智能卡口系统设计方案.doc

智能卡口系统 设计方案 版权所有版权所有 北京大禹世纪科技发展有限公司北京大禹世纪科技发展有限公司 2014 年年 4 月月 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 2 目 录 海关卡口智能化监控系统海关卡口智能化监控系统 3 第一章 概述 3 第二章 总体介绍 10 2 1 系统划分 10 2 2 整体设计 11 2 3 业务要求 11 2 4 详细设计 14 第三章 集装箱箱号识别系统 18 3 1 系统模块结构 18 3 2 图像拍摄模块 19 3 3 灯光控制模块 21 3 4 图像识别模块 22 第四章 电子车牌识别系统 28 4 1 射频识别技术 28 4 2 无线射频技术用于车辆牌照 29 4 3 电子车牌采集过程 30 第五章 电子地磅采重系统 32 5 1 技术规格 32 5 2 地磅连接结构及使用规范 38 5 3 地磅采重机制和时机 40 第六章 IC 卡系统 43 6 1IC 卡系统工作原理 43 6 2 IC 卡门禁系统 47 6 3 联机式双界面读写器的功能与技术指标 48 第七章 电子闸门栏杆系统 50 7 1 红绿灯和 LED 驱动子系统 50 7 2 挡杆驱动子系统 51 第八章 可视对讲系统 52 第九章 GPS 系统 53 9 1 技术指标及海关 GPS 的基本要求 53 9 2 海关卡口 GPS 技术方案 54 第十章 电子关封系统 55 第十一章 其他控制子系统 56 11 1 时序控制子系统 56 11 2 数据 图象传输子系统 60 11 3 比对结果接收子系统 61 第十二章 施工条件 图纸和资料 62 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 3 海关卡口智能化监控系统海关卡口智能化监控系统 第一章第一章 概述概述 1 1 1 系统系统设计依据设计依据 依据 国务院关于 中华人民共和国海关对出口加工区监管的暂行办法 的批复 国函 2000 38 号 中华人民共和国海关对出口加工区监管暂行办 法 海关总署关于印发出口加工区隔离设施及有关海关监管设施标准的通知 署税 2000 311 号 海关总署关于印发关于对出口加工区卡口设置专用 通智能道的要求的通知 署税 2000 680 号 等文件 我公司对电子卡口系 统进行了项目总体规划和设计 依照有关法律 法规和实施细则 对进 出中心的货物及中心内相关场所 实行严格监管 为提高海关及地方政府管理部门的监管和办公效率 最大限度 的提高监管效果 提升企业通关效率 改善企业贸易环境 达到对进出中心货 物既有效监管 又方便通关的目的 中心需要建设智能卡口系统 1 1 2 系统建设系统建设目标目标 随着中国入世和世界经济一体化进程的加快 现代物流产业的发展已经成 为全球产业结构调整的一大趋势 现代物流发展的水平越来越成为体现一个国 家和地中心综合竞争力的重要标志 新的形势下海关总署适时提出了 依法行 政 为国把关 服务经济 促进发展 的工作指导方针 并且大量利用高新技 术来提高工作质量和工作效率 智能卡口系统这一高新技术产品 作为海关物流监控的重要手段之一 发 挥着在进出口集装箱物流监控的重要作用 系统进行车辆 集装箱 电子地磅 等现场数据的采集工作 结合舱单信息 H2000 通关信息和物流监控系统等环 节的信息 对进出口集装箱现场称重 查验放行 达到在不影响通关效率 不 增加企业负担 不增加海关工作量的前提下 提高了海关的查验率和客观公正 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 4 性 同时 大量准确的现场物流数据 也是进行数据分析 风险布控的数据来 源 通过分析 可以有目的地 有针对性地在卡口进行查验 拦截已经布控的 集装箱 提高了查验的准确性 本系统是为海关监管的集装箱货车通道的管理自动化而设计的 主要用于 对通过卡口通道的运载集装箱的货车自动进行重量采集 集装箱号码的拍摄和 识别 电子车牌等数据采集 并将所有记录的数据和相关图像存入本机 然后 将采集到的数据发给海关物流平台进行比对 系统根据返回的比对结果确认是 否放行 从而实现卡口通道的无人监管 保证了数据的客观性和监管的力度 1 1 3 设计原则设计原则 1 先进性原则 先进性原则 应用系统的设计思想 系统的编程语言 使用的操作系统 系统的安全手 段 系统数据的保密措施必须具有先进性 并符合人性化 智能化 2 快捷与便捷性相结合原则 快捷与便捷性相结合原则 对管理机关来说 审批手段 审批程序具有方便 快捷的特点 尽量减少 审批程序 增加审批的透明度 提供办公流程的跟踪系统 让企业明知办事过 程与进度 对企业来说 大部分业务的办理采用无纸申报手段 避免不必要的 人工处理 增强政府的服务意识 避免廉正风险 提高办事效率 3 系统设计的长远性原则 系统设计的长远性原则 系统设计整体性 长远性相结合 系统的设计必须遵循一体化的设计原则 达到具有充分扩充性的目的 不能够就目前的情况设计而设计 要按照智能的 发展 智能的再扩容发展而设计 留有充分的发展空间 4 系统设计的增值性原则 系统设计的增值性原则 不论海关也好 还是其他管理部门也好 包括商检 管委会等 作为一个 整体 不分彼此 不分你我 物流中心的信息规划和信息技术将大大提升中心 内物流项目的先进性 可靠性 高效性与可持续发展性 通过系统的设计 应 用 使得智能内的管理机关及相关部门的服务水平升值 通过真正优良的软环 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 