CN102226711B - 一种车辆动态称重方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆动态称重方法及装置，该装置包括：两块相互连接的称重平台，用于承载驶过的被称重车辆；至少两组称重传感器，分别设置在两块称重平台上，用于采集被称重车辆各轴的轴载信号；称重数据处理器，用于接收轴载信号，并根据轴载信号生成被测车辆的轴重数据。以使称重测量能够使表征行驶状态的数据量得到满足，并解决被测车辆的倒车等车辆行驶状态的识别问题，从而提高称重精度。

Description

一种车辆动态称重方法及装置
技术领域
本发明关于车辆称重技术，特别是用于高速公路等道路上的车辆动态称重技术，具体的讲是一种车辆动态称重方法及装置。
背景技术
目前，车辆动态称重系统广泛应用于高速公路、矿山以及港口等载货车辆的称重系统中，为交通管理、超限超载治理以及进出口监管起到了重要的作用。
在现有技术中，车辆动态称重系统的称台采用的是面宽为0.8m左右的单称台，这种单称台的车辆动态称重系统的弊端是：
（一）受称台台面宽度的限制，即使被测车辆在低速行驶的情况下，车辆动态称重系统所采集的数据也很难完全表征车辆行驶的振动特征。因此，称重精度难以满足要求。
（二）在实际应用中，称量车重的现场往往车况复杂，车辆通常会排队等候称重、付费和卸载等，车辆的车轮可能会在称台上随机停止、启动或倒车等，如果无法准确识别出倒车等车辆行驶状态，就会导致错误的动态称重信息。
发明内容
本发明实施例提供了一种车辆动态称重方法及装置，以使称重测量能够包含被测车辆自身振动的整个振动过程，并解决被测车辆的倒车等车辆行驶状态识别问题，从而提高称重精度。
本发明的目的之一是，提供一种车辆动态称重方法，该方法包括：采用两块相互连接的称重平台承载驶过的被称重车辆；分别获取两块称重平台上各自设置的称重传感器采集的被称重车辆各轴的轴载信号；根据轴载信号生成被测车辆的轴重数据。
两块称重平台均为矩形，且两块称重平台之间为铰接连接。
在两块称重平台中的一块称重平台上设置两组称重传感器，并在两块称重平台中的另一块称重平台上设置一组称重传感器；分别获取两块称重平台上的三组称重传感器采集的被称重车辆各轴的轴载信号。
根据三组称重传感器采集的轴载信号的时序，判断出被称重车辆在两块称重平台上的行驶状态。
车辆动态称重方法还包括：采用线圈对被称重车辆的到达进行检测，生成称重测量触发信号；采用轮轴对被称重车辆各轴的轴型进行检测，生成轴型信号；采用红外光栅对被称重车辆的存在进行检测，生成收尾信号；根据各轴的轴载信号和对应的轴型信号生成各轴的动态称重数据和轴型数据；对动态称重数据进行处理获取轴重有效数据；对轴重有效数据进行三角函数逼近处理获取轴重基准数据和修正数据；根据轴型数据、轴重基准数据、修正数据以及收尾信号获取被称重车辆的轴重、轴型、轴组重、轴速等车辆信息，并输出车辆信息。
本发明的目的之一是，提供一种车辆动态称重装置，该装置包括：两块相互连接的称重平台，用于承载驶过的被称重车辆；至少两组称重传感器，分别设置在两块称重平台上，用于采集被称重车辆各轴的轴载信号；称重数据处理器，用于接收轴载信号，并根据轴载信号生成被测车辆的轴重数据。
两块称重平台均为矩形，且两块称重平台之间为铰接连接。
两块称重平台中的一块称重平台上设置两组称重传感器，并在两块称重平台中的另一块称重平台上设置一组称重传感器；称重数据处理器分别获取两块称重平台上的三组称重传感器采集的被称重车辆各轴的轴载信号。
称重数据处理器包括轴行驶状态识别单元，用于根据三组称重传感器采集的轴载信号的时序，判断出被称重车辆在两块称重平台上的行驶状态以及平台板上的轴数及每根轴的轴信息。
车辆动态称重装置还包括：线圈，用于对被称重车辆的到达进行检测，生成称重测量触发信号；轮轴，用于对被称重车辆各轴的轴型进行检测，生成轴型信号；红外光栅，用于对被称重车辆的存在进行检测，生成收尾信号；称重数据处理器包括：数据生成单元，用于根据各轴的轴载信号和对应的轴型信号生成各轴的动态称重数据和轴型数据；有效数据获取单元，用于对动态称重数据进行处理获取轴重有效数据；三角函数逼近单元，用于对轴重有效数据进行三角函数逼近处理获取轴重基准数据和修正数据；轴重输出单元，用于根据轴型数据、轴重基准数据、修正数据以及收尾信号获取被称重车辆的轴重、轴型、轴组重、轴速等车辆信息，并输出车辆信息。
