CN102359812A

CN102359812A - 非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统及标定方法

Info

Publication number: CN102359812A
Application number: CN2011101912576A
Authority: CN
Inventors: 王洪业
Original assignee: HUNAN FEIYI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUNAN FEIYI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2012-02-22

Abstract

非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统及标定方法，该治超安全监控系统包括车载系统、终端监控中心，车载系统包括应力检测传感器、接线盒、无线发射模块及天线、无线接收模块及天线、车载重量显示仪、GPS/GPRS及天线，各应力检测传感器安装在半挂车架轮轴中部及两边；各应力检测传感器与接线盒连接，接线盒与无线发射模块及天线连接，再通过无线发射模块及天线与车载重量显示仪连接，车载重量显示仪经RS232通信接口与GPS/GPRS及天线相连接；终端监控中心通过GPS与GSM系统与车载系统的GPS/GPRS及天线相连接。本发明还包括标定方法。本发明结构简单，安装简便，标定操作简单。

Description

非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统及标定方法

技术领域

本发明涉及一种车载重量显示治超安全监控系统及标定方法，尤其是涉及一种适于在线营运载重车辆，非介入式安装、标定车载前端重量显示，后端监控中心GPS/GIS治超安全监控系统及标定方法。

背景技术

公路运输车辆超载情况非常严重，相关监管部门投入了大量物力、财力开展对超载的全国统一治理，主要手段是设立监测站，安装大型电子衡器，依次排查或辅以便携轴重秤流动巡查，效果尚不完全理想。

为检测车辆超载及报警问题，中国发明专利申请CN200410040033.5公开了一种在公路路面上安装压力传感器，针对过往车辆对路面挤压强进行分析，间接确定载荷状况、判定车载安全。这种系统本质与固定电子衡器监测相近，仍属定点检测，精度并不高，对车辆逃逸检测点、中途卸货、二次装载仍无法处理，也难以形成全过程监控及统一管理中心。

中国发明专利申请 200610072437.1号于2006年公开了一种能实时或间隔定时对车辆载荷跟踪检查的治超系统，由车载单元直接发送信息到远程数据处理中心，发现超载即通知附近检查站进行排查。这一系统运行中会遇到一系列实际问题：首先要独立建立一个所有车辆的数据库，工作量大；其次需在每条路上设立现场检查单元，无疑加大资金、人力投入；此外，所有车辆均定时发送到数据监控终端，中心服务器通信流量太大，且以数据传输为主，未直接涉及关键的车载检测部分。

中国发明专利CN 100342223C于2007年公开了一种汽车超载自动识别方法：在公路入口通道设置摄像头以判别车型，预置汽车载荷压力传感器，检测压力，经计算机处理获取该车是否超载是否允许通过的结论。也属于定点检查，每车检查，遇到超载车处理，将使车辆流量下降，影响道路畅通。

CN101620002A于2009年公开了一种基于GPS的超载自动报警系统， CN101819058A于2010年公开了一种自助式车载重量实时监控装置，两发明均提出利用GPS/GPRS资源的车载报警系统，克服了CN200610072437.1方案的某些缺陷，但该发明的载荷检测解决方案需在车架上安置4~12号标准轮辐式称重传感器，与此发明相似的还有ZL200920068809.2车载称重系统，所采用的成品轮辐式称重传感器，称重精度虽然较高，但价格高，实施时还有一系列缺点：首先，安装时需拆开车架，费时费力，不易大量推广；其次，对定型车辆车厢还有增高的限制，一般中小型货车，加装传感器后增加车厢高度需﹤10mm才满足重心安全要求；另外，此方案只能适于整体车架，难以适于目前重载6轴车辆的结构；最后，此系统只是一种声、光定值报警装置，不能提供载荷具体数值。

CN10556184A于2009年公开了一种超重识别GPS监控通信系统。与前述CN101620002A相同，借助现有GPS及GSM全球通信系统进行对每台加装车辆的全程、全时段超重检测监控。该系统公开的重量检测压力感应模块采用直接粘贴在车辆上的电阻应变片方式，其最大缺点为难以保证应变片长期工作的稳定及防护问题。车架现场贴片时无法确保环境良好，操作定向有限，也难以采用需经高温固化/后固化、加压的专用胶水，现有瞬干胶可室温固化，只能适于大型结构件的静态测量，不耐冲振，在潮湿环境下工作可靠性差。

