基于车牌识别的载货车辆出厂管理系统

　　摘要：本文提出了一种基于车牌识别的载货车辆出厂管理系统，该系统包括车牌信息识别模块、电子出厂单管理模块、数据采集模块和输出及报警模块。其中电子出厂单管理模块从电子地磅系统和制造执行系统中自动获取车辆信息和货物信息，进而自动生成电子出厂单；而车牌信息识别模块能够对载货车辆进行实时识别，从而能够实时弹出该车辆的电子出厂单，供出厂时查验。该系统避免了手写纸质出厂单的人工操作错误，且杜绝了纸张的浪费，具有较高的实用价值；由于车牌识别模块存储了出厂车辆的图像，在需要时可以方便地查找车辆图像信息以及驾驶员图像信息，从而为物资出厂后的追溯提供了最直接的材料。

关键字：车牌识别物资出厂管理电子出厂单

一、研究背景

1.1物资出厂管理的现状

在大多生产型企业的运作过程中，对物资的管理，特别是对物资出厂的管控，是其中重要的一环，是企业实现产品有序流通，保证自身财产安全的基础。较为常用的物资出厂管理方式是纸质出厂单方式，物资出厂需要凭出厂单在厂区/仓库门口或其它指定地点接受管控人员的检查，货单相符即可出厂。这样的物资出厂管理方式的缺点在于：

1、易伪造，对于纸质出厂单，特别是手写的，其内容容易被修改；

2、易出错，手工出厂单的数字信息等重要信息较容易写错；

3、难管理，纸质内容难以电子化，无法实时监控和管理；

4、费耗材，需要消耗大量纸张，增加成本。

物联网是20世纪90年代提出的新概念，它是将各种信息传感设备与互联网结合起来的巨大网络[1]。物联网的发展推动了物资库存管理系统的进步，不少企业开始使用RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）技术实现物资的电子化管理，如基于RFID的物联网物流管理系统[2]和基于物联网的物资入库管理系统[3]，在一定程度上克服了上述手工出厂单的缺点。类似地，在物资出厂的位置设置射频标签识别装置，读取车载的射频标签中的电子信息，以判断其是否符合出厂的条件，就可以实现基于RFID的物资出厂管理。

但是，上述RFID技术的应用范围却仍然有限，因为对于大中型冶金企业而言，上述的管理方式也存在着下述缺点：

1、成本高，许多载货车辆是一次性出厂的，为其配备的射频标签成本较高；

2、易撕毁，射频标签在车辆出厂前有被撕毁的可能，从而逃避电子系统报警和拦截；

3、难追溯，不包含载货车辆及司机的图像，一旦出现盗窃事故将难以追溯。

1.2获取电子地磅的数据

在一些大型生产企业的厂区，在大量物资出厂时采用计算机辅助手段开具出厂单，其流

[a]上海宝康电子控制工程有限公司开发部.电子邮件：xinshuai@shabaokang.com

程一般为：

1.载货车辆空车开上电子地磅，司磅人员从地磅读取空车皮重并记录到称重单，同时记录车牌号；

2.载货车辆装货；

3.载货车辆载货开上电子地磅，司磅人员从地磅读取载货后的毛重并记录到称重单；

4.司磅人员给称重单盖章，并交给载货车辆驾驶员；

5.载货车辆驾驶员携称重单到出厂单开单处，由出厂单开单人员核对称重单和车牌号，并将皮重和毛重数据通过键盘录入到出厂单数据库中，然后打印出厂单并盖章；

6.载货车辆驾驶员取得纸质出厂单并随身携带，在出厂时供查验，查验无误后可出厂。

以上流程中，步骤（3）由于要司磅人员开具单据证明，在业务高峰时往往排队较长，极大地延长了整个物资出厂管理的时间，影响了生产效率；而步骤（5）必须等到驾驶员将称重单交付到出厂单开单人员的手中才能进行，又增加了驾驶员的等待时间，导致货物出厂效率大大下降。

