2024年2月9日发(作者：)
2222年第6期宝钢技术71汽车衡远程集中司磅计量系统的开发与应用汪素娟，汪洋(武汉钢铁有限公司设备管理部，湖北武汉
230983)摘要：汽车衡作为钢铁行业原辅材料、二次资源等物资计量的主要工具，其称重数据的准
确性对企业成本管理有着重要的影响。为有效控制物料进出成本，提高物料过磅效率，减轻物
料夜间过磅负荷，综合平衡物流，建立了武钢有限汽车衡远程集中司磅计量系统。重点介绍无
人值守磅房的升级与改造，远程集中司磅系统的设计与开发，汽车衡计量流程优化再造，以及
与制造系统、运输管理系统的数据交互与业务对接。关键词：汽车衡；集中司磅；无人值守；计量中图分类号:TH715.62
文献标志码：B
文章编号：1998-9719 (2222
)09-0071-08dol
：
10.
3969/.
1008-0716.2020.
06.014Development
and
applichtion
of
remote
centrailizee
weigher
meysu^ing
system
for
track
schleWANG
Sujuaa
aag
WANG
Yaag(Equipmene
Manaaemeee
Deeartmeee,
Wuhan
Iron
&
Steel
Co.
,
Ltd,
,
Wuhan
430083,
Hubd,
China)Abstrach:
Tuch
scete
is
the
main
tool
of
materiat
measuremevt
in
metalluroicet
industu,
which
acchraco
of
weighina
data
is
an
factov
of
evteuvso
cost
manaoemevt1
BaseV
on
the
puuosa,
reVucina
night
weighinaof
controllina
mateuat
access
cost
-
increasina
materiat
weighina
Wat,
ant
sypthesizina
Wpistics
balance,
the
remote
cevtrailizeV
weighev
measuvna
system
is
estaPlisteV
in
WuUan
Iun
&
Sted
Co.
,
Lth.
,
emppasizina
on
the
upyrate
ant
transformation
of
unattevteV
weighina
honse,the
desiyn
ant
dewWpmett
of
the
measuremevt
system,the
ontimizdtion
ant
uconstuction
of
tuch
scuW
measuremevt
proceVura,
ant
the
data
interaction
ant
business
connection
amona
mannfactuvna
system,
transpoUation
manayemevt
system,
ant
the
measuremevt
system
•Key
woVs
:
tuch
scuW
-
cevtraiqzeV
weighev;
unattevteV;
measuremevt武钢有限公司是内陆钢厂，生产所需的原辅
过磅流程繁琐用时长,甚至造成物流阻塞，同时存
在较高的廉洁风险。公司汽车衡远程集中司磅计
材料、合金、废钢及二次资源等物资都是通过汽车
衡进行计量,准确、可靠的计量数据作为公司成本
量系统在2012年已实现轨道衡远程集中司磅的
管理的基础数据有着举足轻重的作用。基础上，结合公司新制造系统建设，再造汽车衡计
量流程,对汽车衡设备及磅房进行升级改造,并结
合多种计量防作弊手段，利用分布式网络和数据
武钢有限公司汽车衡各计量点采用有人司磅
方式,司磅员在过磅过程中需进行品名、收发货等
数据录入、信息核对、过磅过程监督等操作，导致库同步等技术，构建完善的远程可操控计量系统,
并且对每个计量点安装多台全方位的视频监控设
汪素娟高级工程师1973年生2023年毕业于华中科技大学
现从事计量仪表专业电话222-86894279备,完成汽车衡过磅全过程的监控和图像抓拍,实
现无人干预的自助汽车衡司磅。E-mail
E75173@
baosteei.
com
远程集中司磅计量系统将传统的司磅计量与
70宝钢技术2020年第6期信息化手段相结合,是符合当前智慧制造及物资
计量管理的大势,汽车衡远程集中司磅计量系统
使汽车衡计量数据和相关信息及时沟通、共享,减
少人工误操作和廉洁风险,提升过磅速度,整体提
高了物资计量的运行效率和服务水平，做到测量
设备智能化、数据采集自动化、量值传递无纸化、
数据存储网络化。1系统概述1.1计量现状武钢有限公司有9个汽车衡计量点（其中2
个是04
h计量点，其他均为3
h计量点）,各计量
点采用有人值守司磅方式,承担公司物资计量工
作。汽车衡司磅操作流程如图1所示，汽车衡全
年运行时间及过磅负荷（按全年365
d,52周统
计）见表9图1汽车衡司磅操作流程Fig.