5 境 使得智能的地价升值 使得智能的信誉升值等 总之 使得智能的企业真 正感觉到智能的贸易环境的无比优越性 1 1 4 系统简要说明系统简要说明 智能卡口系统建设在智能的出入境卡口现场 通过在出入口通道处安装探 头 当载有集装箱的货车通过地磅通道时 位置探头向计算机发出信号 启动 集装箱号码拍摄系统 电子车牌数据采集系统 地磅数据采集系统 采集集装 箱号码图像 电子车牌号码 车牌数据 GPS 数据 集装箱重量等数据 为海 关物流平台提供可靠 客观的数据来源 集装箱号码拍摄系统采用多路摄像系统 整个摄像共由四个摄像机来协同 完成 其中有两个摄像机安装在地磅通道入口处两侧 拍摄两侧的集装箱号码 图像 两个摄像机安装在通道正中的前后方上 负责拍摄集装箱前侧和后侧的 图象 拍摄图像时不要求停车 拍摄到的图像传入计算机后 由号码识别系统 自动从图像中分离出集装箱号码 再进行字符识别后 识别出号码中的英文字 母和数字 并将识别出的字母和数字组成集装箱号码 车牌号码由一个安放在通道旁边的电子车牌天线和电子车牌读写器采集 整个数据采集过程不要求停车 当车辆通过卡口集装箱通道时 计算机系统启 动电子车牌读写器进行工作 当天线接受到电子车牌的信息时 将电子车牌中 的数据读取出来 并上传到计算机系统中 车重的采集通过动态称重仪来得到 车辆通过地磅时 车辆的重量由压感 电路采集 由压感电路产生的模拟信号被转变成数字信号 通过标准计算机通 讯接口上传到计算机中 识别出的集装箱号码 采集到的集装箱重量和电子车牌号码存入本地数据 库 这些数据连同相关的车牌 集装箱图象通过网络提供给海关物流平台的业 务逻辑比对系统 进行验放处理 最后 根据物流平台系统提供的放行信息 控制红绿灯和交通指示牌及挡杆决定指示车辆前进的方向 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 6 1 1 5 系统特点系统特点 智能卡口系统可以自动地完成对集装箱货车进出卡口的监测和管理工作 系统实现了监管作业的自动化 无需人员干预 即可自动完成对车辆号牌 集 装箱号的识别 车重数据的采集 从而达到节省人力 客观公正 全面监控的 目的 并能够最大限度地发挥电子地磅的功能 与电子舱单等其它子系统进行 业务协同 该系统的技术特点总结如下 箱号识别系统箱号识别系统 全天候工作全天候工作 采用主动光源技术 无论外界光照如何 本系统都能补充一定数量的 光照强度 确保图像质量不受外界环境变化的影响 能够适应白天 晚上 任何光线条件 无论是晴天 阴天 雨天 雾天 阳光直射 黑夜 光照 不足 车灯干扰等情况 都能采集到稳定 高质量的图像 适用性适用性 系统适用性强 本系统能够识别 GB T 1836 1997 标准的集装箱号码 可以 处理任何号码的印刷方式 包括一行 两行 三行 四行 一列 两列等 可 以处理各种 20 英尺箱 40 英尺箱 标准箱 冷藏箱 超高箱 超长箱 框架 箱等 箱子在车上可以任意摆放 箱门可以在前 也可以在后 车辆限速 15 公里 小时 此外 对运输车辆没有任何要求 可以一车一箱 也可以一车两箱 系统能自动识别出车辆装载的集装箱个数 并识别出各自的 集装箱号码 对一车一箱时车辆承载 20 英尺箱时 箱子可以摆放在车辆任何位置 系统 都能正确地拍摄到集装箱号码图像并进行识别 识别系统可靠 一车双箱时将保证不会丢失集装箱 多路图像拍摄多路图像拍摄 每个集装箱都有一个符合 GB T 1836 1997 ISO6346 标准的集装箱号码 分 别印刷在箱子的前后左右上下 6 处 由于集装箱在 6 个侧面都印刷有本箱的同 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 7 一号码 因此本系统采用多路图像拍摄 可以保证系统的可靠性和可用性 即 使在集装箱某些侧面污损 字符剥落 字迹不清等情况下 通过四面图像的互 补也能保证正确地识别出集装箱的号码 图像清晰可靠 采用数码成像技术 前端采集到的是数字图像 可以保证 在传输过程中无任何损耗 图像中集装箱号码字符大小适中 笔划清晰 为字 符切分和识别提供了良好的数据源 集装箱号码识别率集装箱号码识别率 在系统正常运行情况下 由于采用了主动光源技术和数字图像拍摄 可以 保证图像的质量是稳定可靠的 因此 可以保证在任何条件下 都能达到稳定 的识别率 系统整体识别率超过 95 连续识别 10000 箱 即按照集装箱个数计算 由于识别问题造成的人工干预 100 个集装箱中不超过 5 个 对系统无法识别 的集装箱 可以通过人工干预的方式 对照拍摄到的图片 输入相应集装箱号 码 这样可以达到识别所有的集装箱的目的 系统识别速度系统识别速度 系统在使用时 如果需要在卡口处实时拦截车辆时 即车辆需要停留在卡 口处等待处理结果 则处理每辆车最多需要耗时 10 秒 即车辆在卡口最多停留 10 秒就可以离开 若不需要车辆在卡口处停留 则下一车辆可以马上进入通道 系统将并行 识别处理上一辆车的图片和采集当前车辆的图片 电子车牌自动识别系统电子车牌自动识别系统 环境适应性强 可全天候工作环境适应性强 可全天候工作 系统可靠 稳定 不受诸如灰尘 油污 振动 冰雪雨雾 篷布等遮 挡物的影响 可在潮湿 振动 粉尘等恶劣环境条件下工作 抗电磁干扰 能力强 可全天候工作 系统识别精度系统识别精度 识别精度大于等于 99 99 系统读写距离系统读写距离 非接触识读距离可达 8m 最远超过 10m 采用广谱跳频工作模式 具备超 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 