轨道衡领域的软件技术

1. 计算机软件培训讲座 轨道衡领域的软件技术 北京东方瑞威科技发展有限公司 2007.03.17

2. 讲座内容 一、东方瑞威轨道衡软件技术 二、轨道衡领域的发展方向 三、同行轨道衡的系统分析

3. 一、东方瑞威轨道衡软件技术

4. DFRW轨道衡资料比较全面，希望大家都阅读理解：DFRW轨道衡资料比较全面，希望大家都阅读理解： • 《超偏载设备设计说明书——程序设计说明书V1.00》 • 《GCU系列不断轨动态电子轨道衡》 • 《GCU系列断轨动态电子轨道衡》 • 《轨道衡称重管理系统操作说明书》 • 《基于PC104体系嵌入式系统铁路称重设备培训教材》 • 《静态电子轨道衡说明书》 • 《嵌入式超偏载检测装置说明书》 • 轨道衡软件的下位机C/C++程序 • 轨道衡软件的上位机VB程序，管理软件

5. 1.1 DFRW现有轨道衡软件的架构 下位机 上位机

6. 1.2 DFRW现有轨道衡软件的开发与应用环境 下位机部分： • 硬件要求：80486以上CPU，32M以上内存。需要使用DOS扩充内存，用BORLANDC编译。 • 软件要求：DOS7.0操作系统，加载HIMEM.SYS V3.00设备驱动程序。 开发环境： 上位机部分： • 硬件要求：P4以上CPU，256M以上内存。 • 软件要求：Windows98以上系统，安装VB，用 VB6.0编译。

7. 1.2 DFRW现有轨道衡软件的开发与应用环境 下位机部分： • 硬件要求：定制的工控机。 • 软件要求：DOS7.0操作系统，启动时直接进入下位机处理程序 。 应用环境： 上位机部分： • 硬件要求：P4以上CPU，128M以上内存。 • 软件要求：Windows98以上系统，安装相关运行库和称重软件等。

8. 1.3 DFRW软件部分的主要功能模块 • 嵌入式数据采集处理系统：嵌入式部分完成称重数据的采集和处理，嵌入式部分独占CPU，可以使用多种高级算法，保证采样的实时性，系统稳定，无需用户直接操作。 • 动态称重软件：主要完成数据采集、预处理、设备自检、车种判别、车号处理、数据处理、速度计算、收尾判别、数据远端传送及网传等工作。从AD采集卡或数据文件提取传感器数据，对数据进行分析，得到列车及测试设备的相关信息，并对这些信息进行保存和上传。对于程序运行过程中的重要信息保存入日志文件。对于出现异常情况（例如秤上停车、倒车），当异常情况结束后系统能够在无人工操作的情况下恢复正常。 • 静态称重软件：主要完成轨道衡的静态标定及货车的静态称重等工作。数据采集、处理、显示、打印等程序的运行是在人工干预下完成的。 • 称重管理软件：基于Windows操作系统，称重管理软件自动打印过衡原始记录，自动检测系统零点和打印机联机状态，并具有全屏幕编辑、查询、统计、删除、自动存盘及检衡设定等工作，它能循环储存大量原始记录，并提供联网的数据库接口。

9. 1.4 DFRW现有软件的提升完善 由于轨道衡领域的专业性，现有软件在称重及其数据管理等基本功能模块上都做得很不错，能够达到(或经过修改能够达到)用户的要求。 但是部分地方还需要完善，从现象上看主要有： • 软件版本太多，研发人员各自负责一些客户，没有统一版本，显得混乱。 • 轨道衡的实时性问题，应该过一节车厢就实时计算该节车厢的数据，目前是整列车过完之后才计算显示。 • 关于波形图的保存与显示，这是采集的原始数据，现在没有保存和显示。 • 有时有丢车现象，有时固定丢失某节车厢，有时随机丢失某些车厢。 • 软件安全性问题，目前的大多数参数设置和用户数据都是通过简单的文本文件进行操作，无法保证数据安全。 • 软件的管理界面比较粗糙，缺乏专业性的设计，也就是没有别人的软件漂亮。

10. 1.4 DFRW现有软件的提升完善 针对上述需要完善的方面，目前研发部正在极力解决： • 建立完善的软件版本管理机制，源代码管理、测试BUG管理。 • 轨道衡的实时性问题，建议在ARM版本做好后直接可以解决。 • 关于波形图的保存与显示，加硬盘，解决传输问题。 • 有时有丢车现象，考虑更多因素，结合传感器和原始数据分析，逻辑判断的合理性要多做试验，提高可控精度。 • 软件安全性问题，建议采用数据库来存储和访问，为兼容以前可以预留导入导出接口。 • 软件的管理界面比较粗糙，采用界面设计好的软件，开发时注重界面质量。

