù)約信息，生成進(jìn)廠預(yù)約信息二維碼；

（2）副產(chǎn)品外銷出廠計量預(yù)約管理：客戶每次提貨前，通過微信小程序在系統(tǒng)中進(jìn)行配車預(yù)約操作，選擇銷售訂單，輸入提貨車輛的車牌號、司機身份證號、司機手機號、預(yù)約提貨時間段、提貨量，形成副產(chǎn)品出廠預(yù)約信息，生成副產(chǎn)品出廠預(yù)約信息二維碼。在微信小程序通過手機號進(jìn)行登錄驗證，客戶只能查詢和操作自己的銷售訂單和預(yù)約信；

（3）預(yù)約確認(rèn)管理：對于使用微信的司機，每次運輸前，司機通過微信小程序?qū)︻A(yù)約信息確認(rèn)后生成計量預(yù)報信息，計量預(yù)報信息包含計量預(yù)報的二維碼；在微信小程序通過手機號進(jìn)行登錄驗證，司機只能查詢對應(yīng)手機號的預(yù)約信息，計量預(yù)報只能使用一次；對于一車多貨的情況，司機確認(rèn)多條預(yù)約，生成多張計量預(yù)報信息二維碼，必須完成一個完整的計量流程才能進(jìn)行下一個預(yù)報的計量。

2.2.3 汽車衡計量管理

（1）自動判斷毛皮：系統(tǒng)根據(jù)計量流程以及兩次計量后的重量自動判斷毛、皮重。

（2）視頻錄像拍照：汽車衡現(xiàn)場24小時不間斷錄像，錄像直接保存在現(xiàn)場的終端服務(wù)器中，避免了網(wǎng)絡(luò)終端錄像無法保存。計量重量確定時對現(xiàn)場進(jìn)行拍照，包括駕駛室、車牌、車頂、車后等進(jìn)行拍照，照片與計量數(shù)據(jù)綁定，自動上傳到服務(wù)器中。

（3）重量曲線保存：自動記錄整個計量過程衡器重量曲線，重量曲線與計量數(shù)據(jù)綁定，自動上傳到服務(wù)器中。

（4）紅綠燈指揮上下秤：當(dāng)衡器重量超過設(shè)定值（默認(rèn)500kg）時，紅綠燈顯示紅燈，無重量顯示綠燈，當(dāng)車輛計量完成車下秤后，衡器回零紅綠燈變成綠燈，當(dāng)紅燈時車輛上秤，系統(tǒng)將無法計量，需要下秤再次上秤，司機根據(jù)紅綠燈上下秤，保證衡器能夠每次回零，計量準(zhǔn)確。

（5）LED屏顯示：汽車衡現(xiàn)場配置有LED屏，將計量結(jié)果反饋給司機并提示司機進(jìn)行操作。

（6）語音提示操作：司機在計量的過程中，系統(tǒng)根據(jù)不同情況都有相應(yīng)的語音提示司機進(jìn)行操作。

（7）二維碼識別：對于外購進(jìn)廠及副產(chǎn)品外銷出廠計量業(yè)務(wù)，通過識別計量預(yù)報二維碼，獲取車輛預(yù)報信息；對于外購進(jìn)廠預(yù)報信息二維碼包含檢斤通知單號、供應(yīng)商、物料、車號、司機身份證號、司機手機號；對于副產(chǎn)品外銷出廠預(yù)報信息二維碼包含銷售訂單號、客戶、物料、車號、司機身份證號、司機手機號；

（8）RFID卡識別：對于廠內(nèi)內(nèi)部倒運車輛，安裝RFID卡，一車一卡，當(dāng)車輛上秤后，系統(tǒng)通過磅房現(xiàn)場安裝的RFID讀卡器讀取卡號，通過卡號獲取車號匹配計量預(yù)報信息進(jìn)行計量作業(yè)。

（9）車號自動識別:對于外購?fù)怃N車輛，當(dāng)車輛上秤后，系統(tǒng)通過車號識別單元，自動識別車牌號，通過車牌號匹配計量預(yù)報信息進(jìn)行計量作業(yè)。

（10）自動計量模式：在自動計量模式下，必須保證計量車輛具有計量委托，并且計量委托唯一，計量過程中，系統(tǒng)識別到車牌號后，根據(jù)車牌號對應(yīng)的唯一計量委托自動進(jìn)行計量。

（11）計量模式切換：在自動計量模式下，系統(tǒng)如果檢測到車輛存在作弊嫌疑，將終止自動計量模式，并切換到遠(yuǎn)程計量模式，由計量員遠(yuǎn)程進(jìn)行計量。司機計量過程中遇到困難時，也可通過現(xiàn)場的求助按鈕，主動切換到遠(yuǎn)程計量模式。遠(yuǎn)程計量結(jié)束后，可遠(yuǎn)程將計量模式切回自動計量模式。