8 强的抗干扰能力 外场采集到的射频识别数据通过 ITRF91501 可直接传送到卡 口前端计算机中 牢靠的工业级设计 环境适应性强 系统电子车牌读写时间系统电子车牌读写时间 从单个标签上识读 8Byte 平均时间小于 12 ms 从单个标签上写入 1Byte 耗时小于 25 ms 识别卡无源使用 具有不可更改唯一代码 一次性安装 防伪 防拆卸 128Byte 内存可进行读 写 擦除再写操作 还开辟有可永久专用字中心 用户可自定义读写标准 使专有应用系统效率更加快捷 无源卡设计 无需电池 内存可反复擦写 100 000 次以上 有效使用寿命 达十年 免维护 性价比更高 可同时读写多个标签 多达 50 个 秒 而不受工作中心内标签数量的限制 和影响超宽工作频段设计 既符合相关行业规定 又能进入进行灵活的开发应 用 突破以下关键技术突破以下关键技术 车载单元防拆动技术 车载终端与车辆唯一对应技术 两阶段生命过程卡管系统 系统总体性能系统总体性能 整个系统可靠 安全整个系统可靠 安全 软件系统采用多级监控 防止意外情况导致的系统死机 软件系统具有故 障诊断 故障自恢复功能 软件系统还记录了系统运行的日志 定时将日志发 送到服务器或保留在本地 当计算机无法自动恢复故障时 通过分析日志可以 进行人工故障检测 实现远程维护或辅助维护人员进行现场维护 软件系统具有自动升级功能 能够自动检测服务器上是否存在更新版本的 软件 自动下载软件并安装运行 这样 可以在全关中心实现远程自动维护 系统硬件设备防水 防潮 正常工作温度为 20 60 网络数据安全可靠 采用自定义协议传输数据 在网络或服务器发生故障 时 系统能将采集到的集装箱数据保存在本地 等网络恢复后 再传送到服务 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 9 器端 如此避免了因为网络或服务器故障而丢失数据 软件系统根据的海关监管业务特点量身订制软件系统根据的海关监管业务特点量身订制 系统可实现与海关物流平台业务系统联网 通过海关运输企业 运输工具 及驾驶人员管理系统数据库可自动识别运输企业 车辆 承运人合法身份 既 方便企业 又大幅减轻现场关员调阅单证 签字 盖章等各项业务环节的工作 负荷 兼容性强 可以支持不同种类的系统平台和不同的程序语言 兼容性强 可以支持不同种类的系统平台和不同的程序语言 具备完备的加密与安全机制 具备完备的加密与安全机制 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 10 第二章第二章 总体介绍总体介绍 2 12 1 系统划分系统划分 智能化卡口系统 根据功能性拆分 可以分为以几个子系统 集装箱箱号自动识别系统 与海关总署采购设备一致 电子车牌自动识别系统 与海关总署采购设备一致 电子闸门档杆系统 与海关总署采购设备一致 电子关封系统 接口预留 IC 卡系统 与海关总署采购设备一致 电子地磅采重系统 与海关总署采购设备一致 GPS 系统 接口预留 根据智能的功能要求 出口加工区内设置进出境货物卡口 进出境货物卡 口建双向四车道 设有集卡车道 专用车道 客车道 在出区旁设行政通道进 出 1 条 具体部署如下 进出境货物卡口设进出通道共 4 条 用来管理进出物流中心出口加工区的 货车 安装集装箱箱号自动识别系统 电子车牌自动识别系统 电子闸门档杆 系统 可视对讲系统 电子地磅采重系统 GPS 系统 接口预留 电子关封 系统 接口预留 专用车道设进出通道共 2 条 用来管理出口加工区内监管的专有车辆 安 装电子车牌自动识别系统 电子闸门档杆系统 GPS 系统 接口预留 可视 对讲系统 IC 卡管理系统 电子关封系统 接口预留 2 22 2 整体设计整体设计 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 11 2 32 3 业务要求业务要求 2 3 1 进出智能的集装箱 按直通或转关运输方式办理有关手续 所有从集 装箱车道进出物流区的运输车辆 包括空车 应事先向物流区主管海关登记 备案 进出区时向海关填报核放单 经海关确认后凭核放单进出物流区 企业向通关部门办理货物入区申报手续后 空车不必办理 由通关部门出 具核放单 企业或承运人凭核放单到闸口办理进区放行手续 入区车辆进入闸口候车区 绿色信号灯亮时 车辆进入通道 显示屏显示 请直行 或 请到查验场地 打开电子闸门 放行车辆 车辆进入电子地磅 由电子地磅系统对车辆重量进行逻辑检测 对须查验的车辆进入查验场接受海关查验 查验完毕后由海关人员对车辆 车架 货柜进行登记 放行 计算机自动对相关电子底帐进行数据核注 不须查验的车辆 闸口自动对车辆 车架 货柜进行登记 放行 计算机 自动对相关电子底帐进行数据核注 放行后 对一车一单或一车多单的 计算机自动向进境口岸发送货物入电 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 12 子回执 对一单多车的 在最后一批货物入区后 计算机自动向进境口岸发送 货物入区电子回执 企业向通关部门办妥货物出区申报手续后 空车不必办理 车辆进入电子 地磅 由电子地磅系统对车辆重量进行逻辑检测 查验部门对不须查验的货柜施封 对须查验的货柜查验完毕后对允许的货 柜施封 空车不必施封 填写封志号 出具核放单 企业凭核放单到闸口办理 出区放行手续 出区车辆进入闸口候车区 绿色信号灯亮时 车辆进入通道 企业递交核放单 单证识别系统自动识别核放单 并读取有关数据进行逻 辑检测 显示屏显示 