本文结合实例介绍了地磅物联网的构架和应用，探讨了如何分析和利用称重设备感知的各种基础数据，以满足地磅用户远程数据处理、称重防作弊、保障称重准确性、智能称重等需求。
一、引言
随着智能移动设备的普及以及通讯技术的发展，物联网由以往的概念变成了大家习以为常、触手可及的实物。安防、电力、交通、医疗、环境监控、智能家居等等各行各业都已大量应用了物联网。有着古老历史的地磅行业同样不甘落后，各种物联网概念产品层出不穷。
但是大部分地磅物联网应用都是称重数据的简单堆砌，只提供了简单的重量查看、记录查询等功能，对于某些特定项目，比如多秤称重数据统计、远程称重数据监控确实有应用价值。但是对于绝大多数的称重应用场合而言，这样的物联网功能如同鸡肋，并不能成为决定地磅系统价值的核心因素，也无法体现物联网的真正价值。
具有普适价值的地磅物联网系统，不仅仅需要实现称重数据的集成和处理，还需要对整个衡器系统的数据进行更深层次的探索和挖掘，充分满足生产、监管、服务甚至用户心理等需求，实现设备、网络、生产与人的和谐统一。
应用是地磅物联网系统的灵魂，能满足用户的需求，给行业带来价值的物联网才有存在和推广的意义。
鹰衡地磅物联网系统通过对称重仪表和称重传感器内部的各种状态和数据的感知，充分利用网络通讯以及云处理技术，在智能移动终端及电脑上实现了对称重数据的汇总与处理、全方位的作弊监控、地磅健康安全判断、远程设备诊断、智能无人称重等功能，满足了用户便捷、安全、智能称重要求，对地磅物联网的应用做出了初步的探索。
二、系统构架
鹰衡地磅物联网系统的整体构架如图 1 所示：

系统由智能称重控制器、称重传感器、称重外设、云服务器、用户客户端组成。称重控制器、称重传感器实时采集称重系统的工作电压、工作电流、通讯状态等，形成内部诊断数据；控制器通过红外光幕、非接触式读卡器、摄像头等外设实时采集称重现场数据，形成外部环境数据。数据传输到云服务器后，服务器软件对所有数据集中处理和分析，将处理结果显示在用户客户端或者通过短信发送到用户手机。
通过便捷的移动通讯技术，用户可以随时随地在手机、计算机客户端使用地磅物联网的各种智能应用。
三、智能应用

1.称重数据统计与处理

地磅最基本和最主要的功能就是称重，对称重数据的处理是衡器物联网系统的基本功能能。传统称重数据的处理方式，一般有两种：

（1） 通过打印机打印出纸质称重记录磅单；（2） 通过本地通讯接口将称重记录传输到本地电脑存储。
纸质磅单存储不易，在数据汇总时极易发生数据丢失或者统计错误的情况，一般只是作为辅助凭证存在。电脑存储的称重记录易于保存和统计，但是当涉及到多秤数据的处理，甚至异地数据处理时，数据的传输和集中处理就需要具有专业网络及服务器知识的人员来完成，由于服务器搭建、服务器维护成本较高，一般都以大型项目的方式来完成。

鹰衡地磅物联网系统以分散采集、集中处理的方式对称重数据进行处理。称重数据在产生的同时，通过称重仪表直接传输到云端服务器。借助于云数据库及专业数据库引擎，可以轻松完成称重记录的筛选和称重记录的统计。客户端无需太强大的处理能力，只需将处理方法发送到云服务器，就能获取称重记录处理结果。
除了打印重量，过秤重量也具有重要的意义，用户可以直观查看地磅的历史使用情况。根据过秤重量的统计、历史超载情况的统计，可以判定地磅的使用情况；通过历史过秤重量规律的分析，可以判断地磅的健康状况等等。这些普通地磅无法保存的称重数据，现在可以通过物联网发送到云服务器，云服务器经过大数据分析，对地磅健康做出判断，并根据健康状况对使用者提出相应的建议。

