专利名称：防作弊电子衡器标定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及衡器标定的技术领域，尤其涉及一种电子衡器的标定装置。
背景技术：
模拟衡器如机械磅秤是利用杠杆位移原理秤量被测物体的质量，它是一种模拟测 量，所以显示值误差很大。电子衡器如电子秤是利用传感器测量原理，它是把外部的压力通 过传感器的弹性梁变形使之贴在上面的应变片发生阻值变化，在激励电压的作用下，输出 与被测物成正比的模拟的电信号，并传送给模数转换电路(AD电路)。电子衡器的AD电路， 它把传感器送来的模拟信号进行调制、放大、滤波、取样、积分，输出稳定高效的数字信号， 送给控制单元，由控制单元控制内部的工作程序通过显示单元，显示出被测物重量值。模拟衡器的标定，是靠标准砝码直接标定，技术含量低，由于其标定直接取决于标 准砝码的质量，因而非法标定容易。电子衡器的标定，是由国家标准量值(标准砝码)的质 量，输出的数字码(BCD码)与电子衡器的控制单元内部程序所编制的程序校准码一致时， 便可完成电子衡器的标定。目前，电子衡器传统上采用的标定方法是在每台电子衡器内置有标定程序，可以 通过在电子衡器的键盘上直接输入密码或衡器内电路短接后进入该标定程序。这种标定方 法的弊端在于衡器经销商和普通的维修网点能很轻易地获得标定密码和标定方法，甚至普 通老百姓都可以在互联网上获得完整的标定方法，从而导致非法标定的广泛存在，于是出 现大量通过非法标定对电子衡器进行作弊的行为，使市场上出现了大量缺斤少两的电子衡 器。计量监督部门即便查到了作弊的电子衡器，但却不能找到进行利用非法标定进行作弊 的源头进行处理，从而形成了治标不治本的状态，令计量监督部门对通过非法标定进行电 子衡器作弊的行为头痛万分。
实用新型内容本实用新型的目的是为了防止通过对电子衡器的非法标定来对电子衡器进行作 弊的行为，提供了防作弊电子衡器标定装置。本实用新型的技术方案是防作弊电子衡器标定装置，包括控制单元、存储单元、 显示单元、按键单元和电源管理单元，其特征在于，还包括刷卡单元、认证单元、通用串行接 口和标准串行接口，上述存储单元、显示单元、按键单元、刷卡单元、认证单元、通用串行接 口和标准串行接口与控制单元呈星形直接连接，电源管理单元与其它各单元和接口电气连 接为其管理和提供工作电源。可选择的，上述电子衡器标定装置还包括与控制单元直接连接的实时时钟单元。可选择的，上述电子衡器标定装置还包括与控制单元直接连接的网络接口。本实用新型的有益效果是由于本实用新型具有刷卡单元和认证单元，当电子衡 器进行标定时，刷卡单元可以读取标定装置使用人员的身份信息，认证单元可以对其身份 信息进行比对认证，从而实现对使用人员的身份识别和权限控制，防止非法标定。同时认证单元还可以对标定装置向外传输的数据信息行进加密，数据的接收方如电子衡器通过其验 证单元对数据信息进行解密，这样，就可以改变现有的电子衡器的标定模式，将标定操作交 给标定装置进行，使得电子衡器无法独自完成标定程序，增强了标定的安全性和可靠性，有 效的防止了利用非法标定进行的电子衡器作弊行为。
图1是本实用新型的电子衡器标定装置的结构原理示意图。图2是本实用新型所针对的电子衡器的结构原理示意图。图3是本实用新型所针对的电子衡器标定系统的结构原理示意图。图4是本实用新型实际使用过程的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。首先介绍本实用新型所述的防作弊电子衡器标定装置，如图1所示，包括控制单 元、存储单元、显示单元、按键单元和电源管理单元，同时还包括刷卡单元、认证单元、通用 串行接口和标准串行接口，上述存储单元、显示单元、按键单元、刷卡单元、认证单元、通用 串行接口和标准串行接口与控制单元呈星形直接连接，电源管理单元与其它各单元和接口 电气连接为其管理和提供工作电源。可选择的，上述电子衡器标定装置还包括与控制单元 直接连接的实时时钟单元和网络接口。下面，为了便于本领域的普通技术人员了解并可以实施本实用新型，对上述防作 弊电子衡器标定装置(简称标定装置)各单元和接口的具体情况做进一步详细的描述控制单元用于实现对标定装置的其它单元和接口的控制。