針對目前地磅稱重?cái)?shù)據(jù)管理效率低、智能化程度不高等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于Visual Studio C# NET的地磅稱重管理系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的模塊化構(gòu)成，構(gòu)建了稱重、查詢與統(tǒng)計(jì)、管理控制、系統(tǒng)維護(hù)等模塊的設(shè)計(jì)方法，闡述了利 用SernlPort類實(shí)現(xiàn)具有軟件握手的CRC編碼串口通信以及通過動態(tài)配置策略實(shí)現(xiàn)安全性管理的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及應(yīng)用 表明:該地磅稱重管理系統(tǒng)界面友好、操作簡單、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，智能化程度高。

0.引言

稱重管理軟件是地磅稱重系統(tǒng)重要的組成部分⑴，與發(fā) 達(dá)國家相比，國內(nèi)的地磅稱重管理軟件開發(fā)投入不夠、技術(shù) 含量低，因此研究一種新的智能化地磅管理軟件對提高地磅的工作效率、減少稱重誤差等具有重要意義。隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)的發(fā)展并與地磅稱重系統(tǒng)的結(jié)合，目前地磅管理軟件 性能有了很大的提高。然而，在提高數(shù)據(jù)的可靠性、統(tǒng)計(jì)檢索 的靈活性、數(shù)據(jù)一體化管理的規(guī)范性、報(bào)表可分析性、數(shù)據(jù)安全 性等方面，地磅稱重管理軟件仍需進(jìn)一步完善。

文中以Visual Studio. NET環(huán)境下的C#吾言為開發(fā)工具，米 用SQL SERVER數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)一種地磅稱重管理系統(tǒng)。NET 平臺構(gòu)建于開放的公共協(xié)議之上，采用虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)理念，極 大地提高了開發(fā)效率。文中針對現(xiàn)有地磅管理軟件的不 足，重點(diǎn)研究了如何提高地磅數(shù)據(jù)錄入、提取及管理的智能 化程度。系統(tǒng)米用Crystal Report結(jié)合SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫 作為報(bào)表管理方案，展現(xiàn)高度格式化的稱重信息，實(shí)現(xiàn)地磅稱重?cái)?shù)據(jù)的直觀分析與管理的智能化。

1.智能化地磅的構(gòu)成及原理

1.1智能化地磅的構(gòu)成

智能化地磅稱重系統(tǒng)主要包括稱重傳感器、地磅秤 體、稱重信號采集與處理系統(tǒng)、用戶管理上位機(jī)系統(tǒng)（PC)、人機(jī) 接口設(shè)備等部分，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，胳稱重傳感 器的稱重信號經(jīng)調(diào)理、A/D后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過MCU的稱 重?cái)?shù)據(jù)處理后（包括稱重融合、誤差補(bǔ)償?shù)?/span>），獲得稱量結(jié)果并 通過LCD顯示，同時系統(tǒng)實(shí)時將稱重?cái)?shù)據(jù)傳送至上位機(jī)（PC 機(jī)），并利用稱重系統(tǒng)管理軟件，完成稱重?cái)?shù)據(jù)的存儲、查詢、統(tǒng) 計(jì)、管理控制、打印等功能。

1.2智能化汽車稱重原理

地磅具有8路稱重傳感器。設(shè)各稱重傳感器輸出的稱量值為=1, 2,…,8J即分布在各稱重傳感器上的載荷量’ 8x = S,其中x為被測總載荷量);各稱重傳感器的輸出電壓為 i =1Ui (i =1, 2,…,8);地磅總的輸出信號電壓為u則總稱重結(jié) 果y為[7-8]y = Kp u = Kp (U1 + U2 + …+ Us）=K (k1 X1 + k, x + …+ k X8) = EKp ki xt (1)

式中:Kp為地磅總的輸出信號電壓與總稱重結(jié)果的比例系 數(shù);k, (i =1, 2,…,8)為各傳感器通道增益。

2.基于C# NET智能化地磅管理系統(tǒng)

地磅稱重管理系統(tǒng)主要由9個模塊構(gòu)成，即系統(tǒng)登錄模 塊、稱重模塊、查詢統(tǒng)計(jì)模塊、設(shè)置模塊、管理控制模塊、系統(tǒng) 維護(hù)模塊、常用工具模塊、幫助模塊和退出模塊。