11. 1.5 下位机的主要程序分析 下位机无界面，以超偏载不断轨轨道衡为例，其主要程序模块有：

12. 1.5 下位机的主要程序分析 下位机无界面，以超偏载不断轨轨道衡为例，其主要程序模块有：

13. 1.5 上位机的VB程序实现 上位机主要是称重管理，以界面和功能体现为主。 具有称重管理、查询、添加、保存、打印等功能。

14. 二、轨道衡领域的发展方向

15. 《首届轨道衡称重技术研讨会》上的发言——国家轨道衡计量站副站长  陆霖, 2005.04.20 一、全国在用轨道衡情况简介 • 全国动态轨道衡有1200台，静态轨道衡2300多台，分布在冶金、化工、电力、钢、铁等行业。近年，随着火车提速，为保生产安全，上了大量轨道衡、超偏载检测仪，超偏载检测仪占到总量的42%。因此，铁路部门上升为新的动态轨道衡的大用户。近几年，每年新安装5%左右，停止使用3%左右，5年中共增加300台。 二、管理改革动态 • 原来轨道衡主要分布在各个企业，国家轨道衡站负责动态轨道衡的检定，各分站负责静态轨道衡的检定，其日常维护由企业负责完成。但是随着铁路用轨的增加，各路局将衡器管理交给各分站，并给予一定费用。所以，以后各分站除检定外还要注重维护能力的提高。将各轨道衡站由应用性向研究技术型转变，对各站人才提出了新的要求。

16. 《首届轨道衡称重技术研讨会》上的发言——国家轨道衡计量站副站长  陆霖, 2005.04.20 三、产品发展动向 • 多年来轨道衡产品结构形式变化不大。如静轨衡的承载器、传感器、仪表变化很小。认为静轨衡的箱型梁结构使产品性能稳定，因此写入通过审定的静态轨道衡标准中。 • 动态轨道衡结构有些变化，随着铁路提速，对称重衡提出了新的要求——不断轨轨道衡。 • 根据几年检测数据来看，动态轨道衡作为贸易用没有基础还是不行的。没有基础，稳定性将发生很大变化。 • 通过多年来对轨道衡的检测，认为一些生产企业对轨道衡的技术研究与投入还是很不够，多数是“借鉴”。 • 轨道衡技术发展的一个新方向是组合台面。组合台面由三个台面组成，当称量短的罐车时，使用1#、2#台面，称量长罐车时，使用1#、3#台面。 • 关于超偏载检测仪，它是由利用板式传感器的不断轨轨道衡发展起来的，它实质是轴重秤。使用的目的是保证铁路的生产安全。

17. 《首届轨道衡称重技术研讨会》上的发言——国家轨道衡计量站副站长  陆霖, 2005.04.20 三、研制开发防伪作弊技术，其构思是： • 减少可调整因素。目前轨道衡可调的地方太多，容易作弊。使用软件处理技术，提高精度，将可调整因素减到最小。 • 使用电子防伪锁。企业可以用授权的卡式锁打开仪表等进行调整。检定人员配备专用检定卡。检定中的数据随时记录入卡，其内容不可更改。每组数据允许调整一次，检定完毕轨道衡的计量状态随即被锁住。 • 使用电子防伪条码。在传感器仪表等重要部件上贴上防伪条码，以便随时抽查。 • 开发标准信号发生器。利用波型采集器将检定后的检衡车的波型采集下来输入标准信号发生器。可以将标准信号发生器的波型输入通道与现场波型进行比较。

18. 轨道衡的发展与类型 • 1、单台面动态电子轨道衡 • 2、双台面动态电子轨道衡 • 3、三台面动态电子轨道衡 • 4、矿车衡 • 5、无基础自动轨道衡 • 6、铁水罐车电子轨道衡 • 7、煤矿系统定量装载衡 • 8、静态数字轨道衡 • 9、动态数字轨道衡 • 9、无线（有线）无人职守轨道衡 • 10. (GPRS、CDMA、有线) 远程控制轨道衡 • 11、其它 (高精度数字汽车衡，检测仪等)

19. 五岳静态数字轨道衡 采用了先进的数字传感技术，即8只传感器全部是数字信号输出，具有抗 干扰、偏载调整、自珍断、防作弊 。功能和稳定性好等优点，准确度等级III级、分度值20千克。 • 主要技术参数: • 名称型号：GCS-100/150型13/14米静态数字电子轨道衡 • 称量对象: 标准轨距四轴铁路固态及液态货车 • 最大秤量：100/150 t • 称量方式：静态整车计量 • 分 度 值：20 kg • 称量精度：符合《JJG781-2002〈数字指示轨道衡〉》要求。 • 主要适用领域: • 静态电子轨道衡适用于对货物称量精度要求高的场合，在称量货物比较贵重时，选用此种类型轨道衡。

