CN107589718A - 免标定集装箱吊具称量控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种免标定集装箱吊具称量控制系统及控制方法，包括传感器信号采集处理系统、信号接收及控制系统、电子秤主控电脑系统；所述传感器信号采集处理系统和信号接收及控制系统之间通过GFSK射频信号或者有线RS485接口相互通讯，所述信号接收及控制系统和电子秤主控电脑系统之间通过USB接口相互通讯。本发明的系统能够实现现场免标定，各种重量的欠、轻、中、超载的实时显示、语音报警及输出控制，X轴Y轴重心偏移量的实时显示、语音报警及控制输出，以及各类数据的存储、查询及打印。

Description

免标定集装箱吊具称量控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及集装箱称量技术领域，尤其是一种免标定集装箱吊具称量控制系统及控制方法。

背景技术

“载货集装箱7月起实施强制称重”——来自交通运输部的消息，为防止因集装箱超重或船舶积载不当导致船舶发生破损、断裂或沉没事故，自今年7月1日起，载货集装箱在交付船舶运输前将强制称重，对于未按要求提供重量验证信息的载货集装箱，不得安排装船。

这一要求的根据是国际海事组织海上安全委员会于2015年通过的《1974年国际海上人命安全公约》第VI/2条修正案(以下简称“修正案”)。该修正案将于2016年7月1日起强制生效。我国是上述公约的缔约国，该修正案对于我国具有强制约束力。

根据修正案，载货集装箱重量验证可采用两种方法，即整体称重或累加计算。托运人提供的验证重量与海事管理机构、承运船舶、承运人或码头经营人获得的该集装箱验证重量间的误差范围不得超过±5％或1吨(两者取其小者)，且重量不超过集装箱最大核准载重量。各级海事管理机构将对船舶承运的载货集装箱重量验证情况进行抽查。使用整体称重法的，声明内容为：“本托运人声明：该文件资料所含载货集装箱重量信息系按照《1974年国际海上人命安全公约》第VI/2、4、1条所述方法获得，称重点的衡器已取得计量技术机构颁发的计量检定证书，且获得重量的日期在证书的有效期范围内。”使用累加计算法的，声明内容为：“本托运人声明：该文件资料所含载货集装箱重量信息系按照《1974年国际海上人命安全公约》第VI/2、4、2条所述方法获得，该方法符合主管机关制定并公布的《载货集装箱累加计算法重量验证指南》的要求。”

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种免标定集装箱吊具称量控制系统及控制方法，通过对集装箱四个吊点的分别称量，计算出集装箱的总重量，以及集装箱重心在X轴、Y轴上的偏移量，提供超载、偏载保护；另外具有将称重的数据进行存储、统计、打印等功能；同时也考虑预留对外扩展接口，如(USB、串口、DP、网口等对外接口)，方便接入各类生产管理系统。

本发明所采用的技术方案为：一种免标定集装箱吊具称量控制系统，包括传感器信号采集处理系统、信号接收及控制系统、电子秤主控电脑系统；所述传感器信号采集处理系统和信号接收及控制系统之间通过GFSK射频信号或者有线RS485接口相互通讯，所述信号接收及控制系统和电子秤主控电脑系统之间通过USB接口相互通讯。

进一步的说，本发明所述传感器信号采集处理系统，包括四个称重传感器、与四个称重传感器连接的信号调理模块、与信号调理模块连接的A/D转换模块、与A/D转换模块连接的信号采集处理MCU、与PLC相连的集装箱箱式类型接口模块、与信号采集处理MCU连接的GFSK无线发射模块、与信号采集处理MCU连接的拨码设置开关、与信号采集处理MCU连接的隔离RS485模块、电源调理模块；所述称重传感器用于称重信号的实时采集；所述信号调理模块用于称重信号采集后的滤波和信号调理；所述A/D转换模块用于对调理后的称重信号进行模数转换，以便信号采集处理CPU对重量信号的读取；所述信号采集处理CPU用于对重量信号的读取、运算、调整成统一格式，并通过GFSK无线发射模块或者隔离RS485接口将数据发射出去；所述集装箱箱式类型接口模块用于自动判断集装箱的箱型；所述GFSK无线发射模块用于通过信号采集处理CPU对处理后的称重信号进行433MHz的调制发射；所述拨码设置开关设置GFSK无线发射模块的信道和集装箱箱型类型的判断方式；所述隔离RS485模块用于通过信号采集处理CPU对处理后的称重信号进行远距离传输；所述电源调理模块可灵活的将现场提供的交流电源或者直流电平转换成传感器信号采集处理系统所需要的各路直流电源。

