基于RFID的汽车智能称重系统自动识别技术

一、行业背景与应用需求

1.行业背景

汽车智能称重管理系统已经成为多家企业信息化管理的重要组成部分，形成一种高效、准确、快捷、防作弊的新型称重管理模式。下面以某电厂应用为例，介绍系统实施的基本框架。

所谓汽车智能称重管理系统即是在原有汽车称重管理系统上附加了利用远距离RFID技术实现的对称重车辆的自动识别功能，并将自动采集到的称重车辆信息合并到称重管理系统中。应用于电厂的智能称重管理系统使电厂燃料部计量处的过车速度提高了3-4倍，通过车号自动识别和精确计量，有效地防止了人为舞弊给电厂所带来的经济损失。此外，系统实施后还大大降低了工作人员的劳动强度和人工称重的失误率，提高了燃料管理流程的透明度，推动了电厂的信息化进程。

2.应用需求

煤场自动计量系统针对的是以汽车作为运输工具的自动计量、称重和回皮（空车）数据的完全自动化（无需人员干预）采集，保证原始数据采集的准确性。通过实现自动计量，可以大大缩短各个操作环节的操作时间，提高计量系统的接卸能力，同时也可改善计量人员和汽车司机的工作环境、降低劳动强度。

二、项目实施的目标

项目的实施分为两个阶段，第一阶段为现有系统的改造，第二阶段实现无人值守作业。煤场自动计量系统主要包括以下六个部分：

（1）运输车辆队列管理。车辆队列管理主要完成运输车辆的排队，杜绝车辆插队，提高车辆运输秩序。

（2）采样。采样完成对进场煤的采样（采样煤用于进行煤质分析）。

（3）称重。称重主要完成进煤车辆毛重的计量。

（4）回皮。回皮主要完成车辆空重的计量，最终计算出净重。

（5）实时监控。实时监控主要完成对采样、称重、回皮的过程进行实时监控，及时了解采样、称重和回皮车辆的情况，以便及时进行处理。

（6）监控管理系统。监控管理系统主要完成系统基础信息的管理、维护，运行模式的选择设定等。

三、系统设计

1.系统的拓扑结构

系统的网络拓扑结构如图1所示。其中包括：监控管理系统、车辆队列管理、称重主机、采样主机、回皮主机、实时监控、数据库服务器和其他在线工作站等。各单元系统之间通过厂内局域网联结在一起，实现数据共享。

图1 煤场自动计量系统网络结构图

2.系统的工作流程

图2自动计量系统工作流程

所有运输车辆在进入煤场之前首先到车辆队列管理处，进行队列排序，只有进行排序后的运输车辆才能进入煤场。运输车辆排序完成后进入采样平台进行采样。采样时需要对车辆是否插队进行判断，如果是插队车辆则不予采样。采样完成后车辆驶入汽车衡进行毛重的计量，计量完成后进行卸煤，卸煤完成后驶入汽车衡进行皮重的计量，计量完成后自动计算出净重。在称重和回皮的过程中如果出现异常现象系统会自动通知实时监控系统，监控人员可进行及时处理，保证系统的正常运行。系统工作流程如图2所示。

四、系统运行

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根据系统工作流程，下面分五个部分说明系统的运行。

1.车辆队列管理

车辆队列管理实现对运输车辆队列的管理，从而减少插队现象的发生，提高车辆的通行率。自动进行车辆队列管理是通过车号自动识别系统来完成。

车号自动识别系统主要包括微波射频卡、阅读器、射频电缆、天线和车号自动识别软件。每个运输车辆均安装有微波射频卡，每一个微波射频卡对应一个车号。通过微波射频识别卡可以做到对运输车辆的自动识别，每通过一个运输车辆，车号自动识别系统自动为此车生成一个队列号作为采样的排队序列。采用车号自动识别系统的好处是没有人员进行干预，作到车辆队列客观准确。

2.采样

采样平台处安装有车号自动识别系统。当运输车辆进入采样平台后，车号自动识别系统会自动读取车号信息，并判断此车是否为插队车辆，如果是则拒绝采样。

3.称重

图3为自动称重过程示意图。其中图3a，为汽车衡处于称重准备就绪状态，图3b为称量状态，图3c为称后状态。称重准备就绪后，绿色指示灯亮，同时挡车器为关闭状态。运输车辆在采样完成后，汽车衡处于称重准备就绪的状态下可以驶入汽车衡进行计量。

图3 称重前、中、后过程图

车辆驶入汽车衡后红色指示灯亮（如图3b所示），车号自动识别系统读取车号信息，车辆定位成功后计量软件开始计量，计量成功后挡车器打开同时进行语音提示车辆驶出汽车衡，并通过电子显示屏将计量进行显示，如图3c如示。车辆完全驶出汽车衡后关闭挡车器打开绿色指示灯，等待下一次计量。

在计量的过程中出现以外情况时，如车辆不能定位、车号不能读取等情况发生时计量软件会自动进行语音提示并向监控中心进行报警，提示管理人员进行处理。在整个称重过程中是完全不需要人进行操作的。

4.回皮

回皮的过程与称重基本一致。两者的区别主要在于一些语音和报警信息的内容上。

5.实时监控

车辆队列管理、采样、称重和回皮四个作业流程中的所有信息均实时反馈到监控中心主机，管理人员通过监控软件系统实时了解各个工作流程的情况。例如在采样处有插队车辆，在称重、回皮时车辆无法定位，车号无法读取等情况在监控中心均能够了解。

为保证煤场不间断工作，自动计量系统采用2种工作模式：自动方式和手工方式。在正常情况下采用自动方式，当系统中的某些硬件设备出现故障而无法以自动方式进行工作时，可以采用手工方式进行作业，从而保证煤场的正常生产，当硬件设备修复后再切换到自动方式。手工方式是一种备用方式。

五、设备选择标准

汽车智能称重管理系统采用的自动识别技术是远距离RFID系统。电子标签（车卡）内贴装于运输车辆的前挡风玻璃的内侧，要求RFID系统的识别距离大于5m，对识别速度无特殊要求，对标签的数据容量没有特殊要求，对标签是否具有改写功能没有特殊要求。要求RFID系统具有较高的可靠性。设备的工作环境通常要求防尘、温湿度一般按工业级应用标准执行。

值得注意的是将电子标签贴装于挡风玻璃内侧通常会降低标签的识读距离，因而在电子标签的设计上要考虑玻璃衬底的影响。此外，应用中一般还会提出标签贴装后的防拆功能要求。

六、应用效果分析

汽车智能称重管理系统为客户自动化管理发挥了重要作用。一方面大大提高了燃料煤入库计量管理的效率，预防了人工操作的漏洞，改善了称重计量与运输车辆司机的工作条件与劳动强度。另一方面也大大地促进了企业的信息化建设步伐，为行业树立了一个成功应用新技术的范例。