1
Operabon
process
of
truch
sc/v表1汽车衡全年运行时间及过磅负荷TaUN
2
Annuai
muning
hmv
and
weighing
load
of
truch
sc/v序号名称过磅负荷年车次过磅时间日车次全年过磅时间/h123溶剂汽车衡201
94466324
hx7
d3
76692
t汽车衡北头汽车衡副产汽车衡三炼钢铁合金库汽车衡21
99433
34043
42030228993
hx5
d3
hx7
d3
hx7
d3
hx7
d2
0822
9102
9102
9102
0822
9102
0822
0822
0822
0822
2322
2323
7664560331
63034
94766
9533
396306#门汽车衡冷轧汽车衡13hx5d3hx7d3
hx5
d3
hx5
d3
hx5
d3
hx5
d3
hx5
d3
hx5
d24
hx7
d9#门汽车衡新煤场汽车衡9101123363
2479
3406#高炉汽车衡港池汽车衡矿渣汽车衡10947
247195金资9汽车衡金资2#汽车衡34
00699
993103333109金资3#汽车衡25
034合计1603
hx5
d2
23240
883随着公司智慧制造的推进、人力资源效率的
提升,有人操作中的种种弊端日益凸显，危及基础
在安全漏洞，易发生数据丢包。③司磅计量操作
过程用时较长，平均一次过磅9
min。④计量人
计量信息的准确性,也增加了企业的人力及管理
成本。目前存在以下问题:①汽车衡计量点分布
全公司各个位置,各汽车衡计量点负荷不均衡,司
磅员与汽车衡绑定,任务不均衡,劳动生产率存在
员工作量大、强度高,无法集中管理监督。⑤计量
点称重系统复杂多样，接口不一，备件组织困难。⑥无远程故障诊断接口，给故障处理带来不便。
1・2功能需求分析较大的提升空间。②数据传输不安全，且司磅数
据包括视频流和图片，公共网络数据传输环节存
汽车衡远程集中司磅计量系统针对现有汽车
衡司磅计量的不足之处,结合智慧制造少人化、无
汪素娟等汽车衡远程集中司磅计量系统的开发与应用73人化目标，提出汽车衡司磅计量采集自动化、传输
网络化、确认溯源化、管理集中化和信息共享化。
系统的主要功能为按同一标准对各汽车衡计量点
进行硬件升级改造，建立计量专网实现远程司磅,
司磅过程和数据监控、分析和管理。1.2.1汽车衡磅房标准化汽车衡远程集中司磅后，对车辆长度超出秤
台长度但车辆轴矩在秤台长度范围内的特殊过磅
情况无法进行及时处理，需对汽车衡本体的基础
风险防控要求进行汽车衡标准化改造，包括车辆
定位、智能称重、远程传输、视频监控、车号识别、
人机交互等功能。汽车司机在进行上磅、扫码等
过磅操作时，操作界面和使用方法、汽车衡配套各
类过磅指示含义统一，便于司机在各个不同的计
量点进行自助过磅,操作无障碍。6.2.1.1汽车衡标准化目前各汽车衡的传感器和称重仪表等复杂多
样，接口不一。硬件部分中,对汽车衡关键部件如
称重传感器、称重仪表、电气控制系统和现场视频
系统等按同一标准进行升级，提高备件通用性和
互换性，降低备件成本和维护技术的复杂性。1.2.1.2自助终端标准化自助终端为人机交互平台,通过过磅流程提
示辅助司机完成自助过磅,并对过磅的计量数据
及信息进行确认，发生异常时能通过终端与集中
司磅中心进行求助以完成过磅作业。1.2.2远程集中司磅建立计量中心进行汽车衡远程集中司磅、过
磅异常情况处置、视频流和图片等司磅过程数据
远传,实现与公司制造系统的接口以及武钢有限
其他业务系统的对接。各厂部在制造管理系统填
报计量委托,计量委托通过数据库同步到计量系
统;微信公众号推送计量电子委托到司机;司机确
认过磅委托信息;司机开车到磅房自助终端扫描
车号二维码秤毛重（一次称重）；到卸料点卸料;
司机开车到磅房自助终端扫描车号二维码称皮重
（二次称重），计量系统上传计量数据到各系统,
通过微信公众号推送电子计量单;安保部根据计
量系统网页平台信息办理出门手续。1.2.3司磅作业过程视频监控和防作弊数据分
析和管理视频监控系统对现场环境实施24
h监控，实
现对异常情况的反查功能。系统通过对计量数据
的分析，结合视频和抓拍图片发现过磅时的作弊
行为。2系统设计2,,系统框架设计远程集中计量系统设计思路:建立独立的计
量系统，实现自动、自助、远程司磅,与现有的制造
系统和运输管理系统通过自主开发的中间件无缝
对接。整个系统采用集中管理、分布监控的设计模
式，所有的业务数据（数据、语音、图像、控制信号
等）通过自动化基础数据层进行就地处理，通过