2.1地磅管理系統(tǒng)稱重模塊

稱重模塊是上位機(jī)稱重管理系統(tǒng)的重要組成部分，其與地磅下位機(jī)稱重模塊配合，共同獲得稱重?cái)?shù)據(jù)，也是系統(tǒng)的稱 重?cái)?shù)據(jù)顯示儀表盤。地磅管理系統(tǒng)稱重模塊的流程圖如圖2 所示。

操作人員首先打開地磅稱重管理系統(tǒng)登錄界面，輸入用 戶名及密碼，進(jìn)入稱重界面。在默認(rèn)情況下，系統(tǒng)自動完成串 口的連接。此時系統(tǒng)自動生成單號，操作人員填寫車號，如果地磅秤體上加載有載荷，系統(tǒng)通過下位機(jī)稱重模塊完成被測 載荷的稱重，并將毛重、皮重、凈重等稱重信息通過串口傳送至 上位機(jī);稱重模塊完成毛重、皮重等數(shù)據(jù)完整性判別后，獲得稱 重結(jié)果，并打印、保存相關(guān)數(shù)據(jù)。圖3為采用C# NET開發(fā)的稱 重模塊界面。

智能化的提示性信息顯示及輸入方式，降低人為干預(yù)度。 由于車號，品名，收、發(fā)單位等信息反復(fù)多次使用，系統(tǒng)采用的 自編輸入框控件在用戶輸入信息的同時，按符合度和使用頻率 這兩個條件以權(quán)重值0.3和0.7的比例，按順序把相應(yīng)信息列 出在下拉框中。用戶測試顯示，對單條稱重信息輸入時，采用 智能化提示性信息輸入方式，比普通方式要快5?7 s 2 2基于C# NET的串行通信

基于C#. NET的智能化地磅管理系統(tǒng)通過RS- 232串 行通信完成上位機(jī)（PC機(jī)）與下位機(jī)（MCU)的稱重信息、控制命令等數(shù)據(jù)傳遞。

Microsoft. NET Framework 2 0中提供了 SerialPort類，該類

主要實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)通信等。SernlPort類提供了同步I/O和事 件驅(qū)動的I/O、對管腳和中斷狀態(tài)的訪問以及對串行驅(qū)動程序 屬性的訪問。SernlPort類的常用屬性和常用方法如表1所 示。利用表1中的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)智能化地磅系統(tǒng)中上位 機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。

利用 Microsoft. NET Framework 2 0中的 SerialPort類，實(shí)現(xiàn)地磅稱重系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)串口通信接收功能的主要程 序如下：

Private void serialPort1_DataReceived(object sender，

System. D. Ports SerialDataReceivedEvenlArgs e)

{tf(flag= = false)//flag初始值為false，用于標(biāo)識是否處理數(shù)據(jù)信

息

{if(1his serialPortl. ReadByte() = =0x0A) //判斷收到詢問信號'

0A'

{ 1his serialPortl. W rite (0x0B，0，1); flag = ! flag; } } / /回復(fù)確認(rèn)信號'B'

else if (flag = = true)

{ System. Threading; Thread Sleep (100); / 線程中斷 100暈秒 1his serialPort1. Read( rec—barray，0，4); / /i賣取緩沖區(qū)數(shù)據(jù) rec—barray—data = CRCdata(rec_barray，2); / 對接收 CRC編碼解碼 temp = Convert ToDouble (rec_barray_data[ 0 ] * 256 + rec—barmy—data[ 1 ]); /胺規(guī)約處理數(shù)據(jù) rec_dou = temp /100. 00; / /單位轉(zhuǎn)換 rec_strarray = Convert ToString( rec_dou); flag = ! flag;

SetText1 (rec_strarray); } } / /顯示數(shù)據(jù)

每當(dāng)上位機(jī)串口緩沖區(qū)收到新數(shù)據(jù)時，g卩觸發(fā)此函數(shù)。 為了提高地磅稱重系統(tǒng)串口通信的抗干擾能力和降低 誤碼率，上位機(jī)與下位機(jī)通信采用了 CRC編碼技術(shù)，并設(shè)計(jì)了 一種握手協(xié)議，即對于每32 bit數(shù)據(jù)，由下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送數(shù) 據(jù)傳輸詢問信號（0A ’，上位機(jī)接收到（0A ’信號后，向下位機(jī)發(fā) 送(0B ’確認(rèn)信號。下位機(jī)接收到‘0B ’后傳輸2 bit數(shù)據(jù)信息， 上位機(jī)將數(shù)據(jù)按約定規(guī)則處理后顯示。若下位機(jī)沒有收到‘OB ’確認(rèn)信號，下位機(jī)將持續(xù)向上位機(jī)發(fā)送詢問信號，上位機(jī) 數(shù)據(jù)信息保持不變，避免因干擾而產(chǎn)生數(shù)據(jù)大幅振蕩。若此狀 態(tài)超過2 s,系統(tǒng)將彈出串口通信異常警告對話框。實(shí)驗(yàn)表明， 采用這種方法后，數(shù)據(jù)通信誤差由實(shí)施前的<0.05%降低到< 0.01%。

