CN102592449A - 一种车辆超载非现场执法系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种车辆超载非现场执法系统，该系统包括：车辆动态称重装置、视频监测装置和非现场执法服务器；车辆动态称重装置包括：多个称重平台，信号采集单元，车辆分离单元，数据处理单元，数据发送单元；视频监测装置，用于拍摄被测车辆的车辆视频数据；非现场执法服务器，分别与车辆动态称重装置、视频监测装置相连接，用于接收称重车辆状态信息和称重采样波形数据、以及车辆视频数据，并根据称重车辆状态信息、称重采样波形数据、以及对应的车辆视频数据生成包含轴重、轴速、称重采样波形数据、车牌信息和行车过程信息的非现场执法举证数据。以解决车辆超载的非现场执法问题，并为非现场执法提供准确的检测数据及决策依据。

Description

一种车辆超载非现场执法系统

技术领域

本发明关于智能交通管理的监测技术，特别是用于通过公路桥涵的车辆状态监测技术，具体的讲是一种车辆超载非现场执法系统。

背景技术

车辆超载、超限和超速行为严重破坏公路桥涵，给交通运输带来很大安全隐患。目前，相关部门只能采取现场执法的方式进行交通管理，不但浪费了大量的人力和物力，增加了养护管理工作难度，而且不能做到全面实时监控记录。

车辆超载治理关注的信息主要为车辆重量、车型、行车速度以及非现场执法的举证数据。而现有技术中的车辆动态称重系统主要用于现场执法、超限检测或者高速公路计重收费，因此不能实现车辆超载的非现场执法，更不能为车辆超载的非现场执法提供相关的举证数据。

发明内容

本发明实施例提供了一种车辆超载非现场执法系统，以解决车辆超载的非现场执法问题，并为非现场执法提供准确的检测数据及决策依据。

本发明的目的是，提供一种车辆超载非现场执法系统，该系统包括：车辆动态称重装置、视频监测装置和非现场执法服务器；车辆动态称重装置包括：多个称重平台，用于测量被测车辆的重量信号；信号采集单元，用于采集所述的重量信号，并将重量信号进行A/D转换，生成重量数据；车辆分离单元，用于测量被测车辆的到达或离开状态，生成车辆分离控制信号；数据处理单元，用于对重量数据和车辆分离控制信号进行处理，生成被测车辆的包含轴重、轴速、轴型和车行方向的称重车辆状态信息，并根据重量数据生成称重采样波形数据；数据发送单元，用于发送称重车辆状态信息和称重采样波形数据；视频监测装置，用于拍摄被测车辆的车辆视频数据；非现场执法服务器，分别与车辆动态称重装置、视频监测装置相连接，用于接收称重车辆状态信息和称重采样波形数据、以及车辆视频数据，并根据称重车辆状态信息、称重采样波形数据、以及对应的车辆视频数据生成包含轴重、轴速、称重采样波形数据、车牌信息和行车过程信息的非现场执法举证数据。

多个称重平台以预设的排列方式安装在被测车辆行驶的车道上。

称重平台的数量N满足以下条件：

$N\≥\frac{\frac{1}{2}\mathrm{VT}+l-X}{L}$

其中，L：单个称重平台的有效称重长度，X：称重平台间的交错距离，l：轮胎的接地长度，V：车辆的行驶速度，T：车辆的震动周期。

称重平台包括：称台、弯板或石英。

车辆分离单元包括：光栅分车器和/或线圈分车器。

视频监测装置包括：摄像头，用于采集车辆通过卡口的车辆视频数据；视频数据处理单元，用于对车辆视频数据进行抓拍、编码和压缩处理；视频数据输出单元，用于输出压缩后的车辆视频数据。

非现场执法服务器包括：显示单元，用于分区显示行车过程信息、车牌号码、历史记录和查询交互界面。

本发明的有益效果在于，通过车辆超载非现场执法系统，采用视频、称重相结合的方式可完全监测路桥所有过车的状态，为道路桥涵的交通管理、保护、监控所需及时、准确的检测数据。同时，通过存储的或生成的称重采样波形数据，可进行数据还原处理，保证了称重数据的可复现性，解决了交通管理、超限超载治理、路桥保护监管等非现场执法的取证问题，避免了现场管理和执法带来的人力物力浪费。