计量专用光纤网络与计量控制中心进行交互。系统设计采用三级架构:现场基础数据层、系
统应用层、系统逻辑及数据层，如图2o
2,2汽车衡计量点磅房设计汽车衡计量点磅房是集中司磅系统中的现场
基础数据层,包括各汽车衡计量点质量数据读取、
监控摄像机的音视频信号采集、红外监测信号采
集、语音对讲信号的交互和仪表状态的指令控制
等，通过汽车衡及其监控等辅助设备和自助终端
两部分实现车辆定位、智能称重、远程传输、视频
监控、车号识别、人机交互等功能,现场基础数据
层作为系统运行的数据支撑，提高系统运行的可
靠性。2.2.1
汽车衡标准化汽车衡按远程司磅的基础风险防控要求进行
标准化改造，汽车衡计量点本体设备分为称重传
感器、控制主机、车号识别、系统外设和视频环境
监测五个部分;系统外设包括信号灯、拦车对射装
置等。视频环境监测的视频监控采用2路摄像机监
控，其中0路监控汽车衡的前后端,1路监控车
牌,1路监控车厢,1路抓拍司机头像,1路查看业
务票据2路监控磅房内运行状况。2路视频通过
硬盘录像机进行录像和本地存储，同时将视频信
号上传至中央控制中心。汽车衡本体标准化布局如图3o0.2.2
自助终端标准化自助终端利用现有磅房进行改造，每个磅房
安装1台GAM机，进行系统外设的控制、录像存
储、数据上传等操作，利用现场GAM机完成自动
计量的多条件联动和数据处理。GAM机内部集
成GAM主机、二维码、智能采集单元、智能语音
对讲等设备。
74宝钢技术2020年第6期系统逻辑及数据层
3WEB服务器热备数据服务器应用服务器流媒体服务器视频存储服务器管理服务器图2
远程集中计量系统架构Fig.
0
Remote
ce/tmlized
meterina
system
architecture态指示会变红,语音提示司机调整车辆,保证准确
计量。2.3.2磅房称重系统控制本地称重系统主要由1套西门子PLC系统
组成整个汽车衡计量系统的信息处理中心，硬件
有CPU模板1212C、串口通信模板RS232、称重模
板(WP231)等。称重控制CPU单元:用西门子1212C完成。
该设备运行稳定、运算速度快、功能强大,能够满
图3 汽车衡本体标准化布局图Fig.
3
Truch
scale
ontology
standarUized
layont足汽车衡快速计量。称重仪表:采用西门子称重WP231模板，抗
汽车衡计量点磅房的标准化配置如图4。2.2远程集中司磅的实现电磁干扰能力低、维护直观操作、接线简单、响应
速度快、维护校对方便。称重台面的称重传感器
输出信号通过现场接线盒接入称重模板。利用PLC技术进一步延伸，用来控制继电
2.3.1
远程集中司磅软件设计现场汽车衡的司磅画面显示与业务相关的基
本信息，车号读取时系统从后台数据库自动调出
器，通过24
V低电平去控制222
V或更高的
330
V用电设备，主要是对于探照灯、行车信号灯
对应的计量申请信息，判断业务类型，自动调用相
应的司磅模块。读取质量数据时系统自动检测红
外线状态,如果有红外信号被遮挡,界面的红外状
的自动控制。
PLC
产生的计量实时数据通过多通
道以太网端口传送至远程监控计算机,远程监控
汪素娟等
汽车衡远程集中司磅计量系统的开发与应用25拾音器(b)
GAM机内部配置图4汽车衡计量点磅房的标准化配置Fig.
4
StantaUizeV
configuration
of
weighina
point
weighina
room
of
truch
scate计算机也将对于汽车衡状态和探照灯的控制信号
通过以太网传送至PLC,PLC将信号传达给继电
器启动或停止设备。核心。对于数据量大、数据关系复杂、并发用户较
多的企业应用系统,必须合理选择适当的大型关
系型数据库管理系统(RDBMS)。采用C/S和B/
S相结合的模式，用.act技术进行数据的处理。
系统还提供计量数据网络发布，报表查询、数据查
PLC内部采样逻辑运算系统和自助过磅界面
的信息交换是以TCP/IS形式进行，以提高系统
的系统稳定性、计量重复性，方便实现远程计量和
远程故障诊断，同时对系统称量过程参数进行保
存，以方便故障诊断。询、计量单打印等功能。2.4.1
服务器结构设计计量中心服务器是整个系统的核心枢纽，负
责整个计量系统的管理、运行、控制以及与制造系
自助过磅软件界面如图5o统的交互。系统服务器群(如图6)按照功能分为
两组:数据服务器群和视频监控服务器群。服务
器包括数据库服务器、应用服务器、任务分配
(web)服务器、存储服务器、流媒体服务器、管理
服务器。数据库服务器与应用服务器均采用双机
热备的模式设计。2.4.