本发明的有益效果在于，能够对所有通过车道的车辆进行动态称重，可以利用两块称重平台、三组称重传感器采集的三个通道的数据时序关系识别出被称车辆的倒车情况。由于车轴通过不同称重平台与通道的时刻不同，轴载数据存在一定时间差，还可以对称重精度起到一定补偿作用。本发明方案不仅能大大提高称重的精度，还能有效地判断车辆行驶方式、轴行驶方式、判断轴型，判断作弊行驶，防止因为不正常行驶造成的丢车、丢轴、丢重量等现象的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例车辆动态称重装置的结构示意图；
图2为本发明实施例车辆动态称重方法流程图；
图3为本发明实施例车辆动态称重装置的结构框图；
图4为本发明实施例车辆动态称重装置的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，为本实施例的连体称台称重装置的布置方案。其中，采用铰接件103将称重平台101和称重平台102进行铰接，形成用于承载被称重车辆的铰接式称重平台。称重平台101和称重平台102之间中心距离约800mm。
称重平台101的四个角的支点上设置有称重传感器（104a和104b、105a和105b）。称重平台102一侧的二个角的支点上设置有称重传感器（106a和106b）。其中，传感器104a和传感器104b相连接并组成第一组传感器，传感器105a和传感器105b相连接并组成第二组传感器，传感器106a和传感器106b相连接并组成第三组传感器。
称重平台101依靠位于其四个角的支点固定、支撑，称重平台102的一侧依靠位于该侧两端的支点支撑，另一侧通过铰接件103与称重平台101铰接，通过铰接件103力的传导使传感器105a和传感器105b受力，从而保证在称重平台101受力时称重平台102不受力，称重平台102受力时，称重平台101也受力。
由于称重平台的长度在机械结构上没有限制，所以称重平台的宽度在实际使用时采用与路面其宽，可以做到满路面覆盖。
线圈107可设置于两块称重平台中心连线的延长线上；红外光栅108位于称重平台101的中心线位置；轮轴109长度1.9m，位于光栅后方1.5m处。利用红外光栅108、线圈107和轮轴109控制称重平台的信号输出。轮轴109由一组压力传感器组成，每组压力传感器的个数可为14至18个。
数字接线盒110分别与称重传感器（104a和104b、105a和105b、106a和106b）、线圈107、红外光栅108、轮轴109和称重数据处理器111相连接。用于将各种数据传送给称重数据处理器111。
被称重车辆沿着图1所示的行车方向行驶，车辆首先通过线圈107，并将线圈107触发；然后车辆通过称重平台101，遮挡红外光栅108，并对称重平台101产生压力同时第一组称重传感器（104a和104b）及第二组称重传感器（105a和105b）开始采集称重数据；然后车辆通过称重平台102，并对称重平台102产生压力同时第三组称重传感器（106a和106b）开始采集称重数据。然后轮轴109开始判断车辆各轴的胎型。在红外光栅108触发期间，称重平台的各个称重传感器输出波形；当称重数据处理器111收到数字接线盒110发回的数据时，分别判断出轴重、轴速、轴型等信息，并根据两块称重平台采集的称重数据的时序关系分辨出被称重车辆的行驶状态（如：正向行驶还是倒车），统计正确的车辆信息。
如图2所示，本实施例的车辆动态称重方法包括：采用两块相互连接的称重平台承载驶过的被称重车辆（步骤S101）；分别获取两块称重平台上各自设置的称重传感器采集的被称重车辆各轴的轴载信号（步骤S102）；根据轴载信号生成被测车辆的轴重数据（步骤S103）。
本实施例的车辆动态称重方法能够对所有通过车道的车辆进行动态称重，可以利用两块称重平台、三组称重传感器采集的三个通道的数据时序关系识别出被称车辆的倒车情况。由于车轴通过不同称重平台与通道的时刻不同，轴载数据存在一定时间差，还可以对称重精度起到一定补偿作用。本发明方案不仅能大大提高称重的精度，还能有效地区分争车、倒车、判断轴型，判断作弊行驶，防止因为不正常行驶造成的丢车、丢轴、丢重量等现象的发生。