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为本发明实施例的车辆超载非现场执法系统的结构框图；

图2为本发明实施例的视频监测装置的结构框图；

图3为本发明实施例的车辆超载非现场执法系统的结构示意图；

图4为本发明实施例的车辆称重平台示意图；

图5为本发明实施例的称重波形图；

图6为本发明实施例的拟合行驶轨迹图；

图7为本发明实施例的非现场执法服务器的显示界面示意图。

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。

如图1所示，本发明实施例的车辆超载非现场执法系统包括：车辆动态称重装置100、视频监测装置200和非现场执法服务器300。

如图3所示，车辆动态称重装置100包括：多个称重平台(101a，101b，101c)，用于测量被测车辆的重量信号；信号采集单元102，用于采集重量信号，并将重量信号进行A/D转换，生成重量数据；车辆分离单元103，用于测量被测车辆的到达或离开状态，生成车辆分离控制信号；数据处理单元104，用于对重量数据和车辆分离控制信号进行处理，生成被测车辆的包含轴重、轴速、轴型和车行方向的称重车辆状态信息，并根据重量数据生成称重采样波形数据；数据发送单元105，用于发送称重车辆状态信息和称重采样波形数据；视频监测装置200，用于拍摄被测车辆的车辆视频数据；非现场执法服务器300，分别与车辆动态称重装置100、视频监测装置200相连接，用于接收称重车辆状态信息和称重采样波形数据、以及车辆视频数据，并根据称重车辆状态信息、称重采样波形数据、以及对应的车辆视频数据生成包含轴重、轴速、称重采样波形数据、车牌信息和行车过程信息的非现场执法举证数据。

如图2所示，视频监测装置包括：摄像头201，用于采集车辆通过卡口的车辆视频数据；视频数据处理单元202，用于对车辆视频数据进行抓拍、编码和压缩处理；视频数据输出单元203，用于输出压缩后的车辆视频数据。

实施例

如图3所示，本实施例的车辆超载非现场执法系统包括：现场称重仪表1000、多个称重平台(101a，101b，101c)、信号采集单元102、车辆分离单元103、胎型识别器106(可选)、视频监测装置200以及非现场执法服务器300。现场称重仪表1000可包括：数据处理单元104和数据发送单元105。

非现场执法服务器300可通过局域网或公网与现场称重仪表1000及视频监测装置200相连接。

称重平台可以为任意一种可实现车辆动态称重功能的技术形式，例如可以是：称台、弯板、整车秤等，称重平台以一定布局方式布置在监测车道上，用于车辆动态称重，车辆通过称重平台时，设置在称重平台上的传感器(1011a，1011b)产生对应的车辆重量信号。

虽然在图3中例举了3个称重平台的情况，但实际中使用几个称重平台需要计算获得。例如，如图4所示，使用5个平台共10块弯板以一定布局方式布置在监测车道上，用于车辆动态称重，车辆通过称重平台时传感器产生对应的车辆重量信号。

车辆高速通行时准确称重的原理在于：根据现有的理论，车辆行驶过程中，对地压力的公式近似为：

其中A₀表示车辆的实际重量，A₁表示车辆震动的重量变化幅度，ω表示震动的频率，

表示震动的相位。

由于车辆对地压力近似表现为正(余)弦曲线的形式，因此在车辆运行过程中，如果能够采集到超过1/2周期的连续数据，则可以有效地利用半周期方法得出车辆的实际对地压力，半周期方法有效得到实际重量精度5％以内的置信度在95％以上。高速状态下，车辆行进过程中仍然符合上述规律，但是由于车辆速度高，单个称重平台感应到的对地压力数据少，无法达到要求，不能有效的通过半周期计算车轮重量，因此通过使用多个称重平台可以有效的增加压力数据。

假定单个称重平台的有效称重长度为L，称重平台交错距离为X，车轮胎的接地长度为l，车辆的行驶速度为V，车辆的震动周期为T，为达到采集足够数据的目的，需要使用的称重平台数量为N，则有如下公式：

$2\×\frac{N\×L+X-l}{V}\≥T---\left(2\right)$

即需要称重平台数量N为：

$N\≥\frac{\frac{1}{2}\mathrm{VT}+l-X}{L}---\left(3\right)$

因此，在高速状态如80km/h的速度下，震动频率为5Hz左右，则震动周期为0.2s，交错布局距离为300mm即0.3m，弯板称重平台有效称重长度为500mm即0.5m左右。根据历史数据统计，车辆轮胎的接地长度不超过250mm的置信度超过95％，因此假定车轮胎的接地长度为250mm即0.25m，通过计算得出N≥4.344，即需要至少5个称重平台才能够有效的满足要求。

