1 引言

《中國制造2025》中明確指出:“把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。依托優勢企業, 緊扣關鍵工序智能化、關鍵崗位機器人替代、生產過程智能優化控制、供應鏈優化, 建設重點領域智能工廠/數字化車間”。可以看出, “供應鏈優化”是智能制造的核心內容之一。汽車衡計量作為工廠生產原材料進廠的重要驗收環節, 計量網絡化、自動化、智能化水平對銅冶煉企業智能化工廠建設起著重要的作用。無人值守磅房建設符合銅冶煉企業智能化工廠建設的要求。

一些供應商和客戶, 試圖在過磅過程中通過增加凈重、減少凈重或虛假開票來獲取非法利益, 既有司磅員內部作弊、也有外來司機作弊、更有司機與司磅員串通作弊的現象。這種現象可能給工廠造成極大的經濟損失, 少則幾十萬多則幾百萬。所以, 急需一套更加完善的稱重管理系統, 不僅對稱重過程進行自動控制, 通過電腦自動采集數據, 對磅單打印次數做限制, 增加防作弊措施防止人為干擾, 實現過磅過程無人值守自動稱重, 同時實時監控磅房稱重情況, 并將數據、圖像、各種日志文件實時上傳至服務器進行集中管理, 保證數據的完整性和準確性, 同時更便于管理層對各種數據信息的及時監管。

2 銅冶煉企業計量現狀

(1) 磅房分散, 點多面廣, 計量作業人員比例高計量人員管理難度大。

(2) 磅房計量作業量大, 計量人員勞動強度大。

(3) 磅房自動化、信息化程度低, 效率低、易出錯。上下游信息流脫節, 數據重復錄入, 計量作業時, 需計量人員手工錄入信息, 同時需人工確認計量憑證、目測確認實物、目測判斷計量狀態、在紙質計量小票上記錄信息。計量操作人員錄入數據多, 操作繁瑣, 易導致差錯。

(4) 磅房計量過程, 人工監控車輛效果不佳。計量結果受人為因素影響大, 且事后難以追溯。計量作業人員內外勾結等計量作弊事件時有發生。

(5) 部分中間物料未實現計量, 通過估算重量, 不利于物料平衡管理。

3 汽車衡無人值守的建設內容及目標

3.1 汽車衡無人值守建設內容

建立計量控制中心:保留部分計量人員對各汽車衡進行遠程控制, 需要時對重要產品及中間物料的計量過程進行監控。

實現汽車車輛一卡通管理:提送貨計量車輛, 進廠自助領卡, 出廠自助收卡, 實現車輛進廠信息化管理。

建設無人值守汽車衡:在實現車輛管理一卡通基礎上, 由司機自助刷卡, 銅金銀原料通過計量人員遠程控制計量, 其它進出廠物料系統自動完成計量, 中間物料實現全自動計量。

3.2 汽車衡無人值守建設目標

實現信息集成。實現計量信息與采購物流、銷售物流信息的集成, 實現數據網絡無紙化傳遞, 強化進出廠物流信息的監控, 提高計量工作效率, 降低過磅人員勞動強度, 減少人工操作錯誤。

建立集中計量平臺。建立統一的無人值守計量信息系統, 打造計量綜合管理平臺, 實現所有物資計量業務的標準化、電子化和集成化, 實現減員增效, 提高計量效率。

提高計量數據的可靠性。采用紅外光柵、車號自動識別、異常監控等多種防作弊技術手段, 減少或杜絕人為因素對計量數據的影響, 提高計量數據的可靠性。

4 汽車衡無人值守的設計理念和原則

4.1 設計理念

采用目前先進的計算機、通訊及控制技術, 結合用友公司無人值守磅房自動稱重工程經驗及對本專業的新理念, 全面提高儲運自動化的控制和管理水平, 提高對市場的反應能力及工作效率, 降低運營成本。

