匡勝徽 呂鳳花

（1.昆鋼信息中心； 2.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

1 需求背景

目前，在昆鋼的大部分生產(chǎn)單位及分子公司已經(jīng)實現(xiàn)了汽車進出廠物資的遠程無人值守集中計量。集中計量系統(tǒng)的上線和運行在很大程度上遏制了計量作弊行為的發(fā)生，降低了計量工作的成本，并顯著提升了計量作業(yè)的效率。但在物資的卸貨驗收環(huán)節(jié)，為了保證數(shù)據(jù)傳遞的及時性和可靠性，當(dāng)前大多數(shù)生產(chǎn)單位采用的是聯(lián)機數(shù)據(jù)傳輸方式，即在物資卸貨驗收工序中使用計算機與有線網(wǎng)絡(luò)連接以進行數(shù)據(jù)傳輸，驗收人員通過計算機在線查驗物資計量信息并進行卸貨確認（寫入卸貨標識等關(guān)鍵信息）操作。這種信息傳遞方式的優(yōu)點是保證了數(shù)據(jù)交互的及時性與準確性，但是其高度依賴于網(wǎng)絡(luò)在線，因而限制了汽車衡遠程計量系統(tǒng)在工況環(huán)境復(fù)雜、不便敷設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)及部署無線網(wǎng)絡(luò)等場合的應(yīng)用，尤其是在礦山生產(chǎn)環(huán)境中。以昆鋼大紅山礦業(yè)公司為例，不同等級的礦石品種繁多[1]，堆場環(huán)境較為惡劣且地點更換頻繁，卸貨地點也常有變動。若采用有線連接的方式敷設(shè)光纜和安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以進行卸貨信息的采集與傳輸，則成本較高；若采用無線網(wǎng)絡(luò)進行通信，則會受到網(wǎng)絡(luò)信號的穩(wěn)定性和傳輸距離等因素的制約，并且可能會在數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蜁r效性等方面形成瓶頸，甚至造成計量作業(yè)信息流的斷裂和計量系統(tǒng)的失效；因此，如何保證在礦區(qū)堆場沒有網(wǎng)絡(luò)接入的前提下，仍然能夠以一種低廉、可靠、安全的手段來實現(xiàn)卸貨數(shù)據(jù)的查驗和傳輸，以保障計量作業(yè)的閉環(huán)控制，是礦區(qū)堆場卸貨環(huán)節(jié)中必須解決的重要問題。

2 業(yè)務(wù)流程分析與設(shè)計

為了克服汽車衡計量系統(tǒng)在離線狀況下采集信息的不足，本文旨在提供一種通過離線終端獲取卸貨信息的方法，以實現(xiàn)離線情況下以計量卡（它是一種IC卡，具有存儲信息的能力）為載體并利用離線手持終端寫入卸貨信息，在車輛卸貨后進行空車計量時讀取卸貨信息。通過對汽車衡計量作業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行業(yè)務(wù)分析，得知汽車衡計量主要包括以下業(yè)務(wù)步驟：

（1）拉載物資的汽車在進入礦區(qū)時領(lǐng)取計量卡，每一輛與礦業(yè)公司具有物流業(yè)務(wù)往來的載重汽車在進廠時都被發(fā)放一張計量卡，該卡屬于IC卡，被作為存儲計量信息的載體；且該卡的卡號和物理序列號均被預(yù)先錄入到汽車衡遠程計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，該過程在集中計量系統(tǒng)的業(yè)務(wù)中可被視作IC卡的注冊與分配管理。

（2）在重車過磅時，司機插卡到遠程計量終端機，遠程計量終端機內(nèi)的IC讀卡器（遠程計量終端機的機柜內(nèi)安裝有IC讀卡器）讀取計量卡的卡號并通過汽車衡計量系統(tǒng)的后臺程序?qū)懭胂嚓P(guān)運輸信息（例如關(guān)鍵的信息有車牌號、物料名稱、發(fā)貨單位、收貨單位、承運單位、重車計量時間等）到計量卡內(nèi)，同時將上述信息記錄到汽車衡遠程計量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，并產(chǎn)生該條記錄的計量操作編號；

