衡器緊跟物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展——新一輪技術(shù)革命

【摘 要】 隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已成為我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中加速技術(shù)創(chuàng)新的風(fēng)向標(biāo)。本文先從物聯(lián)網(wǎng)的概念與發(fā)展入手，進(jìn)而引伸到衡器與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)系，后舉例說明衡器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，呼吁我國(guó)衡器行業(yè)應(yīng)緊跟物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在技術(shù)創(chuàng)新的道路上我國(guó)衡器技術(shù)新一輪的革命。
【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；現(xiàn)代衡器系統(tǒng)；新一輪技術(shù)革命
一、物聯(lián)網(wǎng)的概念與發(fā)展意義
近來我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)呈現(xiàn)出發(fā)展的高潮。物聯(lián)網(wǎng)被業(yè)界稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后世界信息技術(shù)革命的第三個(gè)里程碑。（參考文獻(xiàn)1）物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）顧名思義就是把所有物品通過信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。通俗地說物聯(lián)網(wǎng)就是利用RFID射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)、GPS定位系統(tǒng)、激光掃描等各種通信傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，用互聯(lián)網(wǎng)彼此進(jìn)行交流，實(shí)現(xiàn)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
物聯(lián)網(wǎng)一般由三個(gè)層面組成，即信息感知采集、信息交流傳送、信息分析處理與預(yù)測(cè)。我國(guó)早在2004年就已經(jīng)開展了無線射頻識(shí)別RFID技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用，例如在工業(yè)產(chǎn)品自動(dòng)化制造流水線、城市交通智能管理、智能樓宇綜合控制管理等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。有專家預(yù)言在未來的十年里，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將達(dá)到5萬(wàn)億元的產(chǎn)銷值。
（參考文獻(xiàn)1）IBM中國(guó)研究院院長(zhǎng)李實(shí)恭在接受專訪中指出：物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的不同之處如下：
（1）處理信息：
互聯(lián)網(wǎng)——信息是人通過處理所創(chuàng)造的；
物聯(lián)網(wǎng)——包括人創(chuàng)造的信息和物理世界反映的信息，處理信息多。
（2）傳送信息量：
互聯(lián)網(wǎng)——搜索、瀏覽、發(fā)郵件，傳送信息量大；
物聯(lián)網(wǎng)——由于傳送信息的 性，所以傳送信息量較小。
（3）網(wǎng)絡(luò)連接：
互聯(lián)網(wǎng)——大部分搜索、瀏覽、發(fā)郵件，是根據(jù)需要信息才連接的；
物聯(lián)網(wǎng)——信息隨時(shí)在線連接，不中斷。物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是把信息連接起來，而是將不同的系統(tǒng)連接起來，組成更大的網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息分析處理與預(yù)測(cè)未來。
在剛過去的2010年的全國(guó)兩會(huì)上，*總理在政府工作報(bào)告中明確提出了“加快
物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用，加大對(duì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的投入和政策支持。”近由工信部牽頭成立的“中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組”將聯(lián)合相關(guān)產(chǎn)業(yè)共同開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn)應(yīng)用。在2010年10月上海浦東新區(qū)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)上，由中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院院長(zhǎng)封松林研究員作了關(guān)于《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展望及應(yīng)用》主題報(bào)告，回顧物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，指出目前物聯(lián)網(wǎng)已上升為我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育方向，需要形成一個(gè)多領(lǐng)域合作的產(chǎn)業(yè)鏈來孵化技術(shù)，加速技術(shù)創(chuàng)新。
