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

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】 隨著我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已成為我國國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中加速技術(shù)創(chuàng)新的風向標。本文先從物聯(lián)網(wǎng)的概念與發(fā)展入手，進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)界稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后世界信息技術(shù)革命的第三個里程碑。（參考文獻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，實現(xiàn)智能化識別和管理。通俗地說物聯(lián)網(wǎng)就是利用RFID射頻識別、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)彼此進行交流，實現(xiàn)物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
物聯(lián)網(wǎng)一般由三個層面組成，即信息感知采集、信息交流傳送、信息分析處理與預(yù)測。我國早在2004年就已經(jīng)開展了無線射頻識別RFID技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用，例如在工業(yè)產(chǎn)品自動化制造流水線、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足的進步。有專家預(yù)言在未來的十年里，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將達到5萬億元的產(chǎn)銷值。
（參考文獻1）IBM中國研究院院長李實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)，實現(xiàn)系統(tǒng)信息分析處理與預(yù)測未來。
在剛過去的2010年的全國兩會上，*總理在政府工作報告中明確提出了“加快
物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用，加大對戰(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“中國物聯(lián)網(wǎng)標準聯(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)與標準化工作的推進應(yīng)用。在2010年10月上海浦東新區(qū)第五屆學(xué)術(shù)年會上，由中國科學(xué)院上海高等研究院院長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)已上升為我國國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育方向，需要形成一個多領(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
作為國民經(jīng)濟各行業(yè)計量源頭的衡器行業(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)各個發(fā)展階段的創(chuàng)新與發(fā)展，各種載荷傳遞機理型式，如：激光技術(shù)，RFID射頻識別技術(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)變式機理截然不同的所謂“邊緣衡器”技術(shù)的發(fā)展（見參考文獻2闡述的觀點），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)不僅僅指某個局部的計量稱重裝置?，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。正因為有了物聯(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)和紅外光柵車過識別技術(shù)促進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，使得車輛運行狀況與運行軌跡的實時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)用于稱重體積測量的物流傳送測量系統(tǒng)，可以使得智能化物流稱重管理得以實現(xiàn)；條形碼掃描技術(shù)與自動稱重包裝流水線、自動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，跟蹤每一個產(chǎn)品質(zhì)量溯源及預(yù)測生產(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?，F(xiàn)舉例說明如下：
1、一種智能物流檢測的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用
隨著國民經(jīng)濟的日益發(fā)展和越來越多新技術(shù)的出現(xiàn)，社會對勞動生產(chǎn)率的要求也越來越高。在大型的倉儲物流中心、機場、貨物快遞行業(yè)及一些大型工業(yè)企業(yè)特別需要對物品的重量、體積等情況進行跟蹤控制。長期以來原始的人工過磅計量、記錄數(shù)據(jù)，不僅浪費了 的人力物力，而且數(shù)據(jù)管理難以實現(xiàn)自動化，無法適應(yīng)社會發(fā)展的要求。一種智能物流檢測系統(tǒng)應(yīng)運而生。目前各種條碼設(shè)備、電子秤量、計量設(shè)備已很成熟和完備，并且都可以和電腦進行數(shù)據(jù)交換，為物流的標準化作業(yè)提供了實現(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)，可以實現(xiàn)自動識別托運物品、自動秤量重量、自動測量體積、自動計費、自動分撿、全路局條碼跟蹤，逐步形成一個自動化、智能化程度越來越高的智能物流檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有客戶信息、發(fā)運信息、條碼及標簽打印、條碼識別、自動稱重、自動測量體積、自動計算費用、記錄費用收取信息、自動信息查