实施例2
如图3所示，本实施例的车辆动态称重装置包括：两块相互连接的称重平台，用于承载驶过的被称重车辆；三组称重传感器，分别设置在两块称重平台上，用于采集被称重车辆各轴的轴载信号；称重数据处理器，用于接收轴载信号，并根据轴载信号生成被测车辆的轴重数据；对外数据接口或显示屏，用于将所述的轴重数据输出。
两块称重平台均为矩形，且两块称重平台之间为铰接连接。
两块称重平台中的一块称重平台上设置两组称重传感器，并在两块称重平台中的另一块称重平台上设置一组称重传感器；称重数据处理器分别获取两块称重平台上的三组称重传感器采集的被称重车辆各轴的轴载信号。
称重数据处理器包括：轴行驶状态识别单元，用于根据三组称重传感器采集的轴载信号的时序，判断出被称重车辆在两块称重平台上的行驶状态。
车辆动态称重装置还包括：线圈，用于对被称重车辆的到达进行检测，生成称重测量触发信号；轮轴，用于对被称重车辆各轴的轴型进行检测，生成轴型信号；红外光栅，用于对被称重车辆的存在进行检测，生成收尾信号；称重数据处理器包括：数据生成单元，用于根据各轴的轴载信号和对应的轴型信号生成各轴的动态称重数据和轴型数据；有效数据获取单元，用于对动态称重数据进行处理获取轴重有效数据；三角函数逼近单元，用于对轴重有效数据进行三角函数逼近处理获取轴重基准数据和修正数据；轴重输出单元，用于根据轴型数据、轴重基准数据、修正数据以及收尾信号获取被称重车辆的轴重、轴型、轴组重、轴速等车辆信息，并输出车辆信息。
轴行驶状态识别单元，根据两块台面的压力数据判断车辆的行驶方向。如果车辆属于正向行驶，则根据轴载数据计算轴重、轴速等信息，并将车轴数据存储到某存储器；如果车辆属于逆向行驶，即倒车，则将存储器中的对应车辆信息删除。当车轴完全通过传感器后，再根据存储器中的对应数据统计整车数据。最后，根据实际需要，由外数据接口或显示屏将整车动态称重结果进行存储管理，并在适当的时机与外界交互，向外发送车辆称重数据。
如图4所示，在本实施例中动态称重的数据和信号流向包括。第一组称重传感器、第二组称重传感器和第三组称重传感器将三路模拟轴载信号传入数字接线盒，数字接线盒经过对模拟信号的调理，放大，A/D转化，输出三路轴载数据数字信号。
称重数据处理器接收数字接线盒传来的轴载数据数字信号、轮轴传来的轴型信号，红外光栅传来的收尾信号，经过对轴载数据的导数运算处理和/或小波运算处理获取有效数据，对有效数据进行三角函数逼近以及基准值的修正，结合轴型数据的处理、分析、计算得到轴重，轴组重，轴型，轴速，轴距，轴数，轴组数等数据，并控制液晶显示部件显示相关数据和状态，并负责对外通讯。
称重数据处理器可以是工业计算机，其中的数据生成单元用于根据每轴的轴载信号和轴型信号生成该轴的动态称重数据和轴型数据，还用于上、下称重平台点（以下简称上、下称点）的确认。
有效数据获取单元，用于对动态称重数据进行处理获取轴重有效数据；其中有效数据获取单元包括：有效数据的起点模块和终点确认。小波滤波用于对有效数据进行滤波，去除高频信号的干扰。
三角函数逼近单元，用于对轴重有效数据进行三角函数逼近处理获取轴重基准数据和修正数据；
轴型判定模块、用于进行连轴的判定，即：被称重车辆的轴是单轴、双连轴或三连轴。修正模块，用于对轴重基准值进行修正，使其更准确。
三角函数拟合处理包括下式：
f(x)=A0+a1*sin(w*xi)+b1*cos(w*xi)或该式的余弦函数、正切函数或余切函数的变换式；其中，
A0为轴重的基准值，a1、b1和w为轴重的修正值。
对基准值与修正值的设置为：对基准值的设置，选取轴重有效数据的起始点到轴重有效数据的终点间数据的算术平均值。
本发明能够对所有通过车道的车辆进行动态称重，可以利用两块称重平台、三组称重传感器采集的三个通道的数据时序关系识别出被称车辆的倒车情况。由于车轴通过不同称重平台与通道的时刻不同，轴载数据存在一定时间差，还可以对称重精度起到一定补偿作用。本发明方案不仅能大大提高称重的精度，还能有效地区分倒车、判断轴型，判断作弊行驶，防止因为不正常行驶造成的丢车、丢轴、丢重量等现象的发生。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种车辆动态称重方法，其特征是，所述的方法包括：
