淺析港口岸電子汽車衡計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施的研發(fā)和應(yīng)用

摘要 ：首先介紹了港口岸電子汽車衡計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施研發(fā)和應(yīng)用這一課題提出的背景、必要性，然后介紹其主要研究?jī)?nèi)容，形成了一套由數(shù)據(jù)采集傳感器、RFID射頻卡設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、電子密鑰等設(shè)備構(gòu)成的高度集成化、自動(dòng)化的衡器計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施。本套檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施的研發(fā)成果和運(yùn)行將使衡器計(jì)重操作更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化，也必然帶來口岸衡重計(jì)量監(jiān)管模式的改革。

衡器計(jì)重業(yè)務(wù)是重量鑒定業(yè)務(wù)的核心業(yè)務(wù)之一，也是目前、國(guó)內(nèi)貿(mào)易中用于各種貨物重量計(jì)量以及結(jié)算的主要方式之一。隨著經(jīng)濟(jì)化進(jìn)程的進(jìn)一步深化，以及我國(guó)對(duì)大宗資源性礦產(chǎn)品的需求日益增多，衡器計(jì)重在貿(mào)易中交接的作用與結(jié)算服務(wù)中的地位日益顯著。因此，檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)普遍對(duì)衡器計(jì)重管理非常重視，并通過建立衡器計(jì)重工作規(guī)范等方式，對(duì)衡器計(jì)重工作進(jìn)行科學(xué)規(guī)范的管理。

新的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，新的貿(mào)易方式，對(duì)于重量鑒定的準(zhǔn)確度、速度和透明度提出了新的要求，傳統(tǒng)的衡器計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施、方法和模式已經(jīng)不能適應(yīng)我國(guó)目前快速

發(fā)展的進(jìn)出口形式。因此，探索衡器計(jì)重信息化檢驗(yàn)監(jiān)管新途徑成為一個(gè)熱門研究課題。

一、必要性

為了規(guī)范衡器計(jì)重操作，落實(shí)衡器計(jì)重監(jiān)管有效性，提高衡器計(jì)重工作效率，檢驗(yàn)檢疫系統(tǒng)需要一套*的衡器計(jì)重監(jiān)管設(shè)施，以達(dá)到提高鑒定度和透明度、降低鑒定成本、提升我國(guó)在進(jìn)口戰(zhàn)略資源性商品時(shí)對(duì)計(jì)重方式話語權(quán)的目的，為檢驗(yàn)檢疫業(yè)務(wù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

目前，對(duì)電子汽車衡計(jì)重信息化、自動(dòng)化的探索，在國(guó)內(nèi)外口岸和各地檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)中皆有應(yīng)用實(shí)例。由于大部分電子汽車衡出廠時(shí)都有附帶的開發(fā)包，各地口岸也會(huì)根據(jù)自身需求和技術(shù)條件開發(fā)部分自動(dòng)采集數(shù)據(jù)的軟件，這些系統(tǒng)都會(huì)結(jié)合自身工作實(shí)際，在一定范圍內(nèi)滿足衡器計(jì)重的某些常規(guī)需要。但是到目前為止，還沒有一套合適的衡器計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施能*從數(shù)據(jù)采集、車輛管理、碼單管理、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控等所有衡器計(jì)重檢驗(yàn)鑒定環(huán)節(jié)的監(jiān)管需求。

隨著港口岸吞吐量的快速增長(zhǎng)，其衡重業(yè)務(wù)量也逐年遞增，為了適應(yīng)港口發(fā)展的新形勢(shì)，連云港出入境檢驗(yàn)檢疫局聯(lián)合連云港港口集團(tuán)通信信息工程公司著

手探索衡器計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管新模式和與之配套的檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施。

二、研究?jī)?nèi)容與成果

1.總體概述

根據(jù)電子汽車衡計(jì)重現(xiàn)場(chǎng)工作的特點(diǎn)，電子汽車衡計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施以及配套軟件系統(tǒng)必須滿足以下要求：造價(jià)低廉、易于擴(kuò)展和推廣、可靠性高、安全性高、