CN10887639A于2010年公开了一种基于CAN总线的车辆检测系统和检测方法，其通过CAN总线采集车辆多种实时运行信息，经GPS传到监控中心。但该方法不是对车辆直接进行重量检测，而是通过发动机输出功率、车身用电器电功率，计算出驱动车辆的运动功率，再据车辆位置与车速查表获得运行时的滚动摩擦系统与车辆类型相关的横截面积，风阻系数及自重计算运行中空气阻力，最终综合计算折合成总载重量，最后给出超载报警。众多的复杂参数计算，很难给出准确的实用精度值，实际运用也比较困难。

中国专利ZL200420110095.4于2005年公开了一种汽车超载监控监测系统，利用安装在轮胎中的胎压/温度传感器进行检测报警。车载胎压检测系统（TPMS）传感器的胎压与重量之间除受温度影响外，还有其他多种影响存在，难以确定准确的对应关系，无法保证报警精度，也无法进行快速标定。

中国专利ZL200720078969.6于2008年公开了一种超载监控器，主要由超载信号检测及车载报警器两部分组成，超载检测由安装在车架纵梁及底盘横梁之间的套筒检测装置进行，套筒不同高度上分别安装检测板簧位移的红外发射与接收元件，以确定具体的位移数据点，最后于仪表上给出：未超载、轻微超载与严重超载几种声光报警，在严重超载时可关闭发动机供电。除精度有限，只能粗略估测外，无法进行远程终端直接监控。

CN201173812Y于2008年12月公开了一种车载超载自动报警装置，包括主控模块、汽车轴重传感器及无线通信模块。轴重传感器设置在汽车钢板弹簧上，采集板簧变形量，再由主控模块判断是否超载，超载时无线通信发到远程终端管理执法。本装置为定点检测，其缺点是，首先与前述CN200610072437.1发明专利相似，需自建远程中心，颇多不便；其次，安装时需对汽车结构进行改装与调整，属于介入式，工程量大，费工费时，维修成本高，且存在安全隐患。

中国专利ZL200720138290.1于2008年10月公开了一种基于GPS车载超限，超载实时监测系统，具有经GPS向远程中心定位与重量传输功能，车载信号处理装置可直接使汽车点火开关熄火。但其检测装置为汽车底盘减震处的压力传感器，其缺点与前述CN101620002A发明专利相同，属于介入式，安装时得改动车身，费时费力，维修难等缺点。

中国专利ZL200820063651.5于2009年公开了一种机动车超载自动监控装置，其包括电池、监测及显示设备。关键监测元件为装在车轴的多组动、静接点重力多位开关，串并联输出触点信号向显示仪表分别显示满载，轻微超载，较重超载及严重超载几组声光信号，不能显示具体货物重量。

中国专利ZL201020150694.4公开的智能车载治超安全监控系统，包括超限摄像头、超载、偏载传感器，智能数据处理显示与GPS系统，其存在的缺陷是，超载重量检测精度尚欠理想，布线安装及标定费时费力。

发明内容

本发明目的在于，针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单，安装简便，标定操作简便的非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统及标定方法。

本发明技术方案

本发明之非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统，包括车载系统、终端监控中心，所述车载系统包括应力检测传感器、接线盒、无线发射模块及天线、无线接收模块及天线、车载重量显示仪、GPS/GPRS及天线，各应力检测传感器可全部安装在半挂车架的轮轴的中部或两边；各应力检测传感器通过电缆与接线盒连接，接线盒通过电缆（或经智能预处理）连接无线发射模块及天线，无线接收模块及天线通过电缆与车载重量显示仪连接，车载重量显示仪经数据通信接口与GPS/GPRS及天线相连接；终端监控中心通过GPS与GSM系统与车载系统的GPS/GPRS及天线相连接。

所述应力检测传感器的数量至少为2只，一般3~8只为宜，可以是应变式、差动变压器式、超声式、光纤式、霍尔式、激光式、磁效伸缩式、磁敏式、光电式、磁栅式、涡流式、或声表面波式；安装方式可以是、支座焊接、螺栓紧固、或特种胶粘接式；所述应力检测传感器的模块可以是分立信号调节、模数转换智能单片机、外附发射/接收模块，也可以是单片智能天线发射/接收专用模块带印刷天线电路。

