針對地磅中常見的作弊類型，本文通過對這些作弊方式的分析、研究，提出了 在實際工作中用軟件來解決這些問題的方法，并較好的投入到實際工作中，為維護企業的經濟利益 又增添了一道防線。

一、問題的提出

地磅作為一種準確、方便、快捷的稱重計量設備被越來越多地應用在煤炭、冶金、建材、 電力等各行業中。然而在很多地區出現了利用地磅在計量過程中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，造成少則幾百公斤、多則幾噸的計量偏差，從中非法牟 利。這些作弊種類包括：對稱重傳感器到儀表的電子線路私接非法裝置，來達到計量作弊的目的； 對計量車輛采取帶掛車過重，單車回皮的手段，來達到提高凈重的目的；隨著現在車輛長度的增長， 秤體也在增長，使得計量員在觀察車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 員鉆空子，采用壓秤、不完全上秤等作弊手段；計量員受非法分子的威脅或利誘，在微機稱量確認 環節上作手腳，改變稱量結果。這些作弊情況如不及時發現，會給企業造成巨大的經濟損失。因此， 國內各計量科研院所、衡器專業生產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 防作弊技術采用硬件的檢測方式（如外加攝像頭、光電傳感器)，存在較大的局限性：只能對某種 作弊方式進行判斷；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臺面情況），系統的客觀真實性 很難保證。

計算機現已成為一般地磅實現管理現代化的標配部件。而計算機具有邏輯判斷能力、運 算速度快、工作自動化等特點，是否能利用計算機軟件實現地磅防作弊系統的“軟”解決方案？ 達到計算機集稱重、防作弊為一身的新型計量稱重系統，成為我們研究的重點。

二、地磅作弊的常見類型

(一）無線遙控作弊

這種作弊方法是利用計量點夜間無人看守或不容易被發現時，剝開室外傳感器送往儀表的信號線，串入電子設備（帶有無線接收裝置），如圖1如示。當車輛計量時，用遙控器控制這些電子設 備，從而對送往儀表的信號產生影響，計量的結果可大、可小，來獲得非法所得。由與設計這些作 弊裝置的人員本身對地磅的構造、原理相當清楚，所以這些裝置很難在計量過程中被發現。

(二）汽車壓在地面、多車壓秤作弊

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

(三）計量員人為作弊

現階段微機雖然引入計量工作中，但主要是將數據庫管理系統及其應用軟件裝入微機中，發揮了微機數據管理的功能，計量的最終結果仍是由計量員得出。這樣計量的最重要環節和傳統的計 量方式存在有相同的弊病，計量結果容易受人為的影響。計量員可能受經濟利益的驅使，在稱量過 程中協助非法人員作弊。較典型的是計量員利用微機稱量數據的最終結果是靠人工確認（如敲擊回 車鍵確認或用鼠標點擊確認）的特點，從中確認不合理的數據，或對上邊（二）所發生的事情視而 不見。

三、問題的分析、解決

用軟件來解決以上問題，需能找出其中一些共性的規律。經過對地磅正常計量情況時的多組 數據采集、分析，發現這樣一個規律（圖3表示，該圖是在兩軸汽車的計量過程中得出的，多軸車 與此類似）：O到a1表示前輪上秤的過程，秤臺的負重變化較大，因此儀表讀數上升較快；a1到 a2表示前輪上秤后，汽車仍在行進，但后輪未上秤，此時秤臺的負重變化不大，所以儀表的讀數的 暫時穩定；a2到b1表示后輪上秤的過程，秤臺的負重變化很大，儀表讀數迅速上升；b1到b2表 示前輪，后輪均上秤，儀表讀數的穩定；下秤時與上述的過程相反。a1到a2是前輪單獨在秤臺行 進過程時的重量，而c1到c2表示后輪單獨在秤臺行進過程時的重量，兩者之和大約是b1到b2區 間的平均重量，即整個車的重量。

