运输场地磅称量系统设计与实现
地磅称量系统通过RS232串口实现地磅称量设备与计算机之间的数据通信.利用Win-dows API函数实现串口编程，完成称量数据采集.与后台数据库交换数据，实现对地磅称量数 据的实时显示、自动采集、安全存储、多方式查询、统计汇总和打印输出等工作，最大限度地防 止舞弊行为的发生.
安置在地面以下称量较大吨位的称叫地磅, 专用于称量汽车的地磅又称为汽车衡.地镑属于 衡器的一种,是厂矿、商家等用于大宗货物计量的 主要称重设备，广泛应用于林业、煤炭、冶金、电 力、港口、仓储等行业[1—2].黑龙江省鹤北林业局 使用电子汽车衡称量系统进行木材检验控制，不 仅保证了检验质量及检验速度，减少了人为检验 误差,还提高了劳动生产率，获得了显著的经济效 益[3].在我国,许多运输场采用地磅仪表显示计量 数据,司磅员手工填写单据、报表的人工操作，工 作安全性差，容易出错,效率低，难以快速统计，不 能满足生产经营的要求.当前，用户对用衡器完成 测管控称一体化功能的要求日益高涨，称重技术 得以与控制系统和信息管理系统同步发展，实现 了衡器管理的计算机化、网络化和智能化.
针对国内地镑系统自动化程度应用不高的现状， 通过开发一套地磅称量计算机管理系统，将称量设 备、if賓机、数据库有效地结合起来，实现称量信息的 自动采集、自动处理，最大限度地防止舞弊行为的发 生，为企业的现代化管理提供有力的帮助.
1.系统目标
通过项目实施使地磅称量设备与计算机连 接，通过计算机软件编程读取称量设备数据,与后 台数据库交换数据,实现对称量数据的实时显示、 自动采集、安全存储、多方式查询、汇总统计和打印 输出等工作.根据企业管理上的要求，所设计的称 量管理软件需达到以下几个目标:符合运输场的业 务流程和要求，程序流程清晰、严密;获取称重数据 快速、准确;操作简便,自动化程度高,能有效防止舞 弊行为;数据查询、报表制作方便快捷;系统长时间 运行稳定可靠;数据安全性和可靠性高.
2.需求分析
2.1运输场硬件条件
运输场硬件要求:1台地磅;1台计算机(能流 畅运行Win98及其以上操作系统,100 M以上硬盘 剩余空间）；1个条码阅读器;1台打印机.
2.2运输场称量业务流程
运输场称量业务流程:重车上磅，记录重车质 量;重车下镑，到指定地点卸货并领取回执单;空车 上磅，交回回执单并记录空车质量;空车下磅,结束.
2.3功能分析
根据运输场的条件和要求，项目开发的地磅 称量系统主要功能包含:称量数据自动采集;历史 称量数据维护;多方式查询;报表统计及打印;代 码维护;系统参数设置;用户权限设置;数据备份 与恢复.同时，为将来网络化环境中实现数据共享 预留接口.
2.4系统功能详细设计
根据功能分析，地磅称量系统主要包含称量数 据管理、系统设置两大模块，系统总体结构见图1.
称量数据管理:主要是对称量数据进行管理，包 含“称量数据采集”、“称量数据维护”、“报表打印”、 “数据备份”、“数据恢复”5个子模块.
“称量数据采集”用于自动采集车辆称量数据-
“称量数据维护”用于维护车辆称量历史数 据，可以对称量数据进行添加、修改、删除、査询、统计 等操作.
“报表打印”用于打印年报表、月报表、临时 报表和回执卡.
“数据备份”用于将系统数据备份到指定的 文餘
“数据恢复”用于从指定文件夹恢复系统数
据.
系统设置:主要用于维护系统,包含“员工信息 维护”、“车辆信息维护”、“系统参数设置”、“通信参 数设置”、“操作员管理”、“更改密码”等6个模块.
“员工信息维护”用于维护员工信息，可以 对员工信息进行添加、修改、删除等操作’
“车辆信息维护”用于维护车辆信息，可以 对车辆信息进行添加、修改、删除等操作?