（3）司機在完成重車過磅后，持計量卡抵達料場或堆場等待卸貨；卸貨員刷自己的身份卡（也屬于IC卡，每個卸貨員均有一張身份卡，它與計量卡在外形和材質(zhì)上相同，但是功能不同，是專門分配給卸貨員使用的，對卸貨員實行“一人一身份卡”綁定）登錄手持終端卸貨管理系統(tǒng)；登錄成功后，手持卸貨終端將根據(jù)身份卡顯示卸貨員的身份信息（例如卸貨地點、卸貨人、卸貨人所屬部門、當(dāng)前時間等）；若登錄失敗，則被認為該身份卡為無效，禁止與卸貨有關(guān)的操作。

（4）卸貨員在查驗貨物后，通過手持卸貨終端讀取（手持卸貨終端具有讀寫計量卡的功能）計量卡內(nèi)的重車運輸信息（例如物料名稱、收貨單位、發(fā)貨單位、計劃卸貨地點等）并根據(jù)實際的卸貨類型進行卸貨確認，此時計量卡就被寫入卸貨確認標識、卸貨地點、卸貨人、卸貨時間等字段，表明該車物資已經(jīng)卸貨并確認驗收。

（5）司機完成卸貨后，回到磅房進行空車計量。司機插計量卡到遠程計量終端機，此時遠程計量終端機讀出計量卡內(nèi)的卸貨信息（包括卸貨確認標識、卸貨地點、卸貨人、卸貨時間）并根據(jù)計量卡號和計量操作編號實現(xiàn)卸貨信息（卸貨確認標識、卸貨地點、卸貨人、卸貨時間）在汽車衡遠程計量系統(tǒng)中對應(yīng)記錄的更新。

（6）遠程計量終端機將本次計量過程的完整記錄信息（車牌號、物料名稱、收貨單位、發(fā)貨單位、承運單位、卸貨人、卸貨地點、卸貨時間、毛重、皮重、凈重等）顯示到屏幕上供司機核對。若無異議，則在遠程計量終端機打印計量憑證，并通過遠程計量終端機內(nèi)置的IC讀卡器清空計量卡內(nèi)的信息（除卡號之外的所有字段信息均被清除，以方便下次計量）。

也就是說，汽車衡遠程計量系統(tǒng)依賴于計量卡，通過計量卡號將卸貨信息讀出，并實現(xiàn)與過磅數(shù)據(jù)的同步，形成完整的汽車物資運輸信息；至此，一次完整的計量流程已結(jié)束。

上述卸貨類型包括卸貨確認、退貨且過磅、退貨不過磅、復(fù)磅。卸貨員在核實重車物資運輸信息后，根據(jù)實際業(yè)務(wù)情況選擇對應(yīng)的具體的卸貨類型。如果需要對應(yīng)“退貨且過磅”或“復(fù)磅”，也需要在手持終端機上執(zhí)行“退貨且過磅”或“復(fù)磅”操作，同時仍然需要再次過磅，只不過所謂的“空車過磅”實際上還是原來的重車重量，得到的凈重為0。

汽車衡計量作業(yè)所涉及的主要內(nèi)容是礦山企業(yè)在生產(chǎn)過程中物資計量數(shù)據(jù)的采集與同步，生產(chǎn)過程流程管理，它屬于礦區(qū)生產(chǎn)物資物流信息的跟蹤處理范疇。汽車衡遠程計量系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)建立的一套針對汽車物資運輸?shù)谋O(jiān)控和管理系統(tǒng)，而計量卡、身份卡、IC讀卡器、手持卸貨終端、遠程計量終端機、磅房、料場、堆場均屬于汽車衡遠程計量系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施。汽車衡遠程計量系統(tǒng)依賴于計量卡提供物資的裝貨信息、承運信息、卸貨信息、重量信息的完整記錄，以計量卡進行物資跟蹤標識，形成物流信息的跟蹤和追溯。