能適應(yīng)碼頭等惡劣工作環(huán)境、能7*24小時(shí)不間斷工作。

由于作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，地域分散，而且作業(yè)要求                                             24小時(shí)不間斷運(yùn)行，因此系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)充分考慮用戶在運(yùn)作模式、環(huán)境條件等方面的要求，硬件設(shè)施必須可靠性高、維護(hù)容易、使用簡(jiǎn)單。開發(fā)的配套軟件采用基于NET的多層應(yīng)用架構(gòu)，適應(yīng)于企業(yè)的集中化應(yīng)用。在原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)和衡重?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過整合研發(fā)出一套集成化檢驗(yàn)監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了衡重?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)采集、衡重現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)管、衡重記錄電子簽名、衡重結(jié)果智能分析、衡重運(yùn)輸工具物聯(lián)網(wǎng)智能識(shí)別等功能。

2.研發(fā)內(nèi)容

衡器計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施的各種硬件設(shè)施可以在市場(chǎng)上采購(gòu)到成品，因此研究?jī)?nèi)容側(cè)重于如何開發(fā)和利用好這些設(shè)備為檢驗(yàn)監(jiān)管提供，如何把硬件設(shè)施集

成起來為檢驗(yàn)監(jiān)管服務(wù)。本課題的研究成果為一套由數(shù)據(jù)采集傳感器、射頻卡設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、紅外設(shè)備、電子密鑰等設(shè)備構(gòu)成的高度集成化、自動(dòng)化衡器計(jì)重檢驗(yàn)監(jiān)管設(shè)施，其中*的是一套衡器計(jì)重集成化檢驗(yàn)監(jiān)管軟件系統(tǒng)。研究成果主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

數(shù)據(jù)采集過程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，減少了人工干預(yù)過程。系統(tǒng)通過配套的電子汽車衡傳感器接口可以自動(dòng)采集到電子汽車重量等信息，并及時(shí)反饋這些信息，若數(shù)據(jù)異常就會(huì)立即提示監(jiān)管人員。

系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控裝置進(jìn)行設(shè)置和連接，在采集重量數(shù)據(jù)的同時(shí)采集和存儲(chǔ)衡重車輛稱重的畫面，并能夠全程監(jiān)控采集過程。系統(tǒng)可以通過服務(wù)器對(duì)各個(gè)汽車衡

重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行匯集存儲(chǔ)和備份，真正實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)管和實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，使貨主也可以通過登錄授權(quán)服務(wù)器實(shí)時(shí)觀看自己的貨物重量鑒定的全過程。

對(duì)運(yùn)輸工具采用RFID實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別，通過設(shè)置在衡重場(chǎng)所的固定                  RFID天線自動(dòng)采集衡重車輛的電子車牌信息，在車輛經(jīng)過磅房時(shí)自動(dòng)完成車輛信息的采集，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)信息采集、信息錄入和放行。實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸車輛裝貨、衡重和卸貨整個(gè)過程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。

實(shí)現(xiàn)了電子簽名認(rèn)證，保證了數(shù)據(jù)和操作安全透明，鑒定人員可以在一個(gè)地方對(duì)整個(gè)口岸的衡重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行審核和確認(rèn)，大大提高了工作效率。通過遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)的傳輸，可以在辦公室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)受控磅房的內(nèi)外進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和過程錄像；同時(shí)通過第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)字簽名，在辦公室內(nèi)即可完成對(duì)磅房碼單的審核和多方會(huì)簽等確認(rèn)工作。

對(duì)司磅人員的每個(gè)關(guān)鍵操作實(shí)現(xiàn)了可追溯；對(duì)于衡重時(shí)產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)能夠做到實(shí)時(shí)預(yù)警，比如運(yùn)輸工具自重異常、短少重量比較高的時(shí)候衡重系統(tǒng)會(huì)提示鑒定人員。