再进一步的说，本发明所述信号接收及控制系统，包括信号接收及控制MCU、分别与信号接收及控制MCU连接的GFSK无线接收模块、拨码设置开关、隔离USB接口模块、隔离RS485模块、4-20mA模拟量输出模块、Profibus-DP输出模块、6路继电器输出模块。所述信号接收及控制MCU用于各种数据的接收、处理、运算和输出；所述GFSK无线接收模块用于接收前级处理好的信号数据；所述拨码设置开关用于设置GFSK无线接收模块的信道；所述隔离USB接口模块用于与电子称主控电脑之间的通讯；所述隔离RS485模块用于长线数据传输；所述4-20mA模拟量输出模块用于PLC读取当前称重值；所述Profibus-DP输出模块用于与PLC的各类数据交换；所述6路继电器输出模块用于各类超载、偏载控制的开关量输出；

再进一步的说，本发明所述电子秤主控电脑系统，包括嵌入式平板触摸电脑、分别与嵌入式平板触摸电脑连接的WIFI手持打印机、蓝牙音箱、电子主控软件模块；所述嵌入式平板触摸电脑用于运行电子称主控及管理软件以及用于与各类模块相连接的硬件接口，包换USB接口、网口、RS232串口、WIFI接口、音频接口等等；所述WIFI手持打印机用于打印称量管理数据和超偏载状态数据；所述蓝牙音箱用于语音实时报警提示；所述电子主控软件模块是用于将接收到的称重传感器信号通过内部算法，计算出实际称重重量以及集装箱的X轴Y轴的重心偏移量，并进行称量管理统计和各类参数的设置修改，以及与各个接口的进行数据交换。

同时，本发明还提供了一种免标定集装箱吊具称量控制方法，包括传感器信号采集处理系统的控制方法、信号接收及控制系统的控制方法和电子秤主控电脑系统的控制方法。

进一步的说，本发明所述传感器信号采集处理系统的控制方法，包括：首次，用自制标准信号源分别输入每一个传感器输入通道，MCU记录下每一个通道的采样数据，然后统一调整至标准数据格式。

初始化MCU系统，读取拨码开关的关于发射模块信道的参数，设置GFSK无线发射模块信道，分别访问四路A/D模块，采集当前重量传感器信号，根据每个通道的预设参数，调整采集到的重量信号值，读取拨码开关的关于集装箱型箱型判断方式的参数，若是箱型自动判断，则读取箱型类型输入值，通过GFSK无线发射模块把四个重量采集信号和集装箱箱型数据发送出去，循环进行重量采集处理和数据发送过程。

再进一步的说，本发明所述信号接收及控制系统的控制方法，包括：初始化MCU系统，读取拨码开关的关于发射模块信道的参数，设置GFSK无线接收模块信道，打开USB端口，将无线接收数据发送给电子秤主控电脑系统，通过USB端口接收电子秤主控电脑系统发送来的数据，实时控制各路继电器的输出、4-20mA模拟量的输出、RS485和Profibus-DP的输出。

再进一步的说，本发明所述电子秤主控电脑系统的控制方法，包括：初始化系统，初始化人机界面，读取系统设置参数，进入主显示界面显示各类信息；通过USB接口接收重量采集信号数据，根据每个重量传感器的出厂内部参数，对重量信号采集数据进行运算，获得四个吊点的重量值，计算出总重量值，通过四个吊点的重量值，经过内部算法，计算出X轴Y轴的重心偏移量，根据重量值判断是否存储到数据库；

根据预设的报警阀值判断当前重量是否超载、偏载，若重量发生超载偏载，通过蓝牙接口发送语音报警提示，通过USB接口发送超载偏载控制继电器动作接点；若重量不超载、重心偏移正常，关闭语音报警提示和超偏载控制继电器接点；通过USB接口将4-20mA模拟量的数据和RS485以及Profibus-DP的数字量数据发送给信号接收及控制系统转换输出；通过网口将所有信息接入总局管理系统；根据打印命令通过WIFI将打印数据发送给WIFI手持打印机打印；