所述车载重量显示仪为一种专用单片机系统，其硬件包括：信号调节、模数转换与单片微处理器及键盘输入、LED或LCD单双窗口显示、报警芯片、RS232输出等硬件；软件能对各通道传感器输出进行求和总重显示以及包括数字滤波、去皮、零点跟踪、系数置入、报警设定、故障自检、密码锁定与重量数据安GPS厂家提供的通信协议与GPS相容等功能。总重显示为5位重量显示仪精度优于0.05%，由车载12~24V电池供电。

所述GPS/GPRS及天线为成品标准产品，由GPS接收定位数据，GPRS与车载重量显示仪传来重量数据融合后，实行每台车载重量显示仪配备一张不同的SIM卡的原则，经全球移动通信GSM发送到监控中心，实现监控管理、通信、跟踪、查询；若恶意破坏传感器，GPS可自动将该信息传送到相关执法部内，查处源头。

各应力检测传感器输出信号由电缆传输至接线盒，再经电缆传输（或经智能预处理）至无线发射模块及天线，然后由无线发射模块及天线发送至无线接收模块及天线，再由无线接收模块及天线经电缆传输至车载重量显示仪，然后经数据通信接口传送至GPS/GPRS及天线，最后经GPS与GSM系统传送到终端监控中心，终端监控中心接收到GPS与GSM无线电信号，进行地理信息即时分析与融合，完成监控。

本发明之标定方法：于车上不同位置施加标准重量砝码，实际测出各测点输出信号数值，列出线性方程，求得对应的标定系数；各测点工作时其输出信号值乘以标定系数，即为各测点实际重量值，仪表对各通道重量值进行求和，即得到整车载重量值。

本发明采用结构多次优化的应力传感器，相应安装位置由精确力学分析计算及实验确定，可全部检测点统一安装在半挂车上，以减小两个可移动结构带来的零位及拖车牵引力的影响，提高了精度，同时有利于一个拖车配多辆半挂车的应用；各检测点与智能仪表向信号传输改为可用微型无线发射/接收的无线传输，减小布线安装时间；以小重量，少次数代替满载重量多次标定的实用快速方式，静态程度已优于2~5%FS，从而为用户推广提供配套技术保证。

附图说明：

图1 为本发明于六轴车上一种实施案例的结构示意图；

图2为本发明于六轴车上不同位置加载标定砝码，求各通道重量/输出系数的快速标定施案例示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本实施例包括车载系统、终端监控中心10，车载系统包括应力检测传感器4、接线盒5、无线发射模块及天线6、无线接收模块及天线7、车载重量显示仪8、GPS/GPRS及天线9，各应力检测传感器4可分别安装在上半挂车2的磨盘3两侧横梁下方、半挂车2的四轮轴12、五轮轴13、六轮轴14的中部或两边；各应力检测传感器4通过电缆与接线盒5连接，接线盒5通过电缆连接无线发射模块及天线6，无线接收模块及天线7通过电缆与车载重量显示仪8连接，车载重量显示仪8经数据通信接口与GPS/GPRS及天线9相连接；终端监控中心10 通过与车载系统的GPS/GPRS及天线9相连接。

所述应力检测传感器4的数量为5只，可以是应变式、差动变压器式、超声式、光纤式、霍尔式、激光式、磁效伸缩式、磁敏式、光电式、磁栅式、涡流式或声表面波式；安装方式可以是支座焊接、螺栓紧固、或特种胶粘接式；所述应力检测传感器4的模块可以是单独的传感器或带单片机的系统、外附发射/接收模块。

所述车载重量显示仪8为一种单片机系统，具有：多路系数求和后整车重量显示及相关重量数据经RS232通信串口与GPS/GPRS通信的功能，其软件还有数字滤波、去皮、零点跟踪标，系数置入报整数值设定及故障自检与软件加密等功能。重量显示位数为5位、精度优于0.05%FS，由车载电瓶供电。

所述GPS/GPRS及天线9为成品标准产品，由GPS接收定位数据，GPRS与车载重量显示仪8传来重量数据融合后，实行每台车载重量显示仪8配备一张不同的SIM卡的原则，经全球移动通信GSM发送到监控中心10，实现对载重的监控管理、通信、跟踪、查询；若恶意破坏传感器，GPS可自动将该信息传送到相关执法部门，查处源头。