4.2 設計原則

(1) 實用性:本系統保證系統軟硬件的有機配合, 滿足工廠作業車輛自動化管理的實際需要。

(2) 開放性:本系統的所有硬件和軟件均采用符合相關國家和國際標準的產品, 并能與調度中心現有設備無縫集成。

(3) 先進性:充分利用先進的、成熟可靠的信息控制通信技術, 保證系統達到國內先進水平。

(4) 可擴展性:系統采用標準的接口, 保證能夠隨著業務的發展和需求的變化靈活進行升級與擴充。

(5) 易維護性:本系統的維護盡量做到簡單易行, 充分考慮維護工作的需要, 盡量做到通用化、模塊化, 并提供充分的培訓、必要的備件, 減少維護工作量, 降低維護工作的強度和難度。

5 業務流程設計

5.1 汽車車輛一卡通管理進出廠業務流程

汽車車輛一卡通管理進出廠業務流程見圖1。

圖1 汽車車間進出廠流程   下載原圖

5.2 無人值守汽車衡業務流程

5.2.1 提送貨車輛計量流程

提送貨車輛計量流程見圖2。

圖2 提送貨車輛計量流程   下載原圖

流程說明:

(1) 司機開車上磅, 停車熄火, 至自助終端進行刷卡。

(2) 車檢器檢測地感上無車后, 道閘自動關閉。

(3) 刷卡后, 觸摸屏帶出計量相關信息, 司機對信息進行核對, 無誤后, 進行確認。

(4) 系統進行流程校驗:紅外卡位檢查、RFID車牌與系統車牌檢查、數據穩定性檢查等。當流程校驗有一項或多項未通過時, 計量監控中心報警, 同時磅房現場分別進行提示和語單播報:流程校驗提示“該車號的流程應為xx, 請至該崗位進行處理”;紅外卡位檢查提示“車輛未停好, 請移動車輛再進行過磅”;RFID車牌檢查提示“電子車牌識別錯誤, 請等待監控中心確認”;數據穩定性檢查提示“汽車衡讀取未穩定, 請重新進行確認”;皮重異常提示“該車歷史皮重xx.xx, 本次皮重xx.xx, 超出容差范圍, 請等待監控中心確認”……。

(5) 檢查不通過時, 經司機調整或監控中心處理后, 重新確認計量。

(6) 檢查全部通過或計量中心確認后, 系統自動保存計量數據, 同時完成照片抓拍, 并進行語音提示:“計量完成, 重量xx.xx噸, 請下磅”。二次計量自動打印計量單。

(7) 道閘自動抬起, 司機開車下磅。

(8) 系統進入下一車稱重流程。

5.2.2 中間物料倒運車輛計量流程

中間物料倒運車輛計量流程見圖3。

圖3 中間物料倒運車輛計量流程   下載原圖

流程說明:

(1) 司機開車上磅, 停至秤中央。

(2) 司機進行刷卡 (不下車計量) 。

(3) 車檢器檢測地感上無車后, 道閘自動關閉。

(4) 系統進行流程校驗:紅外卡位檢查、RFID車牌與系統車牌檢查、數據穩定性檢查等。當流程校驗有一項或多項未通過時, 計量監控中心報警, 同時磅房現場分別進行提示和語單播報:流程校驗提示“該車號的流程應為xx, 請至該崗位進行處理”;紅外卡位檢查提示“車輛未停好, 請移動車輛再進行過磅”;RFID車牌檢查提示“電子車牌識別錯誤, 請等待監控中心確認”;數據穩定性檢查提示“汽車衡讀取未穩定, 請重新進行確認”;皮重異常提示“該車歷史皮重xx.xx, 本次皮重xx.xx, 超出容差范圍, 請等待監控中心確認”……。

(5) 檢查不通過時, 經司機調整或監控中心處理后, 重新確認計量。

(6) 檢查全部通過或計量中心確認后, 系統自動保存計量數據, 同時完成照片抓拍, 并進行語音及LED屏提示:“計量完成, 重量xx.xx噸, 請下磅”。二次計量自動打印計量單。

