称重系统和方法以及存储介质与流程

本发明涉及一种称重系统和方法以及存储介质，尤其是数字称重系统和方法以及存储介质。

背景技术：

目前数字称重系统由数字称重传感器、数字称重显示控制仪表、称重台面以及通讯电缆等称重组件组合构成。其中数字称重传感器和数字称重显示控制仪表组成了数字通讯网络。

在称重系统完成标定使用一段时间后，若部分数字称重传感器的称重性能失效，譬如称重传感器发生通讯故障，称重传感器内部的温度检测模块检测出的温度值超出传感器的绝对工作温度范围或者实际现场工作温度，称重传感器由于超载，零点超差等等，从而表现出重量输出值不准确不稳定时，必须及时检测并且更换问题称重传感器，否则会由于称重传感器通讯故障而中止称重或者传感器称重计量性能超差而影响整个称重系统的秤量精度，进而造成不可挽回的经济和声誉损失。

但是目前称重系统中，更换称重传感器必须停止称重系统的称重作业，所以降低了称重系统的使用效率，同时更换称重传感器还需要拆装秤台等操作，更换后还需要再次进行标定，这都大大增加了称重系统的维护时间和成本费用。

针对于上述情形，专利cn201210513928.0提出了一种根据每个传感器的局部小领域来估算失效传感器的重量输出的算法。但是这种算法实现复杂，用户应用不便，并且这种算法应用中精度不够，并不能够有效地解决上述情形的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中称重系统在更换故障的称重传感器时，效率低，维护时间长和成本费用高等缺陷，提供一种称重系统和方法以及存储介质，通过对称重系统的称重数据的自学习，实现在不更换故障称重传感器的情况下，持续称重且保持较高的称量精度，从而避免因称重传感器故障或未及时更换所造成的损失。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明的称重系统包括：安装于秤体内的称重传感器，与各个称重传感器通讯连接的控制仪表；

控制仪表检测到各个称重传感器中存在失效传感器时，基于预先设置的称重传感器的重量分布系数以及各个称重传感器中状态正常的称重传感器的重量输出值，计算生成整秤重量值。

本发明中所述失效传感器是指因机械物理组件失效、电子元器件功能失效、称重参数失配、软件功能故障等原因引起的不满足计量法规要求或者不满足用户实际有效精准称重的功能需求的称重传感器。

本发明中所述重量分布系数可以是但不限于整个称重系统中所有的称重传感器中每个称重传感器的输出占整秤重量的百分比值，此外本领域技术人员还可以根据计算需要采用能够用于估算整体重量值的其他类型或格式的参数作为重量分布系数。

需要注意的是，本实施例所述重量分布系数不仅可以是参数或数值，而且还可以是通过利用算法或函数等计算得到计算结果，也就是说，此时的重量分布系数可以表征为算法或者函数等。

本发明利用重量分布系数和失效传感器的判断的结合，从而在某些称重传感器性能失效时，能够估算出失效传感器的重量从而计算出整秤重量值，不需要更换传感器就可以实现不间断持续称重且保持较高的称量精度，避免因称重传感器失效或没有及时有效更换所造成的经济损失和浪费。

较佳地，检测到称重传感器的通讯失败、温度超限或重量超载中至少一种时，所述称重传感器为失效传感器。

较佳地，控制仪表检测到各个称重传感器的状态正常时，

对所述重量分布系数和计算次数初始化，执行称重处理并输出整秤重量值，或者

检测到当前称重传感器的称重重量值稳定且所有称重重量值的和已经超过秤台的称重容量的时，其中n为所有称重传感器的数量，基于预设的重量分布系数和计算次数和当前各个称重传感器的称重重量值，计算并更新所述重量分布系数，并同时更新所述计算次数，执行称重处理并输出整秤重量值。

其中所述计算次数是计算重量分布系数的次数。所述初始化是将重量分布系数赋值为系统上电后预设或出厂默认的重量分布系数的数值，同时将计算次数归零。

本发明中通过称重处理将各个称重传感器获得的称重数量值处理成为整秤重量值，本发明并不限制称重处理的具体方式，本领域技术人员可以采用任何现有的称重处理模式和方式来进行称重的处理。

