進(jìn)口棉花采樣檢驗(yàn)自動識別系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)化研發(fā)

連素梅　段永生　李朋等

摘要：進(jìn)口棉花目前的現(xiàn)場計(jì)重及采樣模式已無法滿足高效、準(zhǔn)確的工作需要。河北出入境檢驗(yàn)檢疫局技術(shù)中心新研制成功的進(jìn)口棉花自動計(jì)重和采樣單元識別數(shù)據(jù)采集傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為進(jìn)口棉花檢驗(yàn)監(jiān)管實(shí)施科學(xué)、規(guī)范的管理提供了操作平臺。可實(shí)現(xiàn)對進(jìn)口棉花現(xiàn)場到貨、卸貨、計(jì)重、采樣、信息及結(jié)果采集匯總等關(guān)鍵環(huán)節(jié)全過程、全方位的自動化及遠(yuǎn)程智能化控制、視頻監(jiān)控等功能。本文介紹了該系統(tǒng)的功能、工作流程、開發(fā)平臺的選擇、工作原理和技術(shù)說明。

關(guān)鍵詞：進(jìn)口棉花；計(jì)重；采樣；自動化；智能化

中圖分類號： S562.092 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：2095-3143（2015）05-0006-07

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2015.05.002

Abstract： The current field weight and sampling mode of imported cotton could not meet the requirements of high efficiency and accuracy. Hebei entry exit inspection and Quarantine Bureau technical center of newly developed successful imported cotton automatic weighing and sampling unit identification data acquisition and transmission and remote monitoring system for importing cotton inspection and supervision of implementation of scientific， standardized management provides the operating platform by making use of the information network technology. Implementation of imported cotton field delivery， unloading， weight， sampling， information and the collection and aggregation and other key aspects of the whole process， a full range of automation and intelligent remote control， video surveillance and other functions. This paper introduces the function of the system， working procedure， the choice of development platform， working principle and technical description.

Key words： Imported cotton； Weight； Sampling； Automation；Intelligent

0引言

中國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國和消費(fèi)國，是世界最大的棉花進(jìn)口國。據(jù)國家質(zhì)檢總局統(tǒng)計(jì)，2005～2014年，10年間我國從世界各地進(jìn)口棉花97748批，13406萬包，共2753萬噸，貨值共計(jì)525億美元。經(jīng)全國檢驗(yàn)檢疫部門檢驗(yàn)為國內(nèi)棉花企業(yè)索賠83505萬美元巨額經(jīng)濟(jì)損失[1]。大量的進(jìn)口棉花為彌補(bǔ)我國原棉品質(zhì)不足，保證紡織行業(yè)的正常生產(chǎn)提供了有力保障，同時也給進(jìn)口棉花檢驗(yàn)監(jiān)管工作帶來前所未有的壓力和挑戰(zhàn)[2]。目前，檢驗(yàn)檢疫部門對進(jìn)口棉花的現(xiàn)場檢驗(yàn)監(jiān)管主要包括計(jì)重和采樣兩項(xiàng)工作，而且是通過有限的人員頻繁奔波各轄區(qū)內(nèi)所有到貨點(diǎn)，對每批進(jìn)口棉花現(xiàn)場抽樣、計(jì)重（質(zhì)量，下同）進(jìn)行直接監(jiān)管，需要花費(fèi)很長時間。檢驗(yàn)周期的延長往往會影響進(jìn)口棉花的正常索賠和使用，甚至影響企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。因此，利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對進(jìn)口棉花計(jì)重和采樣模式實(shí)施自動化、遠(yuǎn)程智能化控制，實(shí)現(xiàn)無人值守有人值班的進(jìn)口棉花智能電子監(jiān)管系統(tǒng)是很有必要的。