軟件的設計思路是記錄車輛在計量時的全部數據（包括上衡、下衡的過程數據），通過和正常 計量（無作弊發生）下的數據比較，來找到解決方法。

對于作弊情況1，在非法信號串入傳感器的信號線后，儀表的顯示肯定與正常計量情況時有所 差別（理論依據：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。 作弊裝置是通過繼電器的吸合來使外接電阻對稱重信號產生影響，繼電器的動作很短（毫秒級）， 這使得稱重信號會有明顯跳變；正常情況下，傳感器的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變化，從而測得被測力的大小，其時間較前者要慢很多。）。但此差別，憑人的 肉眼觀察是較難發現的，即使能觀察到，但每天大量的汽車計量，也很容易造成觀測者的疲勞，影 響觀測的準確性。現在正是要把這個工作交給速度快，準確性高的微機來完成。如圖3所示，如果 作弊現象發生在a2到cl之間，即通過電子裝置較大幅度增大或減小b1到b2的區間中的重量，顯 然達不到以上標準的要求（即兩平臺的重量接近于中間平臺的重量，即使有誤差，也應在一定的范 圍內），因而軟件可以很好的排除這種作弊現象；如果作弊現象發生在a1-a2、c1-c2段，會導致這兩 段本應平滑稱量曲線有凸起現象，作弊信號越大，凸起越明顯，軟件越容易判別。對于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，時間特別短，這里如果進行遙控作弊時間 很難掌握，往往會落在其它區域，可不予考慮。

對于作弊情況2，如果計量車輛沒完全上秤，或者有多車壓秤現象，其計量數據波形會于標準 的波形相差很大，波形平臺會多于或少于圖3所示波形，較容易識別。

對于作弊情況3，即計量員對計量數據施加影響。其人為作弊方式就是把本應在汽車停穩后（b1 到b2)確認計量結果的過程，放在b1之前或b2之后，使皮重計量結果偏輕，來達到凈重值的提高。 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)，不需要人工干預，這樣就保證了 計量結果的客觀性，準確性。

四、系統的實現

(一）軟件部分

軟件的開發工具選用VB6.0,主要基于它簡單易學，具有種類繁多、功能強大控件的這些特點， 而且大多工控板卡廠商提供的各自產品的二次開發實例都是用該語言編程。這樣利于提高軟件開發 的效率。

軟件需要對采集的數據進行以下處理或分析：

1.軟件濾波

高速采集卡、儀表均采集的是稱重傳感器信號，十分微弱（微伏級），容易使干擾侵入系統的 前向通道，疊加在信號上，導致數據采集誤差加大。雖然數據抗干擾性能根本在硬件結構，軟件抗 干擾只是一個補充，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題， 否則容易使上邊判別作弊方式的原則失效，產生錯判、漏判。軟件采用了遞推平均濾波法（又稱滑 動平均濾波法)：把連續取N個采樣值看成一個隊列，隊列的長度固定為N，每次采樣到一個新數 據放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數據。（先進先出原則），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：對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高；缺點：靈敏度低， 對偶然出現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。實踐證明， 該種方法在該系統中是較有效的。

無論采用哪種濾波方法，應遵循的原則：在盡量濾除干擾信號的同時，不致使作弊信號被濾掉或受到較大損失。

2.波形平臺判別

波形平臺的正確判別對系統防作弊功能發揮起著關鍵作用。經過軟件濾波處理后的數據已經比 較規整，從而測得被測力的大小，其時間較前者要慢很多。）。但此差別，憑人的 肉眼觀察是較難發現的，即使能觀察到，但每天大量的汽車計量，也很容易造成觀測者的疲勞，影 響觀測的準確性。現在正是要把這個工作交給速度快，準確性高的微機來完成。如圖3所示，如果 作弊現象發生在a2到cl之間，即通過電子裝置較大幅度增大或減小b1到b2的區間中的重量，顯 然達不到以上標準的要求（即兩平臺的重量接近于中間平臺的重量，即使有誤差，也應在一定的范 圍內），因而軟件可以很好的排除這種作弊現象；如果作弊現象發生在a1-a2、c1-c2段，會導致這兩 段本應平滑稱量曲線有凸起現象，作弊信號越大，凸起越明顯，軟件越容易判別。對于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，時間特別短，這里如果進行遙控作弊時間 很難掌握，往往會落在其它區域，可不予考慮。