2.3查詢統(tǒng)計(jì)模塊

地磅稱重系統(tǒng)產(chǎn)生地稱重?cái)?shù)據(jù)被保存在數(shù)據(jù)庫中，管理 員能夠在查詢統(tǒng)計(jì)界面根據(jù)條件查詢稱重信息，系統(tǒng)自動統(tǒng)計(jì) 結(jié)果，包括單數(shù)、總毛重量、總皮重量、總凈重量、總扣雜量等。 具備權(quán)限的管理員，可以直接修改列表框中的稱重信息，改動 后，系統(tǒng)提示是否保存當(dāng)前的修改。系統(tǒng)采用水晶報(bào)表設(shè)計(jì)器 生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

地磅稱重管理系統(tǒng)查詢功能分為模糊查詢和精確查詢。 默認(rèn)情況下，系統(tǒng)采用模糊查詢。這兩種查詢方式通過編寫相應(yīng)的SQL查詢語句“select字段1，字段2 where字段1 like參數(shù)'字段2 like ‘參數(shù)’……”或“ select字段1，字段2…… where字段1 is參數(shù)'字段2 is參數(shù)’……”實(shí)現(xiàn)。SQL SERVER提供了這2種查詢的方法。

2.4管理控制模塊

管理控制模塊要求使用者具有系統(tǒng)管理員權(quán)限。其主要 功能有:快速修改指定單號的稱重信息、系統(tǒng)用戶管理、打印機(jī) 參數(shù)設(shè)置、新增過鎊單、起始單號設(shè)置、刪除數(shù)據(jù)表信息、串口 參數(shù)設(shè)置及測試等。

新增系統(tǒng)用戶時，同時設(shè)置其初始密碼及權(quán)限。用戶權(quán)限 分為:超級管理員、普通管理員、普通用戶。使用者登錄時，系 統(tǒng)根據(jù)用戶名判斷其權(quán)限，自動加載相應(yīng)模塊。

2.5系統(tǒng)維護(hù)模塊

系統(tǒng)維護(hù)模塊為保護(hù)數(shù)據(jù)安全制定策略和設(shè)定參數(shù)。為 提咼數(shù)據(jù)安全性，程序使用DateTime; Now. Month()方法獲取月 份，與寫入動態(tài)配置的Properties Settings Default Month信息比 較，判定其是否跳變，在每月第一天自動備份當(dāng)前表，包括:鎊 單表、皮重表、品名表、單位表、用戶表。備份文件的存放地址 可由管理員設(shè)定。還原時，找到對應(yīng)備份文件即可。備份文件 的命名默認(rèn)為該文件的生成日期。

系統(tǒng)除自動備份外，管理員還可以在任意時刻主動備份當(dāng) 前表于指定位置，以降低每月中期數(shù)據(jù)意外損失的風(fēng)險(xiǎn)。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《非自動秤通用檢定規(guī)程JJG555 - 1996鄉(xiāng) 規(guī)定[10]，對研制的智能化汽車衡進(jìn)行現(xiàn)場檢定，檢定結(jié)果如表 2所示。表中,I、、分別表示最小秤量,最大秤量。

從表2可以看出，智能化地磅的稱重結(jié)果誤差小，優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三級秤指標(biāo)。

4.結(jié)束語

文中以Visual Studio 2005為開發(fā)平臺，研制了一種基于C# NET的智能化地磅稱重管理系統(tǒng)，其具有操作簡單、人工干預(yù)少、智能化程度高以及數(shù)據(jù)收發(fā)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。檢定表明，采用此管理系統(tǒng)的智能化地磅測量準(zhǔn)確度高，實(shí)現(xiàn)了稱重?cái)?shù)據(jù)的高效安全管理，已批量生產(chǎn)。