可以选择单片机、微处 理器(MCU)或中央处理器(CPU)，本实施例选用MICROCHIP的微处理器芯片，该公司芯片具 有高安全性和高可靠性等优点。存储单元用于存放标定过程中的相关的程序和数据信息。本实施例采用独立的 EEPROM存储器。如果控制单元内部的存储器足够大的话，存储单元可以不再采用额外的存 储器，把控制单元内部的存储器作为本实用新型的存储单元使用即可，这样控制单元和存 储单元的功能就可以集中在一个微处理器、单片机或中央处理器上实现。显示单元用于向标定装置的使用人员输出并显示信息。本实施例中显示单元采 用IXD显示器，它采用点阵式灰度屏，通过I2C总线或者UART总线(通用串行数据总线)和 控制单元进行通信。按键单元用于标定装置的使用人员向其输入信息。本实施例中按键单元设置有 四个方向键以及一个选择键和一个取消键一共6个键，进一步的也可以考虑添加数字键及 小数点，按键单元通过GPIO(通用输入/输出)总线和控制单元连接。按键单元和显示单 元一起提供了标定装置的人机交互功能。刷卡单元用于读取标定装置使用人员的身份信息。本实施例采用射频识别 (RFID)阅读器，它可以将带有使用人员身份信息的电子标签中的信息通过UART总线(通用 串行数据总线)传输到控制单元中与认证单元进行比对认证，从而实现对使用人员的身份 识别和权限控制，防止非法标定。[0022]认证单元用以对标定装置的使用人员和标定装置自身的身份信息进行比对认证 并进行加密。本实施例中，认证单元由包含了认证程序和加密程序的软体和作为软体载体 的独立的存储器组成，认证单元通过UART总线和控制单元连接。标定装置的认证单元和待 标定的电子衡器的验证单元两者分别完成对标定装置的使用人员和标定装置自身的身份 信息和其它数据信息的加密和解密，两者呈对应关系分别形成加密密匙和解密密匙。如果 数据信息合法，通过认证单元的认证，电子衡器就开放标定装置对其进行标定的限制，标定 过程中操作数据由标定装置的按键单元输入并单向传输到电子衡器，所有传输的数据都经 由双方的标定单元和验证单元进行加密和解密。在这种情况下，单一的电子衡器或标定装 置均无法独立完成标定过程，从根本上防止了非法标定。使用人员的身份信息主要包含了身份号码、刷卡时间和已标定次，标定装置的身 份信息包括了标定设备身份号码，电子衡器的身份信息主要包括已标定的电子衡器的身份 号码。具体信息可以根据需要进行设置。标定装置中的认证单元还具有自动存储数据信息 的功能，每次标定的信息如使用人员，标定装置和电子衡器的身份信息和其它如操作时间、 操作次数等的操作信息都会被自动保存并可被向外传输到计量监督管理平台。为防止标定 人员多次标定，每台电子衡器都有标定次数上限，超过标定上限须通过计量监督管理平台 开放权限。认证单元的硬体采用独立的存储器，也可以共用上述EEPROM存储器，这样，就可 以将存储单元和认证单元在硬件上集成为一体。通用串行接口 用于标定装置和电脑的连接。本实施例采用USB接口，通过该接口 可以将标定装置中的数据传至电脑中，再由电脑通过网络上传至计量监督管理平台。标准串行接口 用于标定装置和电子衡器之间的双向通信。本实施例中采用 RS-232接口，通过该接口标定装置可以向待标定的电子衡器传输加密后的标定装置使用人 员和标定装置身份信息及其它数据信息，电子衡器可以将其身份信息和操作信息反向传输 并存储到标定装置。电源管理单元用以与其它各单元和接口电气连接并管理和提供工作电源。主要 有三种供电方式，一是USB供电、二是锂电池供电、三是外接电源供电。若采用8. 4V和2. 2A 的锂电池供电，整体功耗初步估计能够连续使用十小时以上。实时时钟单元用以为标定装置提供实时时间。本实施例中，实时时钟单元采用独 立的�？椋ü齀2C总线和控制单元通信。可选择的，如果对实时时间的精度要求不高， 也可以考虑使用控制单元内部的实时时钟(RTC)，这样控制单元和实时时钟单元的功能就 可以集中在一个微处理器、单片机或中央处理器上实现，所以本单元为可选单元。网络接口 用以将标定装置的存储单元中的数据直接传输到计量监督管理平台 上。