进口棉花采样检验自动识别系统与网络化研发

连素梅　段永生　李朋等

摘要：进口棉花目前的现场计重及采样模式已无法满足高效、准确的工作需要。河北出入境检验检疫局技术中心新研制成功的进口棉花自动计重和采样单元识别数据采集传输及远程监控系统利用信息网络技术为进口棉花检验监管实施科学、规范的管理提供了操作平台。可实现对进口棉花现场到货、卸货、计重、采样、信息及结果采集汇总等关键环节全过程、全方位的自动化及远程智能化控制、视频监控等功能。本文介绍了该系统的功能、工作流程、开发平台的选择、工作原理和技术说明。

关键词：进口棉花；计重；采样；自动化；智能化

中图分类号： S562.092 文献标识码： A 文章编号：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

中国是世界上最大的棉花生产国和消费国，是世界最大的棉花进口国。据国家质检总局统计，2005～2014年，10年间我国从世界各地进口棉花97748批，13406万包，共2753万吨，货值共计525亿美元。经全国检验检疫部门检验为国内棉花企业索赔83505万美元巨额经济损失[1]。大量的进口棉花为弥补我国原棉品质不足，保证纺织行业的正常生产提供了有力保障，同时也给进口棉花检验监管工作带来前所未有的压力和挑战[2]。目前，检验检疫部门对进口棉花的现场检验监管主要包括计重和采样两项工作，而且是通过有限的人员频繁奔波各辖区内所有到货点，对每批进口棉花现场抽样、计重（质量，下同）进行直接监管，需要花费很长时间。检验周期的延长往往会影响进口棉花的正常索赔和使用，甚至影响企业的生产进度和经济效益。因此，利用现代信息网络技术，对进口棉花计重和采样模式实施自动化、远程智能化控制，实现无人值守有人值班的进口棉花智能电子监管系统是很有必要的。

根据全国进口棉花现场检验监管中普遍存在的实际问题，通过两年的努力，河北出入境检验检疫局成功研发了进口棉花自动计重和采样单元识别数据采集传输及远程监控系统（以下简称“系统”），并于2015年1月顺利通过国家质检总局组织的专家验收。专家一致认为：该系统利用信息网络技术，模拟进口棉花的检验检疫工作程序，实现了对进口棉花远程智能化控制、视频监控、自动计重功能、采样单元自动识别、采集数据自动化处理等功能，并研发了进口棉花自动计重、采样单元自动识别设备（专利号：2015 20133017.4）。该项目提高了进口棉花检验检疫工作效率，避免人工操作引起的错误和误差，已在试点企业得到应用。

1 系统可以实现5大功能

该系统主要包括用户管理、收用货单位检验的申报、视频监控（包括进口棉花到货时检验检疫、计重及采样过程）、代表性样品随机抽取、称量数据统计分析、上报等，能够实现进口棉花远程智能化控制、视频监控、自动计重、采样单元自动识别、采集数据自动化处理等功能。

1.1实现了进口棉花开箱检验现场远程智能化控制功能

进口棉花集装箱到货时，企业可以通过系统在线向检验检疫局（以下简称CIQ）控制端提出申报，正常情况下，系统自动接收其申报，CIQ工作人员在控制端实时进行监督卸货，从而做到集装箱随到随检。如出现异常状况，CIQ控制端可以随时关闭系统，并通知企业保护现场，及时现场勘验。

1.2 实现了进口棉花远程视频全监视功能

CIQ工作人员可以在CIQ控制端远程控制企业端的视频装置，可以实时对进口棉花的现场进行监视，实现远程视频监视功能。对CIQ工作人员无法监控到的时间段或位置也可录像存盘，以便随时调看予以监督，实现了检验检疫部门对进口棉花现场检验环节全过程、全方位监督，有利于提高进口棉花检验检疫工作的有效性。

1.3 实现了进口棉花自动化计重及统计功能

在进口棉花集装箱卸货时，系统通过衡器、计算机以及必要的机械传动设备，在系统程序化控制下实现自动化计重，同时将计重结果上传至CIQ控制端，然后通过数据库实现自动统计功能，从而大幅度减轻企业及CIQ工作人员的劳动强度，大大提高工作效率。

1.4 实现了进口棉花采样单元自动识别功能

根据进口棉花检验抽样规则，通过采样单元自动识别系统，确定采样单元，然后对计重后的棉包自动发布采样指令，并加贴采样标识，实现了采样的随机性和代表性，从根本上解决了人工采样的人为性和随意性。