詢、自動分檢物品信息、全流程貨物跟蹤?？梢詰?yīng)用于倉儲物流中心、機場、貨物快遞與鐵路行包物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)?，F(xiàn)根據(jù)本人曾參與的設(shè)計方案，舉例一種鐵路行包智能物流檢測系統(tǒng)流程框圖如圖1。
圖1 鐵路行包物流智能檢測管理系統(tǒng)流程圖
上述系統(tǒng)中的設(shè)備有紅外感應(yīng)器、動態(tài)自動稱重機、激光傳感器自動測量體積、自動計費軟件、自動分撿機、條形碼掃描寫入、自動識別條碼、觸摸式信息輸入屏、 物流信息管理的計算機軟件及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫管理系統(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)。其中激光自動測量體積與自動稱重重量同時計算費率，符合鐵路、航運及快遞包裹計費規(guī)定。激光自動測量原理如圖2、圖3（見參考文獻3）。
圖2 德國SICK公司激光傳感器自動測量原理
圖3 自動測量體積檢測運行外觀圖
目前我國在自動測量體積檢測系統(tǒng)的應(yīng)用中，只見個別外資企業(yè)采用原裝的國外品牌產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)該屬于初級的單系統(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)測個別車站、各路局乃至接入全國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)、大型的倉儲物流中心、機場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)用實例。目前在我國衡器行業(yè)無人值守汽車衡的應(yīng)用已開始進入了一個高速發(fā)展的階段。各企業(yè)紛紛推出了具有自動運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，方便遠程終端進行查詢操作。當企業(yè)有多臺無人值守汽車衡稱重系統(tǒng)時，通過局域網(wǎng)也可進行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，如圖4所示，多臺汽車衡網(wǎng)絡(luò)拓撲圖（見參考文獻4）。
圖4 （單臺）無人值守汽車衡系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
在生產(chǎn)物流過程中，計量系統(tǒng)通過稱重軟件將生產(chǎn)數(shù)據(jù)保存匯總，并實時為管理部門、財務(wù)部門、倉管部門等提供報表數(shù)據(jù)。對于管理部門，可以通過系統(tǒng)中的匯總報表了解當前的生產(chǎn)及物流狀況；對于財務(wù)結(jié)算部門，則可以拿到清晰又準確的結(jié)算報表；倉管部門則可以了解到自己的收、發(fā)貨物的情況。因此，它加強了管理上的一致性，縮短了決策者對生產(chǎn)的響應(yīng)時間，提高了管理效率，降低了運行成本，促進了企業(yè)信息化管理。
圖5 （單臺雙向）無人值守汽車衡設(shè)備配置圖
根據(jù)本人所掌握的情況，直至目前在我國真正意義上的無人值守還不成熟。其主要的瓶頸在于自動識別技術(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)展對策敘述如下：
（1）由于車輛牌號自動識別系統(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）的影響使得計算機圖像識別技術(shù)的可靠識別率還不能做到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自動識別系統(tǒng)（在采用高分辨攝像頭計算機圖像識別的同時，采用無源非接觸式射頻IC卡作為輔助車牌識別），新的無人值守系統(tǒng)也可以將目前國內(nèi)外正在采用的TEC動態(tài)車輛識別系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到無人值守汽車衡中。
在車輛動態(tài)稱重技術(shù)中，對于各種不同的車型的自動識別過程中，也有不采用射頻與攝像識別的技術(shù)。以美國TDS公司提供的Model -110型自動車輛分類識別系統(tǒng)（見參考文獻5）較好地解決了需要對各種不同的車輛進行分類管理收費的問題。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TDS公司110型車輛分類識別原理
（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，往往無法正常運行。歸其原因有相當部分原因為系統(tǒng)計算機故障、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)時由系統(tǒng)中的一臺稱重計算機統(tǒng)一管理，另一臺稱重計算機與其同時在線工作，構(gòu)成雙機冗余方案。雙機冗余系統(tǒng)的兩臺稱重計算機需通過局域網(wǎng)連接到數(shù)據(jù)服務(wù)器，由服務(wù)器保存終稱重數(shù)據(jù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)自動實時上傳至信息管理中心和數(shù)據(jù)庫，以及提供遠端數(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：在平時使用時，服務(wù)器通過GPRS接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，當無線網(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衡器十二五發(fā)展階段中，衡器的現(xiàn)代化系統(tǒng)必將會緊跟物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，在技術(shù)創(chuàng)新的道路上我國衡器技術(shù)新一輪的革命。
參考文獻
1．李全偉. “新一輪技術(shù)革命”《財富》（中文版）雜志技術(shù)篇P89～P90，2010年11月 [ J ]。
2．陳日興. “從衡器觀念的變化看衡器技術(shù)進步”《第九屆稱重技術(shù)研討會論文集》綜述篇P1～P6，2010.4中國.長沙 [C]。
3．VMS系列體積測量技術(shù)說明書（德國SICK公司）。
4．無人值守汽車衡技術(shù)說明書（上海大和衡器有限公司）。
5．Model -110型自動車輛分類識別系統(tǒng)說明書（美國TDS公司）。
作者簡介
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