劉偉
【摘? 要】智能稱(chēng)重系統(tǒng)集成了強(qiáng)大的財(cái)務(wù)、采購(gòu)報(bào)表、銷(xiāo)售報(bào)表、稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)、質(zhì)檢數(shù)據(jù)、結(jié)算等功能,不僅能夠遠(yuǎn)程查詢(xún)過(guò)磅單信息,而且能夠查詢(xún)地磅自動(dòng)抓拍圖像、庫(kù)存狀態(tài)、中控室生產(chǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控。
【關(guān)鍵詞】智能化;無(wú)人值守;汽車(chē)衡;稱(chēng)重
引言
傳統(tǒng)的汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)為單機(jī)工作模式,僅具備了電子稱(chēng)重計(jì)量的基本功能,即稱(chēng)重、打印,沒(méi)有聯(lián)網(wǎng),不能實(shí)現(xiàn)信息共享,導(dǎo)致工作效率低、準(zhǔn)確率不高。特別是在一些?;沸袠I(yè),整個(gè)業(yè)務(wù)流程中大量的人工干預(yù),引發(fā)稱(chēng)重車(chē)輛排隊(duì)、擁堵、人員滯留,給企業(yè)帶來(lái)安全和經(jīng)營(yíng)方面的隱患。本文在充分考慮企業(yè)原有汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)利舊的基礎(chǔ)上,提出了一種智能化無(wú)人值守汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng),能夠?yàn)槠髽I(yè)提供高效、安全的稱(chēng)重業(yè)務(wù)場(chǎng)景,從而進(jìn)一步提升企業(yè)的自動(dòng)化、信息化、智能化應(yīng)用水平,提高效率,降低成本。
1.概述
1.1系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)以高效管理、精準(zhǔn)計(jì)量、信息共享和個(gè)性設(shè)計(jì)為整體目標(biāo),主要由智能化稱(chēng)重管理平臺(tái)、交通指示子系統(tǒng)、車(chē)輛引導(dǎo)子系統(tǒng)、紅外檢測(cè)子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、語(yǔ)音廣播子系統(tǒng)、車(chē)牌識(shí)別子系統(tǒng)組成,實(shí)現(xiàn)從車(chē)輛進(jìn)入到離開(kāi)的全過(guò)程視頻監(jiān)控和流程管控,并通過(guò)采集汽車(chē)衡的稱(chēng)重狀態(tài)和數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)和業(yè)務(wù)流的閉環(huán)管理,全程無(wú)人工干預(yù)。
1.2業(yè)務(wù)場(chǎng)景
本系統(tǒng)計(jì)量方式設(shè)計(jì)為單向模式,上秤方向設(shè)置紅綠燈。綠燈狀態(tài)時(shí)表示汽車(chē)衡正常,車(chē)輛可以上秤,如果有車(chē)計(jì)量或者秤體維護(hù)時(shí),紅綠燈為紅色。下秤方向設(shè)置道閘,計(jì)量完成后,道閘可通過(guò)程序自動(dòng)或者司磅員手動(dòng)抬起,引導(dǎo)車(chē)輛下秤。在汽車(chē)衡的前后分別設(shè)置紅外對(duì)射光電開(kāi)關(guān),防止稱(chēng)重過(guò)程的車(chē)輛壓邊或跟車(chē)。在需要提醒司機(jī)的情況下通過(guò)語(yǔ)音廣播系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)語(yǔ)音提醒。本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程中,采用了車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車(chē)號(hào)的自動(dòng)識(shí)別,在提高效率的同時(shí)更能夠防止作弊以及人為操作帶來(lái)的錯(cuò)誤,減少經(jīng)濟(jì)損失。秤體前后設(shè)置兩臺(tái)攝像機(jī),計(jì)量過(guò)程通過(guò)硬盤(pán)錄像機(jī)實(shí)時(shí)錄像,并在計(jì)量取數(shù)時(shí),自動(dòng)抓拍車(chē)輛的前后車(chē)牌圖片。用戶(hù)計(jì)量發(fā)生異議時(shí),可以通過(guò)圖片和錄像進(jìn)行追溯。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單向計(jì)量,但在特殊情況下,可通過(guò)授權(quán)和設(shè)置打開(kāi)下秤方向道閘,也可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急情況下的雙向計(jì)量要求。
