基于远程虚拟仿真技术的汽车衡检定方法

摘要：大型集装箱码头使用的汽车衡，通常在数量上有几十台乃至上百台，安装方式也是密集地排列在进、出闸口，汽车衡仪表全部集中放置在闸口旁的设备间内，这为汽车衡的检定工作提出了新的课题，它打破了那种传统的一秤一磅房的安装方式，使得传统的汽车衡检定方式发生了变化。为适应生产所需，我们开发了汽车衡在线智能诊断系统，该系统是将所使用的一台或多台汽车衡接入计算机网络中，利用诸多先进技术收集汽车衡的运行状态信息，对汽车衡进行运行管理、维修保养、远程监控、故障排除、检定管理、使用场景再现等等的综合性、一体化系统。本文就如何运用该系统中的远程虚拟仿真技术针对大型集装箱码头的汽车衡检定工作进行了全面的探讨。

关键词：汽车衡检定;远程虚拟仿真;图像压缩;视频再现;音频传播

1汽车衡在线智能诊断系统中用于汽车衡检定所采用的技术

远程虚拟仿真技术的实现方法是：（1）将汽车衡称重仪表的操作显示屏幕做成虚拟图像，经过图像压缩技术，通过网络TCP/IP协议传输到计算机软件，计算机软件利用算法来解析压缩文件，然后还原至计算机屏幕上。由于仪表的图像很多，涉及到所有的操作显示界面，采用特殊的屏幕采集方式，利用算法软件不断的轮询各个显示界面（涉及到不同像素和大小），同时还要将界面信息压缩好后传至办公室计算机，实时性要求非常高。（2）办公室计算机软件还原显示仪表操作界面后，这个只是完成了一部分显示的功能，更重要的是进行远程操作，才是真正意义上的仿真终端的实现。因此，软件在显示界面的同时，设计了仿真的虚拟按键，比如1～9的数字键，上下左右的方向键及回车键等等，当这些按键在获取焦点并触发“按下”的动作的同时，通过基于TCP/IP的网络传输协议发送至汽车衡称重仪表。（3）仪表接受对方的命令后，根据命令的定义不同，结合当前的显示界面，进行不同功能实现（对传感器参数的角差调整、编址、校正等调整设置;对汽车衡系统仪表自诊断、传感器维护、日志文件等的维护），也实时的将界面压缩文件反馈至计算机软件进行同步显示，做到任意一方操作，都能同步显示统一功能界面。

其设计思想就是将汽车衡称重仪表的界面显示在远程电脑上，并且界面的各个按钮都可以操作，所显示的称重数据和信息与实物仪表完全一致。例如现在实物仪表显示汽车衡称重后仪表未归零，而现在需要去现场实物仪表那做清零操作，就完全可以在办公室电脑上对着这个远程虚拟仿真界面的清零按钮轻点一下鼠标，这样，清零操作就完成了，与在实物仪表上操作的结果是一样的。如果需要对实物仪表进行其它操作，比如：查看衡器信息，对传感器参数进行调整，对仪表进行设置等等，都可以在这里完成。

所开发的软件分为两部分，一部分作为仪表软件安装在汽车衡称重仪表，一部分作为终端软件安装在虚拟仿真终端。

仪表软件实时采集显示界面的图案。汽车衡称重仪表每次显示不同的界面，软件会实时的保存当前的图片至仪表的内存，有几种方式会触发仪表保存显示界面的图片，第一，接到命令后需要切换仪表显示的界面;第二，仪表界面显示的内容发生变化，比如主界面的重量变化，传感器内码值、温度等信息變化;第三，仪表界面没有变化时，理论上每秒3～5张图片会自动保存至仪表内存。

触发以上几个条件后，仪表软件会把界面图片保存至内存，主要是两方面的数据，第一是像素位置数据，类似于XY坐标，第二是每个像素的颜色数据。然后需要压缩图像以提高传输效率，仪表软件首先会确定图像中哪些区域是相同的，哪些是不同的。包括了重复数据的图像（例如仪表背景色蓝色） 就可以被压缩，只有蓝色的起始点和终结点需要被记录下来。但是蓝色可能被数字、标记符号等对象掩盖，这些就需要另外记录，这样可以删除一些重复数据，大大减少要保存的图像尺寸。

2极大地改善了检定工程师的工作环境并提高了检定工作效率

大型集装箱码头进出闸口的汽车衡通常是集中放置，且仪表都放在旁边的设备间，与计算机网络系统的交换机、集线器、UPS电池组等在一起，需要将仪表与集线器相连并接入交换机，同时在汽车衡仪表中设定并输入固定网段的IP地址，通过交换机与大型主机或服务器相连。

该设备间环境较差，一是噪声大;二是温度低;三是空间拥挤狭小;四是看不到现场汽车衡检定中砝码的摆放情况。检定工程师在这里一边看仪表指示，一边看汽车衡检定现场，是不切实际的。

把汽车衡仪表和现场音像全部移到办公室的计算机桌面上，让检定工程师坐在办公室里对汽车衡进行检定，是大型集装箱码头汽车衡检定的一种创新模式。

未采用本系统之前，汽车衡检定工作效率低，每小时检定2-3台;采用本系统之后，检定工作组织程序化，数据传送快速便捷，场景互动及时方便，使检定工作效率大幅提升，每小时检定4-5台，是原来的2倍，每天能检定20-30台汽车衡。

3汽车衡在线智能诊断系统中有关汽车衡性能检定的画面

对于《数字指示秤》国家计量检定规程（JJG 539-2016）中规定的第6部分（通用技术要求）和第7部分（计量器具控制）中7.1检定用标准器具;7.2检定条件;7.3检定项目;7.4通用技术要求的检查可以由现场的计量检定工程师执行或在计量性能检定之前由计量检定工程师提前执行。

下面展示的是汽车衡在线智能诊断系统中有关汽车衡计量性能检定的相关画面。

从这里我们看到，大型集装箱码头的汽车衡检定完全按照《中华人民共和国计量法》中的两个重要“法条”进行，只是将现场场景和汽车衡的运行状态数据传送到了办公室计算机桌面，计量检定工程师以视频传送和音频传播与现场工作人员互动，以远程虚拟仿真终端对汽车衡参数进行调整和设置，经过OIML认证的计算机软件充分发挥了应有的作用，完全符合《数字指示秤》国家计量检定规程。

参考文献：

[1]冯天宏.汽车衡在线智能诊断系统的研发[J].科技创新与应用，2021年（12）：9-12.

[2]冯天宏.天津港资源杠杆延长策略探讨[J].港口经济，2008年（01）：33-34.

[3]冯天宏.科学管理自来水管路的方法[J].中国计量，2006年（09）：24-25+28.

[4]冯天宏.集装箱码头能源节约之面面观[J].资源节约与环保，2006年（02）：55-57.

[5]冯天宏. 建立以计量检测为基础的节水管理办法[J].天津港口，2005年（06）：29-31.

[6]冯天宏.国内首台SCS-100MM双箱称重电子汽车衡在天津港安装成功[J].METTLER TOLEDO IN CHINA，2005年（12）：10.