（12）卸貨確認(rèn)：針對外購進(jìn)廠物資，毛重計量完成后，司機到達(dá)料場卸貨，卸貨員通過手持終端掃描二維碼，獲取毛重計量信息，核對（核對車號、物料以及相關(guān)計量信息與實物是否一致）后進(jìn)行卸貨確認(rèn)，只有卸貨確認(rèn)后的車輛才允許進(jìn)行回皮計量。

2.2.4 計量數(shù)據(jù)管理

（1）計量數(shù)據(jù)維護(hù)：計量業(yè)務(wù)完成后，對于計量數(shù)據(jù)存在異常情況的，具備權(quán)限的管理員可對計量數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。

（2）計量數(shù)據(jù)審核：計量業(yè)務(wù)完成后，審核員對計量實績進(jìn)行審核，審核后的計量實績才允許對外發(fā)布，進(jìn)行票據(jù)打印及上傳產(chǎn)銷系統(tǒng)操作；對于貴重物資的采購進(jìn)廠計量實績，系統(tǒng)進(jìn)行重點標(biāo)識，提示審核員；對于不符合計量流程的，例如外購進(jìn)廠先毛后皮、成品、副產(chǎn)品外銷先皮后毛，系統(tǒng)進(jìn)行報警提示，提示審核員。

（3）計量票據(jù)打印：通過配置權(quán)限，對已審核的計量數(shù)據(jù)，各業(yè)務(wù)管理部門可通過系統(tǒng)按需打印計量結(jié)算票據(jù)，實現(xiàn)票據(jù)電子化傳遞，減少各部門去計量大廳取票過程，同時可優(yōu)化票據(jù)打印崗位職責(zé)。

（4）綜合查詢與統(tǒng)計：按照與大冶特鋼相關(guān)業(yè)務(wù)部門的要求，提供計量數(shù)據(jù)綜合查詢與統(tǒng)計的功能。包括班報、日報、月報、季報、半年報、年報等，并支持多種統(tǒng)計方式。

（5）微信小程序應(yīng)用：供應(yīng)商、客戶（副產(chǎn)品銷售）通過微信小程序在系統(tǒng)進(jìn)行車輛進(jìn)、出廠的預(yù)約，同時可以實時查詢、統(tǒng)計相關(guān)的的計量實績。

2.2.5 計量監(jiān)控管理

（1）現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控：集中對計量磅房現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，確保現(xiàn)場設(shè)備正常運行，對出現(xiàn)故障的設(shè)備及時報警。

（2）計量過程監(jiān)控：對汽車衡計量過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，確保整個計量過程有序、規(guī)范，對于計量過程中存在異常情況的，及時報警。

2.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

本次智能計量系統(tǒng)首次利用互聯(lián)網(wǎng)的特點與優(yōu)勢，將微信小程序打造成計量入口，實現(xiàn)檢斤通知單下發(fā)與配車、計量預(yù)約確認(rèn)、計量二維碼生成、計量實績共享等功能。徹底打破企業(yè)與供應(yīng)商、客戶、司機的業(yè)務(wù)壁壘，實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同，大幅提升計量業(yè)務(wù)處理效率。

2.3.2 車號識別

車牌識別主要包括車牌圖片采集、圖片預(yù)處理、車牌區(qū)域定位、車牌字符分割和車牌字符識別等一系列的算法運算。在實際運用場景中，因類似陰天下雨、車牌有污泥、車牌有磨損、刮風(fēng)攝像頭搖擺、光線不明亮等周邊環(huán)境的變化導(dǎo)致車號識別有誤差的情況。對此問題，系統(tǒng)提供車號修正模塊，以計量系統(tǒng)預(yù)報表和配車表中有效記錄的車號為藍(lán)本，進(jìn)行車號優(yōu)化與模糊匹配，提高車號正確率。

2.3.3 反作弊

智能計量首要解決的就是反作弊問題。通過攝像頭的人臉識別在區(qū)分駕駛室中是否有人，行人行走來判斷秤體上是否有人；使用與車輛歷史皮重的對比的來解決皮重異常情況；利用對目標(biāo)車輛當(dāng)前車與其前一車的計量時間差、重量差來判斷是否存在一車反復(fù)計量的可能；采用秤體兩端紅外對射信號衡量車輛是否上秤完全；針對搶秤現(xiàn)象，智能計量系統(tǒng)設(shè)置道閘；對計量實績中的核心數(shù)據(jù)類似重量、物料名稱等采用256位的AES算法進(jìn)行加密保存，徹底杜絕通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行人為修改；針對漏檢，系統(tǒng)保留衡器重量曲線變化數(shù)據(jù)、車號、時間、穩(wěn)定重量以及視頻，可以隨時復(fù)原任意時段的計量場景，確保漏檢數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確進(jìn)入系統(tǒng)。