根據(jù)全國進(jìn)口棉花現(xiàn)場檢驗(yàn)監(jiān)管中普遍存在的實(shí)際問題，通過兩年的努力，河北出入境檢驗(yàn)檢疫局成功研發(fā)了進(jìn)口棉花自動計(jì)重和采樣單元識別數(shù)據(jù)采集傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”），并于2015年1月順利通過國家質(zhì)檢總局組織的專家驗(yàn)收。專家一致認(rèn)為：該系統(tǒng)利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，模擬進(jìn)口棉花的檢驗(yàn)檢疫工作程序，實(shí)現(xiàn)了對進(jìn)口棉花遠(yuǎn)程智能化控制、視頻監(jiān)控、自動計(jì)重功能、采樣單元自動識別、采集數(shù)據(jù)自動化處理等功能，并研發(fā)了進(jìn)口棉花自動計(jì)重、采樣單元自動識別設(shè)備（專利號：2015 20133017.4）。該項(xiàng)目提高了進(jìn)口棉花檢驗(yàn)檢疫工作效率，避免人工操作引起的錯誤和誤差，已在試點(diǎn)企業(yè)得到應(yīng)用。

1 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)5大功能

該系統(tǒng)主要包括用戶管理、收用貨單位檢驗(yàn)的申報、視頻監(jiān)控（包括進(jìn)口棉花到貨時檢驗(yàn)檢疫、計(jì)重及采樣過程）、代表性樣品隨機(jī)抽取、稱量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、上報等，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口棉花遠(yuǎn)程智能化控制、視頻監(jiān)控、自動計(jì)重、采樣單元自動識別、采集數(shù)據(jù)自動化處理等功能。

1.1實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口棉花開箱檢驗(yàn)現(xiàn)場遠(yuǎn)程智能化控制功能

進(jìn)口棉花集裝箱到貨時，企業(yè)可以通過系統(tǒng)在線向檢驗(yàn)檢疫局（以下簡稱CIQ）控制端提出申報，正常情況下，系統(tǒng)自動接收其申報，CIQ工作人員在控制端實(shí)時進(jìn)行監(jiān)督卸貨，從而做到集裝箱隨到隨檢。如出現(xiàn)異常狀況，CIQ控制端可以隨時關(guān)閉系統(tǒng)，并通知企業(yè)保護(hù)現(xiàn)場，及時現(xiàn)場勘驗(yàn)。

1.2 實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口棉花遠(yuǎn)程視頻全監(jiān)視功能

CIQ工作人員可以在CIQ控制端遠(yuǎn)程控制企業(yè)端的視頻裝置，可以實(shí)時對進(jìn)口棉花的現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視功能。對CIQ工作人員無法監(jiān)控到的時間段或位置也可錄像存盤，以便隨時調(diào)看予以監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)了檢驗(yàn)檢疫部門對進(jìn)口棉花現(xiàn)場檢驗(yàn)環(huán)節(jié)全過程、全方位監(jiān)督，有利于提高進(jìn)口棉花檢驗(yàn)檢疫工作的有效性。

1.3 實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口棉花自動化計(jì)重及統(tǒng)計(jì)功能

在進(jìn)口棉花集裝箱卸貨時，系統(tǒng)通過衡器、計(jì)算機(jī)以及必要的機(jī)械傳動設(shè)備，在系統(tǒng)程序化控制下實(shí)現(xiàn)自動化計(jì)重，同時將計(jì)重結(jié)果上傳至CIQ控制端，然后通過數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)自動統(tǒng)計(jì)功能，從而大幅度減輕企業(yè)及CIQ工作人員的勞動強(qiáng)度，大大提高工作效率。

1.4 實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口棉花采樣單元自動識別功能

根據(jù)進(jìn)口棉花檢驗(yàn)抽樣規(guī)則，通過采樣單元自動識別系統(tǒng)，確定采樣單元，然后對計(jì)重后的棉包自動發(fā)布采樣指令，并加貼采樣標(biāo)識，實(shí)現(xiàn)了采樣的隨機(jī)性和代表性，從根本上解決了人工采樣的人為性和隨意性。

1.5 實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口棉花數(shù)據(jù)和信息的自動采集及傳輸功能

在進(jìn)口棉花檢驗(yàn)現(xiàn)場，通過配備具有打印和掃描性能的條形碼設(shè)備、數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備等，可以將集裝箱號、鉛封號、每個棉包的標(biāo)識和計(jì)重結(jié)果等信息采集后通過網(wǎng)絡(luò)上傳至CIQ控制端。系統(tǒng)對上傳的信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算、匯總、存檔，并可以和申報信息進(jìn)行比對后發(fā)出處置建議。