對于作弊情況2，如果計量車輛沒完全上秤，或者有多車壓秤現象，其計量數據波形會于標準 的波形相差很大，波形平臺會多于或少于圖3所示波形，較容易識別。

對于作弊情況3，即計量員對計量數據施加影響。其人為作弊方式就是把本應在汽車停穩后（b1 到b2)確認計量結果的過程，放在b1之前或b2之后，使皮重計量結果偏輕，來達到凈重值的提高。 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)，不需要人工干預，這樣就保證了 計量結果的客觀性，準確性。

四、系統的實現

(一）軟件部分

軟件的開發工具選用VB6.0,主要基于它簡單易學，具有種類繁多、功能強大控件的這些特點， 而且大多工控板卡廠商提供的各自產品的二次開發實例都是用該語言編程。這樣利于提高軟件開發 的效率。

軟件需要對采集的數據進行以下處理或分析：

1.軟件濾波

高速采集卡、儀表均采集的是稱重傳感器信號，十分微弱（微伏級），容易使干擾侵入系統的 前向通道，疊加在信號上，導致數據采集誤差加大。雖然數據抗干擾性能根本在硬件結構，軟件抗 干擾只是一個補充，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題， 否則容易使上邊判別作弊方式的原則失效，產生錯判、漏判。軟件采用了遞推平均濾波法（又稱滑 動平均濾波法)：把連續取N個采樣值看成一個隊列，隊列的長度固定為N，每次采樣到一個新數 據放入隊尾，并扔掉原來隊首的一次數據。（先進先出原則），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：對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高；缺點：靈敏度低， 對偶然出現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。實踐證明， 該種方法在該系統中是較有效的。

無論采用哪種濾波方法，應遵循的原則：在盡量濾除干擾信號的同時，不致使作弊信號被濾掉或受到較大損失。

2.波形平臺判別

波形平臺的正確判別對系統防作弊功能發揮起著關鍵作用。經過軟件濾波處理后的數據已經比 較規整利于波形平臺的判別。平臺通過相鄰n個數據的跳變量（差量）來判斷，如果相鄰的n個 數據差量較穩定既認為進入一個平臺；反之，認為平臺結束。將平臺的起點與終點的數據存入數組， 可以求出均值，即平臺值。

3.波形凸起現象判別

凸起仍是通過相鄰值的差量值來判別，但這里需要找出的是因作弊信號引起的凸起。經過濾波 后的波形雖已經較平整，但難免仍有不規則凸現現象，怎樣和作弊信號的凸起區分?這里通過和預 值（允許的最大差值量）的比較來判段，大于預值即認為有作弊發生，小于預值即認為正常下的干 擾信號，可以濾去。因此預值的大小對于系統識別作弊的精度、準確度有很大關系，預值設的小， 系統對微小作弊都能發現，但也會將干擾信號錯判；預值設的大，系統只能對較大作弊信號發現， 錯判率降低，但漏判情況會增大很多。兩者之間有矛盾，所以只能找到一個平衡點，盡量兼顧兩者。 軟件設計中，是在標定秤體過程中通過對各個稱的實際稱量情況來自動設定該預值的。軟件有一定 的智能性、自學習性，可以根據每臺秤運行過程中的實際情況作預值的動態改變。

(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，便于微機對數據進行分析；又可以對原始的模擬信號中的干擾、噪聲成分 有濾波作用，減輕軟件處理干擾數據的壓力。稱重儀表（靜態秤儀表)，能夠有效的濾除干擾信號， 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，在微機中添加了高速采集 卡——PCI1710HG,它的采樣數率達100KS/s，能夠在Windows操作系統下勝任連續高速采集的任務， 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。實際系統 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 弊情況是否發生。

(三）系統工作（如圖4所示）

五、結束語

該系統已在實際中投入使用，取得了較好的效果。但也存在一些問題：如秤體條件較差或車輛 上秤過快，容易使車輛帶來的振動干擾加大，從而影響判別的準確性。

軟件對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題提供了一種新的方法，也為維護企業在計量工作中的經濟利益增添了 一道新的防線。