CN101865722B - 一种车辆动态称重方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆动态称重方法，该方法包括如下步骤：步骤A，测距步骤；步骤B，数据转换步骤；步骤C，形变量处理步骤；步骤D，车辆整体载重信息计算步骤；步骤E，车辆整体载重信息发送步骤；步骤F，GPS定位步骤。本发明采用超声波测量汽车弹簧钢板上的形变量来计算汽车的载重量，并通过GPRS无线网络将载重信息实时传递到服务器，实现了对于车辆载重信息的动态测量，可广泛应用在物流和公路管理等领域。

Description

一种车辆动态称重方法
技术领域
本发明涉及一种车辆称重方法，具体涉及一种车辆动态称重方法。
背景技术
车辆的称重一直是治理公路超限超载，确保车辆行驶安全的重要手段。传统的载重车辆的称量有两种，一种是固定的地中衡称量；另一种是公路收费站的称重器称量。这两种方法都有其不可避免的缺陷和缺点。固定的地中衡测量精度较高，但属于集中称量，载重车辆要到固定的称重场所，并且建设该场所占地大、投入多、维护费用高。公路收费站的称重器称量是在车辆不停驶的情况下对车辆的轴重进行称量累加，这种称量方法精密度和精确度相对较差，容易产生较大误差，不仅起不到准确计量的作用并且造价昂贵。因此如何实现对于车辆载重的精准测量，保证对于车辆在整个运行过程中载重情况的实时准确的了解，同时又能够大幅度地降低造价和运营费用，就成为车辆载重测量的一个重要的研究目标。
发明内容
由鉴于此，本发明的目的是提供一种车辆动态称重方法，能对车辆载重数据进行实时采集，并将采集结果进行统计分析，最后通过GPRS无线网络传输到服务器，该方法精度高、使用方便，可以实现对车辆的载重情况进行实时检测。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种车辆动态称重方法，该方法包括如下步骤：
步骤A，测距步骤，通过超声波发射器对汽车弹簧钢板发射超声波，利用安装在车体上的超声波位移传感器测量汽车弹簧钢板的形变量；
步骤B，数据转换步骤，将测量到的汽车弹簧钢板的形变量进行采样并转换为电量，对微弱的电量信号进行放大以提高精度，然后将转换后的电量进行模拟/数字转换，转换为可以处理的数字量；
步骤C，形变量处理步骤，将得到的对应于汽车弹簧钢板的形变量数字量，按照车体弹性材料与载重关系，经MCU过计算得到该弹性材料对应的车辆局部载重；
步骤D，车辆整体载重信息计算步骤，将安装在车体上能反映车辆载重的多个超声波位移传感器经上述步骤A到步骤C处理后，根据得到的数据进行综合处理，得到车辆整体载重；
步骤E，车辆整体载重信息发送步骤，将车辆整体载重信息通过GPRS模块，利用无线网络，发送给服务器。
进一步，还包括步骤F，GPS定位步骤，设置GPS定位模块，并实时将测得的车辆定位和速度信息通过GPRS模块，发送给服务器。
本发明的有益效果为：
本发明采用超声波测量汽车弹簧钢板或其它弹性材料上的形变量来计算汽车的载重量，并通过GPRS无线网络将载重信息实时传递到服务器，实现了对于车辆载重信息的动态测量。本发明具有测量精度高、测量方便的特点，同时载重信息实时动态测量也保证了车辆载重信息的真实性和实时性。
本发明的车辆速度监测部分采用GPS定位系统，一方面可以实时了解车辆的定位信息，同时还可以实时监测车辆的速度状态。根据载重传感器的运行原理，在车辆速度为0，即车辆静止的条件下，即时启动车辆载重测量流程，实时监控车辆的载重状况。
本发明采用GPRS模块进行数据发送，将车辆的定位信息，速度信息以及载重信息实时准确地传输到服务器，同时还可以实时接收来自服务器的控制指令，实时调整车辆的各种受控参数。GPRS模块可以实现服务器对于运行车辆在整个行走过程中的各种状态，包括载重信息的动态监控。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书或者附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
本发明中称重的理论依据如下：
车辆的悬挂系统是车辆的承重实现，是由弹性材料（例如弹簧钢板）安照不同的结构类型实现承重，弹性材料的变形遵循胡克定律。该定律是材料力学和弹性力学的基本定律之一，其表达式为                                                
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。在屈服范围内材料的形变和受力呈线性关系。其中k是弹性材料的弹性系数，由弹性材料的性质决定。弹性材料的并联和串联的关系表达式为
Figure 457922DEST_PATH_IMAGE002
或者
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。车辆的悬挂方式分为5种，其钢板的结构不同，但都属于串联结构。其刚度的计算式为：
Figure 36540DEST_PATH_IMAGE004
（无骑马螺栓）
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为修正系数，