网络接口可以采用以太网接口(RJ-45接口)或/和GPRS网络接口。由于存储单元 中的信息还可以通过通用串行接口传至电脑中，再由电脑通过网络上传至计量监督管理平 台，因而本接口为可选接口。为了便于本领域的普通技术人员进一步了解本实用新型所述的电子衡器标定装 置，下面介绍与其配套使用的防作弊电子衡器，如图2所示，防作弊电子衡器，包括控制单 元、称重传感单元、显示单元、按键单元和电源管理单元，还包括验证单元和标准串口接口， 上述称重传感单元、显示单元、按键单元、验证单元和标准串口接口与控制单元呈星形直接连接，电源管理单元与其它各单元和接口电气连接为其管理和提供工作电源。下面，对上述电子衡器各单元和接口的具体情况做进一步详细的描述控制单元用于实现对电子衡器的其它单元和接口的控制。可以选择单片机、微处 理器(MCU)或中央处理器(CPU)。称重传感单元用于将待称物品的重量转变为电信号。它包含用于盛放待称物品 一个支架，支架与压电传感器连接，待称物品重量的变化会引起传感器的微小形变，从而传 感器输出到控制单元的电压值也会跟着变化，主板根据电压值的变化来确定物品重量的大 小。称重传感单元只输出电压以供控制单元检测并处理。显示单元用于向电子衡器的使用人员输出并显示信息。本实施例中显示单元采 用LED数码管构成的点阵组成，通过I2C总线或者UART总线(通用串行数据总线)和控制 单元进行通信。显示单元将被测物体重量、输入单价信息、总价信息、时间信息、各种提示标 识如提示超重标识和版本标识等显示出来。按键单元用于向电子衡器提供输入接口。待称物体的单价的输入和各种附加功 能如储存、累计、清零、去皮等的使用都通过对按键单元的操作完成。验证单元用以对标定装置传输过来的数据信息进行解密和认证。如果能够顺利 的对标定装置传输过来的数据信息进行解密，识别出使用人员和标定装置的身份信息，则 通过认证，电子衡器就开放标定装置对其进行标定的限制，这时就可以通过标定装置的按 键单元对电子衡器进行标定操作。本实施例中，验证单元以软体的形式存在，其硬件载体为 控制单元自带的存储器，这样控制单元和验证单元就可以集成到同一个单片机、微处理器 或中央处理器。当然，验证单元也可以具有独立的存储器作为硬件载体，但这非优选方案。标准串口接口 用于实现电子衡器标定装置和电子衡器之间的双向通信。本实施 例中采用RS-232接口，通过该接口标定装置可以向待标定的电子衡器传输加密后的标定 装置使用人员和标定装置身份信息及其它数据信息，电子衡器可以将其身份信息和操作信 息反向传输并存储到标定装置。电源管理单元用以与其它各单元和接口电气连接并提供工作电源。主要有三种 供电方式，一是USB供电、二是锂电池供电、三是外接电源供电。若采用8. 4V和2. 2A的锂 电池供电，整体功耗初步估计能够连续使用十小时以上。为了便于本领域的普通技术人员进一步了解本实用新型所述的电子衡器标定装 置，下面介绍主要由防作弊电子衡器标定装置和防作弊电子衡器组成的防作弊电子衡器标 定系统(简称电子衡器标定系统)。如图1、图2和图3所示，防作弊电子衡器标定系统，包 括电子衡器和电子衡器标定装置，还包括计量监督管理平台，所述计量监督管理平台是由 电子衡器、标定装置和标定人员的各种身份信息和操作信息构成的数据库和承载这些数据 库的电脑或服务器构成，它通过网络和标定装置建立直接或间接的数据通信联系；所述电子衡器包括控制单元、称重传感单元、显示单元、按键单元、验证单元和标 准串口接口和电源管理单元，上述电子衡器的称重传感单元、显示单元、按键单元、验证单 元和标准串口接口与电子衡器的控制单元呈星形直接连接；所述电子衡器标定装置包括控制单元、存储单元、显示单元、按键单元、刷卡单元、 认证单元、通用串行接口、标准串行接口和电源管理单元，上述电子衡器标定装置的存储单 元、显示单元、按键单元、刷卡单元、认证单元、通用串行接口和标准串行接口与电子衡器的控制单元呈星形直接连接。电子衡器和标定装置的电源管理单元分别与其它单元和接口电气连接为其管理 和提供工作电源。上述电子衡器和标定装置通过其各自的标准串行接口连接实现相互通信。