大宗散货双向地磅无人值守系统的设计与应用

本文主要阐述大宗散货作业的地磅，在进行无人化自动作业时，实现既定 功能的解决方案。该方案经过实践的对比验证，具有较大的借鉴意义。

1.引言

随着技术的发展，自动化控制技术已越来越 多的参与到我们的日常生产工作当中，大幅提升 了生产工作的可靠性、便捷性和规范性。同时。 自动化技术的应用，可以降低工人的劳动强度， 减少岗位的人员配置，达到提升生产舒适性，降 低企业用工成本的目的。

目前，汽车衡（以下简称地磅）无人值守系 统已较多的应用在我们的实际生产作业当中，但 因作业环境的不同，功能需求的变化和研发水平 的高低，导致很多企业的地磅无人值守系统的运 行稳定性较差，功能适应性达不到设计需求或难 以满足实际生产工艺的变化需求。今天，作者以 大宗散货双向地磅无人值守系统为例，将设计开 发及调试过程中的经验，与大家一起分享。

2.大宗散货地磅计量作业特点

大宗散货地磅计量作业（我们以矿石为例）， 往往存在作业环境差、物料洒漏严重、单车重量 大的特点。要实现地磅的无人值守作业，就必须 结合此特点进行系统开发。

3.系统组成

地磅无人值守系统由自动称重系统、RFID 电子车牌系统、视频监控系统、车辆控制系统、 人机交互系统、集中控制系统、过磅管理软件七部分组成（如图1所示）。其中，自动称重系 统完成地磅数据的智能采集工作；RFID电子车 牌系统米用射频识别技术（Radio Frequency Identification，简称为RFID)实现过磅车的自动识别；视频监控系统使用监控摄像机24 小时不间断监控车辆过磅情况，并录像和截图 存档，以备事后查询；车辆控制系统使用传感 器检测车辆位置，配合电子档杆等设备控制车 辆通行；语音对讲系统用于实现远程工作人员 与司机的实时通话；集中控制系统设置在集中 管理室，实现远程过磅管理；过磅管理软件集 中处理前端设备采集到的信息，完成过磅业务， 同时实现车辆管理、RFID烤瓷卡管理、查询统 计等功能。

在上述的七大板块系统组成中，视频监控系 统、人机交互系统、集中控制系统、过磅管理软 件四个板块属于常规的功能板块，只根据企业的 功能需求有所变化，能够适应所有状况的地磅无 人值守作业，在此不再赘述。

4.适应散货地磅计量作业特点的对比设计

满足散货地磅无人值守作业控制特点的主要 有自动称重系统、RFID电子车牌系统、和车辆控 制系统三个板块，需要结合散货作业的特点，进 行与之相匹配的开发设计。

4.1自动称重系统

在车辆行进过程中，自动称重子系统用于实 时采集地磅读取的重量信息，经过分析选择出正 确的重量信息，发送给集中控制系统。

无人值守存在问题：由于地磅称重仪表都是 安装于作业现场，在原配置司磅员进行操作作业 时，出现撒料等情况导致空磅重量不能归零时 (洒落物料重量几十至几百千克颇为常见），可由 司磅员操控仪表辅助归零，在此状态下并不影响 计量精度。实现无人值守作业后，无法实现司磅 员辅助归零，导致撒落料的重量重复累加于作业 数量中，严重影响计量精度。

解决方案：在无人值守作业中，通过地磅管 理软件，设置车辆上磅前读取空磅重量的管理模块，通过软件读取的地镑重载重量，扣除车辆上 磅前的空磅重量，即可得到过磅车辆的真实重量 并保存到数据库当中。此外，通过读取空磅重量， 可以让远程集控人员对地磅洒落积料量有个直观 的判断，指导工作人员及时对洒料进行清理。

4.2 RFID电子车牌系统

在车辆身份识别技术中，目前常用的有视频 车牌识别和RFID电子车牌两种。在实际应用中 我们发现：视频车牌识别系统，由于作业环境较 差，在进行煤炭、矿石等货物作业时，晴天会因 扬尘过大，长时间未得到及时清理，会导致视频 探头被粉尘覆盖，降低了识别率；阴雨天气会因 浆料洒落，遮盖了车牌号或视频探头，降低了识 别率，使得系统的整体运行情况较差，Zui终予以 否定。

RFID射频识别系统的组成一般至少包括两个 部分：电子标签（Tag和阅读器（Readed。电子 标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际 应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。阅 读器又称为读出装置，可无接触地读取并识别电 子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别 物体的目的。进一步通过计算机及计算机网络实 现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管 理功能。目前常用的电子标签为ISO18000-6C电 子标签，有效识别距离可达20米左右，能够满足 我们的设计需求。

4

.3车辆控制系统

对于双向磅来讲，车辆控制系统主要通过检 测设备确定车辆行驶位置及状态，控制语音系统 做出语音提示，对车辆驾驶人员作出相关提示， 然后控制电子档杆状态改变，从而达到诱导车辆 正确过磅的目的。

检测车辆行驶位置及状态的设备主要有地感 线圈和红外光栅两种。在地感线圈的应用中我们 发现：一是地感线圈的安装需要破坏原有路面； 二是在进行散货作业尤其是矿石作业时，洒料的 累积会导致地感线圈的误触发；三是参与矿石作 业的路面，大都磨损较快，导致地感线圈故障率 较高，更新、维护麻烦。

红外光栅检测具有反应灵敏、安装维护方便 的特点，但在使用中我们发现：任意形式的遮挡 光栅或是光栅设备自身故障，都会触发RFID系 统工作，导致RFID读写器频繁读取过路车辆信 息，电子档杆也对应出现抬、落杆现象。此外， 光栅的遮挡与释放两种状态，无法有效判别车辆 的上磅方向，致使整个地磅无人值守系统运行混 乱。

针对上述两种情况，我们结合作业实际，开 发了车辆上磅方向控制的三光栅（A/B/C; A1/B1/C1)联动控制和过磅称重区域三光栅（D/E/F) 连锁控制。当车辆上磅时，依次触发A/B两组光 栅，定为正确的上磅识别，此时A/B光栅的遮挡 信号通过PLC发送RFID读写器的启动指令，读取 上磅车辆的身份，同时上磅方向电子档杆抬杆， 允许车辆上磅。当车辆通过电子档杆并释放红外 光栅C后，PLC通过红外光栅C的释放信号控制 电子档杆自动落杆，上磅识别结束。车辆上磅后， 红外光栅检测车辆位置，分别为停车位检测D，用 于检测车辆是否到达停车位；车头检测E，用于检 测车辆是否超出地磅；车尾检测F，用于检测车辆 是否完全上磅。过磅结束后，下磅方向电子档杆， 根据PLC接收的吨位保存成功的信号，控制下磅 方向抬杆，车辆下磅后释放红外光栅C1，电子档 杆自动落杆，完成过磅作业（反方向作业同理。 如此一来，满足了双向上磅车辆身份的自动识别， 有效避免了光栅意外遮挡的误识别状况，实现了 车辆过磅循环的完美控制。

5.结束语

上述大宗散货双向地磅无人值守系统的设计， 前后经过多次的理论论证和实践应用验证，对于 类似无人值守地磅的设计开发，具有较大的指导