20. 五岳静态数字轨道衡

21. 易博衡星称重管理系统启动界面

22. 中国计量技术开发总公司 ——轨道衡管理软件(数据接收器模块)演示 轨道衡数据接收器模块演示

23. 三、同行轨道衡软件的系统分析

24. 安钢320吨动态轨道衡计量软件的开发与实现 设备硬件主要由称重台面、称重传感器、信号转换器、计算机等组成。 机械台面 • 由于计量对象是液体，采用双台面整车计量方式，消除由于铁水晃动对计量结果的影响。选择秤台长度为5300毫米，有效称量段可达1600毫米，可以确保动态计量时约有0.5秒左右的采样积分时间，根据重量信号的变化，计算机软件能比较准确识别出需秤重的信号，实现计算机模拟判车。 • 称重传感器称重传感器完成力信号到电信号的转换，根据我们的使用经验，选用PR6201／50D1型传感器，因其精度高、长期使用稳定性好、过载能力强等优点，在动态称重上有着广泛的应用。 • 采用轨道衡专用称重转换器，完成对重量信号的放大和模数转换，并变成RS485信号与计算机进行数据交换。

25. 安钢320吨动态轨道衡计量软件的开发与实现 • 软件平台 • 直接采用Windows操作系统，具备多进程和多任务的处理能力。 • 数据库选用MS Access和MSSQL Server2000，满足计量数据的入网要求。 • 系统开发平台采用Delphi语言。具有强大的数据库支持功能，程序结构严谨，代码执行效率高，适合开发Windows应用程序。

26. 安钢320吨动态轨道衡计量软件的开发与实现 • 功能应用程序 • 重量信号的采集通过计算机的RS232接口实现和称重转换器的数据交换，读取传感器输出的重量信号。 • 数据库设计本地数据库使用Access2000关系型数据库，并设计三个表BaseData Table、 Operate Table、 LogRecord Table，分别存放基础数据、SQI操作语句、日志。为了满足计量数据的入网要求，我们同时安装了MS SQL Server2000，创建和Access相同的数据库结构，通过存储过程将数据保存到集群服务器。 • 模拟判车的实现：(1) 全模拟逻辑判车，(2) 轮开关判车方式。 涉及：车头识别、八轴罐车识别、四轴罐车的识别、 轴上下秤台的识别、数字滤波。

27. 安钢320吨动态轨道衡计量软件的开发与实现 • 存在的问题及解决办法 • 实时数据采集 根据动态称重计量的需求，应达到毫秒级的采样精度，Windows系统不是实时操作系统，时间间隔小于55ms时精度很低，要达到10ms以上的采样精度很不可靠。但是，Windows系统为用户提供了具有较高精度的多媒体定时器函数可以得到精确记时，完全能够满足要求。 2. 计算机并行数据的输入输出 在Windows2000／NT系统下为保证系统的安全，不允许用户直接进行I/O操作，因此必须编写设备驱动程序，一般有两种办法，一是自己编写设备驱动程序，或者使用可以直接进行I／0操作的软件。 3. 动态计量过程中曲线不规则 这是造成丢车的另一原因，八轴罐车计量时，每根轴上下秤台时的重量变化只有整车重量的l／8，如变速加上振动幅度过大，振动频率很低，有时就会出现不规则的畸变波形，程序无法正确识别。 解决办法：增加轮开关，利用开关判车。

28. 小 结： • 简介DFRW轨道衡软件 • 轨道衡软件向数字化方向发展 • 分析同行轨道衡软件，借鉴 轨道衡涉及的软件技术： • 操作系统:实时性软件技术 • 编程工具:下位机、上位机的编程软件技术 • 算法分析:自己算法、以及波形显示分析等工具软件 • 称重管理:称重管理系统开发技术 • 网络通讯:网络通讯协议、网络编程技术 • 远程监控:远程监控称重，数字化.、电信通讯协议

29. 下次课(3月31)的主讲内容： • 软件项目开发流程与进度管理 • 代码的编写、管理、审查 • 软件测试与缺陷分析 • 对本次课的问题回答，给出与同行技术的对比 课后要求： • 1.对本次课的安排给出评价，对下次课的内容提出建议 • 2.下次的第一节课：由各个部门派1－2名人员进行自己部门的阐述，内容是： (1) 各部门涉及的相关新技术，与同行相关技术的对比 (2) 各部门自己当前的工作或项目管理与流程情况 部门：工程研发部(原工程部、研发部分别发表)， 其它部门由公司安排是否参与，要求做10页左右PPT。 时间：3月31日上午9:00，每个部门 10 分钟。

30. 谢谢大家!Q & A ?