針對(duì)地磅中常見(jiàn)的作弊類型，本文通過(guò)對(duì)這些作弊方式的分析、研究，提出了 在實(shí)際工作中用軟件來(lái)解決這些問(wèn)題的方法，并較好的投入到實(shí)際工作中，為維護(hù)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益 又增添了一道防線。

一、問(wèn)題的提出

地磅作為一種準(zhǔn)確、方便、快捷的稱重計(jì)量設(shè)備被越來(lái)越多地應(yīng)用在煤炭、冶金、建材、 電力等各行業(yè)中。然而在很多地區(qū)出現(xiàn)了利用地磅在計(jì)量過(guò)程中進(jìn)行稱重作弊的現(xiàn)象，采用 各種方式在車輛計(jì)量毛重、皮重時(shí)做手腳，造成少則幾百公斤、多則幾噸的計(jì)量偏差，從中非法牟 利。這些作弊種類包括：對(duì)稱重傳感器到儀表的電子線路私接非法裝置，來(lái)達(dá)到計(jì)量作弊的目的； 對(duì)計(jì)量車輛采取帶掛車過(guò)重，單車回皮的手段，來(lái)達(dá)到提高凈重的目的；隨著現(xiàn)在車輛長(zhǎng)度的增長(zhǎng)， 秤體也在增長(zhǎng)，使得計(jì)量員在觀察車輛在秤上的計(jì)量位置是否合理時(shí)有較大的難度，容易使不法人 員鉆空子，采用壓秤、不完全上秤等作弊手段；計(jì)量員受非法分子的威脅或利誘，在微機(jī)稱量確認(rèn) 環(huán)節(jié)上作手腳，改變稱量結(jié)果。這些作弊情況如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此， 國(guó)內(nèi)各計(jì)量科研院所、衡器專業(yè)生產(chǎn)廠家都在衡器防做弊方面做了大量的研究。迄今為止，大多數(shù) 防作弊技術(shù)采用硬件的檢測(cè)方式（如外加攝像頭、光電傳感器)，存在較大的局限性：只能對(duì)某種 作弊方式進(jìn)行判斷；硬件安裝在室外，容易受到不法分子破壞；新添硬件增大了維護(hù)人員的工作量， 設(shè)備的投入；作弊情況的判斷需要人為參與（例如通過(guò)攝像頭觀察臺(tái)面情況），系統(tǒng)的客觀真實(shí)性 很難保證。

計(jì)算機(jī)現(xiàn)已成為一般地磅實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化的標(biāo)配部件。而計(jì)算機(jī)具有邏輯判斷能力、運(yùn) 算速度快、工作自動(dòng)化等特點(diǎn)，是否能利用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)地磅防作弊系統(tǒng)的“軟”解決方案？ 達(dá)到計(jì)算機(jī)集稱重、防作弊為一身的新型計(jì)量稱重系統(tǒng)，成為我們研究的重點(diǎn)。

二、地磅作弊的常見(jiàn)類型

(一）無(wú)線遙控作弊

這種作弊方法是利用計(jì)量點(diǎn)夜間無(wú)人看守或不容易被發(fā)現(xiàn)時(shí)，剝開(kāi)室外傳感器送往儀表的信號(hào)線，串入電子設(shè)備（帶有無(wú)線接收裝置），如圖1如示。當(dāng)車輛計(jì)量時(shí)，用遙控器控制這些電子設(shè) 備，從而對(duì)送往儀表的信號(hào)產(chǎn)生影響，計(jì)量的結(jié)果可大、可小，來(lái)獲得非法所得。由與設(shè)計(jì)這些作 弊裝置的人員本身對(duì)地磅的構(gòu)造、原理相當(dāng)清楚，所以這些裝置很難在計(jì)量過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)。

(二）汽車壓在地面、多車壓秤作弊

汽車壓在地面是指計(jì)量時(shí)，司機(jī)故意把車停在不正確的位置上，造成計(jì)量結(jié)果偏小。多車壓秤 指一臺(tái)車輛計(jì)量時(shí)，其它非計(jì)量車輛的輪子故意壓在秤上，造成計(jì)量結(jié)果偏大。（如圖2所示）.