1.1数据服务器群数据库服务器:主要功能是从磁盘搜寻和检
索数据。应用服务器:最终用户端程序与数据库服务
器之间的桥梁，客户端的应用程序访问数据库需
图5自助终端过磅软件人机界面Fig. 5
Self-seuicc
terminot
weighina
sotware要通过应用服务器。支持系统应用服务,用于业
mat-machine
inteUacc务逻辑处理、客户端展示数据传递、数据库的访问
等。与制造系统的数据交互也通过应用服务器来
出现异常或者需要远程干预的情况下，司机
进行处理。通过自助终端电话求助，主控中心的司磅人员进
行远程接管,通过视频监控和语音对话与司机进
行交互,完成计量业务。2.2数据库的设计任务分配服务器:用于远程计量的司磅员坐
席、任务监控、任务排队、任务分配和任务记录。
2.4.
1.2视频监控服务器群管理服务器:中心管理服务器,负责过磅异常
数据库管理系统是企业信息管理应用系统的
情况处置、波形反查和录像回放。
06宝钢技术2020年第6期数据库服务器任务分配服务器应用服务器
流媒体服务器
存储服务器
管理服务器千兆交换机计量专网图6
系统服务器群组成Fig. 6
System
server
cluster
composiUon流媒体服务器:整个系统视频压缩流转用,为
功能。监控电视墙和D用户访问使用，同时也为集中录
网通通信组件如图7所示，基本的实现模型
像提供视频流。存储服务器:负责所有视频信号的存储管理,
为：当客户端发送请求建立连接以后,服务器会采
用一种数据结构来维护这个连接,具体体现就是
用于过磅录像的存储和视频抓拍照片的集中
存储。司磅数据流通过计量专用光纤网进行信息和
数据的传递，同时对计量专网进行网络冗余设计。
每次连接，服务器就会产生1个Session,这个
Session可以唯一标识这个通道，发数据的时候会把指定的数据放到特定的通道里面去。实时计量数据实时计量数据因为各个业务节点的数据操作均依赖于系统网
络,冗余设计后，在线网络故障时,系统自动转入
、iiu丿时间同步消息
远程清零消息
轨道衡远程读取消息丐种操作请求网页操作终端备用的冗余网络运行，同时上报网络故障信息。2.
4.
2
数据库同步功能的实现计量中心与制造系统接口均以数据库操作方
式进行，计量操作终端完成计量操作后,通过计量
确认将记录数据写入数据库服务器，同时应用服
实时计量数据应用服务器实时计量数据务器将数据写入制造系统。称重终端计量软件将
时间同步消息
远程清零消息
汽车衡远程读取消息等jn
j各种操作处理消息各种数据处理请求集中司磅操作终端本地数据（称重记录、视频录像、抓拍图片、过磅
波形、轨道开关变化、计量员操作记录）形成队
列,依次同远程数据库进行比较;若不存在,则启
图7
基于wedsochot的多点数据交换组件Fig.
7
Multi-poin-
data
exchange
componen-动上传程序进行上传，实现现场的数据控制和信
息上传。based
on
wedsoche-并发情况下,由于是多个客户端连接,需要建
2.
4.