“系统参数设置”用于设置系统参数，如地 磅无车的判定质量、月报表的开始和结束时间等.
“通信参数设置”用于设置地磅的通信参数 和称量数据格式，如串口号、波特率等.
“操作员管理”用于系统操作员的管理,包 括添加、删除操作员，授予操作员权限等.
“更改密码”用于更改当前用户的登录密码.
3.数据库设计
数据库设计（Database Design)包括数据库设 计和数据库应用系统设计两个方面，在设计过程 中，应把数据库的结构设计和数据处理的操作设 计紧密结合起来，相互参照和相互补充地磅称
量系统的数据库结构设计按以下步骤进行：
根据已收集的原始数据和系统设计需 要，确定系统应包含的数据表.
确定数据表应包含的数据项和这些数据 项的定义，如内容、长度、类型等.
按照 3NF(Third Normal Form)标准对数 据表进行标准化，即表内的每一个值都只能被表 达一次.表内的每一行都应该被唯一标识(有唯一 键).表内不应该存储依赖于其他键的非键信息.
由于标准化可能给数据库引人太高的复 杂性,降低系统效率,因此需要对数据表结构进行 调整，允许数据适量冗余，使其在性能、扩展性和 数据完整性方面达到最好的平衡.
建立数据字典.数据字典是数据库应用 设计的重要内容，它是描述数据库中各数据属性 与组成的数据集合,在数据库的整个生命周期里 都起着重要的作用.
地磅称量系统包含的主要数据表及其用途见 表1，系统实体-联系图(E-R图)见图2.
4.系统实现
地磅称量系统包括称量设备与计算机的通信 和称量数据管理的MIS系统两部分.称量设备通 过RS232串口与计算机的串口连接，并向计算机 的串口发送数据;MIS系统定时扫描串口获取数 据，经格式转换后通过事件驱动调用相关模块对 数据进行处理.
4.1硬件组成
系统硬件组成框图见图3.
4.2开发工具与数据库管理系统选择
前端开发工具采用PowerBuilder;后台数据库 管理系统采用 ASA 7.0 ( Adaptive Server Any-where). 当局域网建成后，可采用SQLServer2000 等大中型数据库管理系统作为后台数据库管理系 统，以获得更高的数据安全性和实现网络环境中 的数据共享.
4.3关键技术
数据通信与采集的实现是系统实现的关键. 串行通信因其线路简单，开发相对比较容易，所以 经常应用于各种监控、测试和自动化设备中.系统 中，称量设备与计算机之间通过RS232串口连接， 数据通信的核心就是如何实现串口编程，通过串 口进行数据通信,从而实现数据的采集.在Win-dows 环境下，不能直接对硬件进行读写,实现串口 编程一般采用以下两种方法:一是利用Windows 本身提供的通信API函数;二是利用微软公司提 供的通信控件MSComm.关于利用MSComm控件 实现串口编程的方法前人做了很多研究Ue-14’16]， 本文给出了对串口进行读写的一种简化步骤，降 低了程序的复杂性.下面是利用Windows API函数 实现串口编程的程序实现U5-17].