因此本文提出基于电子地磅数据自动生成物资出厂单的系统及方法，由电子地磅模块获得车辆信息，并发送至出厂单管理模块，再由出厂单管理模块根据所获得的车辆信息自动生成物资出厂单。因而免去了工作人员开具单据的过程，也无需由驾驶员交付单据，节省了物质出厂的管理时间，提高了货物出厂的效率，进而保证了整个的产品生产效率。

1.3获取制造执行系统的数据

目前，为载货车辆开具的出厂单中，一般包含下列需要填写的发货数据：开单人（出厂单录入者）、签发日期（开单时间）、发货点、收货单位名称、货物名称、物料种类、汇总重量、总件数（或支数）、车牌号码和出厂限定时间等。上述数据在开具出厂单的过程中通常需要工作人员手动填写，因为数据较多，填写错误在所难免，同时，人工填写需要耗费大量的时间，影响货物流通的速度，降低了生产效率。

物资出厂单中所需的发货数据大部分都存在于企业的制造执行系统中，比如制造执行系统的数据采集子模块、产品跟踪子模块等。大多生产企业的制造执行系统中存在各载货出厂车辆的发货数据，包括：录入者（开票人）、录入时间（签发日期）、发货点、收货单位名称、货物名称、汇总重量、总件数（或支数）和车牌号码等，与出厂单所需的发货数据十分接近。因此，可以通过获取制造执行系统中的上述发货数据自动生成载货车辆的物资出厂单，从而避免同一数据的重复录入，减少了人工多次审核的工作量，从而加快物资出厂单的开单过程，提升生产效率。

因此，本文提供一种利用制造执行系统中的数据自动生成出厂单的系统及方法。

1.4系统设计目标

本文的目的克服上述现有技术中的缺点，提供一种能够有效实现物资出厂电子化管理、能够自动获取出厂物资信息、具有方便的事件追溯功能、成本低廉、结构简单、应用范围广泛的基于车牌信息识别的物资出厂管理方法及管理系统。

二、载货车辆出厂管理系统

2.1系统构成模块

本文提出的基于车牌信息识别的物资出厂管理系统进行物资出厂管理的方法，包括以下几个模块：

车牌信息识别模块、电子出厂单管理模块、数据采集模块和输出及报警模块，电子出厂单管理模块通过以太网分别与车牌信息识别模块、数据采集模块和输出及报警模块连接，其功能模块示意图如图1所示。

电子出厂单管理模块包括出厂单服务器单元和数据库单元，其中数据库单元与出厂单服务器单元相连接，出厂单服务器单元分别连接车牌信息识别模块、数据采集模块和输出及报警模块。

数据采集模块包括电子地磅数据采集装置和制造执行数据采集装置，且均通过以太网与电子出厂单管理模块连接。其中，电子地磅数据采集装置包括电子地磅单元、射频识别单元和数据人工录入单元。射频识别单元包括设置于车身的射频识别电子标签和设置于电子地磅单元附近的射频电子标签阅读器。制造执行模块的数据采集装置包括数个制造执行单元，各制造执行单元均通过以太网与电子出厂单管理模块连接。

车牌信息识别模块包括设置于物资出厂管控位置的摄像单元、车牌识别单元和存储单元，其中摄像单元分别连接车牌识别单元和存储单元，而车牌识别单元和存储单元均通过以太网与电子出厂单管理模块连接。

输出及报警模块包括设置于物资出厂管控位置的客户端主机、电子出厂单专用显示器和报警器，其中电子出厂单显示器和报警器均与客户端主机相连接，客户端主机通过以太网与电子出厂单管理模块相连接。

