軟件技術在汽車衡防作弊方麵的應用新聞（wén）資訊東莞惠（huì）而邦（bāng）稱重設備有限公司

軟件技術在汽車衡防作弊方麵的應用

【摘要】針對（duì）電子汽車衡中常見的作弊類型，本（běn）文通（tōng）過對這些作弊方式的分析、研究，提出了在實際工作中（zhōng）用軟件來解決這些問（wèn）題的方法（fǎ），並較好的（de）投入到實際工（gōng）作中，為維護企業（yè）的經濟利益又增添了一道防線。

一、問題的提（tí）出

電子汽車衡作為一種準（zhǔn）確（què）、方便、快捷的（de）稱重計量（liàng）設備被越來越（yuè）多地應用在煤炭、冶金、建材、電力等各行業中。然而在很（hěn）多地區出現了利（lì）用電子汽車衡在計量過程（chéng）中（zhōng）進行稱重作弊的現象，采用各種方式在車輛計量毛重、皮重時做手腳，造（zào）成少則幾百公斤、多則幾噸的計量偏差，從中非法牟利。這些（xiē）作弊種類包括：對稱重傳感器到儀表的電子線路（lù）私（sī）接非法裝置，來達到計量作弊的（de）目的；對計量（liàng）車輛采取帶掛車過重，單車回（huí）皮（pí）的手段（duàn），來達到提高淨重的目的；隨著現在車輛長度的增長，秤體也在增長，使得計（jì）量員在觀察車（chē）輛在秤上的計量位置是否合理時有較大的難度，容易使不法人員（yuán）鑽空子，采用壓秤、不完全（quán）上秤等作（zuò）弊手段；計量員受（shòu）非法（fǎ）分子的威脅或利誘，在微機稱量確認環節上（shàng）作手腳，改變稱量結果。這些作弊情況如不及（jí）時發現，會給企（qǐ）業造成巨大的經濟損失。因此，國內各計量科研院所、衡器（qì）生產廠家都在衡器防做弊方麵（miàn）做了大量的研究。迄今為止，大多數防作弊技術采用硬件的檢測方式（如（rú）外加攝像頭、光電傳感器），存在較大的局限（xiàn）性：隻能對某種（zhǒng）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人員的工作量，設備的投入；作弊情況的判斷需要人為參與（例如通過攝像頭觀察台麵情況），係統的客觀真實性很難保（bǎo）證（zhèng）。

計（jì）算機現已成為一般電子汽車衡實現管理現代化的標配部件。而計算機具有邏（luó）輯判斷能力、運算速度快、工作自動化等特點，是否能利用計算機（jī）軟件實現汽車衡防作（zuò）弊係統的“軟（ruǎn）”解決方案？達到計算機集稱（chēng）重、防作弊為一身的新型計量稱重係統，成為我（wǒ）們研究的重點。

二、汽（qì）車衡作弊（bì）的常見類型

（一）無線遙控作弊

這種作弊方法是利用計量點（diǎn）夜間無人看守（shǒu）或不容易被發（fā）現時，剝開室外傳感器送往儀表（biǎo）

線（xiàn），串入電子設（shè）備（帶有（yǒu）無線接收裝置），如圖 1 如示。當車輛計（jì）量時，用遙控器控製這些電子設備，從而對送（sòng）往儀表的信號產生影響，計量的結果可大、可（kě）小，來（lái）獲得非法所得。由與設計這些作弊裝置的人員本身對電子汽車衡的（de）構造、原理相當清楚（chǔ），所以這些裝置很難在計量過程中被發現。

（二）汽車壓（yā）在（zài）地麵、多車（chē）壓秤（chèng）作弊

汽車壓在地麵是指計（jì）量時，司機故意（yì）把（bǎ）車停在不正確的位置上，造（zào）成計量結果偏小。多車壓秤指一台車輛計量時，其它非計量車輛的輪子（zǐ）故意壓在秤上，造成計量結果偏大。（如圖 2 所示）

圖 1

圖（tú） 2

（三）計量員人為作弊

現階段微機雖然已引（yǐn）入（rù）計量工作（zuò）中，但主要是將數據庫管理係統（tǒng）及其應用軟件裝入微機中，發揮了微機數據管理（lǐ）的功能，計量（liàng）的終結果仍是由計量員得出。這樣（yàng）計量的（de）重要環節（jiē）和傳統的計量（liàng）方式存在有相同（tóng）的弊病，計量結果容易受人為的影響。計量員可能受經濟利益的（de）驅使，在稱量過程（chéng）中（zhōng）協助非法（fǎ）人（rén）員作弊（bì）。較（jiào）典型的是計量員（yuán）利用微機（jī）稱（chēng）量數據的終結果是靠人工確（què）認（如敲擊回車鍵確（què）認或用（yòng）鼠標（biāo）點（diǎn）擊確認）的特點，從中確（què）認不合理的數據，或對上（shàng）邊（二）所發（fā）生的事情視（shì）而不見。

