汽车衡在线智能诊断系统的研发

2021-05-02冯天宏

科技创新与应用 2021年12期

冯天宏

（天津港集装箱码头有限公司，天津 300456）

由于贸易结算、安全防护和海关监管的需要，港口使用大量的汽车衡计量称重，并将称重数据实时传送给码头和海关。特别是大型集装箱码头，所用的汽车衡数量往往多达几十台，这些汽车衡分别安装在码头的进、出闸口或几个分散的堆场闸口中，如何管理好这些汽车衡并实时监控它们的使用状态，已经成为广大计量技术人员时下急需解决的重要问题。天津港集装箱码头有限公司引进M（某）公司几十台汽车衡，分布在方圆几公里的范围内，当某台汽车衡出现故障时，往往驱车近一个小时赶到目的地，才能解决问题。这些闸口的汽车衡都是7×24 小时不间断地运行，集疏港运量大时，集装箱卡车会排成很长的队伍，造成集疏运压车的局面，不能满足码头生产的需要，更不能优质地满足客户需求。为此，能否运用现有的计算机网络技术，把几十台汽车衡应用计算机进行管理，用远程计算机排除汽车衡发生的故障，只需轻轻松松地点一下鼠标就能解决问题，并将汽车衡积累的数据，朝着智能化解决的方向发展，就成为我们研发的重中之重了。

1 基于的理念

1.1 汽车衡本应是计算机网络中的一台终端

汽车衡称重技术的发展经历了从早期模拟式称重计量到现在数字式称重计量的转变，所使用的传感器和仪表也同样经历了由模拟式到数字式的技术转变。这为把汽车衡整合到计算机网络中提供了技术基础和可能。早期的汽车衡应用都是孤岛式的，一台汽车衡接入一台计算机单独使用。随着计算机网络的推广和应用，现在的数字式汽车衡仪表都提供了以太网络接口，所以，将汽车衡接入计算机网络，让它成为一台名副其实的终端，就这样简单地实现了。

1.2 用于汽车衡调整设置的衡器仪表完全能够在计算机桌面上实现

汽车衡仪表具有调整和设置汽车衡的庞大功能，它就是控制和管理汽车衡的一台“电脑”，但与真正的电脑不同的是，它不具备软件开发与设计的功能，在存储和输入输出数据以及计算处理方面也不能与电脑同日而语。它只是一个简化版的电脑。而电脑的强大功能完全覆盖了它。因此，汽车衡仪表能够完全被计算机替代，而相应的功能在电脑上实现就水到渠成了。这样实际上就把整个汽车衡搬到了计算机桌面上。

1.3 自动化集装箱码头的所有设备包括计量设备的管理都应该是智能化的

集装箱码头装卸作业的自动化，是世界范围内的一个发展方向。该自动化的表现为：装卸作业指挥系统的自动化；装卸生产设备作业的自动化；装卸生产设备维修保养的自动化（智能化）；人力资源配置的自动化；公司运作资源保障（人力，能源，资源）的自动化等等。文章主要探讨的是装卸生产设备维修保养的自动化（智能化）。试想，集装箱码头装卸生产设备作业的自动化中，集装箱卡车实现了无人驾驶；场地桥实现了无人驾驶；岸桥实现了无人驾驶。这些设备都是远程控制，什么人在什么时间来检查设备的运行状态，使设备处于完好，保证安全生产的顺利进行？还有计量设备是否完好？货运计量是否准确无误？都是在自动化场景下，提出的新课题。如果把所有的设备全部接入计算机网络中，让它们变成计算机网络的终端设备，我们就能实时地、准确地掌握它们的运行状态，并进行远程操控，排除故障（一般指电子设备的一些故障），提供设备维修保养时间和周期，收集设备运行数据，通过计算机分析得出解决方案。

2 整体构想

把汽车衡搬到计算机桌面上，就是将所有的汽车衡接入计算机网络，在计算机上开发汽车衡管理软件，实现汽车衡传感器的调整；汽车衡仪表的管理；汽车衡故障的排除；汽车衡运行状态的“体检”；汽车衡检定周期的管理；汽车衡运行数据的收集与分析，从而实现汽车衡在线智能诊断系统的建立。

3 利用现有的资源

实现上述构想不用再在计算机网络方面进行投资，只需利用集装箱码头现有的计算机网络系统。因为，每个集装箱码头都有自己强大的计算机业务处理系统，可利用的网络资源也很庞大，不利用就是闲置和浪费。越是多方面利用，越能降低投资成本，取得可观的经济效益。现有的计算机资源通常为：有线和无线网络接入技术；强大的中央计算处理系统；人机交互与视频处理系统；短信服务和邮件处理系统等。

4 网络集成

开发这样的系统首先要有强大的计算机网络作保障，且具备快速的光纤传输链路与无线基站传输链路。无线基站传输链路能够保证那些距离较远且不具备铺设光纤传输条件的地方。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。如此，所有的汽车衡就变成计算机网络里的终端。图1 为网络拓扑图。