外部函数定义
Windows API函数在PowerBuilder中使用之前 必须先声明为外部函数，下面是系统中用到的 Windows API函数的声明：
Function Boolean CloseHandle (ulong hOb- ject ) Library "kemel32.dll" //关闭串口
FUNCTION Boolean ReadFile(ulong fhand, ref blob lpbuffer, ulong numbyte, ref ulong bytes- read, ulong lpover) LIBRARY ” kemel32, dll" //读 取串口数据
(3 ) FUNCTION ulong CreateFileA ( ref stringfname, ulong f一access，ulong f—share，ulong f_sec， ulong f一create，ulong f_flag, ulong f_attrib) LI-BRARY "kemel32.dll" //打开串口
Function Boolean WriteFile(uLong handle, ref blob lpbuffer, ulong numbytes, ref ulong bytes- read, ulong lpOverLaped) Library M Kemel32. dll” //写人串口数据
Function Boolean GetCommProperties(ulong hFile，ref COMMPROP lpCommProp ) Library " Ker- neB2. dll” //返回COMM设备属性
(6 ) Function Boolean BuildCommDCBA ( ref string lpDef，ref DCB lpDCB ) Library " Kemel32. dll" //向DCB中传送设备定义字符串
(7 ) Function Boolean SetCommState ( ulong hCommDev, ref DCB lpdcb ) Library "Kemel32. dll” //设置串口状态
(8 ) Function Boolean GetCommState ( ulong hCommDev,ref DCB lpdcb ) Library "Kemel32, dll” //读取显示设置参数
(9 ) Function ulong GetLastError ( ) Library "Kemel32.dll" //返回扩充出错代码
(10) Function Boolean SetCommTimeouts ( ulong hCommDev, ref COMMTIMEOUTS lpctmo ) Library M Kemel32. dll" //设置通信读写时间范围
(11 ) Function Boolean PurgeComm ( ulong hCommDev，ulong fdwAction ) Library ?? Keme!32. dll” //消除通信队列
Windows API通信函数的串口通信程序实 现方法在Windows系统中，串行通信是作为文 件读写来处理的，其串口读写的一般过程为：
配置串口 ■—?串口读写—关闭串口
打开串口.在Windows环境下,使用Cre-ateFileA 函数打开串口，若成功打开则串口通信端 口即可使用，并返回一个Handle值，程序中将使用 此Handle值进行相关的串口操作.
配置串口.包括初始化端口、设置DCB结 构和设置超时值.使用SetCommState函数设置串 口状态，包括波特率、字节长度、校验位、停止位亭;使用SetCommTimeouts函数设置超时值.
串口读写.Windows环境下对串口的读写 长用ReadFile函数和WriteFile函数.读写方式有 两种:重叠模式和非重叠模式（或称为异步模式和 司步模式).
串口关闭?串口使用完毕,应使用Close- landle函数关闭串口，释放串口资源.
根据运输场称量业务流程，称量数据采集模 弁主要程
系统设置了自助査询功能.当地磅上无车时, 吾工在称量数舍采集窗口中输入员工编号（使用 君工卡,通过条码阅读器输人），“已完成数据”栏 户只显示该员工当天的所有记录，方便员工查阅? 为了防止作弊行为发生，系统在程序流程中 3;置了一些检查。
iD称重时，必须是前 >,妁质量值小于设定的称—备 (缸系统参数设置模块设置）时，下 上地磅，否则系统会认为员工企#重复 数据而拒绝接受数据.
$防止员工通过各种手段增，重 或减少空★量来提高净质值,系统通过￥ 工信息表和#信息表，查询该车型的_ 限和空车上下与称量数据比较，判断车^ 于重车状态还是#状态.系统拒绝接收不： 的称量数据，并显示栩应信息提示员工.
系统设置了两次称重车的间隔时间?机 果两次称重车的时间间陶、小于设定的间隔时间 (在系统参数设置模块设置系统拒绝接受后一 次称量的数据，并显示相应信￥示员工?
员工在称量空车时，员工编号后,还 需要输入卸货时获得的回执卡卡重车数据、空 车数据和回执卡号齐全，记录才会~加到称量 信息表中，并参与统计汇总(计算工作夂?
5.结束语
地磅称量系统将称量设备、计算机、数据￥ 效地结合起来，实现了对称量数据的实时显示、 动采集、安全存储、多方式查询、汇总统计和打印 输出等工作，为运输场运力调节提供科学、准确、 及时的数据.同时还减轻了工作人员的劳动强度， 提高了工作效率和经济效益，最大限度地防止舞 弊行为的发生，在企业的生产和管理中发挥了积 极作用.
地磅称量系统从硬件、软件和通信等方面进 行了研究设计，其结构简单实用，操作简便，安全 可靠，具有较好的通用性、开放性、扩展性、可维护 性，充分保护企业的投资.系统已在昆明市五华区 环卫处废弃物运输场运行1年多，性能稳定可靠， 效果良好，有显著的经济效益和社会效益，具有一 定的推广价值