2 系統(tǒng)工作流程

根據(jù)進(jìn)口棉花現(xiàn)場計(jì)重和采樣工作要求，該系統(tǒng)可分為客戶端和CIQ控制端2個層級。

2.1 客戶端層級

客戶端層級主要用于進(jìn)口棉花企業(yè)方便調(diào)取數(shù)據(jù)中心合同信息、提單信息，到貨后完成各批次集裝箱拆箱、自動計(jì)重、隨機(jī)采樣、標(biāo)簽打印等工作，并將重量數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)中心，以備CIQ控制端統(tǒng)計(jì)查詢。客戶端自動計(jì)重、采樣單元自動識別的工作流程見圖1。

2.2 CIQ控制端層級

CIQ控制端可以登錄數(shù)據(jù)中心，通過網(wǎng)絡(luò)視頻、語音設(shè)備，可實(shí)時監(jiān)控并語音控制進(jìn)口棉花到貨現(xiàn)場。視頻主要用于監(jiān)督企業(yè)工作程序，語音可用于對進(jìn)口棉花到貨現(xiàn)場實(shí)時發(fā)布指令，指導(dǎo)現(xiàn)場人員工作。CIQ控制端還能夠方便及時地統(tǒng)計(jì)企業(yè)端上報的各類數(shù)據(jù)、輸出報表等。CIQ控制端工作流程圖見圖2。

3該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、操作平臺軟件及開發(fā)平臺的選擇

3.1數(shù)據(jù)庫及操作系統(tǒng)的選擇（MICROSOFT SQL SERVER 2000/2005/2008）

服務(wù)器操作系統(tǒng)可選擇Windows Server 2003或2008 SERVER作為操作系統(tǒng)，客戶端操作系統(tǒng)可選擇Windows XP 或Win 7或Win 8 作為操作系統(tǒng)，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫可選擇Microsoft SQL SERVER 2000或2005或2008，客戶端數(shù)據(jù)庫為Microsoft Access 2007，Web應(yīng)用服務(wù)器可選擇Microsoft IIS6.0或7.0。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用微軟Microsoft SQL SERVER 2000/2005/2008企業(yè)版超大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，能有效實(shí)現(xiàn)用戶需求，而且能為后期擴(kuò)展留下廣闊的空間。另外，Microsoft SQL SERVER 2000/2005/2008是國際化標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，在與其他系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)時不存在任何技術(shù)障礙。SQL Server除了具有擴(kuò)展性、可靠性以外，還具有可以迅速開發(fā)新的因特網(wǎng)系統(tǒng)的功能，可以直接存貯 XML數(shù)據(jù)，將搜索結(jié)果以 XML格式輸出等特點(diǎn)，有利于構(gòu)建異構(gòu)系統(tǒng)的互操作性，為面向互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)應(yīng)用和服務(wù)奠定了基石。

3.2 系統(tǒng)軟件操作平臺的選擇（WINDOWS SERVER2003 / SERVER 2008）

Windows server2003 / Server 2008操作系統(tǒng)軟件是微軟公司在Windows2000server基礎(chǔ)上改進(jìn)后推出的新一代操作系統(tǒng)軟件，沿用了 Windows 2000 Server 的先進(jìn)技術(shù)并且使之更易于部署、管理和使用。

3.3系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺的選擇（.NET+ASP.NET+JAVASCRIPT+XML）

微軟的.Net平臺給應(yīng)用程序開發(fā)提供了一個非常好的基礎(chǔ)系統(tǒng)平臺，在應(yīng)用.Net開發(fā)該系統(tǒng)過程中，參考了J2EE的架構(gòu)，設(shè)計(jì)了一套.Net下的應(yīng)用系統(tǒng)框架，以及相應(yīng)的中間件和開發(fā)工具，已經(jīng)在多個項(xiàng)目中和軟件產(chǎn)品中應(yīng)用，取得了很好的效果。ASP.NET具有可管理性、安全性、易于部署、靈活的輸出緩存、國際化等特點(diǎn)。