请直行 或 请到查验场地 对须查验的车辆进入查验场接受海关查验 查验完毕后由海关人员对车辆 车架 货柜进行核销 放行 计算机自动对相关电子底帐进行数据核注 不须查验的车辆 闸口放行后自动对车辆 车架 货柜进行核销 放行 计算机自动对相关电子底帐进行数据核注 放行后 对一车一单或一车多单的 计算机自动向出境口岸发送货物出区 备案清单 对一单多车的 在最后一批货物出区后 计算机自动向出境口岸发 送货物出区备案清单 散货管理车道的业务流程与集装箱车道相同 进出智能的散货车道的运输 工具 必须是在海关备案后的箱式货柜车 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 13 2 42 4 详细设计详细设计 整个界面由以下几个功能中心组成 识别结果 显示包括当前正在识别的车辆 当前车辆的上一辆车的集装 箱号码 车牌号 以及车重 系统消息 显示当前来自地磅的重量 当前探头的状态 当前图象识别 信息 设备的连接状态 以及系统中其他消息的打印 照片 显示当前车辆已经和正在处理的集装箱图片 上一辆车拍摄到的 所有图片 屏幕上同时可以显示其中两幅图 通过功能键来滚动翻看其 他图象 系统状态图 可以实时显示当前车辆通过时每一时刻所处的状态 包括相 机的动作 探头的状态和车辆的位置 以及最后比对结果后车辆放行情况 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 14 1 集装箱号码自动识别系统集装箱号码自动识别系统 集装箱号码自动识别分为图像拍摄 识别两大部分 其中拍摄部分采用多 路摄像系统 整个拍摄共由四个数码摄相机来协同完成 其中两个摄相机安装 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 15 在集装箱卡口入口处两侧 用于拍摄集装箱两侧的号码图像 另外两个摄相机 安装在卡口通道正上方的立杆上 负责拍摄集装箱前侧和后侧的图像 拍摄图 像时不要求停车 集装箱号码的识别 是利用智能图像处理技术将字符从复杂的背景中剥离 出来 再利用神经网络识别技术对字符进行识别 最终得到集装箱号码 此外 由于集装箱箱体的各个侧面都标有该箱的箱号 这一特性可以用来提高系统的 识别率 除了要单独识别每一个图像中的集装箱号码外 还有将得到的多个识 别结果进行相互校验 从而得出正确的集装箱号码 电子车牌采集子系统电子车牌采集子系统 电子车牌的采集 主要是依靠无线射频技术的应用 当车辆通过卡口通道 时 由时序控制子系统发来车辆到来的消息 这时 计算机控制电子车牌读写 器开始读取 读取时 由电子车牌天线发出无线射频信号 该信号由电子车牌 接收后 获得能量 从而将车牌中存储的信息读取出来 采集到了车牌号和车 辆自重等数据 地磅称重子系统地磅称重子系统 汽车的重量由动态称重仪来获得 为了在本系统中使用 需要计算机与这 类设备进行通讯 从设备中获得重量的数据 本系统考虑到设备的易用性和稳 定性 采用 RS 232 串行通讯口与地磅进行数据通讯 地磅每秒通过串口实时发 送 5 次重量数据 计算机每隔一秒采集一次由地磅发送的重量数据 可以保证 重量数据的可靠和实时 海关物流平台系统海关物流平台系统 在智能卡口系统获取了通行车辆的集装箱号 车牌号码和车重之后 需要 通过与海关物流平台进行实时比对 及时查验通行车辆承载的货物重量和申报 的重量是否一致 以检查其中存在的问题 同时对于由于污损等原因造成集装箱号无法识别的 可以由人工方式在平 台上进行识别 并将人工识别结果进行比对 这部分是属于平台上的应用系统 与前端系统有密切关系 但在本设 计方案中不做详细设计 前端总控制系统前端总控制系统 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 16 前端总控制子系统主要控制 产生系统工作的时序动作 指挥 协调各硬 件设备进行工作 驱动控制各功能系统相互协调工作 当接收到车辆到来信号 后 前端总控制系统需要控制图象拍摄 图象识别 电子车牌数据采集 电子 地磅数据采集以及后台查验比对各系统进行相互协调 相互数据交换 最后引 导车辆按指示方向前进 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 17 第三章第三章 集装箱箱号识别系统集装箱箱号识别系统 3 13 1 系统模块结构系统模块结构 集装箱号码自动识别子系统由图像拍摄模块 灯光控制模块和图像识别模 块三个主要模块完成 分别负责集装箱多侧面号码图像的拍摄采集 拍摄补光 灯灯光控制和集装箱图象识别校验的任务 其中图像拍摄模块作为系统中对集 装箱图像数据的采集源 通过与总控制系统的配合工作 利用时序逻辑完成对 集装箱的前后左右的四个侧面的图像的拍摄 并完成图像数据的压缩存储 灯 光控制模块其主要采用射光灯技术 在环境光亮度达不到拍摄要求时采用泛光 灯进行补光 集装箱图像识别模块即对多幅图像进行识别 生成正确的集装箱 号码 为后续的数据比对核查做准备 集装箱号码自动识别子系统的框架如图 所示 图像拍摄模块 图像识别模块 时序控制模块 灯光控制模块 集集装装箱箱号号码码自自动动采采集集识识别别系系统统 图 箱号自动采集识别系统模块结构 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 18 3 23 2 图像拍摄模块图像拍摄模块 3 2 1CCD 摄像机摄像机 集装箱号码拍摄系统的前端采用工业级专用彩色 CCD 摄像机 CCD 摄像 机使用电子耦合器件作为感光板 在电子快门 闸门 