该系统还包括电子出厂单设置模块，该设置模块与电子出厂单管理模块相连接。上述所有模块均通过各自的电文收发单元与以太网相连接。

2.2物资出厂管理流程

利用上述各模块进行物资出厂管理，包括以下步骤：

（1）数据采集模块获得包括车牌在内的车辆信息和出厂货物相关的货物信息，并将所述的车辆信息和货物信息送至电子出厂单管理模块，包含以下子步骤：

（11）各制造执行单元根据预设的货物出厂计划将货物信息送至电子出厂单管理模块

（12）电子地磅数据采集装置采集车辆信息，并将车辆信息送至电子出厂单管理模块，包含以下子步骤：

（121）射频电子标签阅读器获得射频识别电子标签内包括车牌信息在内的车辆信息，并将车辆信息送至电子出厂单管理模块；

（122）电子地磅单元获得车重信息，并将车重信息送至电子出厂单管理模块；

（123）数据人工录入单元录入其它缺少的车辆信息，并将所录入的车辆信息送至电子出厂单管理模块。

上述货物信息包括货物发货点、收货单位名称、货物名称、物料种类、总重量、总件数、计量单位和车牌号码上述车辆信息包括车牌信息、车重信息和驾驶员信息。

（2）电子出厂单管理模块根据车辆信息和货物信息生成电子出厂单，包含以下子步骤：

（21）出厂单服务器单元根据所获得的车辆信息和货物信息生成电子出厂单；

（22）出厂单服务器单元将所生成的电子出厂单存入数据库。

（3）车牌信息识别模块获得要求出厂的车辆的车牌信息，将车牌信息送至电子出厂单管理模块，包含以下子步骤：

（31）高清摄像机拍摄要求出厂的车辆的图像，并将图像分别送至车牌识别单元和中心存储服务器；

（32）中心存储服务器存储所获得的图像；

（33）车牌识别单元根据所获得的图像分析产生车辆的车牌信息，并将车牌信息送至电子出厂单管理模块。

（4）电子出厂单管理模块根据车牌信息检索获得相应的电子出厂单，并将该电子出厂单送至输出及报警模块，包含以下子步骤：

（41）出厂单服务器单元根据从车牌信息识别模块所获得的车牌信息在数据库中查找与之相符的电子出厂单；

（42）若找到电子出厂单直接进入步骤（44），若未找到电子出厂单则出厂单服务器单元向数据采集模块发出提示数据输入信息；

（43）出厂单服务器单元根据从数据采集模块所获得的车辆信息和货物信息生成电子出厂单并存入数据库单元；

（44）将查找到的电子出厂单送至输出及报警模块。

（5）输出及报警模块显示电子出厂单，物资出厂管控人员根据电子出厂单查验出厂车辆，若与电子出厂单相符则放行，若与电子出厂单不符则暂扣并通过报警器报警。该步骤包含以下子步骤：

（51）客户端单元将所获得的电子出厂单送至电子出厂单显示单元显示；

（52）物资出厂管控人员根据电子出厂单查验要求出厂车辆；

（53）若要求出厂车辆与电子出厂单相符则放行，若与电子出厂单不符则暂扣并通过输出及报警器报警；

（54）报警模块将报警信息送至客户端主机；

（55）客户端主机将报警信息送至电子出厂单管理模块存储。

上述电子地磅数据采集装置包括电子地磅单元、射频识别单元和数据人工录入单元，且均通过以太网与电子出厂单管理模块连接；其中射频识别单元包括设置于车身的射频识别电子标签和设置于电子地磅附近的射频电子标签阅读器。

另外，在进行上述所有操作之前，用户必须通过电子出厂单设置模块设置电子出厂单所包含的信息项目，及各项目的数据类型和字段长度。

三、系统设计

3.1总体架构

根据上述模块结构和管理流程，本文设计了载货车辆出厂管理系统的系统架构，其架构示意图如图2所示。

模块间的数据流图如图4所示：

3.2从电子地磅获取数据

上述系统中，电文收发单元4用于获取来自于电子地磅装置的计量数据和来自RFID设备的车辆号牌等数据并发送。电文收发单元2用于接收来自于电子地磅模块的计量数据和其他数据。出厂单管理模块可使用上述数据自动填充物资出厂单并可打印。