JavaScript可以方便地操縱各種瀏覽器的對象，可以使用JavaScript來控制瀏覽器的外觀、狀態(tài)甚至運(yùn)行方式，可以根據(jù)用戶的需要“定制”瀏覽器，從而使網(wǎng)頁更加友好，在不需要網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的參與時可以使多種任務(wù)在用戶端直接完成。

4 自動計(jì)重、采樣單元自動識別設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)視頻

4.1 自動計(jì)重及采樣單元自動識別設(shè)備見圖3

圖3主要包含滑臺（1）、滑臺油缸（2）、油管（3）、液壓站（4）、承重腿（5）、輸送帶（6）、輸送滑輪（7）、支撐桿（8）、拖動電機(jī)（9）、拖貨繩（10）、自動脫卸式鋼勾（11）、配電柜（12）、輸送帶驅(qū)動電機(jī)（13）、稱重托架（14）、電子秤液壓站（15）、電子秤（16）、升降油缸（17）、升降線軌（18）、帶液晶屏電控柜（19）、正反轉(zhuǎn)油缸（20）、側(cè)反轉(zhuǎn)油缸（21）、液壓站（22）、取貨托架（23）、支撐腿（24）。滑臺（1）的下端設(shè)置有滑臺油缸（2），滑臺油缸（2）上連接有油管（3），滑臺油缸（2）上設(shè)置有液壓站（4），滑臺油缸（2）設(shè)置在稱重托架（14）上，滑臺（1）的一側(cè)下端設(shè)置有承重腿（5），滑臺（1）的另一端設(shè)置有輸送帶（6），輸送帶（6）內(nèi)設(shè)置有數(shù)個輸送滑輪（7），輸送帶（6）的一側(cè)設(shè)置有支撐桿（8），支撐桿（8）的上端設(shè)置有拖動電機(jī)（9），拖動電機(jī)（9）連接有拖貨繩（10），拖貨繩（10）的一端設(shè)置有自動脫卸式鋼勾（11），支撐桿（8）的下端設(shè)置有配電柜（12），輸送滑輪（7）與輸送帶驅(qū)動電機(jī)（13）之間通過皮帶連接，稱重托架（14）上設(shè)置有電子秤液壓站（15），電子秤液壓站（15）的上端設(shè)置有電子秤（16），且電子秤（16）與電子秤液壓站（15）之間設(shè)置有升降油缸（17），電子秤液壓站（15）的兩端分別設(shè)置有升降線軌（18），電子秤液壓站（15）通過電線與帶液晶屏電控柜（19）連接，輸送帶（6）的頂端下方設(shè)置有正反轉(zhuǎn)油缸（20）和側(cè)反轉(zhuǎn)油缸（21），正反轉(zhuǎn)油缸（20）和側(cè)反轉(zhuǎn)油缸（21）均與液壓站（22）連接，輸送帶（6）的頂端設(shè)置有取貨托架（23），取貨托架（23）的一側(cè)下端設(shè)置有支撐腿（24）。

4.2 網(wǎng)絡(luò)及視頻組網(wǎng)

4.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞植?網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫枰獰o線接入熱點(diǎn)AP設(shè)備、路由器、光電轉(zhuǎn)換器、無線路由器、交換機(jī)，其分布見圖4。

進(jìn)口棉花自動計(jì)重遠(yuǎn)程視頻平臺可滿足在室外遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)對接，操作電腦和監(jiān)控攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)連接外網(wǎng)工作。墻體機(jī)柜通過服務(wù)商光纖鏈路進(jìn)光電轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器連接交換機(jī)，交換機(jī)分出兩條線，一條給監(jiān)控平臺服務(wù)器，一條給路由器完成。路由器下接網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺服務(wù)器再連接外網(wǎng)工作，路由器下連無線AP，AP通過無線橋模式廣播對接操作臺無線路由器，操作臺通過無線接收轉(zhuǎn)換有線接入操作電腦和其他監(jiān)控設(shè)備。