释放瞬间感光板点阵上 的电荷积累经过芯片运算还原产生单帧图像 电子快门连续释放形成图像序列 图像序列经过模拟调制形成视频流 我公司使用的专用彩色 CCD 摄像机采用 DSP 芯片处理技术 利用内部评 价电路控制光圈和快门的组合关系实现最佳的曝光控制 DSP 处理增强了图像 的锐度和清晰度 同时强化了中心域背光补偿 图像色彩还原较好 清晰度较 高 DSP 控制增加了远程控制的功能 可以利用远程通信协议实现对每个摄像 机的运转参数的动态设定 达到更好的拍摄效果 CCD 技术的发展实现了高动态范围的感光器件 结合光圈与快门的评价控 制电路 可以在白天强烈的日光下 照度 100 000 Lux 和夜晚温和的灯光下 照度 200 Lux 都生成清晰锐丽的图像 运动模糊是拍摄运动目标时容易出现的现象 是由于在电子闸门释放时间 段内目标物体运动而使成像点在感光板上产生了位置移动的结果 通过调整摄 像机的电子快门速度到 1 500 秒以上 则运动物体的运动对图像的影响的计算 公式为 S V T 由此可知一个以 15 公里 小时运动的物体在快门速度为 1 500 秒时的运动影 响为 15 1000 3600 500 0 0083 米 96 字母数字全牌 字母数字部分全部正确 98 字母数字全牌中的任意五位正确 98 单帧识别速度 100ms 识别响应时间 200ms 全套设备能全天候 24 小时连续工作 图像压缩采用 JPEG 标准时 车辆图像压缩后小于 10Kbyte 且保证图 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 34 像清晰 视频捕捉卡 或装置 采集图像输出分辨率 768 576 象素 车牌 图像分辨率 110 160 像素 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 35 第五章第五章 电子地磅采重系统电子地磅采重系统 供客户参考 供客户参考 5 15 1 技术规格技术规格 5 1 1 概述概述 梅特勒 托利多 常州 称重设备系统有限公司的数字式电子汽车衡是采用 当今世界最先进的数字式称重传感器 POWERCELL 和数字式称重显示仪而 设计的全电子模块化汽车衡 数字式称重传感器采用数字技术 并对温度系数 非线性 滞后和蠕变性能等进行自动数字化补偿 仪表功能丰富 存储功能强 秤台结构采用 U 形截面的冷弯型钢组焊 整体刚度 抗扭性能及台面的局部刚 度都有很大的改进 模块化设计 可按用户要求组合 适于大批量生产 运输方便 安装调试简单 周期短 系统质量可靠和长期稳定性好 数字式电子汽车衡广泛应 用于各种工业及贸易场合 如冶金 矿山 机械 化工 港口及公路货站等 是各类载重 汽车理想的称重计量设备 5 1 2 功能功能 数字式称重传感器采用不锈钢焊接外壳 防水 防尘 防化学腐蚀 适用于各 种恶劣的工作环境 数字信号输出 可远距离传输 传输距离达280m 采用数字化自动补偿技术 防作弊效果显著 更换数字式传感器不用标定 静态称重 双荧光显示屏 在静态称量状态下 具有 500 个车号 皮重存储 50 种货物累计 车号 累计汇总功能 货号累计汇总功能 在静态称量状态下 配置 PQ 30 打印机 可打印三联计量单 TraxDSP 防振动技术 两个串行口 RS232 20mA 电流环和 RS 422 RS485 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 36 并行口 4 路输入 4 路输出 输出点可用作预置点 允差点 状态输 出点输出 只有在静态称量状态下该功能才起作用 在静态称量状态下 可选配 Simens PLC 接口板 在静态称量状态下 可选配 ModiconPLC 接口 在静态称量状态下 可选配 Allen Bradely PLC 接口 在静态称量状态下 可选配模拟输出接口板 继电器输出接口板 多功 能接口板 整个数字式称重系统防二次雷击功能 将来可升级为动态数字式汽车衡 勿需更改硬件 5 1 3 技术指标技术指标 5 1 3 1 综合指标综合指标 型号 ZCS SCS 80D 制造商 梅特勒 托利多 常州 称重设备系统有限公司 额定称量 80吨 最大安全过载 125 FS 允许通过的汽车轴载 40吨 检定分度值 20千克 台面尺寸 18m L 3 4m W 结构 3节秤台 全钢结构 U型钢材 秤台做加载预拱 秤台刚 性 1 1000 安全系数 2 5 台面焊接600mm宽两条花纹钢防滑跑 道 基础形式 无基坑 浅基坑 精度 OIML III级 电源 220VAC 15 10 50HZ 2 油漆 一遍集装箱专用底漆 H06 4环氧富锌 和一遍面漆 S04 63丙烯酸聚氨酯漆 干膜厚为100 m 焊接 钢材抛丸除锈后采用全自动焊机焊接 保证焊接质量 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 37 5 1 3 2 传感器技术指标传感器技术指标 梅特勒 托利多公司专利产品 POWERCELL数字式称重传感器 采用了全 新的称重概念 代表了世界传感器的最新发展成果 每个数字式称重传感器均有 自己的A D转换器和数字信号输出接口 它消除了长距离传输低电压信号的问 题 而且每个数字式称重传感器已全部在出厂前进行了各种数字补偿 诸如量程 输出 非线性 滞后 蠕变 温度等 均调整至最佳输出 POWERCELL数字式称重传感器采用等离子氩弧焊密封 其支承 外壳及 敏感承载梁均为不锈钢材料制造 控制数字信号的微处理器保护在一个密封的环境中 全部都选用宽温度范围 