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                                             關鍵詞：鐵路車號智能識別；無人值守；智能稱重；RFID
    黎挺
男，廣東高州人，粵電集團有限公司云浮發(fā)電廠熱控專責工程師，從事電廠生產(chǎn)過程自動化管理和研究工作。

1     前言

    近兩年來，軌道衡配車號自動識別裝置（簡稱一代AEI， Automatic Equipment Identification）被企業(yè)廣泛應用，但在實際應用中，由于國鐵貨車標簽的損壞等諸多原因會導致車號自動識別率的降低，使得軌道衡即使配置了車號自動識別裝置后仍存在人工抄號及抄寫誤差的現(xiàn)象，僅僅安裝車號識別裝置（一代AEI）并無法真正免除人工抄號。

    對于電廠等鐵路運輸量較小企業(yè)來講，一代鐵路車號自動識別系統(tǒng)雖起到一定的輔助作用，但對于原本計量工作量較小的企業(yè)來講，仍在延續(xù)著過去的倒班工作及人工抄號模式，計量員的工作內(nèi)容單一，造成人力成本的浪費。

    鐵路車號智能識別系統(tǒng)（二代AEI）是集“六位一體”的智能化實時數(shù)據(jù)采集與在線監(jiān)控（SCADA)系統(tǒng)。“六位一體”即：

    （1）鐵路車號自動識別；

    （2）車號、自重圖像抓拍（智能補救）；

    （3）計量數(shù)據(jù)采集；

    （4）紅外線狀態(tài)監(jiān)測；

    （5）貨檢作業(yè)安全監(jiān)控；

    （6）遠程在線故障診斷。二代AEI科學的解決了人工抄號及誤差補救問題，真正的實現(xiàn)了軌道衡的無人值守智能化稱重。通過二代AEI的實施，徹底甩掉人工抄車號及自重，減少人為操作，提高了過衡原始數(shù)據(jù)的安全性（防作弊）；減少人工勞動量，由原來的人員倒班方式改為只要少量人員進行維護和臺帳處理；便于過衡單（原始數(shù)據(jù)）的審核，真正實現(xiàn)了無人值守智能稱重。

2     鐵路車號智能識別系統(tǒng)的結(jié)構和功能

    鐵路車號智能識別系統(tǒng)（二代AEI）主要通過在現(xiàn)有的動態(tài)軌道衡上加裝鐵路車號智能識別系統(tǒng)（二代AEI），實現(xiàn)軌道衡全自動無人值守稱重，計量人員可在廠部辦公室遠程完成過衡的計量工作，管理人員可在遠程進行監(jiān)管。

    2.1   系統(tǒng)結(jié)構及組成

    鐵路車號智能識別系統(tǒng)硬件部分由上位機和下位機兩部分組成，如圖1所示。上位機部分是二代AEI系統(tǒng)工控主機。下位機部分主要包括： 

    （1）鐵路車號自動識別子系統(tǒng)：鐵路車號讀出器、微波天線、射頻電纜等；

    （2）車號、自重圖像抓拍及計量監(jiān)控子系統(tǒng)：攝像機、視頻采集卡等；

    （3）車輛運行狀態(tài)跟蹤（輛數(shù)、輛序、狀態(tài)、速度等）子系統(tǒng)：數(shù)字式紅外探測器等；

    （4）智能控制子系統(tǒng)：智能控制器等。

    2.2    鐵路車號智能識別系統(tǒng)的功能

    二代AEI主要由如下功能模塊組成：貨車車號自動識別、貨車自重自動識別、貨車稱重圖片自動抓拍（智能補救）、紅外線車輛狀態(tài)判定、自動軌道衡重量數(shù)據(jù)提取、自動報表生成、遠程監(jiān)控稱重作業(yè)、遠程查詢打印、遠程在線診斷故障及報警、貨檢作業(yè)安全監(jiān)控等，它們的具體描述如下：

    （1） 自動識別鐵路貨車標簽內(nèi)的車號等車輛信息

    通過RFID技術自動識別貨車的車型、車號、車種、車次、輛序、總輛數(shù)、車輛到達時間、車輛通過時間和其它需加載信息等。

    （2） 多樣化皮重解決方案

    當皮重需要計量的時候，系統(tǒng)以24小時內(nèi)同一車號（或根據(jù)實際情況設定時間）為依據(jù)進行自動除皮，系統(tǒng)對于超過24小時的車輛定義為“老牌車”，系統(tǒng)自動提示計量管理人員對老牌車進行關注。如果因車輛故障等因素導致延誤較長時間時（如72小時），系統(tǒng)在出現(xiàn)老牌車計量時會做好標記并導入臨時數(shù)據(jù)庫并處于待定狀態(tài)，等待管理人員確認后再承認該次計量結(jié)果。