Figure 828915DEST_PATH_IMAGE006
 ，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
 ，l为钢板的片长，I为计算截面积的惯性矩，
Figure 310843DEST_PATH_IMAGE008
,
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，。固定截面积外惯性矩无穷大（汽车板弹簧材料见国家强制标准GB1222—84）。
本发明的称重部分就是根据上述原理而设计的。在对汽车弹簧钢板刚度精确计算后，通过超声波位移传感器对汽车弹簧钢板变形进行测量以探知钢板的形变量，根据不同车辆类型制定相应的形变量-载重对照表，将形变量转换为载重参数。
如图1所示，本发明包括如下步骤：
步骤A，测距步骤，通过超声波发射器对汽车弹簧钢板发射超声波，利用安装在其上超声波位移传感器测量汽车弹簧钢板的形变量；
步骤B，数据转换步骤，将测量到的汽车弹簧钢板的形变量进行采样并转换为电量，对微弱的电量信号进行放大以提高精度，然后将转换后的电量进行模拟/数字转换，转换为可以处理的数字量；
步骤C，形变量处理步骤，将得到的对应于汽车弹簧钢板的形变量数字量，按照车体弹性材料与载重关系，经MCU过计算得到该弹性材料对应的车辆局部载重；
步骤D，车辆整体载重信息计算步骤，将安装在车体上能反映车辆载重的多个超声波位移传感器经上述步骤A到步骤C处理后，根据得到的数据进行综合处理，得到车辆整体载重；
步骤E，车辆整体载重信息发送步骤，将车辆整体载重信息通过GPRS模块，利用无线网络，发送给服务器；
步骤F，GPS定位步骤，设置GPS定位模块，并实时将测得的车辆定位和速度信息通过GPRS模块，发送给服务器。
采用超声波发生器发射超声波，利用超声波位移传感器测得的超声波反馈信号强度就代表着弹性材料形变的程度，同时超声波反馈信号转换为电信号，经过温度补偿电路和抗干扰电路保证了信号的稳定性，并经过放大后形成可以进行模数转换的信号，在模数转换后得到与弹性材料形变量对应的数字量，并通过MCU进行处理，对由于弹性材料的非线性造成的数据非线性进行修正，得到比较真实地反映弹性材料形变量的数字结果，按照车体弹性材料与载重关系，经MCU过计算得到该弹性材料对应的车辆局部载重；MCU通过485总线连接多个超声波位移传感器，这些超声波位移传感器安装在车体不同的位置，可以得到多处该弹性材料对应的车辆局部载重，MCU将获取的车辆不同位置的重量进行综合、计算，最后得到整个车体的载重。然后MCU启动它控制的GPRS模块，通过无线网络将该车辆的载重发送给远端的服务器。同时MCU还连接GPS定位模块，获取本车的实时定位信息，也通过GPRS模块向服务器发送。
本发明采用GPRS模块进行数据发送，将车辆的定位信息，速度信息以及载重信息实时准确地传输到服务器，同时还可以实时接收来自服务器的控制指令，实时调整车辆的各种受控参数。GPRS模块可以实现服务器对于运行车辆在整个行走过程中的各种状态，包括载重信息的动态监控。
本发明步骤F中，采用GPS定位模块进行车辆速度监测，一方面可以实时了解车辆的定位信息，同时还可以实时监测车辆的速度状态。根据载重传感器的运行原理，在车辆速度为0，即车辆静止的条件下，即时启动车辆载重测量流程，实时监控车辆的载重状况。
定位信息中包含了车辆的速度信息，测量定位信息的传感器需要在车辆停止的状态下测量，才能保证测量数据的准确性，而发送给服务器的车辆速度信息也可以反映车辆是否出于静止状态，服务器可以根据上述信息真实可靠地获取车辆位置信息和实时的车辆载重信息。
本发明解决了载重车辆的称重问题，实现了载重车辆的载重动态监控，可广泛应用在物流和公路管理等领域。

Claims (2)

1.一种车辆动态称重方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤A，测距步骤，通过超声波发射器对汽车弹簧钢板发射超声波，利用安装在车体上的超声波位移传感器测量汽车弹簧钢板的形变量；
步骤B，数据转换步骤，将测量到的汽车弹簧钢板的形变量进行采样并转换为电量信号，对微弱的电量信号进行放大以提高精度，然后将转换后的电量信号进行模拟/数字转换，转换为可以处理的数字量；
步骤C，形变量处理步骤，将得到的对应于汽车弹簧钢板的形变量的数字量，按照车体弹性材料与载重关系，经过MCU计算得到该弹性材料对应的车辆局部载重；
步骤D，车辆整体载重信息计算步骤，将安装在车体上能反映车辆载重的多个超声波位移传感器经上述步骤A到步骤C处理后，根据得到的数据进行综合处理，得到车辆整体载重；
步骤E，车辆整体载重信息发送步骤，将车辆整体载重信息通过GPRS模块，利用无线网络，发送给服务器。
2.根据权利要求1所述的一种车辆动态称重方法，其特征在于：还包括步骤F，GPS定位步骤，设置GPS定位模块，并实时将测得的车辆定位和速度信息通过GPRS模块，发送给服务器。
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