2.3.4 計量監(jiān)控

智能計量系統(tǒng)首次實現(xiàn)機器代替人從事計量作業(yè)，特別注重計量過程監(jiān)控。反作弊信號監(jiān)控是針對重量，車位檢測，皮重異常，計量時間差，道閘升降等整體邏輯計算，對異常情況予以報警，提醒計量監(jiān)控人員及時介入，并記錄當(dāng)時所有信號數(shù)據(jù)，便于追溯；車號識別監(jiān)控是對車號異常判斷，在監(jiān)控模塊，獲取車號有三個通道，計量預(yù)報、車號識別以及車號修正。當(dāng)三者車號一致，毫無疑義正常通過，反之，則予以報警，提醒計量監(jiān)控人員介入；其他設(shè)備運行監(jiān)控是對采集器、語音視頻、紅綠燈、照明燈、IP語音、LED顯示、計量提示、PLC運行以及現(xiàn)場求助的實時狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，異常情況及時預(yù)警，并具備遠(yuǎn)程操作設(shè)備的能力。

2.3.5 電子磅單

電子磅單也是智能計量系統(tǒng)的一大創(chuàng)新，既提高信息共享的效率，又節(jié)約計量成本。在智能計量系統(tǒng)中，采用256位的AES加密算法將計量實績編號，重量，車號等重要信息進(jìn)行加密形成對應(yīng)的密文，再把密文生成二維碼附錄在電子磅單中，作為電子磅單唯一的合法憑證。支持供應(yīng)商或者客戶在線打印磅單，同時，可以通過手機或者其他設(shè)備掃描磅單二維碼，將獲取到的密文數(shù)據(jù)在系統(tǒng)提供的驗證入口輸入。若可以快速查詢到對應(yīng)計量實績數(shù)據(jù)，則該電子磅單有效合法，反之，無效。用密文作為合法憑證的依據(jù)，可以有效杜絕根據(jù)生成規(guī)則來偽造電子磅單的事故發(fā)生。

2.4 系統(tǒng)智能創(chuàng)新

（1）全國首創(chuàng)智能計量：通過車號自動識別、二維碼掃描、智能防作弊等技術(shù)手段實現(xiàn)自動計量，減少計量過程中人為干預(yù)，提高計量效率、降低計量差錯率；

（2）計量模式切換：實現(xiàn)自動計量與遠(yuǎn)程計量模式的自由切換，對于計量過程中的異常情況，計量員可隨時干預(yù)處理；

（3）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用：打造微信小程序，在公司、客商及司機之間搭建起高效溝通橋梁，實現(xiàn)計量業(yè)務(wù)的高效協(xié)同；

（4）車號識別修正：將車號識別率提升到99.9%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先同類型產(chǎn)品的95%的識別率；

（5）計量業(yè)務(wù)智能判斷：通過計算模型快速辨別業(yè)務(wù)類型并包括判斷是否一車聯(lián)運等復(fù)雜業(yè)務(wù)；

（6）計量過程智能監(jiān)控：確保秤體關(guān)鍵參數(shù)的正常運作，以及便于設(shè)備出現(xiàn)問題的精準(zhǔn)定位；

（7）智能防作弊：自動判斷流程是否完成；計量間隔時間（十分鐘之內(nèi)）；連續(xù)兩次重量接近；皮重異常判斷；通過激光反射判斷車輛是否上秤不全；通過攝像頭的人臉識別再區(qū)分駕駛室中是否有人，行人行走來判斷秤體上是否有人；系統(tǒng)保留衡器重量曲線變化數(shù)據(jù)、車號、時間、穩(wěn)定重量以及視頻，可以隨時復(fù)原任意時段的計量場景；

（8）數(shù)據(jù)脫敏：對計量實績中的核心數(shù)據(jù)類似重量、物料名稱等采用256位的AES算法進(jìn)行加密保存，徹底杜絕通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行人為修改；同時提取密文生成二維碼附錄在電子磅單中防作弊。

3 效益分析

新型智能計量系統(tǒng)于2018年8月在大冶特殊鋼股份有限公司開發(fā)，同年11月投入使用。2019年1月28號竣工驗收。在使用過程中與原計量系統(tǒng)各種性能對比效果明顯，詳情如下：

（1）提升計量效率42%，由原來計量速度平均時間35秒，到現(xiàn)在計量最快10秒內(nèi)完成，平均20秒完成；

（2）客商滿意度提高 55%，在公司、客商及司機之間搭建起高效溝通橋梁，投訴次數(shù)由每月平均5起降為0，客商滿意度調(diào)查由61分提升到了95分；

（3）優(yōu)化計量崗位

66%，7臺汽車衡四班三運轉(zhuǎn)以往需要12名計量員進(jìn)行作業(yè)，現(xiàn)在只需要4名，負(fù)責(zé)監(jiān)控、異常處理；

（4）降低計量差錯率 90% ，以往人工操作計量作業(yè)平均每個月差錯16起，現(xiàn)在基本無差錯。

摘自《自動化博覽》2020年3月刊