各应力检测传感器4输出信号由电缆传输至接线盒5，再经电缆传输（或经智能预处理）至无线发射模块及天线6，然后由无线发射模块及天线6发送至无线接收模块及天线7，再由无线接收模块及天线7经电缆传输至车载重量显示仪8，然后经电缆数据交通信换接口传送至GPS/GPRS及天线9，最后经GPS与GSM系统传送到终端监控中心10，终端监控中心10接收到GPS与GSM无线电信号，进行地理信息融合即时的分析，完成监控。

标定方法：各应力检测传感器4输出所对应的重量系数值，由车型结构、尺寸，及所装应力检测传感器4位置，根据车架有限元分析计算仿真或简化材料力等理论计算给出；为适于不同车型结构，减少系统误差，同时便于监控部门管理、定期检定，可用以下方法进行简单实地快速标定：取重量砝码若干，根据测点数目，于车架上不同位置处加载，实际求出。标定重量及实施次数与测点相关，据拖车车架2的结构与装载性质可以是2～8通道。

参照图2，对本实例包括位于纵梁上的半挂车2的磨盘3两侧横梁下方的检测点通道 Ⅰch1、检测点通道Ⅱch2，后三个轮轴的检测点通道Ⅲch3，标定砝码15，砝码15单只重量2～6吨，表示砝码15的圆圈内的数字为依次加载7次时顺序号，设检测点通道Ⅰch1、Ⅱch2、Ⅲch3对应的重量分别为t₁、t₂、t₃，各检测点通道Ⅰch1、Ⅱch2、Ⅲch3输出分别为a₁、a₂、a₃及b₁、b₂、b₃；k₁、k₂、k3分别为对应的标定系数，则：

… …（1）

各检测点实际重量

Figure 2011101912576100002DEST_PATH_IMAGE002

为：

=

+

… …（2）

n与通道数有关。

由于t₁、t₂、t₃，a₁、a₂、a₃及b₁、b₂、b₃均为已知数，因此，据式（1）可以求出系数k₁,k₂,k₃的值，置入智能显示仪表，装载货物后，即可根据不同的输出值A₁，A₂及B₂自动求和显示实测重量T：

T=

Figure 2011101912576100002DEST_PATH_IMAGE006

+

+ B₂K_{3 .}…_.…（3）

实测表明，对载重30吨六轴车以上述7个砝码，总重24t标定后可保证从半挂车磨盘3前端依次往后平铺到30吨，60吨时，静态标定精度可在2%～5%FS范围，一次标定后所获系数，原则上可用于相同车型、相同结构尺寸的使用；定期年检精度标定时，只需适当调整，便利使用。

Claims

1.一种非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统，包括车载系统、终端监控中心，所述车载系统包括应力检测传感器、接线盒、无线发射模块及天线、无线接收模块及天线、车载重量显示仪、GPS/GPRS及天线，其特征在于，各应力检测传感器可全部安装在半挂车架的轮轴的中部或两边；各应力检测传感器通过电缆与接线盒连接，接线盒通过电缆连接无线发射模块及天线，无线接收模块及天线通过电缆与车载重量显示仪连接，车载重量显示仪经数据通信接口与GPS/GPRS及天线相连接；终端监控中心通过GPS与GSM系统与车载系统的GPS/GPRS及天线相连接。

2.如权利要求1所述的一种非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统，其特征在于，所述应力检测传感器为3~8只。

3.如权利要求1或者2所述的一种非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统，其特征在于，所述应力检测传感器是应变式、差动变压器式、超声式、光纤式、霍尔式、激光式、磁效伸缩式、磁敏式、光电式、磁栅式、涡流式或声表面波式应力检测传感器。

4.一种如权利要求1-3之一所述非介入式安装车载重量显示治超安全监控系统的标定方法，其特征在于，根据测点数目，取相应数量的砝码，于车架上不同位置检测点处加载，实际测出各测点输出信号数值，列出线性方程，求得对应的标定系数；各测点工作时其输出信号值乘以标定系数，即为各测点实际重量值，仪表对各通道重量值进行求和，即得到整车载重量值。