(7) 道閘自動抬起, 司機開車下磅。

(8) 系統進入下一車稱重流程。

6 汽車衡無人值守主要功能

6.1 車輛一卡通管理

自助領卡 (IC卡) 。

自動排隊。

自助收卡 (IC卡) 。

RFID收發管理。

內部倒運車輛注冊管理。

6.2 遠程監控管理

司磅作業指令的調度分配。

對作業終端的任務指派。

可對特定物料進行遠程操作計量 (原料必須由中心人員監控確認后, 才能完成計量) 。

計量作業全過程信息的監控。

各磅房現場圖像的遠程監控。

各磅房現場設備狀態的遠程監控。

各磅房現場室外照明遠程控制。

現場自助計量不具備條件時遠程協助, 計量中心監控人員可以連接到對應的磅房進行遠程人工司磅作業。

視頻監控、數據監控、紅外監控的異常的報警及處理。

語音對講。

6.3 自動讀數

支持各種流行汽車衡計量衡器。

實現特定物料 (原料) 半自動計量, 即計量中心確認計量。

皮重計量自動讀數。

實現特定物料免皮計量 (如硫酸、尾礦、渣精礦、部分中間物料) 。

實現記錄平板車上的斗數 (堿式碳酸銅) 。

實現超載手動撤銷 (外銷物料、尾礦) 。

毛重計量自動讀數。

自動計算凈重。

自動根據規則扣減雜物量。

自動記錄計量時間。

自動帶入預告信息。

汽車衡一車多物料循環計量 (銅材公司物料、鋼材) 。

銅材公司借液氧車拉液氧:空車過磅A (銅冶煉企業) →重車過磅B (銅材) →空車過磅B (銅材) →重車過磅A (銅冶煉企業) 。

6.4 視頻監控

過磅操作室視頻監控錄像。

磅房現場多角度視頻監控錄像。

遠程過磅現場多角度視頻監控。

單筆業務視頻監控錄像分段。

多角度過磅照片拍攝。

6.5 數據監控

皮重自動監控, 主要以歷史皮重分析為主。

毛重自動監控。

重復過皮監控。

重復過毛監控。

逃避過毛監控。

檢斤單打印嚴格控制。

檢斤單打印記錄監控。

計量數據修改記錄監控。

6.6 紅外監控

杜絕車輛不完全上磅。

解決兩車同時上磅。

智能判斷汽車是否上衡, 并給司機停車信號。

6.7 刷卡 (含RFID標簽) 管理

防止大車小車互換車牌。

防止串通更換貨物舞弊。

自動識別并核實車輛身份。

6.8 語音提示管理

磅房現場與指揮中心對講。

自動播報車輛信息。

自動播報車輛稱重信息。

流程校驗異常提醒。

紅外卡位檢查異常提醒。

RFID車牌檢查異常提醒。

數據穩定性檢查異常提醒。

皮重異常提醒。

……

6.9 LED顯示管理 (中間物料磅房)

將車號、重量等信息顯示在LED屏幕上。

支持自定義的信息發布功能。

6.1 0 信號控制管理

通過智能道閘控制車輛過磅秩序。

通過紅綠燈信號控制車輛過磅秩序。

6.1 1 特別處理

授權條件下的特殊修改。

補票。

掛單。

6.1 2 數據審核管理

計量數據手動扣雜管理。

計量數據審批流。

計量報告單打印 (任意時間段明細) 。

計量日報、快報、月報、年報生成。

6.1 3 實時查詢

計量單查詢。

日報查詢。

月報查詢。

計量單關聯照片、視頻查詢。

7 汽車衡無人值守主要硬件

汽車衡無人值守主要硬件見表1。

表1 汽車衡無人值守主要硬件     下載原表

8 汽車衡外圍硬件集成及安裝

汽車衡外圍硬件集成及安裝見圖4。

9 計量監控中心建設

9.1 計量監控中心總體布局

計量監控中心總體布局見圖5。

圖5 計量監控中心總體布局   下載原圖

圖4 汽車衡外圍硬件安裝圖   下載原圖

9.2 計量監控中心施工安裝要求

9.2.1 操作控制臺安裝要求

(1) 操作控制電腦的位置應在拼接屏幕的正對面, 要求操作員可以方便直觀地看到拼接屏的操作。如果有專門隔斷的操作控制室, 則操作控制室與大屏顯示室之應有透明玻璃, 方便操作員的觀看。