采用两块相互连接的称重平台A和称重平台B承载驶过的被称重车辆；
分别获取所述的称重平台A和称重平台B上各自设置的称重传感器采集的所述被称重车辆各轴的轴载信号；
根据所述的轴载信号生成所述被测车辆的轴重数据及轴行驶状态数据；
采用铰接件将所述的称重平台A和称重平台B进行铰接，在称重平台A受力时称重平台B不受力，称重平台B受力时，称重平台A也受力；
两块称重平台均为矩形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，在所述两块称重平台中的一块称重平台上设置两组称重传感器，并在所述两块称重平台中的另一块称重平台上设置一组称重传感器；
分别获取两块称重平台上的三组称重传感器采集的所述被称重车辆各轴的轴载信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，根据三组称重传感器采集的轴载信号的时序，判断出所述被称重车辆在两块称重平台上的行驶状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的方法还包括：
采用线圈对所述被称重车辆的到达进行检测，生成称重测量触发信号；
采用轮轴对所述被称重车辆各轴的轴型进行检测，生成轴型信号；
采用红外光栅对所述被称重车辆的存在进行检测，生成收尾信号；
根据各轴的轴载信号和对应的轴型信号生成各轴的动态称重数据和轴型数据；
对所述的动态称重数据进行处理获取轴重有效数据；
对所述的轴重有效数据进行三角函数逼近处理获取轴重基准数据和修正数据；
根据所述的轴型数据、轴重基准数据、修正数据以及收尾信号获取被称重车辆的轴重、轴型、轴组重、轴速车辆信息，并输出所述的车辆信息。
5.一种车辆动态称重装置，其特征是，所述的装置包括：
两块相互连接的称重平台A和称重平台B，用于承载驶过的被称重车辆；
至少两组称重传感器，分别设置在所述的称重平台A和称重平台B上，用于采集所述被称重车辆各轴的轴载信号；
称重数据处理器，用于接收所述的轴载信号，并根据所述的轴载信号生成所述被测车辆的轴重数据及轴行驶状态数据；
铰接件，用于将所述的称重平台A和称重平台B进行铰接，在称重平台A受力时称重平台B不受力，称重平台B受力时，称重平台A也受力；
两块称重平台均为矩形。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征是，在所述两块称重平台中的一块称重平台上设置两组称重传感器，并在所述两块称重平台中的另一块称重平台上设置一组称重传感器；
所述的称重数据处理器分别获取两块称重平台上的三组称重传感器采集的所述被称重车辆各轴的轴载信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征是，所述的称重数据处理器包括：
轴行驶状态识别单元，用于根据三组称重传感器采集的轴载信号的时序，判断出所述被称重车辆在两块称重平台上的轴行驶状态以及轴数及每根轴的轴信息。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的装置还包括：
线圈，用于对所述被称重车辆的到达进行检测，生成称重测量触发信号；
轮轴，用于对所述被称重车辆各轴的轴型进行检测，生成轴型信号；
红外光栅，用于对所述被称重车辆的存在进行检测，生成收尾信号；
所述的称重数据处理器包括：
数据生成单元，用于根据各轴的轴载信号和对应的轴型信号生成各轴的动态称重数据和轴型数据；
有效数据获取单元，用于对所述的动态称重数据进行处理获取轴重有效数据；
三角函数逼近单元，用于对所述的轴重有效数据进行三角函数逼近处理获取轴重基准数据和修正数据；
轴重输出单元，用于根据所述的轴型数据、轴重基准数据、修正数据以及收尾信号获取被称重车辆的轴重、轴型、轴组重、轴速车辆信息，并输出所述的车辆信息。
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