(三）計(jì)量員人為作弊

現(xiàn)階段微機(jī)雖然引入計(jì)量工作中，但主要是將數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件裝入微機(jī)中，發(fā)揮了微機(jī)數(shù)據(jù)管理的功能，計(jì)量的最終結(jié)果仍是由計(jì)量員得出。這樣計(jì)量的最重要環(huán)節(jié)和傳統(tǒng)的計(jì) 量方式存在有相同的弊病，計(jì)量結(jié)果容易受人為的影響。計(jì)量員可能受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，在稱量過(guò) 程中協(xié)助非法人員作弊。較典型的是計(jì)量員利用微機(jī)稱量數(shù)據(jù)的最終結(jié)果是靠人工確認(rèn)（如敲擊回 車鍵確認(rèn)或用鼠標(biāo)點(diǎn)擊確認(rèn)）的特點(diǎn)，從中確認(rèn)不合理的數(shù)據(jù)，或?qū)ι线叄ǘ┧l(fā)生的事情視而 不見(jiàn)。

三、問(wèn)題的分析、解決

用軟件來(lái)解決以上問(wèn)題，需能找出其中一些共性的規(guī)律。經(jīng)過(guò)對(duì)地磅正常計(jì)量情況時(shí)的多組 數(shù)據(jù)采集、分析，發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)規(guī)律（圖3表示，該圖是在兩軸汽車的計(jì)量過(guò)程中得出的，多軸車 與此類似）：O到a1表示前輪上秤的過(guò)程，秤臺(tái)的負(fù)重變化較大，因此儀表讀數(shù)上升較快；a1到 a2表示前輪上秤后，汽車仍在行進(jìn)，但后輪未上秤，此時(shí)秤臺(tái)的負(fù)重變化不大，所以儀表的讀數(shù)的 暫時(shí)穩(wěn)定；a2到b1表示后輪上秤的過(guò)程，秤臺(tái)的負(fù)重變化很大，儀表讀數(shù)迅速上升；b1到b2表 示前輪，后輪均上秤，儀表讀數(shù)的穩(wěn)定；下秤時(shí)與上述的過(guò)程相反。a1到a2是前輪單獨(dú)在秤臺(tái)行 進(jìn)過(guò)程時(shí)的重量，而c1到c2表示后輪單獨(dú)在秤臺(tái)行進(jìn)過(guò)程時(shí)的重量，兩者之和大約是b1到b2區(qū) 間的平均重量，即整個(gè)車的重量。

軟件的設(shè)計(jì)思路是記錄車輛在計(jì)量時(shí)的全部數(shù)據(jù)（包括上衡、下衡的過(guò)程數(shù)據(jù)），通過(guò)和正常 計(jì)量（無(wú)作弊發(fā)生）下的數(shù)據(jù)比較，來(lái)找到解決方法。

對(duì)于作弊情況1，在非法信號(hào)串入傳感器的信號(hào)線后，儀表的顯示肯定與正常計(jì)量情況時(shí)有所 差別（理論依據(jù)：目前使用的傳感器和接線盒全部是純電阻部件，上面的電流、電壓是可以突變的。 作弊裝置是通過(guò)繼電器的吸合來(lái)使外接電阻對(duì)稱重信號(hào)產(chǎn)生影響，繼電器的動(dòng)作很短（毫秒級(jí)）， 這使得稱重信號(hào)會(huì)有明顯跳變；正常情況下，傳感器的彈性元件因受力發(fā)生形變，通過(guò)電阻應(yīng)變片 將其轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而測(cè)得被測(cè)力的大小，其時(shí)間較前者要慢很多。）。但此差別，憑人的 肉眼觀察是較難發(fā)現(xiàn)的，即使能觀察到，但每天大量的汽車計(jì)量，也很容易造成觀測(cè)者的疲勞，影 響觀測(cè)的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在正是要把這個(gè)工作交給速度快，準(zhǔn)確性高的微機(jī)來(lái)完成。如圖3所示，如果 作弊現(xiàn)象發(fā)生在a2到cl之間，即通過(guò)電子裝置較大幅度增大或減小b1到b2的區(qū)間中的重量，顯 然達(dá)不到以上標(biāo)準(zhǔn)的要求（即兩平臺(tái)的重量接近于中間平臺(tái)的重量，即使有誤差，也應(yīng)在一定的范 圍內(nèi)），因而軟件可以很好的排除這種作弊現(xiàn)象；如果作弊現(xiàn)象發(fā)生在a1-a2、c1-c2段，會(huì)導(dǎo)致這兩 段本應(yīng)平滑稱量曲線有凸起現(xiàn)象，作弊信號(hào)越大，凸起越明顯，軟件越容易判別。對(duì)于a1之前和 c2之后的稱量段，是指車輛前輪上衡和后輪下衡的瞬間，時(shí)間特別短，這里如果進(jìn)行遙控作弊時(shí)間 很難掌握，往往會(huì)落在其它區(qū)域，可不予考慮。