三、設(shè)備介紹及集成

1.稱重傳感器

（1）工作原理

在重力作用下，秤臺(tái)將重力傳遞至承重支承頭，使稱重傳感器產(chǎn)生形變而輸出與重量成正比的電信號(hào)，然后經(jīng)線性放大器將信號(hào)放大，再經(jīng)                                A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再由儀表微處理機(jī)（CPU）對(duì)重量信號(hào)進(jìn)行處理后顯示出重量數(shù)據(jù)。計(jì)量數(shù)據(jù)經(jīng)過衡器計(jì)重集成化檢驗(yàn)監(jiān)管平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集軟件自動(dòng)采集后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)并實(shí)時(shí)傳送到國(guó)檢監(jiān)控端，而且支持多種市面上

常見的汽車衡稱重顯示儀表（包括托利多、金鐘、耀華等）的通訊格式，并且可隨時(shí)不斷增加。

（2）集成方式

采用RS232,儀表終端提供串行通訊口，通過串行電纜連接控制計(jì)算機(jī)。

2.RFID電子車牌識(shí)別設(shè)備

(1).工作原理

利用電子標(biāo)簽讀寫器自動(dòng)遠(yuǎn)距離讀取方式，獲得過磅車輛的電子車牌信息。其基本工作原理是：當(dāng)裝有電子標(biāo)簽的衡重車輛接近天線時(shí)，讀寫器受控發(fā)出微波查

詢信號(hào)（觸發(fā)式：重量觸發(fā)、線圈觸發(fā)）或者讀寫器一直處于工作狀態(tài)（連續(xù)式）。安裝在衡重車輛表面的電子標(biāo)簽將標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息反射回讀寫器，讀寫器接收

到電子標(biāo)簽反射回的微波合成信號(hào)后，經(jīng)讀寫器內(nèi)部解調(diào)和處理，可將電子標(biāo)簽中貯存的識(shí)別代碼等信息分離出來，這些識(shí)別信息作為衡重車輛的特征數(shù)據(jù)被傳送到控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理，從而完成衡重車輛的識(shí)別，識(shí)別過程無須人工干預(yù)。

(2).電子標(biāo)簽貼放

把電子標(biāo)簽粘貼到衡重車輛上，是一個(gè)值得研究的問題。這需要在具體應(yīng)用之前做大量的試驗(yàn)工作，但下列兩條原則是肯定的：電子標(biāo)簽不能直接貼在金屬、人體等導(dǎo)電物體上，兩者之間保持多遠(yuǎn)距離需要做試驗(yàn)來確定。

電子標(biāo)簽與讀寫微波天線之間不能存在金屬、人體等導(dǎo)電物體，或很厚的墻壁等對(duì)電波有阻隔作用的障礙物。

(3).天線極化方式選擇

在RFID應(yīng)用中，選擇天線極化方向的原則是：要保證天線的極化方向始終與電子標(biāo)簽的極化方向一致。

天線安裝時(shí)，其長(zhǎng)度方向平行于地面。若希望電子標(biāo)簽水平貼放在物體上，則應(yīng)選擇垂直極化天線；若希望標(biāo)簽垂直貼放，則選擇水平極化。目前本研究采用垂直極化天線。

(4).集成方式

安裝：頂裝，磅體中間內(nèi)側(cè)立桿，橫臂裝天線，立桿掛讀寫器，饋線不宜過長(zhǎng)。單讀寫器雙天線。

集成方式：采用RS485或RS232，若讀寫器到控制計(jì)算機(jī)超過10米需采用RS485.