电子地磅产生的计量数据通过在电子地磅数据库上调用电子地磅的接口来获得；车牌号码由安装在地磅上的RFID设备自动读取。

从电子地磅获取数据包括以下步骤：

1、运行在电子地磅模块服务器上的消息发送器（电文收发单元2）负责收集来自于电子地磅的计量数据（重量），以及来自于电子地磅客户端的车牌号码。其中，车牌号码既可通过RFID设备读取，又可通过人工录入；

2、运行在出厂单系统服务器上的消息接收器（电文收发单元4）负责接收来自于电文收发单元2的车牌号码和重量等数据，并供出厂单服务器读取；

3、出厂单开单处的客户端将负责录入完成出厂单所需的重量信息之外的其他信息。用户首先需要打开用于开具出厂单的客户端软件。如果系统是基于浏览器/服务器（Browser/Server，即B/S）架构的，客户端软件可以是一个Web浏览器，如IE；

4、用户输入即将办理出厂单的车辆车牌号码（可以提供已称重车辆的车牌号码列表供用户选择）；

5、系统自动在录入界面中填充该车牌号码的计量数据，如皮重、毛重等，如有其他已获得的数据，也一并自动录入（这里的"其他数据"指的是除了车牌、重量之外的其他信息，可以在地磅客户端录入，并通过第一电文收发装置以电文形式发到出厂单服务器上的第二电文收发装置；也可从其他系统中自动获得，如制造控制系统）；

6、如仍有未录入的必填项，则人工补录，再由出厂证管理模块将上述信息组织成出厂单，并显示到客户端界面中。

3.3从制造执行系统获取数据

上述系统中，制造执行模块包括数个制造执行单元和电文收发单元3，数个制造执行单元均通过该电文收发单元连接以太网。

其中，载货车辆发货数据获取方式有两种：

1、在制造执行模块服务器上调用相应接口来获得；

2、在制造执行模块的数据库服务器上扫描存储发货数据的表来获得。

发货数据通过电文方式基于TCP/IP协议进行传送，其中电文收发单元4为电文的接收端，侦听端口并接收发货数据；电文收发单元3为电文的发送端，负责向电文收发单元4发起TCP连接并发送发货数据。电文收发单元4接收到数据后进行解析，并发送给出厂单管理模块进行处理。

从制造执行系统获取数据包括以下步骤：

1、运行在制造执行模块服务器上的电文收发单元3负责收集来自于制造执行模块的发货数据（包括车辆信息和车载物资信息）。

2]、运行在出厂单管理系统服务器上的电文收发单元4负责接收来自于电文收发单元3的发货数据，并供出厂单管理模块读取。

3、出厂单管理模块读取了发货数据之后，由相应程序对其进行检验、计算、抽取和重新组织，生成出厂单。

四、系统应用

4.1系统实施架构

根据上述架构（图2），我们设计了一套基于车牌识别的载货车辆出厂管理系统，并已将其应用于宝钢厂区，系统实施架构如图6所示。

该系统中，车牌信息识别模块、电子出厂单管理模块和数据采集模块中的电子地磅数据采集装置和制造执行数据采集装置均包括各自的电文收发单元，从而通过电文交换的方式完成数据交互。该系统的电文收发单元采用XCOM外部通信中间件（MiddlewareforExternalCommunications，上海宝信软件有限公司），两个XCOM外部通信中间件之间可以进行数据的双向收发。

其各功能模块及对应的功能如表1所示。

其中，该系统的各功能模块具体构成如下：

1.车牌信息识别模块由两大部分构成：高清摄像机负责抓拍车辆照片；车牌信息识别计算机负责车牌信息识别。

2.电子出厂单管理模块由四大部分组成：应用服务器负责车辆信息处理和出厂单管理业务后台处理；数据库服务器负责车辆相关数据和出厂单相关文本数据存储；磁盘阵列负责车辆信息（主要是照片）的存储；网站服务器负责功能发布。