(2) 控制電腦應盡可能位于拼接屏的正對面方向, 并與拼接屏有合適的距離, 以便于調試、色彩調整等操作。

9.2.2 大屏安裝要求

(1) 承重要求:長期承重350kg/m2。

(2) 確保安裝結實, 承重力強;支架要現場考慮承重并做加固處理。

9.2.3 光線要求

(1) 燈光照明建議采用內藏筒燈, 燈光不宜直接對準屏幕方向, 距離屏幕保持3m以外, 以免影響投射效果。

(2) 因計量控制中心窗戶較大, 應避免日照光線直射, 用窗簾遮光, 窗簾應采用深色。

9.2.4 走線及線槽要求

(1) 弱電線纜 (VGA、視頻、串口線等) 應與強電線纜隔開走線, 避免信號干擾。如果是用走線槽, 則不能共用一個走線槽, 應分不同的走線槽分開走線。

(2) 從信號源 (計算機VGA信號、視頻信號) 和控制電腦到矩陣之間要有走線槽, 走線距離盡量短。

9.2.5 空調要求

(1) 拼接屏背后的維修通道內要有良好的溫度控制和散熱措施。如果是中央空調應有空調進、出風口, 如果沒有中央空調, 應加設專門的空調, 空調功率大小視大屏規模而定。

(2) 位于液晶拼接顯示屏室內的空調 (中央空調或柜式空闊) , 其出風口位置離拼接屏0.4m左右較好, 并且, 出風口的風絕對不能對著液晶拼接顯示墻直吹, 要朝遠離液晶拼接顯示墻的方向吹, 以避免冷熱不均勻而損壞。

(3) 放在液晶拼接顯示屏前面的空調機 (柜式機) 要朝遠離屏幕的方向吹, 不能垂直對著屏幕吹, 以免屏幕結露。

(4) 液晶拼接屏前面 (吊頂天花上) 的空調出風口, 距離屏幕不少于1m。

9.2.6 供電電源

(1) 考慮到系統可能會遇到特殊情況從而發生斷點再通電的電流沖擊, 拼接單元本身具備電源保護設計, 保證了設備的正常安全的運行。

(2) 系統的電源為AC 220V±5%;用有保護接地線的三眼插座;插座數與拼接單元數量有關。

(3) 拼接系統和矩陣、處理器等外接設備及控制PC等要求同相供電和獨立供電。

(4) 電源電壓要穩定、可靠, 特別要防止斷電后立即加電, 因此, 原則上要求拼接系統的電源必須經過相應功率UPS供電。

(5) 系統設備要有良好的接地, 接地電阻<5Ω, 保證遇到雷擊等特殊狀況時設備不損壞。

9.2.7 系統環境

(1) 拼接系統的背面是維修通道, 維修通道寬度一般不小于0.60m。

(2) 要求有較好的溫度和濕度控制。

1 0 汽車衡無人值守防作弊

1 0.1 紅外光柵防作弊

在磅體兩端和兩側各安裝一對紅外對射儀, 紅外線設備通過信號線連接到PLC。當光束被阻擋時, 紅外對射儀將信號發送到PLC, 地磅稱重軟件從PLC提取信號, 當檢測到報警信號后, 系統禁止稱重系統數據保存, 稱重流程終止, 計量監控中心收到報警。見表2。

表2 紅外光柵防作弊     下載原表

1 0.2 視頻監控防作弊

采用視頻監控、圖像抓拍、攝影和車號識別達到防作弊目的, 每臺汽車衡安裝6個攝像頭 (含自助終端自帶1個攝像頭) 。在秤的前后兩端各安裝1個帶車號識別的監控攝像頭, 用來識別車牌、抓拍車牌號圖像、過程攝像;在磅房頂部安裝2個監控攝像頭, 用來抓拍車輛車廂;在自助終端上方安裝1個監控攝像頭, 監控自助終端狀況和司機行為;自助終端自帶1個攝像頭, 監控司機行為。視頻錄像集中存放數據中心, 視頻錄像集中存儲中心, 視頻保存3個月視頻以上的空間。照片同計量數據長期保存