2.視頻聯(lián)動(dòng)地磅稱(chēng)重智能識(shí)別原理
2.1車(chē)牌識(shí)別
車(chē)牌識(shí)別主要包括車(chē)牌定位與字符識(shí)別2個(gè)階段。在車(chē)牌定位階段,綜合應(yīng)用2種定位方式對(duì)車(chē)牌進(jìn)行初步定位檢測(cè),然后使用CNN模型對(duì)檢測(cè)到的候選車(chē)牌進(jìn)行判斷;在字符識(shí)別階段,將分割出的字符輸入到設(shè)計(jì)好的CNN模型中進(jìn)行訓(xùn)練,得到的輸出結(jié)果即為識(shí)別的車(chē)牌字符。
常見(jiàn)的車(chē)牌定位法有邊緣檢測(cè)定位法、顏色定位法、文字定位法。邊緣檢測(cè)定位法適用于非車(chē)牌區(qū)域垂直邊緣較少的情況;顏色定位法適用于車(chē)身及背景中無(wú)藍(lán)色和黃色干擾的情況;文字定位法在弱光條件下定位效果優(yōu)于其他2種方法。針對(duì)煤礦常用運(yùn)輸車(chē)輛背景顏色較為復(fù)雜的情況,系統(tǒng)綜合采用邊緣檢測(cè)定位法和文字定位法。
車(chē)牌定位算法步驟:①對(duì)待識(shí)別圖像進(jìn)行高斯濾波,去除噪聲;②對(duì)濾波后的圖像進(jìn)行灰度化處理,為邊緣檢測(cè)做準(zhǔn)備;③使用Sobel算子檢測(cè)圖像中的垂直邊緣;④將Sobel算子生成的灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像;⑤采用形態(tài)學(xué)閉操作將車(chē)牌字母連接成一個(gè)連通域,便于取輪廓;⑥截取各連通域輪廓,便于形成最小外接矩形;⑦根據(jù)車(chē)牌尺寸排除不可能是車(chē)牌的矩形;⑧通過(guò)角度判斷進(jìn)一步排除一部分車(chē)牌矩形;⑨旋轉(zhuǎn)候選車(chē)牌矩形,使其水平;瑏瑠歸一化候選車(chē)牌矩形。
2.2多特征匹配
為防止車(chē)輛駛出時(shí)偷換車(chē)牌,采用車(chē)頭多特征抽取匹配方法,對(duì)沒(méi)有車(chē)牌建檔的車(chē)輛進(jìn)行關(guān)聯(lián)識(shí)別。具體步驟:①利用車(chē)牌識(shí)別得到的車(chē)牌寬度和高度計(jì)算車(chē)頭區(qū)域,將車(chē)頭區(qū)域均分成10個(gè)子塊;②對(duì)車(chē)頭圖像進(jìn)行歸一化、銳化邊緣和去除噪聲等預(yù)處理;③計(jì)算每個(gè)子塊的HSV(Hue,Saturation,Value,色調(diào)、飽和度、亮度)顏色空間,得到每個(gè)子塊的顏色直方圖;④計(jì)算每個(gè)子塊若干關(guān)鍵點(diǎn)的紋理特征;⑤比對(duì)當(dāng)前車(chē)頭的特征序列和車(chē)輛檔案中對(duì)應(yīng)車(chē)牌號(hào)的車(chē)頭特征序列,如果二者協(xié)方差距離小于0.3,則該車(chē)沒(méi)有套牌,反之為套牌車(chē)輛。
2.3視頻與稱(chēng)重聯(lián)動(dòng)
在車(chē)牌識(shí)別的同時(shí),稱(chēng)重儀對(duì)完全上磅的車(chē)輛進(jìn)行稱(chēng)重,并將采集的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)直接讀取稱(chēng)重儀數(shù)據(jù),讀取數(shù)據(jù)時(shí)可設(shè)置讀取條件,如當(dāng)稱(chēng)重儀數(shù)據(jù)超過(guò)16t(可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整)后,系統(tǒng)認(rèn)為有車(chē)上磅,允許記錄數(shù)據(jù)(作為車(chē)輛皮重參考值),在一段時(shí)間內(nèi)自動(dòng)比較,記錄最大值作為裝車(chē)總重,存入數(shù)據(jù)庫(kù)。稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)通過(guò)RS232通信端口在聯(lián)網(wǎng)情況下直接送達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù),并通過(guò)服務(wù)器軟件完成匯總和記錄,這樣避免人為干預(yù),確保了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。