1.5 实现了进口棉花数据和信息的自动采集及传输功能

在进口棉花检验现场，通过配备具有打印和扫描性能的条形码设备、数据采集和传输设备等，可以将集装箱号、铅封号、每个棉包的标识和计重结果等信息采集后通过网络上传至CIQ控制端。系统对上传的信息及数据进行整理、计算、汇总、存档，并可以和申报信息进行比对后发出处置建议。

2 系统工作流程

根据进口棉花现场计重和采样工作要求，该系统可分为客户端和CIQ控制端2个层级。

2.1 客户端层级

客户端层级主要用于进口棉花企业方便调取数据中心合同信息、提单信息，到货后完成各批次集装箱拆箱、自动计重、随机采样、标签打印等工作，并将重量数据上传至数据中心，以备CIQ控制端统计查询。客户端自动计重、采样单元自动识别的工作流程见图1。

2.2 CIQ控制端层级

CIQ控制端可以登录数据中心，通过网络视频、语音设备，可实时监控并语音控制进口棉花到货现场。视频主要用于监督企业工作程序，语音可用于对进口棉花到货现场实时发布指令，指导现场人员工作。CIQ控制端还能够方便及时地统计企业端上报的各类数据、输出报表等。CIQ控制端工作流程图见图2。

3该系统数据库、操作平台软件及开发平台的选择

3.1数据库及操作系统的选择（MICROSOFT SQL SERVER 2000/2005/2008）

服务器操作系统可选择Windows Server 2003或2008 SERVER作为操作系统，客户端操作系统可选择Windows XP 或Win 7或Win 8 作为操作系统，服务器数据库可选择Microsoft SQL SERVER 2000或2005或2008，客户端数据库为Microsoft Access 2007，Web应用服务器可选择Microsoft IIS6.0或7.0。

系统数据库采用微软Microsoft SQL SERVER 2000/2005/2008企业版超大型关系数据库，能有效实现用户需求，而且能为后期扩展留下广阔的空间。另外，Microsoft SQL SERVER 2000/2005/2008是国际化标准数据库，提供标准的数据接口，在与其他系统交互数据时不存在任何技术障碍。SQL Server除了具有扩展性、可靠性以外，还具有可以迅速开发新的因特网系统的功能，可以直接存贮 XML数据，将搜索结果以 XML格式输出等特点，有利于构建异构系统的互操作性，为面向互联网的企业应用和服务奠定了基石。

3.2 系统软件操作平台的选择（WINDOWS SERVER2003 / SERVER 2008）

Windows server2003 / Server 2008操作系统软件是微软公司在Windows2000server基础上改进后推出的新一代操作系统软件，沿用了 Windows 2000 Server 的先进技术并且使之更易于部署、管理和使用。

3.3系统软件开发平台的选择（.NET+ASP.NET+JAVASCRIPT+XML）

微软的.Net平台给应用程序开发提供了一个非常好的基础系统平台，在应用.Net开发该系统过程中，参考了J2EE的架构，设计了一套.Net下的应用系统框架，以及相应的中间件和开发工具，已经在多个项目中和软件产品中应用，取得了很好的效果。ASP.NET具有可管理性、安全性、易于部署、灵活的输出缓存、国际化等特点。

JavaScript可以方便地操纵各种浏览器的对象，可以使用JavaScript来控制浏览器的外观、状态甚至运行方式，可以根据用户的需要“定制”浏览器，从而使网页更加友好，在不需要网络和服务器的参与时可以使多种任务在用户端直接完成。