根据触摸按键调用相应的子程序，包括：称重参数设置，控制参数设置，数据查询，通讯设置，重量信息，简易说明，使用说明，重量记录查询，记录打印。

本发明的有益效果是：1、免现场标定：通过使用自制标准信号源将传感器信号采集处理系统调整成统一数据格式，电子秤主控电脑系统可以根据传感器的出厂内部参数直接计算出实际称重重量；2、重心偏移控制：根据四个吊点的重量计算出重心偏移量，重心偏移超标立即输出一组用于偏载的控制干接点信号；3、各种重量控制：根据实时重量值，分别输出空载、轻载、中载、超载的控制干接点信号，以便实现松绳保护、变速控制、超载保护。4、实时显示：电子秤主控电脑系统会实时显示当前集装箱起重机所吊集装箱的所有信息，包括：实时重量、箱型、箱号、车号、X轴Y轴重心偏移量；5、数据存储查询和打印：电子秤主控电脑系统会自动存储所吊集装箱的相关信息，用户可以查询打印次、班、日、月和年报表，并且所生成次、班、日、月和年报表还可以通过车号、操作员、箱型来筛选打印报表。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的系统结构框图；

图2是本发明的传感器信号采集处理系统的控制方法的逻辑框图；

图3是本发明的信号接收及控制系统的控制方法的逻辑框图；

图4是本发明的电子秤主控电脑系统的控制方法的逻辑框图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1的一种免标定集装箱吊具称量控制系统，包括传感器信号采集处理系统、信号接收及控制系统、电子秤主控电脑系统；所述传感器信号采集处理系统和信号接收及控制系统之间通过GFSK射频信号或者有线RS485接口相互通讯，所述信号接收及控制系统和电子秤主控电脑系统之间通过USB接口相互通讯。

所述传感器信号采集处理系统，包括四个称重传感器、与四个称重传感器连接的信号调理模块、与信号调理模块连接的A/D转换模块、与A/D转换模块连接的信号采集处理MCU、与PLC相连的集装箱箱式类型接口模块、与信号采集处理MCU连接的GFSK无线发射模块、与信号采集处理MCU连接的拔码设置开关、与信号采集处理MCU连接的隔离RS485模块、电源调理模块；所述称重传感器用于称重信号的实时采集；所述信号调理模块用于称重信号采集后的滤波和信号调理；所述A/D转换模块用于对调理后的称重信号进行模数转换，以便信号采集处理CPU对重量信号的读取；所述信号采集处理CPU用于对重量信号的读取、运算、调整成统一格式，并通过GFSK无线发射模块或者隔离RS485接口将数据发射出去；所述集装箱箱式类型接口模块用于自动判断集装箱的箱型；所述GFSK无线发射模块用于通过信号采集处理CPU对处理后的称重信号进行433MHz的调制发射；所述拨码设置开关设置GFSK无线发射模块的信道和集装箱箱型类型的判断方式；所述隔离RS485模块用于通过信号采集处理CPU对处理后的称重信号进行远距离传输；所述电源调理模块可灵活的将现场提供的交流电源或者直流电平转换成传感器信号采集处理系统所需要的各路直流电源。

所述信号接收及控制系统，包括信号接收及控制MCU、分别与信号接收及控制MCU连接的GFSK无线接收模块、拨码设置开关、隔离USB接口模块、隔离RS485模块、4-20mA模拟量输出模块、Profibus-DP输出模块、6路继电器输出模块。所述信号接收及控制MCU用于各种数据的接收、处理、运算和输出；所述GFSK无线接收模块用于接收前级处理好的信号数据；所述拨码设置开关用于设置设置GFSK无线接收模块的信道；所述隔离USB接口模块用于与电子称主控电脑之间的通讯；所述隔离RS485模块用于长线数据传输；所述4-20mA模拟量输出模块用于PLC读取当前称重值；所述Profibus-DP输出模块用于与PLC的各类数据交换；所述6路继电器输出模块用于各类超载、偏载控制的开关量输出；

所述电子秤主控电脑系统，包括嵌入式平板触摸电脑、分别与嵌入式平板触摸电脑连接的WIFI手持打印机、蓝牙音箱、电子主控软件模块；所述嵌入式平板触摸电脑用于运行电子称主控及管理软件以及用于与各类模块相连接的硬件接口，包换USB接口、网口、RS232串口、WIFI接口、音频接口等等；所述WIFI手持打印机用于打印称量管理数据和超偏载状态数据；所述蓝牙音箱用于语音实时报警提示；所述电子主控软件模块是用于将接收到的称重传感器信号通过内部算法，计算出实际称重重量以及集装箱的X轴Y轴的重心偏移量，并进行称量管理统计和各类参数的设置修改，以及与各个接口的进行数据交换。