的美国军标部件 抗射频干扰 由于每个数字式称重传感器均含微处理器 丰富的 自我诊断功能使维修和设置更为简便快速 通过键盘进行全部衡器调整 具备最 先进的人机对话接口 5 1 3 3 性能优点性能优点 全部数字信号输出 提高精度 稳定性和抗干扰能力 数字传输距离 达280m 数字补偿技术 采用纯数字补偿技术 包括对非线性 滞后 蠕 变和温度补偿 来保证数字式传感器的精度达到 C4标准及性能的一致性 保证将来更换的传感 器与原秤性能保持一致 性能更优于模拟式传感 器 柱式结构 过载能力强 无需专门工具 安装维护方便 自诊断功能 可进行故障报警 故障排除迅速 偏载调整 保证优秀的计量性能 恶劣环境防护 可靠的防雷击性能 提高可靠性 全不锈钢焊接密封 IP68 防水 防潮 防腐蚀 内有惰性气体保护 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 38 专用电路适用于恶劣工业环境 免标定功能 仪表与数字式传感器能实现通讯 以方便维修更 换 传感器不需重新标定 故障应急使用功能 设备故障应急使用RUN FLAT功能 使道口汽车 衡出现故障后能应急使用 通讯速率快 为满足物流行业高频次作业需要 提高生产效率 数字式传感器通讯速率达到374K 满足物流行业的 连续速度要求 5 1 3 4 性能性能 型号 POWERCELL数字式称重传感器 制造商 梅特勒 托利多 结构 压式柱型 不锈钢外壳 焊接密封 额定容量 45吨 最大安全过载 150 FS 综合精度 OIMLC3 蠕变 30分钟 0 017 FS 零点温度系数 18ppm 量程温度系数 16ppm 非线性 0 017 FS 滞后 0 017 FS 重复性 0 010 FS 使用温度范围 40 C 55 C 5 1 3 5 JAGXTREME 仪表仪表 型号 JagXTREME A台式双显示仪表 制造商 梅特勒 托利多美国公司 内分辨率 1 1000 000 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 39 最大显示分度数 50 000 A D转换率 300次 秒 灵敏度 最高0 1uV 分度 精度等级 OIML10000e 零点温度系数 0 15 V C 量程温度系数 6ppm C 显示 双显示 上显示器为7位 13毫米高的荧光段码显示器 下显示 器为16位 6毫米高的5X7点阵荧光显示器 接口 二个串行口 COM1口为RS 232和20mA电流环接口 COM2为 RS 232 和RS 422 RS 485接口 并行口 4个输入 4个输出 可扩展8输入 8输出 使用温度范围 10 C 45 C 相对湿度 10 95 无凝露 电源 85 264VAC 47 63Hz 功率 20W 激励电压 15VDC 包装尺寸 475 360 316 mm 键盘设置 数据或按钮输入皮重 动态检测范围可选 按钮清零范围可选 自动零跟踪 跟踪范围可选 串行口 以串行ASCII码输出数据 在静态称量状态下 可显示毛重 皮重 净重 时间 日期 CN 在动态 称量状态下 上显示显示瞬间重量 下显示显示平均重量 在静态称量状态下 可存储500个车号 皮重 在静态称量状态下 可以车号 货号分类汇总 调显或打印累计值 全部设置和校准数据可由JN接口打印出来 内部自检 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 40 多种选购件 1 模拟式传感器接口板 2 防爆式模拟式传感器接口板 3 JagBASIC 软件 4 CMOS Power cell 接口板 5 Allen Bradeley RIO 可编程控制器接口板 6 ProfiBus 总线接口 7 多功能接口板 两个串行口 RS232 422 485 8 个输入 8 个输出 可编程 5 1 3 6 587B062L9 电流防浪涌保护器电流防浪涌保护器 型号 587B062L9 制造商 梅特勒 托利多 电源 220VAC 6A 最大浪涌电压 6000P P 最大浪涌电流 3000A 5 1 4 选购件选购件 5 1 4 1 PQ30 称重打印机技术指标和功能称重打印机技术指标和功能 选购件选购件 型号 PQ30 称重打印机 制造商 SEIKOEPSONCORPORATION 改装者 梅特勒 托利多常州衡器有限公司 外形尺寸 400 300 90 mm 打印方式 点阵式 打印速度 DraftElite 180CPS DraftPica 150CPS 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 41 色带 黑色 8750 接口 并行接口 使用温度范围 5 C 35 C 相对湿度 10 80 无冷凝 电源 220V 10 49 5 60 5Hz 功率 70W 三种中文打印格式 三种英文打印格式 命令或连续数据输入 5 1 4 2 8662 大屏幕显示器技术指标和功能 选购件 大屏幕显示器技术指标和功能 选购件 型号 8662 1002大屏幕显示器 制造商 梅特勒 托利多 常州 称重设备系统有限公司 外形尺寸 690 185 65 mm 显示 6位7段红色LED显示 字高100毫米 光标符号 红色LED表示毛重 净重 Kg字符 数据输入 标准RS232 C或20mA电流环接口 另有光缆接口可选购 使用温度范围 10 C 45 C 相对湿度 10 95 无冷凝 电源 220VAC 15 10 50Hz 2 功率 30W 5 25 2 地磅连接结构及使用规范地磅连接结构及使用规范 5 2 1 地磅室内外连接结构地磅室内外连接结构 