對(duì)于作弊情況2，如果計(jì)量車輛沒(méi)完全上秤，或者有多車壓秤現(xiàn)象，其計(jì)量數(shù)據(jù)波形會(huì)于標(biāo)準(zhǔn) 的波形相差很大，波形平臺(tái)會(huì)多于或少于圖3所示波形，較容易識(shí)別。

對(duì)于作弊情況3，即計(jì)量員對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)施加影響。其人為作弊方式就是把本應(yīng)在汽車停穩(wěn)后（b1 到b2)確認(rèn)計(jì)量結(jié)果的過(guò)程，放在b1之前或b2之后，使皮重計(jì)量結(jié)果偏輕，來(lái)達(dá)到凈重值的提高。 其解決方式采取計(jì)算機(jī)自動(dòng)出示計(jì)量數(shù)據(jù)（取b1到b2的均值)，不需要人工干預(yù)，這樣就保證了 計(jì)量結(jié)果的客觀性，準(zhǔn)確性。

四、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

(一）軟件部分

軟件的開(kāi)發(fā)工具選用VB6.0,主要基于它簡(jiǎn)單易學(xué)，具有種類繁多、功能強(qiáng)大控件的這些特點(diǎn)， 而且大多工控板卡廠商提供的各自產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)實(shí)例都是用該語(yǔ)言編程。這樣利于提高軟件開(kāi)發(fā) 的效率。

軟件需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行以下處理或分析：

1.軟件濾波

高速采集卡、儀表均采集的是稱重傳感器信號(hào)，十分微弱（微伏級(jí)），容易使干擾侵入系統(tǒng)的 前向通道，疊加在信號(hào)上，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差加大。雖然數(shù)據(jù)抗干擾性能根本在硬件結(jié)構(gòu)，軟件抗 干擾只是一個(gè)補(bǔ)充，但軟件的編制則要處處考慮到硬件可能的失效，可能受到的干擾等種種問(wèn)題， 否則容易使上邊判別作弊方式的原則失效，產(chǎn)生錯(cuò)判、漏判。軟件采用了遞推平均濾波法（又稱滑 動(dòng)平均濾波法)：把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N，每次采樣到一個(gè)新數(shù) 據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù)。（先進(jìn)先出原則），把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn) 算,就可獲得新的濾波結(jié)果。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高；缺點(diǎn)：靈敏度低， 對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差，不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差。實(shí)踐證明， 該種方法在該系統(tǒng)中是較有效的。