电子衡 器的验证单元和标定装置的认证单元两者分别完成对使用人员和标定装置的身份信息和 其它数据信息的加密和解密，两者呈对应关系分别形成加密密匙和解密密匙。可选择的，上述电子衡器标定装置还包括与控制单元直接连接的实时时钟单元或 网络接口。由于前述已经分别对电子衡器和电子衡器标定装置的各部件已经做了详细的介 绍，因而对各部件的详细情况本部分内容不再详细描述，请参考之前的描述。为了便于本领域的普通技术人员进一步了解本实用新型所述的电子衡器标定装 置，下面介绍本实用新型所针对的防作弊电子衡器标定系统的标定方法(简称电子衡器标 定系统的标定方法)，包括如下步骤(1)将电子衡器和标定装置通过通用串行接口连接，标定装置和计量监督管理平 台通过USB接口或网络接口间接或直接连接。(2)开启电子衡器和标定装置，标定装置的使用人员通过其携带的电子标签在标 定装置的刷卡单元上刷卡进行使用人员的身份认证。标定装置通过刷卡单元读取电子标签信息，并把电子标签携带的信息传输到其控 制单元进行比对认证，只有通过身份认证的电子标签及其对应的使用人员才具有使用标定 装置的权限，这样就防止了非法人员进行非法标定。(3)标定装置的认证单元将通过身份认证的使用人员的身份信息、标定装置的身 份信息和其它操作信息进行加密，并将加密后的数据信息通过通用串行接口传输到电子衡 器，同时将所述数据信息存储在标定装置的存储单元上。(4)电子衡器的验证单元对接收到的标定装置传输过来的数据信息进行解密，如 果能够顺利解密，识别出使用人员和标定装置的身份信息，则通过认证，电子衡器就开放标 定装置对其进行标定的限制。此时，标定装置的使用人员可以通过标定装置的按键单元对电子衡器进行标定操作。(5)标定装置的使用人员对电子衡器进行标定，标定人员通过标定装置的按键单 元向电子衡器输入各种指令完成电子衡器的标定，并将标定完成后的电子衡器的身份信息 和操作信息反向传输到标定装置的存储单元中。其具体过程是通过确定参数Wfeg (标定时用的标准砝码的重量)和Rsm (零点 的内码値和放置标准砝码时的内码値的差值)来进行标定的，其称重的简易公式为Wm= (R 称重 _R。)*W 标定/R 差值其中Witt为称重时秤盘上所放重量，Raa为称重时秤盘上所放重量的内码値，Rtl为 电子秤处于空秤盘状态时的内码値。以下为针对这种标定方法的操作过程先让电子衡器 处于空秤盘状态，然后标定装置通过标准串行接口从电子衡器中读取当前AD采样的内码 値Rtl(即零点的内码値)；再放置一个标准砝码Wfeg (如10kg/15kg/20kg)到秤盘上，再获 取一个AD采样的内码値Rn ；得到Rsm= Rn-Ro ；将Wfeg和Ratt的値传输给电子衡器，让其记录储存下来，作为以后称重参数，完成标定。(6)标定装置向计量监督管理平台上传标定完成后的数据信息。在标定完成后，此 次标定的所有相关数据信息，如电子衡器的设备号、量程、精度、厂家、检定维修记录、出厂 编号、标定人员和标定设备编号等一系列信息，都将暂时储存在标定装置的存储单元上，当 连接上网络或电脑时，通过网络和电脑将所有数据信息上传至计量监督管理平台的后台数 据库中。如果标定装置上的信息数据储存满了，则该设备不能继续使用，需将所有数据上传 后，方可进行下一次标定。这样计量监督管理平台就可以对每次标定进行监督控制，在出现 问题时也能很快查出问题源头，从而有效防止非法标定。为了便于本领域的普通技术人员进一步了解本实用新型所述的电子衡器标定装 置，下面介绍计量监督管理部分利用本实用新型防止非法标定的流程进行详细描述。如图 4所示，1.计量部门建立计量监督管理平台，该平台有包含电子衡器各种身份信息和标定 操作信息的数据库和作为数据库载体的电脑或服务器组成。2.电子衡器生产厂家在各地市州建立电子衡器代理经销商和经过厂家或计量部 门授权的电子衡器维修中心。电子衡器生产厂家向电子衡器代理经销商批发产品，出现产 品故障时，电子衡器使用者则将电子衡器送入维修中心维修。3.计量部门对维修中心的维修人员授权维修资质并监督。同时进行技术培训。4.计量部门对厂家的衡器产品资质认定。5.计量部门将授权的维修人员身份录入衡器管理数据库。6.