基于物联网的无人值守自动计量系统解决方案

　一、项目背景

　　企业的物资计量作为基础的生产数据、决策依据，给公司实现发展目标提供了前提保障，只有物资计量的精准、稳定、迅速，才能更好的根据相应的采购、销售数据，及时调整产能、品种、库存，从而起到指导生产的作用。所以就需要计量系统的信息化和自动化建设要与企业的步伐相一致，正是由于这种市场需求，而出现了GAM（Goldbell Auomatic Measurement）无人值守自动计量系统，他不但解决了传统计量模式所存在的数据不实时、自动化程度低、容易作弊、计量效率低等弊端，而且又推动了企业的信息化和工业化的两化融合。

　　无人值守自动计量系统由三部分组成：传感器、传输网络、计量平台，这三个要素恰恰与物联网感知层、网络层和应用层相吻合。物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝连接，达到对物理世界实时控制，精确管理和科学决策的目的。无人值守自动计量系统通过称重传感器测量车辆的重量信号，利用有线或无线网络将测量信号传输至计量平台，通过计量平台实现数据的业务引用，因此可以说无人值守自动计量系统是物联网在计量系统中非常成功的一种实际应用。

　　二、系统特点

　　济南金钟电子衡器股份有限公司研发的GAM无人职守自动计量系统，自问世之日起就引起了强烈的市场反响。该系统基于物联网应用，集自动检测、流媒体、模式识别、信息处理和计算机网络等多种技术于一体，不仅实现了各种物资的自动称重和数据采集处理，与用户采购、生产、销售、管理等部门的数据资源共享，还能进一步加强企业内部管理、有效堵塞各种管理漏洞，实现了使业务办理过程网络化、电子化，为用户领导层的决策提供可靠及时的依据。系统应用于各行业后，收到了良好的经济效益和社会效益，使衡器实时、准确、高效的特性得到充分体现，成为衡器行业应用物联网技术的示范性产品。

　　无人值守自动计量系统具有如下特点：

　　1.提高计量效率，单车计量时间由原来的3～4分钟缩短为15～30秒； 
　　2.整个计量过程自动完成，无需人工干扰，实现真正无人值守； 
　　3.新上计量项目现场无需磅房，减少基础设施投资，并能够节约大量的运行成本； 
　　4.合理分配和调度衡器的使用负荷，挖掘并发挥企业现有衡器单位时间内的最大效能； 
　　5.采取人秤分离、历史皮重曲线对比、红外限位、实时监控、图像抓拍等多种防作弊手段； 
　　6.24小时实时监测传感器、仪表运行状态，出现异常自动报警； 
　　7. 建立多种系统应急预案，保证系统在异常情况下可实现无中断计量； 
　　8.独立子系统，可与ERP、MES等多种管理系统集成，避免信息化建设的重复投资； 
　　9.系统模块化设计，根据客户需要进行功能剪裁，可实现快速集成。

　　三、系统设计实现

　　1. 设计思路

　　建立独立的计量系统和物流管理平台，实现自动、自助、远程计量，利用IC卡作为信息传递的载体，建立门卫、收发货确认终端，将车辆的计量业务进行闭环控制，保证每一计量业务和物流控制都能按照规定的流程和路径进行，并能够与现有ERP系统达到无缝对接。

　　无人职守自动计量系统，自问世之日起就引起了强烈的市场反响。该系统基于RFID识别技术，集自动检测、流媒体、模式识别、信息处理和计算机网络等多种技术于一体，不仅实现了各种物资的自动称重和数据采集处理，与用户采购、生产、销售、管理等部门的数据资源共享，还能进一步加强企业内部管理、有效堵塞各种管理漏洞，实现了使业务办理过程网络化、电子化，为用户领导层的决策提供可靠及时的依据。系统应用于各行业后，收到了良好的经济效益和社会效益，使衡器实时、准确、高效的特性得到充分体现，成为衡器行业应用物联网技术的示范性产品。

　　2.系统架构

　　本系统按照“自助计量+远程计量+集中监控”的远程计量系统理念设计，整个系统采用集中管理、分布监控的设计模式，所有的业务数据（数据、语音、图像、控制信号等）通过无人值守机（终端）和软件系统进行就地处理，通过计量专用光纤网络和视频监控网络与控制中心进行交互。系统网络还覆盖各物流、产品库和能源监测等站点，实现公司计量、业务、等方面的统一调度管理。