免标定集装箱吊具称量控制系统的控制方法，包括传感器信号采集处理系统的控制方法、信号接收及控制系统的控制方法和电子秤主控电脑系统的控制方法。

如图2所示，所述传感器信号采集处理系统的控制方法，包括：首次，用自制标准信号源分别输入每一个传感器输入通道，MCU记录下每一个通道的采样数据，然后统一调整至标准数据格式。

初始化MCU系统，读取拨码开关的关于发射模块信道的参数，设置GFSK无线发射模块信道，分别访问四路A/D模块，采集当前重量传感器信号，根据每个通道的预设参数，调整采集到的重量信号值，读取拨码开关的关于集装箱型箱型判断方式的参数，若是箱型自动判断，则读取箱型类型输入值，通过GFSK无线发射模块把四个重量采集信号和集装箱箱型数据发送出去，循环进行重量采集处理和数据发送过程。

如图3所示，所述信号接收及控制系统的控制方法，包括：初始化MCU系统，读取拨码开关的关于发射模块信道的参数，设置GFSK无线接收模块信道，打开USB端口，将无线接收数据发送给电子秤主控电脑系统，通过USB端口接收电子秤主控电脑系统发送来的数据，实时控制各路继电器的输出、4-20mA模拟量的输出、RS485和Profibus-DP的输出。

如图4所示，所述电子秤主控电脑系统的控制方法，包括：初始化系统，初始化人机界面，读取系统设置参数，进入主显示界面显示各类信息；通过USB接口接收重量采集信号数据，根据每个重量传感器的出厂内部参数，对重量信号采集数据进行运算，获得四个吊点的重量值，计算出总重量值，通过四个吊点的重量值，经过内部算法，计算出X轴Y轴的重心偏移量，根据重量值判断是否存储到数据库；

根据预设的报警阀值判断当前重量是否超载、偏载，若重量发生超载偏载，通过蓝牙接口发送语音报警提示，通过USB接口发送超载偏载控制继电器动作接点；若重量不超载、重心偏移正常，关闭语音报警提示和超偏载控制继电器接点；通过USB接口将4-20mA模拟量的数据和RS485以及Profibus-DP的数字量数据发送给信号接收及控制系统转换输出；通过网口将所有信息接入总局管理系统；根据打印命令通过WIFI将打印数据发送给WIFI手持打印机打印；

根据触摸按键调用相应的子程序，包括：称重参数设置，控制参数设置，数据查询，通讯设置，重量信息，简易说明，使用说明，重量记录查询，记录打印。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (8)

1.一种免标定集装箱吊具称量控制系统，其特征在于：包括传感器信号采集处理系统、信号接收及控制系统以及电子秤主控电脑系统；所述传感器信号采集处理系统和信号接收及控制系统之间通过GFSK射频信号或者有线RS485接口相互通讯，所述信号接收及控制系统和电子秤主控电脑系统之间通过USB接口相互通讯。

2.如权利要求1所述的免标定集装箱吊具称量控制系统，其特征在于：所述传感器信号采集处理系统，包括四个称重传感器、与四个称重传感器连接的信号调理模块、与信号调理模块连接的A/D转换模块、与A/D转换模块连接的信号采集处理MCU、与PLC相连的集装箱箱式类型接口模块、与信号采集处理MCU连接的GFSK无线发射模块、与信号采集处理MCU连接的拨码设置开关、与信号采集处理MCU连接的隔离RS485模块、电源调理模块；所述称重传感器用于称重信号的实时采集；所述信号调理模块用于称重信号采集后的滤波和信号调理；所述A/D转换模块用于对调理后的称重信号进行模数转换，以便信号采集处理CPU对重量信号的读取；所述信号采集处理CPU用于对重量信号的读取、运算、调整成统一格式，并通过GFSK无线发射模块或者隔离RS485接口将数据发射出去；所述集装箱箱式类型接口模块用于自动判断集装箱的箱型；所述GFSK无线发射模块用于通过信号采集处理CPU对处理后的称重信号进行433MHz的调制发射；所述拨码设置开关设置GFSK无线发射模块的信道和集装箱箱型类型的判断方式；所述隔离RS485模块用于通过信号采集处理CPU对处理后的称重信号进行远距离传输；所述电源调理模块可灵活的将现场提供的交流电源或者直流电平转换成传感器信号采集处理系统所需要的各路直流电源。