4.2.2 遠(yuǎn)程視頻設(shè)計(jì) 系統(tǒng)選用專業(yè)視頻設(shè)備生產(chǎn)廠家蘇州科達(dá)生產(chǎn)的系列高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，用于前端視頻圖像獲取及照片拍攝，其配置見圖5所示。

5 自動化采集及智能化技術(shù)說明

5.1 聯(lián)動模式及讀數(shù)

使用帶有I/O、串口的工控機(jī)作為控制主機(jī)，通過紅外傳感器讀取棉包進(jìn)入讀數(shù)區(qū)域，棉包被托舉靜置2秒鐘，同時采用上海耀華 XK3190-C8+電子地磅，RS232串口每秒讀取100個讀數(shù)，例如：A1=250.23，A2=250.21，A3=250.23，A4=250.23，A5=260.52，A6=250.23......A200=255.66，

函數(shù)MODE（A1：A200）=250.23 ，（MODE函數(shù)，是讀取數(shù)值中出現(xiàn)概率最高的數(shù)值）這個讀數(shù)就是讀取200個讀數(shù)后棉包的實(shí)際靜置重量值，通過T檢測法檢驗(yàn)，差異值≤0.01 kg，國家相關(guān)規(guī)定誤差率≤2.5 kg。

5.2 抽樣

依據(jù)進(jìn)口棉花質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)中不同供棉商的評級標(biāo)準(zhǔn)，確定抽樣比例，然后使用隨機(jī)函數(shù)給出需要抽樣的棉包，并打印出標(biāo)簽如下。

5.3 網(wǎng)絡(luò)及視頻技術(shù)

利用現(xiàn)今發(fā)達(dá)的寬帶技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場和管理部門、中央數(shù)據(jù)庫的實(shí)時鏈接，完成互聯(lián)網(wǎng)最后一公里的建設(shè)，這樣極大節(jié)約了企業(yè)和管理部門的人力物力，企業(yè)在錄入棉花報檢號的同時，合同中各個批次、集裝箱信息等數(shù)據(jù)都可以直接從進(jìn)口棉花監(jiān)管系統(tǒng)中獲得，通過自動重量采集、簽約過程后，每個集裝箱的棉花進(jìn)口信息（進(jìn)口國、每包重量、抽樣信息、收貨單位等）自動計(jì)入進(jìn)口棉花中央數(shù)據(jù)庫中，同時監(jiān)管部門也不用驅(qū)車去現(xiàn)場監(jiān)督逐包衡重，通過實(shí)時監(jiān)控（網(wǎng)絡(luò)視頻），在后臺就可以現(xiàn)場指揮并且記錄全部開箱、卸車、稱重、扦樣的全部過程，1080P高清錄像資料保存6個月，以備事后調(diào)閱。

6結(jié)論

進(jìn)口棉花自動計(jì)重和采樣單元識別數(shù)據(jù)采集傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對進(jìn)口棉花現(xiàn)場到貨、卸貨、計(jì)重、采樣、信息及結(jié)果采集匯總等關(guān)鍵環(huán)節(jié)全過程、全方位的自動化及遠(yuǎn)程智能化控制、視頻監(jiān)控等功能。一方面為進(jìn)口棉花檢驗(yàn)監(jiān)管實(shí)施科學(xué)、規(guī)范的管理提供了操作平臺，有助于提高進(jìn)口棉花檢驗(yàn)檢疫工作質(zhì)量及工作效率，有利于進(jìn)口棉花索賠工作及時、順利完成，更好更快地為國家和企業(yè)挽回經(jīng)濟(jì)損失；另一方面，可以為進(jìn)口棉花企業(yè)節(jié)省大量的時間、人力、物力、財力，降低成本，從而促進(jìn)我國紡織行業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]董紹偉，吳浩，周宇航.2014年上半年江蘇省進(jìn)口棉花質(zhì)量狀況分析[J].中國棉花，2014， 41（12）：7-9.

[2]連素梅，熊宗偉，張玉冰，等.主要進(jìn)口國別的棉花采取不同計(jì)重模式時回潮率變化對重量結(jié)果的影響[J]. 中國棉花，2012，39（10）：8-12.