此外本发明中所述称重容量是基于秤台中所有称重传感器的容量之和而设置的。在符合更新重量分布系数时，通过当前的各个称重传感器的称重重量值、计算次数和重量分布系数更新重量分布系数，同时计算次数通过加一，来记录新的计算次数。

优选地，所述控制仪表检测到各个称重传感器中存在失效传感器，且失效传感器的数量小于所有称重传感器数量的一半时，基于预先设置的称重传感器的重量分布系数以及各个称重传感器中状态正常的称重传感器的重量输出值，计算生成整秤重量值。

优选地，输出所述失效传感器的参数信息。

所述参数信息包括但不限于称重传感器的地址编号、生产序列号、称重容量和精度等级以及故障信息等信息。

本发明为了保证称重精度，失效传感器的数量最好控制在所有称重传感器数量的一半以内。

优选地，通过公式

计算生成整秤重量值w′，其中w是状态正常的称重传感器的重量输出值的和，s是各个失效传感器的重量分布系数的和。

优选地，通过公式

计算并更新所述重量分布系数sik，其中i是计算次数，n是所述称重传感器的数量，f(s(i-1)k,i)是重量分布系数和计算次数的关联函数，k∈[1,n]。

其中本发明并不限制所述重量分布系数和计算次数的关联函数的实现形式，本领域技术人员可以基于实际需要采用不同的关联函数，例如可以采用f(s(i-1)k,i)＝s(i-1)k×i等。

本发明的称重方法包括以下步骤：

检测到各个称重传感器中存在失效传感器时，基于预先设置的称重传感器的重量分布系数以及各个称重传感器中状态正常的称重传感器的重量输出值，计算生成整秤重量值。

较佳地，当检测到称重传感器的通讯失败、温度超限或重量超载中至少一种时，所述称重传感器为失效传感器。

较佳地，检测到各个称重传感器的状态正常时，

对所述重量分布系数和计算次数初始化，执行称重处理并输出整秤重量值，或者

检测到当前称重传感器的称重重量值稳定且所有称重重量值的和已经超过秤台的称重容量的时，其中n为所有称重传感器的数量，基于预设的重量分布系数和计算次数和当前各个称重传感器的称重重量值，计算并更新所述重量分布系数，并同时更新所述计算次数，执行称重处理并输出整秤重量值。

优选地，检测到各个称重传感器中存在失效传感器，且失效传感器的数量小于所有称重传感器数量的一半时，基于预先设置的称重传感器的重量分布系数以及各个称重传感器中状态正常的称重传感器的重量输出值，计算生成整秤重量值。

优选地，输出所述失效传感器的参数信息。

优选地，通过公式

计算生成整秤重量值w′，其中w是状态正常的称重传感器的重量输出值的和，s是各个失效传感器的重量分布系数的和。

优选地，通过公式

计算并更新所述重量分布系数sik，其中i是计算次数，n是所述称重传感器的数量，f(s(i-1)k,i)是重量分布系数和计算次数的关联函数，k∈[1,n]。

本发明的存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在装置执行如上所述的称重方法。

本发明的积极进步效果在于：

本发明在称重系统中部分称重传感器性能失效时，能够根据内部存储的称重传感器的分布系数，估算出该失效称重传感器的重量从而计算出整秤的重量值，因此实现不需要更换称重传感器就可以持续称重且保持较高的称量精度的称重系统，所以避免因称重传感器失效或没有及时有效更换所造成的损失。

本发明的称重系统实现了不间断称重，无论称重传感器是否有效，在不更换称重传感器的情形下，依旧能够输出较高精度的称量数据。特别是在贸易结算或者非贸易结算的称重系统中具有很大的实际应用价值，可以在满足客户称量精度的要求下大大节省了维护时间和成本费用。