3.数据采集模块由两大部分组成：电子地磅数据采集装置和制造执行数据采集装置，其中制造执行数据采集装置包括制造执行单元（如冷轧、热轧等）。

4.输出及报警模块由设置在各个管控位置的客户端电脑、显示器和声光报警设备构成，显示器用于弹出电子出厂单，声光报警设备用于对非法出厂的车辆进行报警。

5.电文收发单元由分别设置在在车牌信息识别模块、电子出厂单管理模块和数据采集模块上的XCOM通信中间件构成。

4.2系统工作流程

该系统应用于具有多个管控位置（多个厂区门岗）的实施方式的工作流程如下：

1.当载货车辆完成载货后，由驾驶员将车辆开至数据采集模块的电子地磅上，由地磅记录载货车辆的计量数据、同时通过射频识别模块（含粘贴在车身上的射频识别电子标签和竖立在电子地磅磅体一侧的射频识别阅读器）获取车辆号牌（仅限于大部分携带射频识别标签的车辆，其余车辆需人工补录）。

2.称量完成后，由操作员人工补录其他电子出厂单所需数据，如未通过射频识别系统获取的车牌号码数据、货物名称、发货点或收货单位名称等，并点击确认，即可将出厂单所需的货物数据通过调用电文收发单元发送给电子出厂单管理模块。

3.在数据采集系统的各个制造执行单元中，当制造执行单元接收到制造管理系统下发的出厂计划后，即执行发货操作。首先进入开具电子出厂单的模块，一般要求选择"库区号"，再选择要发货的"提单号"，选择提单下待发货的材料信息，输入"车牌号"和"密码"，并点击确定，即可将出厂单所需的货物数据（包括货物的发货点、收货单位名称、货物名称、物料种类、汇总重量、总件数（支数）、计量单位和车牌号码等）通过调用电文收发单元发送给电子出厂单管理模块。

4.当车辆行驶至出厂门岗处准备出厂时，车牌信息识别模块中的高清摄像机对车辆进行拍照，然后由卡口下位机对照片中的车牌进行识别，并完成照片的存储。

5.接着车牌信息识别模块通过调用电文收发单元将车牌号码发送给电子出厂单管理模块。

6.电子出厂单管理模块通过调用电文收发单元获得了来自于车牌信息识别模块的车牌号码数据和来自于数据采集模块的货物数据，并将其进行组织，生成相应车辆的电子出厂单；如果没有及时获得数据采集模块的货物数据，电子出厂单管理模块将调用电文收发单元，向数据采集模块发送当前车牌号码，主动向数据采集模块申请该车牌对应的货物数据。

7.输出及报警模块的客户端显示器上将立即弹出上述电子出厂单，并根据系统自动计算的结果告知门岗处的安保人员该车辆出厂时间是否符合出厂单要求，如果不符合则进行声光报警。

8.如果该车辆的出厂时间符合要求，则由门岗处的安保人员对载货车辆进行查验，包括车辆信息、驾驶员信息、货物的种类、数量和重量等，一旦不符合，则拦截该车辆，进行后续处理；如果符合则放行。

9.电子出厂单管理模块可记录对各个车辆的处理结果，并提供报警车辆的查询功能、处理结果的查询功能以及所有出厂车辆的查询功能，以便操作人员在输出及报警模块上进行查询。

在该应用系统中，所生成的电子出厂单包括表2所列的项目内容。

五、结论

本文提出的基于车牌识别的载货车辆出厂管理系统及管理方法，由于其电子出厂单管理模块根据车辆信息和货物信息自动生成电子出厂单，因此避免了手写纸质电子账单的差错，也杜绝了纸张的浪费，所生成的电子出厂单以电文形式发送易于管理与储存，也便于需要时的检索，另外车牌信息识别模块的存储单元存储了所有出厂车辆的图像，从中可以方便地识别出车辆信息甚至人脸信息，从而为物资出厂后的追溯提供了最直接的材料。

参考文献

[1]李一，陈火峰，关于互联网的研究思考，价值工程29（8），2010.

[2]余雷，基于RFID电子标签的物联网物流管理系统，微计算机信息22（2），2006.

[3]谢勇，王红卫，基于物联网的自动入库管理系统及其应用研究，物流技术175（4），2007.