    對不回皮車輛自動采集貨車的自重，系統(tǒng)分為：額定自重庫模式和實際動態(tài)自重庫模式。自重通常有兩種即：額定自重和實際自重。一般來講，貨車通過廠修、段修后的實際自重與額定自重有所不同，車輛大修后的自重信息是寫到車皮右邊的，如：C62A的額定自重是21.7噸，大修后車皮右側(cè)寫的自重有的是22.1噸、有的是21.3噸，所以差別比較大。由于各個企業(yè)的結(jié)算方式不同，對自重的要求也不同，有的以額定自重結(jié)算，有的以實際自重結(jié)算。

    系統(tǒng)在功能上具有額定自重庫和實際動態(tài)自重庫兩種模式可選。

    ①額定自重庫模式：系統(tǒng)自身有鐵道部的標準自重庫，企業(yè)選擇該模式可以實現(xiàn)自動采集。電子標簽內(nèi)的車型信息對應了標準自重庫的自重數(shù)據(jù)，在計量過程中通過自動識別到的車型可以自動調(diào)出自重庫的自重數(shù)據(jù)。

    ②實際動態(tài)自重庫模式：系統(tǒng)建立自重動態(tài)更新庫，可以根據(jù)前期的車號對應的更新自重建立了自重的更新庫，當再次識別到該車皮時系統(tǒng)自動調(diào)用更新的自重數(shù)據(jù)。一般來講，企業(yè)的鐵路煤源相對固定，車輛均由對口車輛段安排調(diào)配車皮計劃，雖然從短期看車輛是變動的，擔從月周期或季周期來看，車輛是相對固定的，因此建立實際動態(tài)自重更新庫對企業(yè)來講有利于精確計量的需要。

    （3） 貨車計量即時圖片抓拍功能（智能補救措施）

    系統(tǒng)在每節(jié)車皮計量完畢的瞬間抓拍到車號位置和自重位置及煤位高度圖片，能夠通過人工清晰辨認。圖像抓拍的意義在于計量后的補救措施，因為鐵路車輛的貨車標簽有可能因損壞而無法被車號識別設備讀取到。比如：有40節(jié)車皮過衡計量，其中第8節(jié)車皮標簽因損壞未讀到，操作員事后可以點擊第8節(jié)車皮，此時彈出第8節(jié)車過衡的車號、自重及煤位高度的清晰圖片，只要依照圖片上的車號及自重資料填入即可，從而起到智能補救的作用。

    系統(tǒng)能夠在貨車計量的同時抓拍到貨車車廂上的車號、自重、煤位清晰圖片，并與自動識別到的每輛貨車車號形成關聯(lián)的打包數(shù)據(jù)，在點擊查詢該輛車過衡信息時出現(xiàn)對應的車號、自重、煤位相應清晰圖片。無論是白天還是夜間，系統(tǒng)均能抓拍到圖片，并能清晰看到圖片內(nèi)的車號信息、自重信息、煤位高度，供計量人員在后端辦公室錄入。

    （4） 數(shù)據(jù)接口功能

    系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)可以為企業(yè)ERP（MIS）等系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)接口（包括EXCEL表格、SQL SERVER表單、ORACLE表單、XML等。系統(tǒng)上傳分為：人工確認后上傳和自動上傳兩種可供選擇的模式。

    （5） 紅外線技術判別車輛輛數(shù)及輛序、運行速度及狀態(tài)

    利用紅外技術來識別貨車的輛數(shù)及輛序、運行車速及狀態(tài)，可以適應車輛0～200Km/h的速度。且系統(tǒng)可以適應低速（0～3Km/h）、停車、倒車等各種車輛運行狀態(tài)，能夠做到智能分析判斷車輛的狀態(tài)。

    （6） 自動數(shù)據(jù)提取

    軌道衡儀表的計量數(shù)據(jù)，并與車號數(shù)據(jù)自動對位，自動生成生產(chǎn)要求的報表，可進行匯總、查詢、打印、統(tǒng)計等。

    2.2    鐵路車號智能識別系統(tǒng)的功能

    二代AEI主要由如下功能模塊組成：貨車車號自動識別、貨車自重自動識別、貨車稱重圖片自動抓拍（智能補救）、紅外線車輛狀態(tài)判定、自動軌道衡重量數(shù)據(jù)提取、自動報表生成、遠程監(jiān)控稱重作業(yè)、遠程查詢打印、遠程在線診斷故障及報警、貨檢作業(yè)安全監(jiān)控等，它們的具體描述如下：

    （1） 自動識別鐵路貨車標簽內(nèi)的車號等車輛信息

    通過RFID技術自動識別貨車的車型、車號、車種、車次、輛序、總輛數(shù)、車輛到達時間、車輛通過時間和其它需加載信息等。

    （2） 多樣化皮重解決方案

    當皮重需要計量的時候，系統(tǒng)以24小時內(nèi)同一車號（或根據(jù)實際情況設定時間）為依據(jù)進行自動除皮，系統(tǒng)對于超過24小時的車輛定義為“老牌車”，系統(tǒng)自動提示計量管理人員對老牌車進行關注。如果因車輛故障等因素導致延誤較長時間時（如72小時），系統(tǒng)在出現(xiàn)老牌車計量時會做好標記并導入臨時數(shù)據(jù)庫并處于待定狀態(tài)，等待管理人員確認后再承認該次計量結(jié)果。
   