1 0.3 RFID防揭電子標簽防作弊

為了加強管理, 更進一步堵住管理中的漏洞, 引入成熟的RFID射頻技術。運輸車輛玻璃上粘貼一張防揭式RFID卡 (圖6) , 在秤的前后兩端正上方各安裝1個RFID射頻讀寫器, 用來識別車輛相關信息, 這樣既可杜絕車輛入場后套牌、更換牌照等作弊行為, 也可以提高整個系統的自動化程度, 確保了數據的準確性和可靠性, 人為的作弊機率大大降低。

圖6 RFID防揭電子標簽粘貼位置圖   下載原圖

1 1 汽車衡無人值守施工組織設計

1 1.1 施工組織方案的簡要說明

汽車衡無人值守項目以信號專業為主體專業, 電力、工務等相關專業為配套專業。施工時盡量減少對行車的干擾, 在不影響計量業務的情況下施工。

為保證行車和施工安全, 施工單位必須與運營單位認真協調, 密切配合。必須嚴格按照施工規范施工, 并設置必要的防護。

1 1.2 控制工程采取的主要施工方法和措施

為了降低施工過程中對現場作業造成影響, 前期施工根據現場作業情況分步進行室外新設備的安裝。網絡對接前應做好充分的準備工作。

1 2 汽車衡無人值守預期效益

無人值守磅房的實施, 將促進工廠計量水平質的飛躍。有利于實現計量業務數據的規范化、標準化、電子化和集成化。無人值守磅房顛覆了傳統的計量方式, 大大提升了勞動效率, 顯著提高了物資計量水平, 有效地杜絕了各種計量作弊行為, 將為工廠帶來顯著的經濟效益和社會效益。

(1) 自助計量, 杜絕人為因素對計量的影響。司機在前端利用IC物流卡進行自助計量, 切斷了司磅員和司機之間的聯系, 避免了“人情磅”等現象的發生, 運用技術手段杜絕了人為因素對計量的影響。

(2) 紅外限位, 提高計量可靠性。汽車衡秤體兩端安裝紅外限位裝置, 限定了稱重位置, 避免了車輛不完全上磅, 壓磅邊過磅的現象, 有效地防止了作弊現象的發生。

(3) 車號自動識別, 確保計量與實際一致。利用圖像識別技術 (汽車衡) 實現車號的自動識別。此技術的應用, 確保實際車號與計量信息車號一致, 避免了人為原因造成的失誤以及換車等作弊現象的發生。

(4) 多方位的視頻監控, 強化對計量過程的監管。計量監控中心能夠同時視頻監控每臺秤的車輛車牌、車廂內部和停放位置等信息, 并進行實時錄像和過衡狀態拍照。多方位的視頻監控使得遠程司磅和管理人員如臨其境, 強化對計量過程的監管。

(5) 智能道閘應用, 加強車輛上下衡的規范化管理。智能擋車和自動道閘功能實現程序流程自動控制道閘起落指示, 提示車輛通行狀態, 能夠加強車輛上下衡的規范化管理。

(6) IC卡技術應用, 實現閉環管理。IC卡貫穿于整個業務過程, 將所有業務點連接成一條完整業務線并將重要信息存儲在卡片中。實現了計量系統與物流、生產等系統無縫銜接, 實現閉環管理, 規范了計量流程, 降低了出錯率。

(7) 設備遠程重啟與控制, 提高勞動效率。針對計量現場分散、相距較遠的情況, 設計燈光遠程開關功能, 設計計量現場稱重計算機的遠程重啟功能, 有效地縮短了檢修人員處理事故的時間, 將有利于提高勞動效率。