三、問題的（de）分析、解決

用軟件來解決以上問題，需能找出其中一些（xiē）共性的規律（lǜ）。經過對汽車衡正（zhèng）常計量情況（kuàng）時的多組數據采集、分析，發現這樣一個規（guī）律（圖 3 表示，該圖是在（zài）兩軸汽車（chē）的計量過程中得出的，多軸車與（yǔ）此類似）：O 到 a1 表示前輪上秤（chèng）的過程，秤台的負重變化較大，因此儀表讀數上升較快；a1 到 a2 表示（shì）前輪上秤（chèng）後（hòu），汽車仍在行進，但後輪未上秤，此（cǐ）時秤台的（de）負重變化不大，所（suǒ）以儀表的讀數的（de）暫時（shí）穩定；a2 到 b1 表示後輪上秤的（de）過程，秤台的負重變化很大（dà），儀表讀（dú）數迅速上升；b1 到 b2 表示前輪，後輪均上秤，儀表（biǎo）讀數的穩定；下秤時與上述的過程相反。a1 到 a2 是前輪單獨在秤台行進過程時（shí）的重（chóng）量（liàng），而 c1 到 c2 表示後輪（lún）單（dān）獨在秤台（tái）行進過程時的重量，兩（liǎng）者之和大約是 b1 到（dào） b2 區間的平均重量，即整個車的重量。

圖 3

軟件的（de）設計思路是（shì）記錄（lù）車輛在計量時的全部數據（包括（kuò）上衡、下衡的過程數據），通過和正常計量（無作弊發（fā）生）下的數據比較，來找到解決方法。

對於作弊情況 1，在非法信號串入傳感器的信號線（xiàn）後（hòu），儀表的顯示肯定與正常計量（liàng）情況時有所（suǒ）差別（理論依據：目前使用的傳感器和接線盒全（quán）部是純（chún）電阻部（bù）件，上（shàng）麵的電流、電壓是可以（yǐ）突變（biàn）的。作弊裝置是通過繼電器的吸合來使外接電阻對（duì）稱重信號產生影響，繼電器的動（dòng）作很短（毫秒級），這使得稱重信（xìn）號會有明顯跳變；正（zhèng）常情況下，傳感器的（de）彈性元件因受力發生形變，通過電阻應變片將其轉換為電阻值的（de）變化，從而測得被測力的大小，其時間較前者要慢很多。）。但（dàn）此差別，憑人的肉眼觀察是較難發現的（de），即使能觀察到，但每天大量的汽車計量，也（yě）很容易造成觀測者的疲勞，影響觀測（cè）的準確性。現在正是要把這（zhè）個工作交給速度快，準確（què）性（xìng）高的（de）微機來完成。如圖（tú） 3 所示，如果作弊現象（xiàng）發生在 a2 到 c1 之（zhī）間，即通過電子裝置較大幅度增大或減小 b1 到 b2 的區間中的（de）重量，顯然達不（bú）到以上標準（zhǔn）的要求（即兩平台的重量接（jiē）近於中間平台的重量，即使（shǐ）有誤差，也應在一定的範（fàn）圍內），因而軟件可以很（hěn）好的排除這種作弊現象; 如（rú）果（guǒ）作弊現象發（fā）生在 a1-a2、c1-c2 段，會（huì）導致這兩段本應平滑（huá）稱量曲線有凸起現象，作弊信號（hào）越大，凸起（qǐ）越明（míng）顯，軟件越容易判別。對於 a1 之前和（hé）c2 之後的稱（chēng）量段，是（shì）指車輛前輪上衡（héng）和後輪下衡的瞬間，時間特別短，這裏如果（guǒ）進行（háng）遙控作弊時間很難掌握，往往會落（luò）在其它區域，可不予考慮（lǜ）。

對於作弊情況（kuàng） 2，如果（guǒ）計量車輛沒完全上秤，或（huò）者有多車壓秤現象，其計量數據波形會於標準的波形相差很大，波形平台會多於或少於圖 3 所示波形，較（jiào）容易識別。

對於作弊情況 3，即計量員對計量（liàng）數據施加影響。其人為作弊方式就是把（bǎ）本應在汽車停穩後（b1 到 b2）確認計量結果的過程，放在 b1 之前（qián）或 b2 之後，使皮重（chóng）計量結果偏輕，來達到淨重值的提高。其解決方式采取計算機自動出示計量數據（取 b1 到 b2 的均值），不需要人工幹預，這樣就保證了計量結果的客觀性（xìng），準確性。

四、係統的（de）實（shí）現

（一）軟件部分

軟件的開發工（gōng）具選用 VB6.0,主要基於它簡單易學，具有種類繁多、功（gōng）能強大控件的這些特點，而且大多工控板卡廠商提供的（de）各自產品的（de）二次開發實例都是用該語言編程。這樣利於（yú）提高軟件開發的效率。