    對不回皮車輛自動采集貨車的自重，系統(tǒng)分為：額定自重庫模式和實際動態(tài)自重庫模式。自重通常有兩種即：額定自重和實際自重。一般來講，貨車通過廠修、段修后的實際自重與額定自重有所不同，車輛大修后的自重信息是寫到車皮右邊的，如：C62A的額定自重是21.7噸，大修后車皮右側(cè)寫的自重有的是22.1噸、有的是21.3噸，所以差別比較大。由于各個企業(yè)的結(jié)算方式不同，對自重的要求也不同，有的以額定自重結(jié)算，有的以實際自重結(jié)算。

    系統(tǒng)在功能上具有額定自重庫和實際動態(tài)自重庫兩種模式可選。
   
    ①額定自重庫模式：系統(tǒng)自身有鐵道部的標準自重庫，企業(yè)選擇該模式可以實現(xiàn)自動采集。電子標簽內(nèi)的車型信息對應了標準自重庫的自重數(shù)據(jù)，在計量過程中通過自動識別到的車型可以自動調(diào)出自重庫的自重數(shù)據(jù)。

    ②實際動態(tài)自重庫模式：系統(tǒng)建立自重動態(tài)更新庫，可以根據(jù)前期的車號對應的更新自重建立了自重的更新庫，當再次識別到該車皮時系統(tǒng)自動調(diào)用更新的自重數(shù)據(jù)。一般來講，企業(yè)的鐵路煤源相對固定，車輛均由對口車輛段安排調(diào)配車皮計劃，雖然從短期看車輛是變動的，擔從月周期或季周期來看，車輛是相對固定的，因此建立實際動態(tài)自重更新庫對企業(yè)來講有利于精確計量的需要。

    （3） 貨車計量即時圖片抓拍功能（智能補救措施）

    系統(tǒng)在每節(jié)車皮計量完畢的瞬間抓拍到車號位置和自重位置及煤位高度圖片，能夠通過人工清晰辨認。圖像抓拍的意義在于計量后的補救措施，因為鐵路車輛的貨車標簽有可能因損壞而無法被車號識別設備讀取到。比如：有40節(jié)車皮過衡計量，其中第8節(jié)車皮標簽因損壞未讀到，操作員事后可以點擊第8節(jié)車皮，此時彈出第8節(jié)車過衡的車號、自重及煤位高度的清晰圖片，只要依照圖片上的車號及自重資料填入即可，從而起到智能補救的作用。

    系統(tǒng)能夠在貨車計量的同時抓拍到貨車車廂上的車號、自重、煤位清晰圖片，并與自動識別到的每輛貨車車號形成關聯(lián)的打包數(shù)據(jù)，在點擊查詢該輛車過衡信息時出現(xiàn)對應的車號、自重、煤位相應清晰圖片。無論是白天還是夜間，系統(tǒng)均能抓拍到圖片，并能清晰看到圖片內(nèi)的車號信息、自重信息、煤位高度，供計量人員在后端辦公室錄入。

    （4） 數(shù)據(jù)接口功能

    系統(tǒng)的計量數(shù)據(jù)可以為企業(yè)ERP（MIS）等系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)接口（包括EXCEL表格、SQL SERVER表單、ORACLE表單、XML等。系統(tǒng)上傳分為：人工確認后上傳和自動上傳兩種可供選擇的模式。

    （5） 紅外線技術判別車輛輛數(shù)及輛序、運行速度及狀態(tài)

    利用紅外技術來識別貨車的輛數(shù)及輛序、運行車速及狀態(tài)，可以適應車輛0～200Km/h的速度。且系統(tǒng)可以適應低速（0～3Km/h）、停車、倒車等各種車輛運行狀態(tài)，能夠做到智能分析判斷車輛的狀態(tài)。

    （6） 自動數(shù)據(jù)提取

    軌道衡儀表的計量數(shù)據(jù)，并與車號數(shù)據(jù)自動對位，自動生成生產(chǎn)要求的報表，可進行匯總、查詢、打印、統(tǒng)計等。

    表1   云浮發(fā)電廠軌道衡計量單：

參考文獻：

    [1] 劉瑞陽.鐵路車號自動識別系統(tǒng)原理及應用[M].北京:中國鐵道出版社,2003.  

    [2] 王慶文.鐵路車號自動識別信息系統(tǒng)[J].鐵路計算機應用,2003,12(5):17-18.

    [3] 張冰，賀禹.數(shù)據(jù)采集和智能數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的分析和設計[J].計算機工程與設計,2004,25(6):892-895.

    [4] 容關澳.計算機圖像處理[M].北京:清華大學出版社，2000.

作者信息：

    蘇銳軍（武漢踏弛智能科技有限公司，湖北    武漢，430080），男，山東濟南人，畢業(yè)于華南理工大學工業(yè)裝備與控制工程系，從事鐵路車號智能識別系統(tǒng)（二代AEI）開發(fā)及應用系統(tǒng)研究工作。 

    黎   挺（粵電集團有限公司云浮發(fā)電廠，廣東    云浮，527300）