3.紅外柵欄

（1）工作原理

紅外線柵欄采用主動(dòng)式紅外線對(duì)射探測(cè)器來感知衡重車輛是否*上磅，如果車輛沒有*上磅紅外線探測(cè)器會(huì)發(fā)出警告，并將探測(cè)結(jié)果傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收到警告信號(hào)后會(huì)將信號(hào)進(jìn)行處理并傳給數(shù)據(jù)自動(dòng)采集軟件，衡重?cái)?shù)據(jù)采集軟件會(huì)停止采集數(shù)據(jù)，直到警告解除。

（2）集成方式

安裝：地上磅采用兩端式，在汽車衡的兩端，各安裝一對(duì)紅外對(duì)射柵欄。

集成方式：采用RS232或I/O工控卡（將紅外對(duì)射產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)）。

4.視頻監(jiān)控

（1）工作原理

在地磅的前后分別安裝1臺(tái)高清抓拍機(jī)，能夠?qū)M(jìn)出的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其主要目的是監(jiān)控到車輛的車牌。另外，可以考慮在地磅上方安裝一個(gè)攝像機(jī)，對(duì)進(jìn)

出車輛的裝載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要用于觀察稱重車輛車箱的裝貨情況。除此以外，在磅房?jī)?nèi)安裝一臺(tái)攝像機(jī)，用于對(duì)室內(nèi)情況進(jìn)行全程監(jiān)控。

監(jiān)管單位通過調(diào)用視頻信息，可隨時(shí)查看以上監(jiān)控內(nèi)容，以便追查責(zé)任；同時(shí)可以存儲(chǔ)在硬盤錄像機(jī)中，在需要的時(shí)候，再進(jìn)行回看。稱重過程中系統(tǒng)自動(dòng)錄像、

自動(dòng)抓拍高清圖片，系統(tǒng)采用三畫面監(jiān)控，在保存稱重?cái)?shù)據(jù)的同時(shí)，抓拍圖片，實(shí)時(shí)記錄當(dāng)時(shí)的情況。

（2）集成方式

不需要硬件接口，標(biāo)清設(shè)備可直接訪問硬盤錄像機(jī)地址獲取視頻流；而高清抓拍機(jī)，可直接通過IP方式訪問控制。

5.電子簽名

平臺(tái)采用的電子簽名是由江蘇省電子商務(wù)證書認(rèn)證中心有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱江蘇                        CA）提供的方案。

電子碼單CA認(rèn)證系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在登陸的時(shí)候進(jìn)行身份認(rèn)證，并對(duì)電子碼單進(jìn)行電子簽章和驗(yàn)簽。同時(shí)，可以將預(yù)先設(shè)計(jì)好的司磅人員和審核人員的手工簽名或

私章灌入KEY中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子磅單加蓋手寫簽名或私章。

電子簽名的應(yīng)用不僅極大地提高了衡重結(jié)果的效率，而且大大增強(qiáng)了衡器計(jì)重過程和數(shù)據(jù)的安全性與可追溯性。

四、結(jié)束語

監(jiān)管平臺(tái)的使用極大地提高了貨物衡重的效率，節(jié)約了港口貨物周轉(zhuǎn)的時(shí)間，提高了港口設(shè)施的利用率，在港口基礎(chǔ)設(shè)施基本不變的情況下實(shí)現(xiàn)了港口吞吐量的

跨越式發(fā)展，自動(dòng)化的衡重監(jiān)管設(shè)施和監(jiān)管模式對(duì)于加快貨物周轉(zhuǎn)的速度功不可沒。

該平臺(tái)的使用提高了衡器計(jì)重的準(zhǔn)確性和可靠性，提高了衡重的工作效率，為港口貨物的周轉(zhuǎn)和衡重車輛的等待節(jié)約了大量時(shí)間，并降低了能源消耗，該系統(tǒng)的

社會(huì)效益和環(huán)保效益都非常明顯。

由于該平臺(tái)硬件設(shè)備商品化程度高，采購(gòu)方便，配套軟件簡(jiǎn)單實(shí)用，推廣起來方便快捷。截止到2012年底整個(gè)港口岸的裝卸碼頭均已部署了該監(jiān)管平臺(tái)，

連云港檢驗(yàn)檢疫局已利用該平臺(tái)累計(jì)完成稱重                                        493萬條次，稱重車輛近1000萬車次，稱重各類重量（含車皮）約4億噸，粗略統(tǒng)計(jì)已經(jīng)累計(jì)為港口節(jié)約了數(shù)千小時(shí)衡重時(shí)間。

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