上述汽車衡卸貨驗收系統(tǒng)僅屬于昆鋼集中計量整體業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的一個子集，為了更加簡單地闡述卸貨驗收環(huán)節(jié)的信息傳遞過程，尤其是針對物資信息的查看和卸貨標識的寫入操作，卸貨驗收過程可以通俗的理解為：計量卡是一個類似于U盤的存儲工具，在重車過磅時，錄入車牌號、物料名稱、發(fā)貨單位、收貨單位、承運單位、重車計量時間、計劃卸貨地點等信息；重車抵達卸貨點時，通過離線卸貨終端讀取信息并確認卸貨和寫入卸貨地點、卸貨人、卸貨時間等信息。相對于依賴有線網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞方式，這種通過離線卸貨終端來讀寫IC卡則更加強調(diào)業(yè)務(wù)流程的改進和信息流的閉環(huán)控制，該流程是專門針對“在無網(wǎng)絡(luò)（無論是有線網(wǎng)絡(luò)還是無線網(wǎng)絡(luò)傳輸）或網(wǎng)路不可用的情況下，無法采集卸貨數(shù)據(jù)而引起的物流信息鏈斷裂”而設(shè)計的，以實現(xiàn)在惡劣環(huán)境下尤其是偏遠的料場、井下卸貨點等不通網(wǎng)絡(luò)的情況下，通過計量卡攜帶卸貨信息并形成卸貨信息的同步更新。

3 卸貨驗收系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)軟硬件環(huán)境

由于IC卡具有存儲容量大和使用壽命長的優(yōu)點，且IC卡便于隨身攜帶，故在工業(yè)控制和一卡通計費項目中常使用IC卡作為信息存儲的介質(zhì)[2]。在大紅山礦業(yè)的汽車衡卸貨驗收系統(tǒng)中，使用的IC卡芯片類型為Philip Mifare1-S70（簡稱M1-S70），該項目采用的讀寫器為“明華奧漢HD-600”手持POS機，其中M1-S70卡片的塊號范圍為0-255，卡片有4 K的存儲空間，即32個小扇區(qū)和8個大扇區(qū)[3]。

在具體的汽車衡計量業(yè)務(wù)邏輯中，使用了32個小扇區(qū)的前16個（0～15）單元。小扇區(qū)的結(jié)構(gòu)為：每個小扇區(qū)有4塊（塊號順序為0～3，其中含1個系統(tǒng)保留塊和3用戶自由塊），每塊16個字節(jié)，合計64字節(jié)；其中第3塊為密鑰和控制字節(jié)，它為系統(tǒng)控制區(qū)而不可寫入，否則IC卡將會被損壞；大紅山汽車衡計量應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)只使用了前3塊（即第0，1，2塊），因此前48字節(jié)對用戶是完全開放的，用戶可以自由的對這些區(qū)塊進行讀和寫操作。汽車衡卸貨驗收系統(tǒng)所涉及的具體扇區(qū)、塊號用途及詳細的讀寫規(guī)則見表1。

昆鋼大紅山汽車衡卸貨驗收系統(tǒng)的程序開發(fā)環(huán)境為ARM Developer Suite v1.2，平臺提供了類C語言和相應(yīng)的示例代碼，程序開發(fā)人員能夠借助“明華奧漢HD-600”讀寫器廠商提供的SDK較為輕松地實現(xiàn)程序的編輯、編譯與燒錄。

表 1 大紅山礦業(yè)公司集中計量IC卡區(qū)塊劃分規(guī)則

3.2 卸貨信息查驗步驟

（1）卸貨員登錄：卸貨員刷個人身份卡以登錄手持卸貨終端機。堆場卸貨人員必須在刷身份卡登錄后才能夠執(zhí)行與卸貨有關(guān)的操作，選擇“卸貨員登錄”菜單，系統(tǒng)驗證成功后即可看到卸貨員姓名、卸貨地點、卸貨卡編號等信息，見圖1、圖2。

（2）查驗卸貨信息：在確認重車卸貨后，通過手持卸貨終端讀計量IC卡（車證卡）以得到詳細的物資信息，并與重車計量單據(jù)上的信息進行比較和核對。查驗物資信息可通過選擇開機畫面上的菜單項“讀車證卡”，并將車證卡靠近手持終端的感應(yīng)區(qū)，在屏幕上即可顯示該卡對應(yīng)的卡號、車號、物料名等信息，這些信息的真實性需人工審核，若不屬實則拒絕卸貨。查驗卸貨信息的具體操作見圖3、圖4。