附图说明

图1为本发明的实施例1的数字平台秤称重系统的示意图。

图2位本发明的实施例2的数字配料称重系统的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明的称重系统和称重方法具有不间断且自学习功能，当称重传感器性能未失效前，称重控制仪表实时读取每个称重传感器的有效称重数据，并且根据其历史称重分布系数通过自学习计算数字秤台中每个传感器的称重轨迹和相关性，从而更新并存储每个传感器的分布系数。

下面通过如下所述的实施例，举例说明本发明的实现方式。

实施例1

如图1所示，本实施例的数字平台秤称重系统主要由称重载体1，4个数字称重传感器2，总线通讯线缆3，称重仪表4和输入输出模块5。

其中本实施例4个数字称重传感器2依次通讯连接，并通过总线通讯线缆3连接至称重仪表4。本实施例中数字称重传感器2不通过接线盒连接，在另外一个实施例中也可以使用接线盒连接。而且在另一个实施例中数字称重传感器连接构成的通讯网络还可以是星形网络、菊花链网络等常见的通讯连接网络，并不限于本实施例中的通讯网络连接方式。

而且本实施例中并不限制称重仪表和数字称重传感器之间的通讯接口或通讯协议，可以使用例如rs232，rs485，rs422，can，devicenet，profibus，profinet，ethernet，zigbee，bluetooth等通讯接口和通讯协议，还可以使用任何可用于称重仪表和称重传感器之间的有线或者无线通讯方式。

本实施例中数字称重传感器2将检测到的称重数据通过通讯电缆3发送给称重仪表4，称重仪表4将收到的4个数字称重传感器2的重量数据进行滤波、求和、以及处理后得到的整秤重量值用于显示控制。

其中称重仪表4通过通讯网络检测4个数字称重传感器2的工作状态。而且本实施例中还可以利用输入输出模块5输出整秤重量值。

若所有数字称重传感器2和称重仪表4通过通讯线缆3正常通讯工作，控制仪表4进一步判断是否满足条件更新每个数字称重传感器的称重分布系数，若满足条件，则根据内部存储的计算分布系数的循环次数i，各个传感器的历史分布系数s11…s1n,…,s(i-1)1…s(i-1)n以及当前每个传感器的重量值wi1…win，自动学习且拟合出下次新的传感器分布系数si1…sin。最终进行称重处理。

当部分数字称重传感器性能失效时且失效传感器总个数小于4个时，称重仪表4根据存储的称重传感器分布系数估算出整秤重量值，从而实现不需要更换称重传感器就可以持续称重且保持较高的称量精度，同时还能够告知用户失效传感器的相关信息，可以选择通过输入输出模块5将传感器故障信息备份到远程服务器端，供用户实时监控称重系统的运行状况。

本实施例中对于存在失效传感器的称重处理的具体处理方法包括以下步骤：

步骤11，检测到各个称重传感器的工作状态，包括称重传感器是否存在通讯失败、温度超限或重量超载。

步骤12，检测到失效传感器时，获取失效传感器的地址编号、生产序列号以及故障信息等信息。在另一个实施例中可以在步骤13之后或者在步骤12中输出所述失效传感器的地址编号、生产序列号以及故障信息等信息。

步骤13，称重仪表4中预设的重量分布系数和其他称重传感器的重量输出值通过公式计算整秤重量值，

计算生成整秤重量值w′，其中w是状态正常的称重传感器的重量输出值的和，s是各个失效传感器的重量分布系数的和。

本实施例中在所有称重传感器正常时，重量分布系数更新处理的具体处理方法包括以下步骤：

步骤111，检测到各个称重传感器的工作状态，包括称重传感器是否存在通讯失败、温度超限或重量超载。

步骤112，当所有称重传感器正常时，若需要人工标定等介入时，对所述重量分布系数和计算次数初始化，例如其中n为所有称重传感器的数量，否则执行步骤113。

步骤113，检测到当前称重传感器的称重重量值稳定且所有称重重量值的和已经超过秤台的称重容量的时，其中n为所有称重传感器的数量。

通过公式

计算并更新所述重量分布系数sik，其中i是计算次数，n是所述称重传感器的数量，f(s(i-1)k,i)是重量分布系数和计算次数的关联函数，k∈[1,n]。

然后计算次数i＝i+1。

在重量分布系数更新后，最终再执行称重处理。

在另一个汽车衡称重系统的实施例中，汽车衡的秤台和称重传感器组成的框架与本实施例中数字平台秤类似，所以在符合汽车衡结构和称重要求的基础上，同样能够适用本实施例的称重方法。