二、衡器與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系
作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)計(jì)量源頭的衡器行業(yè)，近幾年來從電子衡器技術(shù)的發(fā)展可以看出，電子衡器載荷傳遞機(jī)理變化的發(fā)展是由初的電阻應(yīng)變式傳感器開始的，但是隨著衡器應(yīng)用技術(shù)各個(gè)發(fā)展階段的創(chuàng)新與發(fā)展，各種載荷傳遞機(jī)理型式，如：激光技術(shù)，RFID射頻識(shí)別技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)、GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用開創(chuàng)了與傳統(tǒng)應(yīng)變式機(jī)理截然不同的所謂“邊緣衡器”技術(shù)的發(fā)展（見參考文獻(xiàn)2闡述的觀點(diǎn)），也就順應(yīng)著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。衡器的觀念已經(jīng)不僅僅指某個(gè)局部的計(jì)量稱重裝置?，F(xiàn)代衡器的發(fā)展開創(chuàng)了衡器系統(tǒng)的新概念、新天地。
應(yīng)該說衡器與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是相互相成的。正因?yàn)橛辛宋锫?lián)網(wǎng)的發(fā)展才促成了現(xiàn)代衡器的發(fā)展。例如：RFID射頻讀卡技術(shù)、圖像車牌設(shè)別技術(shù)和紅外光柵車過識(shí)別技術(shù)促進(jìn)了無人值守汽車衡朝真正意義上的無人值守方向發(fā)展；定位系統(tǒng)（Global Positicming Syslem，GPS）技術(shù)促進(jìn)了城市環(huán)衛(wèi)車輛稱重與管理系統(tǒng)的發(fā)展，使得車輛運(yùn)行狀況與運(yùn)行軌跡的實(shí)時(shí)定位與主控中心的車輛信息監(jiān)控；激光傳感技術(shù)已應(yīng)用于稱重體積測(cè)量的物流傳送測(cè)量系統(tǒng)，可以使得智能化物流稱重管理得以實(shí)現(xiàn)；條形碼掃描技術(shù)與自動(dòng)稱重包裝流水線、自動(dòng)重量分檢流水線的產(chǎn)品制造物流系統(tǒng)供應(yīng)鏈管理結(jié)合，跟蹤每一個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量溯源及預(yù)測(cè)生產(chǎn)流量。所以衡器的發(fā)展與上述物聯(lián)網(wǎng)的概念緊密。
三、衡器在物聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用
現(xiàn)代衡器系統(tǒng)是離不開物聯(lián)網(wǎng)的。現(xiàn)舉例說明如下：
1、一種智能物流檢測(cè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和越來越多新技術(shù)的出現(xiàn)，社會(huì)對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求也越來越高。在大型的倉(cāng)儲(chǔ)物流中心、機(jī)場(chǎng)、貨物快遞行業(yè)及一些大型工業(yè)企業(yè)特別需要對(duì)物品的重量、體積等情況進(jìn)行跟蹤控制。長(zhǎng)期以來原始的人工過磅計(jì)量、記錄數(shù)據(jù)，不僅浪費(fèi)了 的人力物力，而且數(shù)據(jù)管理難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無法適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求。一種智能物流檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。目前各種條碼設(shè)備、電子秤量、計(jì)量設(shè)備已很成熟和完備，并且都可以和電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為物流的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)提供了實(shí)現(xiàn)的可能性，通過這些設(shè)備的應(yīng)用，結(jié)合適合的軟件系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別托運(yùn)物品、自動(dòng)秤量重量、自動(dòng)測(cè)量體積、自動(dòng)計(jì)費(fèi)、自動(dòng)分撿、全路局條碼跟蹤，逐步形成一個(gè)自動(dòng)化、智能化程度越來越高的智能物流檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有客戶信息、發(fā)運(yùn)信息、條碼及標(biāo)簽打印、條碼識(shí)別、自動(dòng)稱重、自動(dòng)測(cè)量體積、自動(dòng)計(jì)算費(fèi)用、記錄費(fèi)用收取信息、自動(dòng)信息查