無(wú)論采用哪種濾波方法，應(yīng)遵循的原則：在盡量濾除干擾信號(hào)的同時(shí)，不致使作弊信號(hào)被濾掉或受到較大損失。

2.波形平臺(tái)判別

波形平臺(tái)的正確判別對(duì)系統(tǒng)防作弊功能發(fā)揮起著關(guān)鍵作用。經(jīng)過(guò)軟件濾波處理后的數(shù)據(jù)已經(jīng)比 較規(guī)整，從而測(cè)得被測(cè)力的大小，其時(shí)間較前者要慢很多。）。但此差別，憑人的 肉眼觀察是較難發(fā)現(xiàn)的，即使能觀察到，但每天大量的汽車計(jì)量，也很容易造成觀測(cè)者的疲勞，影 響觀測(cè)的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在正是要把這個(gè)工作交給速度快，準(zhǔn)確性高的微機(jī)來(lái)完成。如圖3所示，如果 作弊現(xiàn)象發(fā)生在a2到cl之間，即通過(guò)電子裝置較大幅度增大或減小b1到b2的區(qū)間中的重量，顯 然達(dá)不到以上標(biāo)準(zhǔn)的要求（即兩平臺(tái)的重量接近于中間平臺(tái)的重量，即使有誤差，也應(yīng)在一定的范 圍內(nèi)），因而軟件可以很好的排除這種作弊現(xiàn)象；如果作弊現(xiàn)象發(fā)生在a1-a2、c1-c2段，會(huì)導(dǎo)致這兩 段本應(yīng)平滑稱量曲線有凸起現(xiàn)象，作弊信號(hào)越大，凸起越明顯，軟件越容易判別。對(duì)于a1之前和 c2之后的稱量段，是指車輛前輪上衡和后輪下衡的瞬間，時(shí)間特別短，這里如果進(jìn)行遙控作弊時(shí)間 很難掌握，往往會(huì)落在其它區(qū)域，可不予考慮。

對(duì)于作弊情況2，如果計(jì)量車輛沒(méi)完全上秤，或者有多車壓秤現(xiàn)象，其計(jì)量數(shù)據(jù)波形會(huì)于標(biāo)準(zhǔn) 的波形相差很大，波形平臺(tái)會(huì)多于或少于圖3所示波形，較容易識(shí)別。

對(duì)于作弊情況3，即計(jì)量員對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)施加影響。其人為作弊方式就是把本應(yīng)在汽車停穩(wěn)后（b1 到b2)確認(rèn)計(jì)量結(jié)果的過(guò)程，放在b1之前或b2之后，使皮重計(jì)量結(jié)果偏輕，來(lái)達(dá)到凈重值的提高。 其解決方式采取計(jì)算機(jī)自動(dòng)出示計(jì)量數(shù)據(jù)（取b1到b2的均值)，不需要人工干預(yù)，這樣就保證了 計(jì)量結(jié)果的客觀性，準(zhǔn)確性。

四、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

(一）軟件部分

軟件的開(kāi)發(fā)工具選用VB6.0,主要基于它簡(jiǎn)單易學(xué)，具有種類繁多、功能強(qiáng)大控件的這些特點(diǎn)， 而且大多工控板卡廠商提供的各自產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)實(shí)例都是用該語(yǔ)言編程。這樣利于提高軟件開(kāi)發(fā) 的效率。

軟件需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行以下處理或分析：

1.軟件濾波

高速采集卡、儀表均采集的是稱重傳感器信號(hào)，十分微弱（微伏級(jí)），容易使干擾侵入系統(tǒng)的 前向通道，疊加在信號(hào)上，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集誤差加大。雖然數(shù)據(jù)抗干擾性能根本在硬件結(jié)構(gòu)，軟件抗 干擾只是一個(gè)補(bǔ)充，但軟件的編制則要處處考慮到硬件可能的失效，可能受到的干擾等種種問(wèn)題， 否則容易使上邊判別作弊方式的原則失效，產(chǎn)生錯(cuò)判、漏判。軟件采用了遞推平均濾波法（又稱滑 動(dòng)平均濾波法)：把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N，每次采樣到一個(gè)新數(shù) 據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù)。（先進(jìn)先出原則），把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn) 算,就可獲得新的濾波結(jié)果。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高；缺點(diǎn)：靈敏度低， 對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差，不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差。實(shí)踐證明， 該種方法在該系統(tǒng)中是較有效的。