称重记录与过秤记录可以有机结合如图 2 所示。根据称重记录中的记录时间，云服务器可以在过秤记录数据中查找到相对应的过秤记录。过秤记录中的传感器受力分布可判断过秤车辆是否没有正常过秤、光幕遮挡信息可判断过秤车辆是否没有完全上秤、操作记录可判断称重记录是否人工手动操作产生、最大过秤重量可判断称量过程是否正常等等，这些都为判断称重记录是否正常提供了分析依据。
例如图 2 的两个过程记录详情所示，左图是正常过秤时各传感器的受力分布，可以看到每个传感器的受力分布较为平均，右图中 1 号传感器和 7 号传感器基本没有受力。根据传感器受力对比，可以判断右图对应的过秤记录是不正常过秤。
2.全方位的防作弊
用于贸易结算的大型地磅设备，常受到各种作弊手段的困扰，造成用户大量的经济损失。防作弊成为当前衡器设备，尤其是用于贸易结算的地磅设备的重要需求。
防作弊方法由作弊检测、作弊报警通知、作弊处理等组成。
（1）作弊检测
常见的作弊手段有加装数字遥控装置、加装模拟遥控装置、更换特制传感器、不正常上秤、修改仪表系统参数等。针对不同的作弊手段，我们需要用不同方法来应对。对于安装数字遥控装置，地磅设备的防作弊手段，如数字通讯协议加密、仪表外壳防打开、系统阻抗匹配检测、系统信息匹配检测等都是基于地磅设备自身的感知，可以检测出作弊者通过加装数字遥控、模拟遥控装置、更换特制传感器等方法作弊，但是对于不完全上秤或者多辆车同时上秤的作弊方法，则无能为力了。
鹰衡物联网除了地磅设备已有的各项作弊检测功能外，还提供了现场图片查看功能。仪表配备摄像头后，每次操作产生称重记录时，摄像头都会自动抓拍现场称重图片，并通过仪表传送到云服务器。如图 3 所示，在称重记录详情里可以远程查看现场称重图片，也可以随时查看历史称重图片，通过图片判断过秤时的上秤情况。

称重仪表上任何对系统称量产生影响的操作，比如标定、修改系统标定参数等，都将通过仪表网络上传到云服务器，并以安全操作记录的方式保存，供用户查询，保障衡器设备的运行安全和称量准确。
（2）作弊报警通知
当发生作弊情况时，必须及时通知用户，以减少用户的损失。鹰衡物联网提供了仪表报警、客户端报警、手机短信报警三种报警通知。仪表报警提供了最迅速最直观的报警，客户端可以对报警信息进行集中管理，手机短信报警无需使用者主动打开软件就能收到报警信息，三种手段的结合保证了作弊报警信息的及时传达。
（3）作弊处理

为避免造成损失，检测到作弊时，必须及时通知称重现场做出应对。对无人值守的场合，远程作弊处理就显得非常重要，当发现作弊时，可以通过客户端终止称重系统的工作，等待专业人员到达现场处理。
3.地磅健康状态判断
地磅设备发生故障，表现有很多种，可能会有显示出错、通讯不正常、无法称量、称量完全不正常等。这些故障由于表现很明显，普通使用者就能判断设备是否出错。还有一类故障，比如称台长期超载、称台受冲击导致移位、部分关键结构被冰霜冻结、传感器应变计半桥断开等等，表现为称量不准确。如果变化范围较小，比如重量增大或减小 1%，这种故障非常难以察觉，往往经过长时间称量，累积产生了巨大的误差后，才会被发现，等发现时已经产生了巨大的损失。地磅健康状态不正常就是指这种称量发生微小变化，无法被轻易察觉的现象。
地磅健康状态不正常绝大多数情况是各别传感器出故障，此时可以通过与其他正常的传感器的对比来诊断健康状态。如果单个传感器无输出信号，在过秤记录中根据其它传感器的受力情况，可以判定一次过秤状态不正常，当持续出现过秤状态不正常时，可以判断设备健康不正常。如果单个传感器输出变量时，无法通过一两次过秤数据的分析得出健康状态，需要根据过秤规律，通过大数据分析，判断是否健康异常。
通过地磅物联网的应用，地磅健康状态的实时变化可以随时通知到地磅厂商、地磅用户，为计量准确提供更高的保障。
4.远程故障诊断
当地磅设备发生故障时，表现出来的故障现象或者使用者的描述往往不足以判断故障发生的原因。在地磅厂商进行维修时，如果只是根据经验更换某些部件，可能不能解决根本问题，反复维修不能解决问题往往是全套更换，不仅造成了不小的经济损失，而且影响了厂家声誉，维修经验也得不到积累。
通过地磅物联网，地磅设备可以将所有内部信息传输到远程客户端，通过这些内部信息可以远程对地磅设备做出初步诊断。比如查看传感器AD 值，判断传感器输出是否正常；查看传感器零点值，判断传感器零点是否发生漂移；查看数字传感器通讯波形，判断数字传感器通讯是否正常；查看数字传感器工作电流，判断传感器是否出现断路或者短路漏电现象；查看仪表内部电压、仪表参数，判断仪表工作是否正常等等。
经过远程故障诊断，可以初步判断设备故障原因，进行故障处理时，就能做到有的放矢。一些简单的故障，甚至可以通过电话或者网络远程来解决。