车重的获得是通过汽车在地磅上通过时对压感电路造成的影响来获得的 本数据采集系统中地磅是露天安装放置的 室外部分为一个钢结构称重平台 全长 18 米 全宽 4 米 称重平台下面预埋 8 组压感传感器 8 组传感器的信号 统一接入接线盒 在接线盒中集成多股电缆通往室内连接到地磅终端 下面的 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 42 叙述中也称为动态称重仪 在地磅终端内通过对 8 组传感器的信号进行分析计 算得到地磅上面准确的重量值 地磅连接部分如下图 图 6 1 地磅硬件室内外连接示意图 在普通的应用中 在安装地磅现场有人员职守 地磅采重的时机由现场人 员观察车辆位置决定 地磅示数由现场人员观察地磅终端的数码显示屏得到 5 2 2 地磅与计算机连接地磅与计算机连接 为了在本数据采集系统的应用中确保在无人值守的条件下及时准确的采集 到地磅示数 必须将地磅终端与控制计算机相连 地磅终端提供一个 RS232 串行通讯口 这样地磅终端通过普通串行电缆连 接控制计算机 为保证计算机串口电路和地磅称重仪串口电路的安全 防止意 外事件 如瞬间断开和漏电高压等 将串口电路烧毁 在连接时还采用了红外 光电隔离设备 该设备通过使用光电转换电路从物理电路上隔离计算机与地磅 终端的连接 但是在数据通路上双方通讯不受任何影响 地磅终端的串口与计 算机串行通讯口连接如下图 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 43 图 6 2 串口连接光电隔离图 5 2 3 地磅串口使用规范地磅串口使用规范 地磅终端采用串口通讯协议 提供了 RS 232 标准 COM 接口 串口数据格 式 1 个起始位 7 或 8 个数据位 可设置 0 或 1 个校验位 偶校验 奇校验或无校验位可设置 1 个停止位 波特率可设置 300 115 2K 可设置握手信号 XON XOFF 接收设备从仪表接收数据 当它的缓冲中 心满后它会给称重仪发送一个 XOFF 13H 告诉称重仪暂时停止发送 当接收设备可以接收数据时它向称重仪发送一个 XON 11H 告诉称重仪 现在可以发送数据 5 35 3 地磅采重机制和时机地磅采重机制和时机 地磅终端允许两种采重方式 一种是静态称重 要求被称物体在地磅上不 能移动 另一种是动态称重 允许被称物体在地磅上低速的运动 地磅重量的 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 44 取得也有两种方式 一种是问讯式 即计算机向地磅终端发送问讯指令 地磅 终端回答 另一种是连续发送式 即地磅终端动态的连续发送地磅的重量示数 在本系统的应用中 集装箱通道无人员职守 不能人为确定车辆的具体位置和 采集重量数据的时机 所以需要采用动态称重的工作模式 如果采用问答式的 工作模式地磅终端响应不够及时 所以需要采用连续发送数据的工作模式 地磅在连续工作模式下 称重终端上面显示的数字和通过串行通讯口输出 的数据是一致的 称为地磅示数 地磅的空载示数为零 误差大约为 20 公斤 集装箱卡车的自重一般不小于 6 000kg 最大有 20 000kg 集装箱 20 英尺标准 箱重量最小 2 800kg 40 英尺长箱重量最大 5000kg 结论是 一辆载有集装箱 的卡车重量不会小于 9 000kg 另外 集装箱数据自动采集系统的车辆通道专道 专用 不放行其他种类车辆和不承载集装箱的空车 并且按照海关业务部门规 定 集装箱卡车通过龙门后应主动依照地磅前方的红绿灯指示 驶出或停留在 地磅上 为了在车辆通过通道的过程中由系统自动的判断采集重量的时机 设定了 以下的规则 在卡车开上地磅的过程中 地磅的示数会不断的增加 当地磅的示数大 于某个限定的阈值 如 8 000kg 时 认定一辆集装箱卡车已经进入卡口并正在 地磅上面通过 作为一个开始记录的信号 承载有集装箱的卡车通过数据采集通道时 安装在龙门上用于控制时序 的红外触发探头必然被遮挡 当卡车完全驶上地磅后 红外探头自然经历了从 遮挡到连通的过程 同样可以作为另一个开始记录的信号 如果集装箱车辆遵守业务部门的规则停留在地磅上 根据系统时序设计 和物理布局 在集装箱号码自动采集子系统完成了图像的抓拍 传输和识别后 集装箱尾部已经完全通过龙门 标志着车辆已经完全驶上地磅而且地磅示数也 是一个比较稳定的值 可以作为一个记录结束的信号 一旦车辆不遵守规则擅自驶离地磅 则地磅示数在开始记录并达到峰值 后 会随着车辆离开地磅逐渐减小 当地磅示数小于某个阈值 如 5 000kg 或 者地磅示数与开始记录后的最大值之差大于某个阈值 比如 4 000kg 时 可以 作为一个结束记录的信号 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 45 从开始记录信号到记录结束信号中间每秒采集 5 次地磅示数并将数值记 录到数据队列 经过分析取得合理数值 通常是取数据队列的最大值 作为当 前通过数据采集系统通道的集装箱卡车的整车重量 即称重重量 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 46 第六章第六章 电子闸门栏杆系统电子闸门栏杆系统 6 16 1 红绿灯和红绿灯和 LEDLED 驱动子系统驱动子系统 6 1 1 功能描述功能描述 红绿灯驱动和 LED 子系统主要通过输入输出卡发送组码指令控 制继电器控制器 控制继电器的开关 从而接通或断开红绿灯的电 源和 LED 的显示位图信息 达到显示红绿灯和 