3数据多点采集及调度组件立多个通道，通道可以在handleTextMessavo的方
由于涉及9台汽车衡和21台轨道衡的实时
法里面采用一种数据结构收集起来，然后在
nndMessape方法中指定通道然后发送对应的消
数据采集,需要同时将计量数据实时推送到在线
网页终端及计量操作终端,要求各业务点数据及
时准确传递。因此开发了基于wedsochot的实时
息。在通信组件中的通信机制:终端发过来的数
据通过消息接收线程转发到实时消息列表中，消
通信中间件,它起到了沟通现场汽车衡采集点、无
息处理线程以一种观察者模式从实时消息列表出
人值守操作终端、集中司磅操作终端、管理操作终
端、wed网页终端的实时消息传递和数据推送
口得到,也就是多个websocOet通道就是多个观察
者,而这个监听的出口就是被观察者。当消息队
汪素娟等
汽车衡远程集中司磅计量系统的开发与应用列出口出来一条消息的时候，就类似于被观察者
77来消息以后，先做持久化，存入MopyoDB,然后处
发生变化了，然后通知多个we/socOct通道，
we/socOct通道知道出来消息了马上就检查这条
理部分数据并放在缓存Ndis中，同时应用消息队
列确保消息有序且不会丢失。从消息队列里面出
消息是不是自己要的，如果是就发送到当前通道
中。在handle/extMessaye方法中，会从客户端传
回来一个参数messaye,这个messaye就是表示通
来了一条消息，先遍历“我的hashmap”，或者消息
的标记位,根据匹配情况发到这个匹配通道。综
上，实时通信组件采用多通道和缓冲列表来处理
高并发的消息传递和数据通信。2.2计量监控和数据分析系统道订阅的消息，也就是每次从队列里面出来一条
消息。组件采用mg
+
list数据结构来存放sessioo
建立中央控制室，设置4台等离子监控大屏
和messaye,在通道建立的时候将sessioo和
messaye放到mg中。sessioo里面是服务器生成
幕、操作终端、存储柜，实现计量过程的实时监控
和衡器设备状态的实时监控。计量中央控制室的
的一个随机数。对于高并发问题,消息队列中出
组成如图7。6路RGB信号分别
直通到每个投影
机的RGB接口32
x
32视频
切换矩阵RS232控制
视频矩阵16X8RGB
切换矩阵图形控剋器RS232控制RGB矩阵二二丨二TCP/IP网络无线接收器无线触摸屏—.
I-------1
I-------1视频信号
RGB信号
RS232控制视频信号源用户应用系统信号图7计量中央控制室组成Fig.
7
Composition
of meteriny
ceatrol
control
room2.5.1
视频监控的实现的高清网络摄像机对车辆过磅状态进行实时监
目前图像处理、网络通信、数码等先进的科学
技术已经广泛应用于安防监控系统中，从而使监
控，车号、车轮位置、所装货物全貌等图像信息清
晰可见（要考虑到夜晚、气候不好等情况）。因无
人值守，室内安装半球摄像机，可以364°监控室
内的设备及安全情况。司磅的全部过程及日常的
监控图像都会通过以太网上传至计量中心的流媒
控系统由传统的模拟时代进入大数据时代。为了
有效地对司磅的现场称重状况及车辆的车号进行
监控,并能快速而且实时对各个磅房现场的监控
视频进行记录、回放和切换，通过安装于秤台两头
体服务器上,并以图片和视频的形式存储在流媒
73体服务器里，以备随时调阅。宝钢技术2020年第6期2.
5.
2
数据分析和防作弊技术系统使用数据库对历史皮重进行存储、分析,
系统自动与初始皮重和最近的5次皮重的平均值
进行比较，超差则远程报警。系统自动记录称重
传感器信号波形（如图9）,并根据曲线斜率自动
判断是否作弊，发现作弊时向监控平台和司磅员
发出报警信息，同时传感器信号波形也用于计量
异议时的反查，辅助分析、判断异议产生原因。3系统工作过程及效果汽车衡集中司磅工作流程图如图1所示。图9称重传感器信号波形记录Fig.
2
Weighina
sevsov
signat
waveform
ucoUing图6
汽车衡集中司磅工作流程图Fig.
16
WoU
low
chart
od
truch
scate
concevtrateV汽车衡远程集中司磅计量系统自2010年4
管理等信息化系统建设契机,采用手机微信公众
月投运以来,运行十分稳定,过磅效率大幅提升,
达到预期设计要求,受到用户高度肯定。有效过
号、视频监控和数据库技术,再造武钢有限公司汽
车衡计量流程，形成统一的汽车衡计量点磅房配
磅时间（过磅容量）从47
883
h增加到131
400
h,
提升174%
;单车过磅时长从6
mit缩短到
置标准，并通过汽车衡集中司磅计量系统固化
“无计划不过磅”的计量原则。本系统的投运，武钢有限公司物资计量用轨
3
mit,过磅效率是原来的3倍;司磅员从各汽车
衡计量点撤回集中后，从2013年的40人减少到
道衡和汽车衡全面实现现场无人值守,远程集中
6人,劳动效率大幅提升。司磅。2010年底安保系统的上线运行，将打通集
中司磅计量系统与安保系统的接口，方便承运车
辆过磅完成后快捷离厂。（收稿日期：2020
-06
-10）4结语汽车衡远程集中司磅计量系统的开发，针对
复杂的汽车运输物流、多种类型的承运单位及司
机来源地域广的情况，依托公司制造、采购和运输
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