图1 网络拓扑图

图2 数据追溯

图3 衡器维护

图4 检定管理

5 软件开发

软件基于Windows 操作系统，采用Access、SQL Server数据库，程序设计开发语言采用Microsoft.NET framework。所实现的功能为：

（1）用户设置：修改密码、新增用户（可以设置用户组别）、删除用户等功能。更换操作员不用退出系统就可重新登录。

（2）数据库设置：数据库设置、数据库备份功能等。

（3）设备信息管理：可以根据设备名称、设备信息类型等信息进行数据查询、支持数据导出功能。

（4）设备维护：进行衡器设备维护，包含设备名称、IP地址、IP 端口、登录名称及密码等。

（5）标定管理：保存和查看标定数据（设备的标定参数、选择的标定日期以及设置的标定周期）。

（6）检定周期：显示每个设备的上次检定日期、下次检定日期以及检定周期。

（7）智能诊断：当汽车衡出现故障时，能够主动与你联系，告知现在出现了什么状况；能够用汽车衡仪表排除的故障，都可以不去现场，在计算机远程桌面上解决。

6 把汽车衡搬到计算机桌面上

我们以所开发的汽车衡在线智能诊断系统所显示的各个画面为例展示一下是怎样将汽车衡搬到计算机桌面上的。

图2 这个画面可以查询一个时间段内某台汽车衡工作状态的信息，也就是在这个时间段内它有什么情况发生。

图3 这个画面显示的是闸口每个通道汽车衡的名称、IP 地址、传感器的数量以及视频监控的信息。

图4 这个画面显示的是汽车衡检定管理方面的信息，可以查询到某台汽车衡仪表和传感器的一些参数，汽车衡检定的日期和周期，以保证汽车衡处于法制检定的状态。

图5 报警参数设置

图5 这个画面是对汽车衡的管理员通过短信或邮件的形式发送汽车衡的故障信息，可以发送到手机上，让管理员或技术支持人员实时了解汽车衡所出现的故障信息，包括：传感器故障、通讯故障、超载、超载结束、欠载、欠载结束、传感器气密件异常等等。

图6 远程仪表

图6 这个画面就是将一台汽车衡的仪表搬到了计算机桌面上，它的各个按钮都是可以操作的，所显示的称重数据和信息与实物仪表完全一致。这里举个实例：假如现在实物仪表显示汽车衡称重后仪表未归零，而现在需要现场实物仪表做清零操作，就完全可以在电脑上对虚拟仪表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。

图7 管理员登录后的画面

图7 是管理员用户admin 登录后进入的画面，可以看到左侧有一列绿灯显示，表明各个汽车衡工作状态正常。如果某台汽车衡出现故障，灯会变红。如果灯变黄了，说明某台汽车衡通讯故障。各种故障信息可以在信息描述栏内显示，并同步以短信或邮件方式发送到设定的手机上。画面的右侧有个视频按钮，可以查看接入的某台汽车衡的现场视频信息。

7 在智能化方面的几个实现要点

汽车衡在线智能诊断系统在智能化方面主要有以下表现场景：

（1）所有能够用计算机网络收集到的信息都传送到桌面上。

（2）完全替代了人工现场巡查，汽车衡的运行状态信息全部显示在眼前，并提供实时报警信息。

（3）通过远程操控，实现对现场汽车衡故障的排除。

（4）汽车衡的档案资料管理与检定管理能够在系统中实时查询。

（5）实现了对汽车衡状况各个时间段的“体检”。

（6）通过分析数据库存储的数据，得出最佳的汽车衡维修保养解决方案。

（7）载入视频信息，更好地再现现场场景。

（8）实时报警通知，契合人机交互，实现便捷响应。

8 更好地契合智慧化港口的建设

智慧化港口建设已经在世界发达国家全面展开，特别是大型集装箱码头的无人集卡运营、自动化轨道场地桥的无人驾驶运营、岸桥无人驾驶运营，正不断催促着其它设备包括计量设备的运行状态自动监控，设备维修保养的自动化、智能化。之前看到过一个大型设备润滑加油管理系统，通过计算机网络系统对加装在设备上各个加油部位的传感器进行数据收集和分析，制定加油的时间和数量，完全取代人工管理。诸多信息表明，今后我们所做的工作，应该在契合智慧化港口建设方面多下功夫，这是一个发展方向。

9 把所有设备都搬到计算机桌面上

所有适合运用计算机网络管理的设备，都应该大力开发计算机软件来进行诊断和管理，这是建设智慧化港口的必要步骤。凡是能够进行数字量化的设备（包括元器件产品）都可以搬到计算机桌面上，其它不能采集数字信息的设备也可以通过加装视频设备传送场景到计算机桌面上。搬到计算机桌面上，就可以让专业技术人员更好地发现问题、分析问题，提供最佳的解决方案，使设备管理水平得到极大提升。