軟件需要對采集的數據進行以下處（chù）理或分析：

1. 軟件濾波

高速采集卡、儀表均（jun1）采集的（de）是稱重傳感器信號，十（shí）分微弱（微伏級），容易使幹擾侵入係統的前向通道，疊加在信號上，導致數據采集誤差加大（dà）。雖然數據抗幹擾性能根本在（zài）硬件（jiàn）結構，軟件抗幹擾隻是一個補充，但軟件的編製則要處處考慮（lǜ）到硬件可能（néng）的（de）失效，可能受到的幹擾（rǎo）等種種問題，否則容易使上邊（biān）判別作弊方式的原則失效，產（chǎn）生錯判（pàn）、漏判。軟（ruǎn）件（jiàn）采（cǎi）用了遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）：把連續取 N 個（gè）采（cǎi）樣值看成一個隊列，隊列的長度固定為 N，每次采樣（yàng）到一個新（xīn）數據放入隊尾，並扔掉原來隊首的一次數據。（先出原則（zé）），把隊列中的 N 個數據進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果。優點：對周（zhōu）期性幹擾有良好的（de）抑（yì）製作用，平滑度高；缺點：靈敏度（dù）低，對偶然出現的脈衝性幹擾的（de）抑（yì）製作用較差（chà），不（bú）易消除由於脈衝幹擾所引起的采樣值偏差。實踐證明，該種方（fāng）法在該係（xì）統中是較有效的。

無論采用哪種濾（lǜ）波方法，應遵循的原則：在盡量（liàng）濾（lǜ）除幹擾（rǎo）信號的同時，不致使作弊信號被濾掉或受到（dào）較大損失。

2. 波形平（píng）台（tái）判別

波形平台的正確判別對係統防作弊功能（néng）發揮起（qǐ）著關鍵（jiàn）作用。經（jīng）過軟件（jiàn）濾波處理後的數據已經比較規整，利於波形平台的判別。平台通過相鄰 n 個數據的跳變量（差量）來判斷，如（rú）果相鄰的 n 個數據差（chà）量（liàng）較穩定既認為進入（rù）一（yī）個平台；反之，認為平台結束。將平台的起點與終點的數據存入數組，可以求出均值，即平台值。

3. 波形凸起現象（xiàng）判別（bié）

凸起仍是通過相鄰值的差量值來（lái）判別（bié），但這（zhè）裏需要找出（chū）的是因（yīn）作弊信號引（yǐn）起的凸起。經過濾波後的波形雖（suī）已經較平整（zhěng），但難免仍有不規則凸現現（xiàn）象，怎樣和作弊信號的凸起區分?這裏通過和預值（允許的差（chà）值量）的比較來判段，大於預值即（jí）認為有作弊發生，小於（yú）預值即認（rèn）為正（zhèng）常下的幹擾信號，可以濾去。因此預值的大小對於係統識別作弊的（de）精度、準（zhǔn）確（què）度（dù）有很（hěn）大關係，預值設的小，係統對微小作（zuò）弊（bì）都能發現，但也會（huì）將幹（gàn）擾信號錯判；預值設的大，係統隻能對較大作（zuò）弊信號發現，錯判率降低，但漏判情況會增大很多。兩者之間有矛盾，所以隻能找到一個（gè）平衡點（diǎn），盡量兼顧兩者。軟件設計（jì）中，是（shì）在標定秤體過（guò）程中通過（guò）對各個稱的實際稱量情況來自動設定該預值的。軟（ruǎn）件（jiàn）有一定的智能性、自學習性，可以根據每台（tái）秤運行過程中的實際情況作預值的動態改（gǎi）變。

（二）硬件部分

軟件的核心部分是微機對采集到的儀表數據按上述規律進行一（yī）定的算法處理。這要求稱重儀表既要有較高的采樣速（sù）率，便於微機對數據進行分析；又可以對原始的模擬信號中的幹擾、噪聲成分有濾波作用，減輕（qīng）軟件處理幹擾數據的壓力。稱重儀表（靜態秤儀（yí）表），能夠有效的濾除幹擾信號，但顯示更新速（sù）率較低，一般為 10 次/秒，不能滿足高速采樣要求。為此，在微機中添加了高速（sù）采集卡——PCI1710HG,它的采樣數（shù）率達（dá）100KS/s，能夠（gòu）在Windows 操作係統下勝任連續高速采集的任務（wù），具（jù）有（yǒu）可編程功能。采樣速率提高了，難免使濾波（bō）功能受到一定的（de）損失，較稱重儀表要差。實際（jì）係統中，軟件分別對稱重儀表、高速采集卡的數據分別采集。綜合兩組數據，進行數據分析，來確定作弊情（qíng）況是否發生。

（三）係統（tǒng）工作（如（rú）圖 4 所示）