LED 的目的以控制 车行方向 继电器控制器 LED 红绿灯 输入输出卡 计算机通过并口将红绿灯开关的编码通知单片控制器 由单片将控制编码 转换成相应的继电器动作 接通或断开红绿灯的电源 红绿灯红绿灯 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 47 LED 显示信息显示信息 6 26 2 挡杆驱动子系统挡杆驱动子系统 6 2 1 功能描述功能描述 挡杆驱动子系统主要是接收时序控制子系统的指令 控制挡杆的升降 达 到指示车辆放行的目的 6 2 2 结构结构 继电器控制器 挡杆 输入输出卡 计算机通过输入输出板将挡杆开关的编码通知继电器控制器 相应继电器 作出开关动作 从而控制挡杆 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 48 第七章第七章 电子关封系统电子关封系统 待海关总署确定兼管模式 本方案只做接口预留 第八章第八章 其他控制子系统其他控制子系统 8 18 1 时序控制子系统时序控制子系统 8 1 1 时序控制基础时序控制基础 系统中采用了红外光传感器用于判断集装箱是否到位的触发信号 采用红 外传感器的原因是利用固定波长且经过调制的红外光来排除了外界可见光的干 扰和触发的灵敏性 由于系统需要适应室外工作的条件 室外光照条件变化较 大 采用红外传感器后 就可以不受太阳光中的大量可见光的影响 传感器是由一个信号发送器和信号接受器组成 正常情况下信号发送器产生一 定波长经过调制的红外光 接受器接收到信号后 将信号进行解调 并产生一 个高电平 当集装箱的边缘挡住了传感器的信号通路后 接收器无法接收到红 外光 于是产生一个低电平 这样利用这个特性 来作为系统图像拍摄的准确 时机 8 1 2 系统工作流程系统工作流程 当一辆载有集装箱的卡车通过通道的龙门时 因为红外探头的高度小于集装箱 上沿的最低高度 所以在卡车前行的过程中会发生遮挡和连通的两种状态 图 像拍摄就是利用这两种状态的变化来判断触发快门的时机 当车上装载的集装箱为双箱时 拍图时序为 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 50 在车行进过程中前面的两对红外探头先后由接通变为遮挡时 同时后面 的两对探头都被遮挡 则 A C D 相机同时被触发 由图像采集卡采集 这三路通道的图像 即拍到双箱前箱的前侧图 左侧图和右侧图 送识 别器识别 在车行进过程中后面的两对探头由遮挡变为接通时 同时前面的两对探 头被遮挡 则 B C D 摄相机同时被触发 由图像采集卡采集这三路通 道的图象 即拍到双箱后箱的左侧图 右侧图和后侧图 送识别器识别 当车上装载的是集装箱长箱时 拍图时序为 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 51 在车行进过程中前面的两对红外探头先后由接通变为遮挡时 同时后面 的两对探头都被遮挡 则 A C 相机同时被触发 由图像采集卡采集这两 路通道的图像 即拍到集装箱长箱的前侧图和左侧图 送识别器识别 在车行进过程中后面的两对探头由遮挡变为接通时 同时前面的两对探 头被遮挡 则 B D 摄相机同时被触发 由图像采集卡采集这两路通道 的图象 即拍到集装箱长箱的后侧图和右侧图 分别送识别器识别 当车上装载的是集装箱短箱 则拍图时序为 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 52 在车行进过程中后面的两对探头由接通变为遮挡时 同时前面的两对探 头被接通 则 A B C D 摄相机同时被触发 由图像采集卡采集这四 路通道的图象同时确认为短箱 即拍到集装箱短箱的前侧图 左侧图 右侧图和后侧图 送识别器识别 这样卡车通过龙门后 如果是一个集装箱可以拍下前后左右共 4 幅图像 如果是双箱可以拍下前箱的前左右和后箱的后左右各三幅图像 当车辆监测器被触发后 表示有集装箱车进入通道 这时 启动电子车牌 读写器和天线接收电子车牌发射的电子车牌信息 当完成所有的数据采集后 将数据 图象和车重发送到后台的查验比对系 统进行比对 最后接收比对结果 指示红绿灯 LED 和挡杆 这样就实现了整个系统的时序 如图所示 12345678910111213141516171819202122232425 后车在停车线外等候前车处理完毕后车在停车线外等候前车处理完毕通过地磅通过地磅接受检测接受检测 读车牌读车牌采重采重 采图结束采图结束11 比对比对 采集采集 B识别识别 B 采集采集 C识别识别 C 采集采集 A识别识别 A LED 显示显示 请停车请停车 LED 显示显示 请直行请直行 红绿灯变红红绿灯变红红绿灯变绿红绿灯变绿红绿灯变红红绿灯变红 挡杆降下挡杆降下挡杆升起挡杆升起挡杆降下挡杆降下 12345678910111213141516171819202122232425 注 根据比对结果或识别结果 LED 显示 请直行 或 请去查验场地 初始状态为地磅上无车辆 红绿灯为红灯 LED 显示请停车 挡杆处于落下 状态 系统处于等待状态 当车辆通过龙门时 集装箱的前沿引起红外触发器的动作 系统拍摄到了 集装箱图片 红绿灯为红灯 挡杆处于落下状态 表示系统正在处理 当 前车辆需要在地磅上等候处理结果 后车需要在龙门外等候前车处理结束 LED 显示 请停车 启动电子车牌识别系统 开始读取车辆上的电子车牌信息 智能卡口系统智能卡口系统 设计方案设计方案 53 随着车辆继续前进 系统拍摄到了当前车辆所有的集装箱图片 同时 集 装箱号码识别器就开始