4 自动计重、采样单元自动识别设备及网络视频

4.1 自动计重及采样单元自动识别设备见图3

图3主要包含滑台（1）、滑台油缸（2）、油管（3）、液压站（4）、承重腿（5）、输送带（6）、输送滑轮（7）、支撑杆（8）、拖动电机（9）、拖货绳（10）、自动脱卸式钢勾（11）、配电柜（12）、输送带驱动电机（13）、称重托架（14）、电子秤液压站（15）、电子秤（16）、升降油缸（17）、升降线轨（18）、带液晶屏电控柜（19）、正反转油缸（20）、侧反转油缸（21）、液压站（22）、取货托架（23）、支撑腿（24）。滑台（1）的下端设置有滑台油缸（2），滑台油缸（2）上连接有油管（3），滑台油缸（2）上设置有液压站（4），滑台油缸（2）设置在称重托架（14）上，滑台（1）的一侧下端设置有承重腿（5），滑台（1）的另一端设置有输送带（6），输送带（6）内设置有数个输送滑轮（7），输送带（6）的一侧设置有支撑杆（8），支撑杆（8）的上端设置有拖动电机（9），拖动电机（9）连接有拖货绳（10），拖货绳（10）的一端设置有自动脱卸式钢勾（11），支撑杆（8）的下端设置有配电柜（12），输送滑轮（7）与输送带驱动电机（13）之间通过皮带连接，称重托架（14）上设置有电子秤液压站（15），电子秤液压站（15）的上端设置有电子秤（16），且电子秤（16）与电子秤液压站（15）之间设置有升降油缸（17），电子秤液压站（15）的两端分别设置有升降线轨（18），电子秤液压站（15）通过电线与带液晶屏电控柜（19）连接，输送带（6）的顶端下方设置有正反转油缸（20）和侧反转油缸（21），正反转油缸（20）和侧反转油缸（21）均与液压站（22）连接，输送带（6）的顶端设置有取货托架（23），取货托架（23）的一侧下端设置有支撑腿（24）。

4.2 网络及视频组网

4.2.1 网络拓扑分布 网络拓扑需要无线接入热点AP设备、路由器、光电转换器、无线路由器、交换机，其分布见图4。

进口棉花自动计重远程视频平台可满足在室外远距离范围内实现无线网络对接，操作电脑和监控摄像机实现连接外网工作。墙体机柜通过服务商光纤链路进光电转换器，转换器连接交换机，交换机分出两条线，一条给监控平台服务器，一条给路由器完成。路由器下接网络和监控平台服务器再连接外网工作，路由器下连无线AP，AP通过无线桥模式广播对接操作台无线路由器，操作台通过无线接收转换有线接入操作电脑和其他监控设备。

4.2.2 远程视频设计 系统选用专业视频设备生产厂家苏州科达生产的系列高清网络摄像机，用于前端视频图像获取及照片拍摄，其配置见图5所示。

5 自动化采集及智能化技术说明

5.1 联动模式及读数

使用带有I/O、串口的工控机作为控制主机，通过红外传感器读取棉包进入读数区域，棉包被托举静置2秒钟，同时采用上海耀华 XK3190-C8+电子地磅，RS232串口每秒读取100个读数，例如：A1=250.23，A2=250.21，A3=250.23，A4=250.23，A5=260.52，A6=250.23......A200=255.66，

函数MODE（A1：A200）=250.23 ，（MODE函数，是读取数值中出现概率最高的数值）这个读数就是读取200个读数后棉包的实际静置重量值，通过T检测法检验，差异值≤0.01 kg，国家相关规定误差率≤2.5 kg。

5.2 抽样

依据进口棉花质量监管系统中不同供棉商的评级标准，确定抽样比例，然后使用随机函数给出需要抽样的棉包，并打印出标签如下。

5.3 网络及视频技术

利用现今发达的宽带技术，可以实现现场和管理部门、中央数据库的实时链接，完成互联网最后一公里的建设，这样极大节约了企业和管理部门的人力物力，企业在录入棉花报检号的同时，合同中各个批次、集装箱信息等数据都可以直接从进口棉花监管系统中获得，通过自动重量采集、签约过程后，每个集装箱的棉花进口信息（进口国、每包重量、抽样信息、收货单位等）自动计入进口棉花中央数据库中，同时监管部门也不用驱车去现场监督逐包衡重，通过实时监控（网络视频），在后台就可以现场指挥并且记录全部开箱、卸车、称重、扦样的全部过程，1080P高清录像资料保存6个月，以备事后调阅。

6结论

进口棉花自动计重和采样单元识别数据采集传输及远程监控系统充分利用现代信息网络技术，可实现对进口棉花现场到货、卸货、计重、采样、信息及结果采集汇总等关键环节全过程、全方位的自动化及远程智能化控制、视频监控等功能。一方面为进口棉花检验监管实施科学、规范的管理提供了操作平台，有助于提高进口棉花检验检疫工作质量及工作效率，有利于进口棉花索赔工作及时、顺利完成，更好更快地为国家和企业挽回经济损失；另一方面，可以为进口棉花企业节省大量的时间、人力、物力、财力，降低成本，从而促进我国纺织行业健康发展。

参考文献

[1]董绍伟，吴浩，周宇航.2014年上半年江苏省进口棉花质量状况分析[J].中国棉花，2014， 41（12）：7-9.

[2]连素梅，熊宗伟，张玉冰，等.主要进口国别的棉花采取不同计重模式时回潮率变化对重量结果的影响[J]. 中国棉花，2012，39（10）：8-12.