　　系统设计采用三层C/S架构：数据基础层、数据管理层、业务应用层。

　　数据基础层—各个计量站点 
　　各计量站点的基础数据包括计量仪表的重量数据读取、监控摄像机的音视频信号采集、红外监测信号采集、语音对讲信号的交互、IC卡和RFID卡的信息采集、仪表状态的指令控制等等，基础数据层作为系统运行的数据支撑，采用就地控制与远程控制相结合的模式设计，提高系统运行的可靠性。
 
　　数据管理层－计量监控中心服务器群 
　　计量中心服务器是整个系统的核心枢纽，负责整个计量系统的管理、运行、控制以及与信息化系统及其它业务系统的交互。服务器包括数据库服务器、应用服务器、任务管理服务器、视频管理服务器、图片集中存储管理服务器等。
 
　　业务应用层－远程计量工作站及业务站 
　　监控中心各计量员通过授权使用业务应用系统，实现远程计量业务操作和远程计量监控。计量中心大厅设立远程计量终端坐席，负责远程计量监控；设立计量调度终端，负责计量任务分配和全局计量监控；设立监视器电视墙和 LED屏，以监视全局计量物流情况。各个业务站同时还包括发卡站、门卫站、发卡站、料场站、仓库站、质检站等。

　　3.计量点数据采集终端

　　每个计量点设置数据采集终端即GAM机，GAM机内部集成嵌入式工业级控制器、智能语音对讲、打印单元、智能IC读卡器、RFID控制器、智能采集单元、UPS电源等设备。 

　　采用工业级嵌入式控制主机，具有低功耗、高可靠性、高稳定性的特点，同时采用嵌入式操作系统，多任务、多线程，保证系统的强实时性；内部设置工业交换机，光网络接口，高速稳定的进行数据交换，同时可以对端口、IP地址、速率等进行控制，配置网络到最优化状态；智能化的仪表状态和传感器实时监测、控制功能，通过远程系统监测计量仪表的工作状态，各个传感器的数值和状态，可进行远程清零和仪表控制；嵌入式的智能读卡功能，通过嵌入式的智能读卡器，可以快速的读写IC卡，卡片嵌入到读卡器中，防止写信息时候移动卡发生故障，设置应急按钮，保证IC卡正常抽取。写完卡后系统进行快速验证，保证写卡的正确性和完整性；RFID智能标签读取，在车辆的右上角张贴RFID标签，标签中的ID号为唯一标号，标号与车号为一一绑定，对于厂内车队的车辆，可以实行RFID卡管理，达到快速、高效的物流运行。

　　4.网络层软硬件的实现

　　网络采用C/S+B/S模式，根据应用需要可以采用公众通信网络或行业专网，甚至新建专用于物联网的通信网。用户可以组建遍布系统各个计量点和业务点的有线光纤网络，也可以通过无线通讯联网，目前无线基本上采用IEEE802.15.4、WLAN等国外新技术，而国内2G/3G无线网络接入增强，IP承载和网络传送技术也取得了较大的成果，通过和电信运营商的合作，可轻松打破有线联网的限制。

应用终端

　　系统应用.NET开发平台的C#开发语言和Oracle或SQL数据库管理系统，服务器基于windows2008server操作系统，便于远程网络部署、管理和使用，基础结构安全，具有较强的可靠性和可扩展性。计量操作终端选择XP操作系统，可以兼容多种应用程序。

　　5. 应用层设计

　　应用层是系统和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，真正实现物联网的智能应用。本系统主要人机接口功能如下： 
　　自动计量管理子模块 
　　传感器数据监测子模块 
　　调度管理子模块 
　　智能卡管理子模块 
　　门禁管理子模块 
　　仓库收发货管理子模块 
　　视频监控管理子模块

　　四、项目应用

　　目前项目已经在济钢、舞钢、南钢得到了实际应用，解决了传统计量方式所存在的不足和弊端，提升企业信息化水平的同时，也创造了企业的服务品牌，提高了知名度。 

　　五、项目结论
 
　　总之，通过物联网技术在远程无人值守自动计量系统的成功应用，充分说明了物联网技术是改变衡器行业发展方式的重要引擎，作为计量技术的突破方向，物联网蕴含着巨大的增长潜能，它使称重计量真正达到了实时、准确和有效利用。随着感知识别、智能处理技术和网络通信技术的不断发展、物联网核心架构到各层接口的标准化的建立和各级政府企业的支持，物联网技术必将在更多行业成功应用，有力推动信息化和工业化的深度融合，使国内企业的经济结构调整和发展方式发生重大改变。