圖 1 卸貨員登錄

圖 2 卸貨員身份信息

圖 3 讀計量IC卡

圖 4 查看卸貨信息

（3）卸貨操作：堆場卸貨人員在確認車證卡信息真實有效后，根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)的卸貨選項。若要執(zhí)行卸貨操作，應(yīng)選擇相應(yīng)的卸貨操作選項來完成（寫入）對應(yīng)的卸貨類型。

圖 5 卸貨確認選項

若確認卸貨，則在卸貨終端的屏幕中給出“卸貨確認成功”提示信息，見圖5、圖6。至此，表明卸貨驗收已經(jīng)完成，駕駛員便可攜帶計量IC卡回到磅房進行空車計量。

4 關(guān)鍵業(yè)務(wù)邏輯代碼

4.1 卸貨操作子菜單列表的定義

針對大紅山汽車衡卸貨的業(yè)務(wù)類型和實際情況，將卸貨驗收分為四種類型，對應(yīng)著手持卸貨終端的四種卸貨操作選項，如圖5所示。

圖 6 卸貨操作成功

（1）卸貨確認：正常卸貨時使用該選項，絕大多數(shù)情況下應(yīng)使用該選項。

（2）退貨且過磅：若需要退貨且承運單位（駕駛員）要求核查貨物重量時使用該選項。

（3）退貨不過磅：直接退貨，承運單位（駕駛員）不要求核查貨物重量時使用該選項。

（4）復(fù)磅：若對貨物重量有疑問，或需要扣重的情況下使用該選項。

上述四種卸貨類型在程序?qū)崿F(xiàn)中對應(yīng)的業(yè)務(wù)代碼如下：

4.2 卸貨操作子菜單核心實現(xiàn)代碼

卸貨操作的關(guān)鍵是要在IC卡區(qū)塊劃分規(guī)則指定的空間內(nèi)寫入當(dāng)前的卸貨信息：即卸貨員姓名、卸貨地點、卸貨時間、卸貨標識。其中卸貨標識（1代表“卸貨確認”；2代表“退貨且過磅”；3代表“退貨但不過磅”；4代表“復(fù)磅，重新過磅”）是由卸貨人員鍵入的“卸貨操作選項”來作為函數(shù)的輸入，它是由單個字符表示的卸貨標志值。

5 應(yīng)用效果

在大紅山礦區(qū)卸貨操作過程中使用“明華奧漢HD-600”型手持讀寫器作為離線卸貨終端，它采用高速32位ARM9 Risc微處理器架構(gòu)，針對Philip Mifare1-S70非接觸式卡片具有較高的讀寫速度。實際測試表明，實現(xiàn)對單張卡片64個扇區(qū)的全區(qū)塊讀寫，耗時僅需2～3 s；在卸貨驗收的工序中，卸貨信息的寫入只需1 s。

在汽車衡計量作業(yè)的整體管控中，卸貨驗收系統(tǒng)為汽車衡遠程計量系統(tǒng)提供卸貨信息，以便與對應(yīng)的重車過磅數(shù)據(jù)同步，從而形成一條有關(guān)汽車物資的裝貨信息、空車計量信息、重車計量信息、承運信息、卸貨信息的完整記錄，方便汽車物流信息的跟蹤和追溯。昆鋼大紅山汽車衡卸貨驗收系統(tǒng)已經(jīng)使用多年，它作為昆鋼集中計量系統(tǒng)的一個子集，有效地克服了在缺少網(wǎng)絡(luò)接入條件時采集卸貨信息的缺陷，其有益的效果是實現(xiàn)了在離線情況下礦區(qū)物資信息的采集和同步，保證計量過程信息流的暢通和完整。同時擴展了“汽車衡遠程計量系統(tǒng)”的適用范圍，即便在頻繁更換堆場、卸貨地點不固定、甚至是井下計量等場合，利用離線手持終端也能實現(xiàn)正常的卸貨操作。 同時，由于汽車衡的卸貨及進出廠流程較為典型，對相關(guān)程序只需做較小的改動就可適用于其他類似場合，因此本系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用推廣價值。