3.如权利要求1所述的免标定集装箱吊具称量控制系统，其特征在于：所述信号接收及控制系统，包括信号接收及控制MCU、分别与信号接收及控制MCU连接的GFSK无线接收模块、拨码设置开关、隔离USB接口模块、隔离RS485模块、4-20mA模拟量输出模块、Profibus-DP输出模块、6路继电器输出模块；所述信号接收及控制MCU用于各种数据的接收、处理、运算和输出；所述GFSK无线接收模块用于接收前级处理好的信号数据；所述拨码设置开关用于设置设置GFSK无线接收模块的信道；所述隔离USB接口模块用于与电子称主控电脑之间的通讯；所述隔离RS485模块用于长线数据传输；所述4-20mA模拟量输出模块用于PLC读取当前称重值；所述Profibus-DP输出模块用于与PLC的各类数据交换；所述6路继电器输出模块用于各类超载、偏载控制的开关量输出。

4.如权利要求1所述的免标定集装箱吊具称量控制系统，其特征在于：所述电子秤主控电脑系统，包括嵌入式平板触摸电脑、分别与嵌入式平板触摸电脑连接的WIFI手持打印机、蓝牙音箱、电子主控软件模块；所述嵌入式平板触摸电脑用于运行电子称主控及管理软件以及用于与各类模块相连接的硬件接口；所述WIFI手持打印机用于打印称量管理数据和超偏载状态数据；所述蓝牙音箱用于语音实时报警提示；所述电子主控软件模块是用于将接收到的称重传感器信号计算出实际称重重量以及集装箱的X轴Y轴的重心偏移量，并进行称量管理统计和各类参数的设置修改，以及与各个接口的进行数据交换。

5.一种免标定集装箱吊具称量控制方法，其特征在于：包括传感器信号采集处理系统的控制方法、信号接收及控制系统的控制方法、电子秤主控电脑系统的控制方法。

6.如权利要求5所述的免标定集装箱吊具称量控制方法，其特征在于：所述传感器信号采集处理系统的控制方法，包括：用标准信号源分别输入每一个传感器输入通道，MCU记录下每一个通道的采样数据，然后统一调整至标准数据格式；初始化MCU系统，读取拨码开关的关于发射模块信道的参数，设置GFSK无线发射模块信道，分别访问四路A/D模块，采集当前重量传感器信号，根据每个通道的预设参数，调整采集到的重量信号值，读取拨码开关的关于集装箱型箱型判断方式的参数，若是箱型自动判断，则读取箱型类型输入值，通过GFSK无线发射模块把四个重量采集信号和集装箱箱型数据发送出去，循环进行重量采集处理和数据发送过程。

7.如权利要求5所述的免标定集装箱吊具称量控制方法，其特征在于：所述信号接收及控制系统的控制方法，包括：初始化MCU系统，读取拨码开关的关于发射模块信道的参数，设置GFSK无线接收模块信道，打开USB端口，将无线接收数据发送给电子秤主控电脑系统，通过USB端口接收电子秤主控电脑系统发送来的数据，实时控制各路继电器的输出、4-20mA模拟量的输出、RS485和Profibus-DP的输出。

8.如权利要求5所述的免标定集装箱吊具称量控制方法，其特征在于：所述电子秤主控电脑系统的控制方法，包括：初始化系统，初始化人机界面，读取系统设置参数，进入主显示界面显示各类信息；通过USB接口接收重量采集信号数据，根据每个重量传感器的出厂内部参数，对重量信号采集数据进行运算，获得四个吊点的重量值，计算出总重量值，通过四个吊点的重量值，计算出X轴Y轴的重心偏移量，根据重量值判断是否存储到数据库；

根据预设的报警阀值判断当前重量是否超载、偏载，若重量发生超载偏载，通过蓝牙接口发送语音报警提示，通过USB接口发送超载偏载控制继电器动作接点；若重量不超载、重心偏移正常，关闭语音报警提示和超偏载控制继电器接点；通过USB接口将4-20mA模拟量的数据和RS485以及Profibus-DP的数字量数据发送给信号接收及控制系统转换输出；通过网口将所有信息接入总局管理系统；根据打印命令通过WIFI将打印数据发送给WIFI手持打印机打印；

根据触摸按键调用相应的子程序，包括：称重参数设置，控制参数设置，数据查询，通讯设置，重量信息，简易说明，使用说明，重量记录查询，记录打印。