如图 4 所示，基于物联网仪表的的无人值守称重系统无需计算机、称重软件，使用称重仪表实现逻辑控制，通过称重仪表控制所有外设。称重系统产生的称重数据、摄像机采集的现场图片、读卡器读取的车辆、货物、收发货等信息通过仪表网络上传到物联网云服务器，在服务器对数据进行集中处理，最后在手机客户端、计算机客户端查询打印数据。
基于物联网的无人值守称重系统有以下优点：（1） 省略了计算机、计算机软件、服务器、服务器软件，大大降低了整体成本；（2） 无需具有计算机编程能力、服务器搭建与维护能力，只要按系统逻辑要求设置仪表参数即可实现无人值守，降低了技术准入门槛；（3） 整个系统的控制核心是基于工业设计的称重仪表，提高了系统的可靠性；（4） 充分利用了物联网的各项优点，如多秤数据的远程处理、全方位的防作弊、称重设备的健康检测等
基于物联网的无人值守称重系统克服了传统无人值守的成本高、技术专业的难点，将推动无人值守称重系统的普及与推广。
5.无人值守称重应用
无人值守称重系统整个称重流程由软件控制完成，避免了人工操作带入的误差，提高了系统的信息化、自动化程度，因此受到越来越多用户的亲睐。

常见的无人值守称重系统构成部分主要是称重设备、计算机、视频监控、打印机、读卡器、红绿灯、道闸、称重软件等组成。其中称重软件是逻辑控制核心，计算机作为核心设备控制所有外设，称重数据、现场数据采集后，通过局域网或者以太网传输到服务器，在服务器对数据集中处理。
6.扩展显示与输入应用
段码显示是称重控制器常用的显示方法，但是段码显示的内容通常为简单的数字和字符，无法显示中文、图片等信息。在物联网系统，通过网络或者蓝牙，将称重设备直接连接到客户端软件，可以让称重设备实现更丰富简便的操作，提供更人性化的人机接口。
（1） 扩展显示：连接手机、电脑显示现场过秤照片、实时通讯波形、实时设备状态、中英文参数内容等等。
（2） 扩展输入：充分利用手机、电脑的输入手段，输入参数、中文信息等等。
（3） 简单易用的调试：仪表的调试通常需要有丰富经验的人员完成，需要熟悉仪表的整个调试流程，熟知仪表显示代码的含义。连接手机、电脑后，可以将单个调试功能以图文的形式显示在单个界面上，通过软件的操作引导，只需了解称重的基础知识就可以上手完成整个调试。
四、结束语
当称重系统与物联网接合后，将迸发出各种充满价值的应用。除了称重设备本身的应用之外，地磅物联网还可以实现运营管理、产品管理、营销管理等生产应用。随着产品的使用推广和技术的不断进步，在不久的将来会有更多的应用被发掘，为地磅行业和地磅用户带来更多的价值。