实施例2

如图2所示，本实施例的数字配料称重系统包括进料仓1，4个数字称重传感器2，称重料仓3，总线通讯线缆4，称重控制仪表5，仪表i/o控制模块7，i/o控制模块8，输入输出模块6组成。

本实施例中所述仪表i/o控制模块7负责对进料仓的控制，i/o控制模块8负责称料仓的控制。所有的数字称重传感器2和称重控制仪表5通过通讯线缆4建立通讯连接。

本实施例中数字称重传感器2通过接线盒连接，也可以不使用接线盒连接。而且实施例中数字称重传感器连接构成的通讯网络还可以是星形网络、菊花链网络等常见的通讯连接网络，并不限于本实施例中的通讯网络连接方式。

而且本实施例与实施例1一样也不限制称重仪表和数字称重传感器之间的通讯接口或通讯协议，可以使用任何可用于称重仪表和称重传感器之间的有线或者无线通讯方式。

本实施例中的称重流程是各个数字称重传感器2的重量信号输出经过通讯线缆4传输到称重控制仪表5。称重控制仪表5将收到的4个数字称重传感器2的重量数据进行滤波、求和、以及处理后得到的整秤重量值用于进行显示。

而且称重控制仪表5通过内部程序来计算称重料仓3的物料重量，根据预设置值来决定是否控制仪表i/o控制模块7(包括进料控制、报警控制等)输出，然后i/o控制模块8是否对已经称重的物料进行放料，用于后续的流程或者进行包装处理。

在上述工作流程中，本实施例采用如实施例1中所述的称重处理和重量分布系数更新流程，其中称重控制仪表5通过通讯网络检测4个数字称重传感器2的工作状态。而且本实施例中还可以利用输入输出模块6输出整秤重量值。

若所有数字称重传感器2和称重控制仪表5通过通讯线缆4正常通讯工作，称重控制仪表5进一步判断是否满足条件更新每个数字称重传感器的称重分布系数，若满足条件，则根据内部存储的计算分布系数的循环次数i，各个传感器的历史分布系数s11…s1n,…,s(i-1)1…s(i-1)n以及当前每个传感器的重量值wi1…win，自动学习且拟合出下次新的传感器分布系数si1…sin。最终进行称重处理。

当秤台下的部分数字称重传感器2性能失效时且失效传感器总个数≤2，仪表根据内部存储的重量分布系数估算出该秤台整秤重量值，从而实现不需要更换传感器就可以持续称重且保持较高的称量精度，同时告知用户相应秤台失效传感器的相关信息，可以选择通过仪表输入输出模块6将传感器故障信息备份到远程服务器端，供用户实时监控称重系统的运行状况。

此外本实施例与实施例1虽然都是只有4个数字称重传感器，但是本实施例和实施例1均不限于4个数字称重传感器，本实施例和实施例1为保证称重精度要求，在本实施例和实施例1中选择称重传感器数量至少大于等于3，例如6个、8个、12个或者更多数量等等。

通过以上对称重方法的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件以及必要的硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对于现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的方式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，包括但不限于rom/ram(只读存储器/随机存储存储器)、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明的各个实施例或者实施例中某些部分所述的方法。

本发明的称重流程可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

而且本发明中称重系统包括的程序模块除了如实施例中所示的划分方式之外，可以依据装置或程序模块的部署环境、硬件或软件平台等的需要，进行进一步细分、集成或重新划分。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。