無(wú)論采用哪種濾波方法，應(yīng)遵循的原則：在盡量濾除干擾信號(hào)的同時(shí)，不致使作弊信號(hào)被濾掉或受到較大損失。

2.波形平臺(tái)判別

波形平臺(tái)的正確判別對(duì)系統(tǒng)防作弊功能發(fā)揮起著關(guān)鍵作用。經(jīng)過(guò)軟件濾波處理后的數(shù)據(jù)已經(jīng)比 較規(guī)整利于波形平臺(tái)的判別。平臺(tái)通過(guò)相鄰n個(gè)數(shù)據(jù)的跳變量（差量）來(lái)判斷，如果相鄰的n個(gè) 數(shù)據(jù)差量較穩(wěn)定既認(rèn)為進(jìn)入一個(gè)平臺(tái)；反之，認(rèn)為平臺(tái)結(jié)束。將平臺(tái)的起點(diǎn)與終點(diǎn)的數(shù)據(jù)存入數(shù)組， 可以求出均值，即平臺(tái)值。

3.波形凸起現(xiàn)象判別

凸起仍是通過(guò)相鄰值的差量值來(lái)判別，但這里需要找出的是因作弊信號(hào)引起的凸起。經(jīng)過(guò)濾波 后的波形雖已經(jīng)較平整，但難免仍有不規(guī)則凸現(xiàn)現(xiàn)象，怎樣和作弊信號(hào)的凸起區(qū)分?這里通過(guò)和預(yù) 值（允許的最大差值量）的比較來(lái)判段，大于預(yù)值即認(rèn)為有作弊發(fā)生，小于預(yù)值即認(rèn)為正常下的干 擾信號(hào)，可以濾去。因此預(yù)值的大小對(duì)于系統(tǒng)識(shí)別作弊的精度、準(zhǔn)確度有很大關(guān)系，預(yù)值設(shè)的小， 系統(tǒng)對(duì)微小作弊都能發(fā)現(xiàn)，但也會(huì)將干擾信號(hào)錯(cuò)判；預(yù)值設(shè)的大，系統(tǒng)只能對(duì)較大作弊信號(hào)發(fā)現(xiàn)， 錯(cuò)判率降低，但漏判情況會(huì)增大很多。兩者之間有矛盾，所以只能找到一個(gè)平衡點(diǎn)，盡量兼顧兩者。 軟件設(shè)計(jì)中，是在標(biāo)定秤體過(guò)程中通過(guò)對(duì)各個(gè)稱的實(shí)際稱量情況來(lái)自動(dòng)設(shè)定該預(yù)值的。軟件有一定 的智能性、自學(xué)習(xí)性，可以根據(jù)每臺(tái)秤運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際情況作預(yù)值的動(dòng)態(tài)改變。

(二）硬件部分

軟件的核心部分是微機(jī)對(duì)采集到的儀表數(shù)據(jù)按上述規(guī)律進(jìn)行一定的算法處理。這要求稱重儀表 既要有較高的采樣速率，便于微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；又可以對(duì)原始的模擬信號(hào)中的干擾、噪聲成分 有濾波作用，減輕軟件處理干擾數(shù)據(jù)的壓力。稱重儀表（靜態(tài)秤儀表)，能夠有效的濾除干擾信號(hào)， 但顯示更新速率較低，一般為10次/秒，不能滿足高速采樣要求。為此，在微機(jī)中添加了高速采集 卡——PCI1710HG,它的采樣數(shù)率達(dá)100KS/s，能夠在Windows操作系統(tǒng)下勝任連續(xù)高速采集的任務(wù)， 具有可編程功能。采樣速率提高了，難免使濾波功能受到一定的損失，較稱重儀表要差。實(shí)際系統(tǒng) 中，軟件分別對(duì)稱重儀表、高速采集卡的數(shù)據(jù)分別采集。綜合兩組數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，來(lái)確定作 弊情況是否發(fā)生。

(三）系統(tǒng)工作（如圖4所示）

五、結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)已在實(shí)際中投入使用，取得了較好的效果。但也存在一些問(wèn)題：如秤體條件較差或車輛 上秤過(guò)快，容易使車輛帶來(lái)的振動(dòng)干擾加大，從而影響判別的準(zhǔn)確性。

軟件對(duì)地磅各種作弊方式雖然不能都徹底解決，也有一定局限性。但它為我們解決這些問(wèn)題提供了一種新的方法，也為維護(hù)企業(yè)在計(jì)量工作中的經(jīng)濟(jì)利益增添了 一道新的防線。