詢、自動(dòng)分檢物品信息、全流程貨物跟蹤?？梢詰?yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)物流中心、機(jī)場(chǎng)、貨物快遞與鐵路行包物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。現(xiàn)根據(jù)本人曾參與的設(shè)計(jì)方案，舉例一種鐵路行包智能物流檢測(cè)系統(tǒng)流程框圖如圖1。
圖1 鐵路行包物流智能檢測(cè)管理系統(tǒng)流程圖
上述系統(tǒng)中的設(shè)備有紅外感應(yīng)器、動(dòng)態(tài)自動(dòng)稱重機(jī)、激光傳感器自動(dòng)測(cè)量體積、自動(dòng)計(jì)費(fèi)軟件、自動(dòng)分撿機(jī)、條形碼掃描寫入、自動(dòng)識(shí)別條碼、觸摸式信息輸入屏、 物流信息管理的計(jì)算機(jī)軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)可以分成車站局域網(wǎng)、路局局域網(wǎng)與系統(tǒng)總局物聯(lián)網(wǎng)。其中激光自動(dòng)測(cè)量體積與自動(dòng)稱重重量同時(shí)計(jì)算費(fèi)率，符合鐵路、航運(yùn)及快遞包裹計(jì)費(fèi)規(guī)定。激光自動(dòng)測(cè)量原理如圖2、圖3（見參考文獻(xiàn)3）。
圖2 德國(guó)SICK公司激光傳感器自動(dòng)測(cè)量原理
圖3 自動(dòng)測(cè)量體積檢測(cè)運(yùn)行外觀圖
目前我國(guó)在自動(dòng)測(cè)量體積檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用中，只見個(gè)別外資企業(yè)采用原裝的國(guó)外品牌產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)該屬于初級(jí)的單系統(tǒng)的應(yīng)用。如何組成物聯(lián)網(wǎng)的物流智能檢測(cè)管理的大系統(tǒng)，是目前需要解決的問題。上述圖1系統(tǒng)如果能應(yīng)用在鐵路所有路局的貨物行包的跟蹤追溯調(diào)度管理中，可以起到控制和預(yù)測(cè)個(gè)別車站、各路局乃至接入全國(guó)鐵路行包物流量的變化與物聯(lián)網(wǎng)的管理。同樣的需要可以應(yīng)用在郵政物流管理系統(tǒng)、大型的倉(cāng)儲(chǔ)物流中心、機(jī)場(chǎng)物流管理中心和貨物快遞行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)管理中。
2、無人值守汽車衡的應(yīng)用
從物聯(lián)網(wǎng)的大概念來看，無人值守汽車衡也應(yīng)該算是物聯(lián)網(wǎng)的一種較為典型的應(yīng)用實(shí)例。目前在我國(guó)衡器行業(yè)無人值守汽車衡的應(yīng)用已開始進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的階段。各企業(yè)紛紛推出了具有自動(dòng)運(yùn)行功能的所謂無人值守汽車衡系統(tǒng)。單套無人值守汽車衡稱重系統(tǒng)本身自成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，方便遠(yuǎn)程終端進(jìn)行查詢操作。當(dāng)企業(yè)有多臺(tái)無人值守汽車衡稱重系統(tǒng)時(shí)，通過局域網(wǎng)也可進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如圖4所示，多臺(tái)汽車衡網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（見參考文獻(xiàn)4）。
圖4 （單臺(tái)）無人值守汽車衡系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
在生產(chǎn)物流過程中，計(jì)量系統(tǒng)通過稱重軟件將生產(chǎn)數(shù)據(jù)保存匯總，并實(shí)時(shí)為管理部門、財(cái)務(wù)部門、倉(cāng)管部門等提供報(bào)表數(shù)據(jù)。對(duì)于管理部門，可以通過系統(tǒng)中的匯總報(bào)表了解當(dāng)前的生產(chǎn)及物流狀況；對(duì)于財(cái)務(wù)結(jié)算部門，則可以拿到清晰又準(zhǔn)確的結(jié)算報(bào)表；倉(cāng)管部門則可以了解到自己的收、發(fā)貨物的情況。因此，它加強(qiáng)了管理上的一致性，縮短了決策者對(duì)生產(chǎn)的響應(yīng)時(shí)間，提高了管理效率，降低了運(yùn)行成本，促進(jìn)了企業(yè)信息化管理。
圖5 （單臺(tái)雙向）無人值守汽車衡設(shè)備配置圖
根據(jù)本人所掌握的情況，直至目前在我國(guó)真正意義上的無人值守還不成熟。其主要的瓶頸在于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)與系統(tǒng)的不可靠性導(dǎo)致了任意環(huán)境、任意車況、任意未知車輛隨機(jī)調(diào)度的無人值守系統(tǒng)變成徒有虛名。其原因與發(fā)展對(duì)策敘述如下：