3.系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)
3.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)交通指示系統(tǒng)。交通指示系統(tǒng)安裝于現(xiàn)場(chǎng)汽車(chē)衡旁邊,提示駕駛員汽車(chē)衡狀態(tài)。主要參數(shù)為DC12V電源、LED、紅綠兩色和IP54防護(hù)等級(jí)。
(2)車(chē)輛引導(dǎo)系統(tǒng)。車(chē)輛引導(dǎo)系統(tǒng)主要通過(guò)對(duì)閘桿的升降控制來(lái)引導(dǎo)稱(chēng)重車(chē)輛的上秤或下秤。智能化稱(chēng)重平臺(tái)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞,根據(jù)汽車(chē)衡稱(chēng)重狀態(tài)、紅綠燈、紅外檢測(cè)等信號(hào),發(fā)出指令給車(chē)輛引導(dǎo)系統(tǒng)來(lái)控制閘桿升降。在汽車(chē)衡的前端和后端分別安裝一個(gè)閘桿,閘桿由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng),主要技術(shù)指標(biāo)為AC220V/50Hz電源、閘桿升/降時(shí)間≤6秒和300W功率。
(3)紅外檢測(cè)防作弊系統(tǒng)。電子汽車(chē)衡紅外檢測(cè)防作弊系統(tǒng)主要由定位開(kāi)關(guān)和室內(nèi)控制柜組成。每臺(tái)汽車(chē)衡分別在出口和入口處安裝1對(duì)定位開(kāi)關(guān),定位開(kāi)關(guān)為開(kāi)關(guān)量常閉輸出。當(dāng)車(chē)輛上秤時(shí),系統(tǒng)根據(jù)定位開(kāi)關(guān)的信號(hào)判斷車(chē)輛是否在可稱(chēng)重位置內(nèi),智能化稱(chēng)重平臺(tái)收到指令后,決定車(chē)輛是否可以開(kāi)始稱(chēng)重。如果車(chē)輛不在可稱(chēng)重位置,稱(chēng)重系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)入稱(chēng)重流程,系統(tǒng)不會(huì)記錄稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)和打印磅單。
3.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)稱(chēng)重計(jì)量模塊。計(jì)算機(jī)與汽車(chē)衡控制器通過(guò)串口連接,主要讀取汽車(chē)衡的工作狀態(tài)和稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)。控制器的通信設(shè)置為串行口COM1、波特率1200、7位偶校驗(yàn)、校驗(yàn)和禁止、連續(xù)輸出方式。稱(chēng)重計(jì)量模塊主要功能包括皮重計(jì)量、毛重計(jì)量、凈重計(jì)量、二次計(jì)量、報(bào)表、磅單打印等。
(2)用戶(hù)與權(quán)限管理模塊。用戶(hù)管理主要用于磅房對(duì)本地司磅員信息進(jìn)行編輯維護(hù),可新建司磅員并為其設(shè)置權(quán)限或刪除無(wú)效用戶(hù)數(shù)據(jù)。用戶(hù)賬戶(hù)除用于控制司磅員登錄系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)操作外,還將在各個(gè)業(yè)務(wù)操作過(guò)程中記錄當(dāng)前操作用戶(hù),便于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的跟蹤、監(jiān)管。
4.結(jié)語(yǔ)
無(wú)人地磅是對(duì)傳統(tǒng)人工過(guò)磅的一次重大的改進(jìn),相對(duì)于原來(lái)的人工過(guò)磅不僅節(jié)省了時(shí)間、人力同時(shí)效率也有了質(zhì)的飛躍,對(duì)公司的全面發(fā)展也起到了至關(guān)重要的作用,我相信無(wú)人過(guò)磅以后的發(fā)展會(huì)更加的完善,效率會(huì)有更大的提升,各個(gè)工廠(chǎng)以及相關(guān)攪拌站、礦山等都會(huì)陸續(xù)引進(jìn)無(wú)人過(guò)磅系統(tǒng),這是必然的趨勢(shì)。
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