计量部门对厂家提供的电子衡器代理经销商进行备案并录入计量监督管理平 台，定期对电子衡器代理经销商进行定期检查以确定其无非法标定行为。7.厂家将出厂的产品数据信息上传给计量监督管理平台。8.生产厂家将衡器批发给电子衡器代理经销商；电子衡器代理经销商再将产品 销售给电子衡器使用者如集贸市场、餐饮店和大卖场等等最终用户。9.计量部门随时对电子衡器使用者进行定期巡检，以检查电子衡器称量的准确 性。10.产品出现故障后，电子衡器使用者将衡器送交维修中心处理。11.维修中心的维修人员通过电子衡器标定装置将电子衡器与网络或电脑连接， 维修人员通过电子标签刷卡取得标定装置使用人员的合法身份，同时通过标定装置验证电 子衡器的合法身份，如果标定装置使用人员和电子衡器均具有合法身份，则进入对电子衡 器的标定程序，无卡或身份不合格则不能进行标定。12.标定完成后，标定装置将通过电脑或网络自动将该次标定的身份信息和操作 信息上传给计量监督管理平台。 在对物品称重时，本实用新型所应用的电子衡器和一般的电子衡器如电子秤一样 进行操作称重。和一般的电子衡器主要区别在于标定的时候，一般电子衡器是通过添加短 路块或输入密码进入标定程序进行标定的，它可以独自完成标定。而本实用新型所应用的 电子衡器是由外部专用的标定装置触发并且进行标定操作的，电子衡器法独自完成标定， 必须借助外部的标定装置。计量部门通过建立计量监督管理平台就可以有效的对电子衡器 进行监控，防止非法标定的出现，从而有效的防止通过对电子衡器的非法标定来对电子衡器进行作弊的行为。 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实 用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。 本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用 新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
权利要求一种防作弊电子衡器标定装置，包括控制单元、存储单元、显示单元、按键单元和电源管理单元，其特征在于，还包括刷卡单元、认证单元、通用串行接口和标准串行接口，上述存储单元、显示单元、按键单元、刷卡单元、认证单元、通用串行接口和标准串行接口与控制单元呈星形直接连接，电源管理单元与其它各单元和接口电气连接为其管理和提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的防作弊电子衡器标定装置，其特征在于，所述电子衡器标定 装置还包括与控制单元直接连接的实时时钟单元。
3.根据权利要求1所述的防作弊电子衡器标定装置，其特征在于，所述电子衡器标定 装置还包括与控制单元直接连接的网络接口。
专利摘要本实用新型涉及防作弊电子衡器标定装置，包括控制单元、存储单元、显示单元、按键单元和电源管理单元，其特征在于，还包括刷卡单元、认证单元、通用串行接口和标准串行接口，上述存储单元、显示单元、按键单元、刷卡单元、认证单元、通用串行接口和标准串行接口与控制单元呈星形直接连接，电源管理单元与其它各单元和接口电气连接为其管理和提供工作电源。由于本实用新型具有刷卡单元和认证单元，可以改变现有的电子衡器的标定模式，将标定操作交给标定装置进行，使得电子衡器无法独自完成标定程序，增强了标定的安全性和可靠性，有效的防止了非法标定，从而有效的防止通过对电子衡器的非法标定来对电子衡器进行作弊的行为。
文档编号G01G23/01GK201688910SQ201020134978
公开日2010年12月29日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者刘川杰, 刘耘丰, 唐飞, 张兵, 李小华, 李航, 袁兵, 许涛, 陈红波, 马新文 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司
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