（1）由于車輛牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)受被稱量的車輛車況（如車牌損壞、表面遮擋物覆蓋）、環(huán)境（雨雪天、大霧天）的影響使得計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)的可靠識(shí)別率還不能做到100%。
新一代的無人值守系統(tǒng)要求必須采用具備冗余方案的車輛牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（在采用高分辨攝像頭計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別的同時(shí)，采用無源非接觸式射頻IC卡作為輔助車牌識(shí)別），新的無人值守系統(tǒng)也可以將目前國(guó)內(nèi)外正在采用的TEC動(dòng)態(tài)車輛識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到無人值守汽車衡中。
在車輛動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)中，對(duì)于各種不同的車型的自動(dòng)識(shí)別過程中，也有不采用射頻與攝像識(shí)別的技術(shù)。以美國(guó)TDS公司提供的Model -110型自動(dòng)車輛分類識(shí)別系統(tǒng)（見參考文獻(xiàn)5）較好地解決了需要對(duì)各種不同的車輛進(jìn)行分類管理收費(fèi)的問題。該系統(tǒng)主要采用了紅外感應(yīng)光幕技術(shù)，到被測(cè)車輛通過紅外感應(yīng)光幕后即可采集到各種不同車型的外輪廓，通過系統(tǒng)分類處理即可還原出分類的車型。
圖6 美國(guó)TDS公司110型車輛分類識(shí)別原理
（2）目前在用的無人值守系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送由于種種原因，往往無法正常運(yùn)行。歸其原因有相當(dāng)部分原因?yàn)橄到y(tǒng)計(jì)算機(jī)故障、服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)故障。
新一代的無人值守汽車衡系統(tǒng)要求所有汽車衡的稱重系統(tǒng)接入工業(yè)以太網(wǎng)時(shí)由系統(tǒng)中的一臺(tái)稱重計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理，另一臺(tái)稱重計(jì)算機(jī)與其同時(shí)在線工作，構(gòu)成雙機(jī)冗余方案。雙機(jī)冗余系統(tǒng)的兩臺(tái)稱重計(jì)算機(jī)需通過局域網(wǎng)連接到數(shù)據(jù)服務(wù)器，由服務(wù)器保存終稱重?cái)?shù)據(jù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)實(shí)時(shí)上傳至信息管理中心和數(shù)據(jù)庫(kù)，以及提供遠(yuǎn)端數(shù)
據(jù)查詢功能。服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)連接方式采用雙網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在平時(shí)使用時(shí)，服務(wù)器通過GPRS接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)有故障或者其他因素引起網(wǎng)絡(luò)受阻，服務(wù)器又可自動(dòng)通過有線網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)以保證網(wǎng)絡(luò)暢通。
新一代的無人值守汽車衡系統(tǒng)當(dāng)然還應(yīng)包括排除各種可能出現(xiàn)的限度防作弊功能的應(yīng)用，與企業(yè)ERP系統(tǒng)的無縫連接。
結(jié)論
由于衡器的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)不僅僅指單純的稱重過程，如何將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的思路引入到現(xiàn)代衡器大系統(tǒng)中是目前我國(guó)衡器行業(yè)急需思考的問題。本文僅僅從衡器應(yīng)用的某個(gè)側(cè)面舉例說明了衡器在物聯(lián)網(wǎng)中的地位與關(guān)系，作為拋磚引玉。相信在新一輪的我國(guó)衡器十二五發(fā)展階段中，衡器的現(xiàn)代化系統(tǒng)必將會(huì)緊跟物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，在技術(shù)創(chuàng)新的道路上我國(guó)衡器技術(shù)新一輪的革命。
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5．Model -110型自動(dòng)車輛分類識(shí)別系統(tǒng)說明書（美國(guó)TDS公司）。
作者簡(jiǎn)介
陳日興（1946年），男（漢），籍貫：上海市，職稱：工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科