当车轮通过时，可得到如图5所示的对地压力曲线。由于使用5套称重平台，将所有平台数据累加后，可以保证有效数据超过半个振动周期。在不同的称重平台中，选取找到对应半周期位置的点P1、P2。由于车轮对地压力近似表现为正(余)弦曲线的形式，两点出对应的压力分别为：

两个相位相差半周期的时刻的对地压力的与相位相关的部分可以相互抵消，即式(6)：

所以

f(t1)+f(t₂)＝2×A₀(7)

即当使用对应半周期点时，可以有效的降低不同相位对车辆对地压力造成的干扰，从而得到较为准确的车辆重量。同时，由于车轮的对地压力不是标准的正(余)弦曲线，存在一定的随机误差，因此使用所有满足半周期的点进行多点计算重量可以降低结果的随机误差，从而得到准确的结果。

通过实验验证，该方法有效得到实际重量精度5％以内的置信度在96％以上，且车辆轮胎的接地长度不超过250mm的置信度超过95％，因此使用该方法得到称重准确度在5％以内的置信度不少于90％。

信号采集单元102可为数字接线盒，用于采集称重平台产生的重量信号，并将信号转换为数字量传给现场称重仪表1000。

胎型识别器106(非必选)，可采集车辆胎型信号并传给现场称重仪表1000。

车辆分离单元103，由光栅分车器和/或线圈分车器等技术形式构成，可向现场称重仪表1000输出车辆分离控制信号。

现场称重仪表1000，对信号采集单元102、胎型识别器106和车辆分离单元103发回的重量数据、胎型数据、收尾信号进行分析和处理，使用经国家法定机构认定的处理软件准确得出车辆轴重、轴速、轴型，判别车行方向，组合出车辆信息，并将车辆过秤时产生的波形数据、计算所得的车辆信息、称重仪表计量参数数据、其它不影响称重数据的参数数据通过通信网络(有线通信网络或无线通信网络)发送给非现场执法服务器300。

其中，现场称重仪表1000的数据处理单元104，对信号采集单元102和车辆分离单元103发回的重量数据和控制信号进行分析和处理，使用经国家法定机构认定的处理软件准确得出车辆轴重、轴速、轴型，判别车行方向，组合出车辆信息，数据发送单元105将车辆动态称重的结果以及波形数据进行存储，并发送给上位机(如非现场执法服务器300)，与外界进行数据交互。现场称重仪表1000可以是一台计算机。

在图3所示的非现场执法系统中：动态称重装置，用于车辆重量信息的采集、处理和输出；视频监控装置，用于车辆行驶过程的监控和抓拍；非现场执法服务器，用于车辆重量信息和视频信息的整合、分析、处理和存储。

动态称重装置：由称重平台、数据采集单元、车辆分离单元和数据处理单元构成。称重平台可以为任意一种可实现车辆动态称重功能的技术形式，例如称台、弯板、石英等，称重平台以一定布局方式布置在监测车道上，用于车辆动态称重，车辆通过称重平台时传感器产生对应的车辆重量信号；数据采集单元，即采集称重平台产生的重量信号，并将信号转换为数字量传给数据处理单元；车辆分离单元，由光栅分车器和/或线圈分车器等技术形式构成，可向数据处理单元输出车辆分离控制信号；数据处理单元，即对数据采集单元和车辆分离单元发回的重量数据和控制信号进行分析和处理，使用经国家法定机构认定的处理软件准确得出车辆轴重、轴速、轴型，判别车行方向，组合出车辆信息，将车辆动态称重的结果以及波形数据进行存储，并发送给上位机，与外界进行数据交互。

视频监控装置：可由视频采集模块(CCD)、数据处理模块和数据交互模块构成。视频采集单元，用于采集车辆通过卡口的视频信息；数据处理单元，用于采集视频信息的抓拍、编码、压缩处理，便于信号传输；数据交互单元，用于视频信息的上传，与外界进行数据交互。

非现场执法服务器：可由数据交互单元、数据处理单元、数据存储单元构成。数据交互单元，用于接收动态称重系统和视频监控系统上传的重量信息和视频信息；数据处理单元，用于车辆信息的分析和处理，将称重信息和波形数据对应的视频信息进行处理，分析得出车辆车牌、抓拍过车过程、计算拟合行驶轨迹(如图6所示)，并将上述车辆信息整合并存储为车辆过车数据，便于查证和调阅。如图7所示，非现场执法服务器还包括：显示单元，用于分区显示行车过程信息、车牌号码、历史记录和查询交互界面。

本发明实施例的非现场执法系统，适合于多种车型和宽速度范围的超限超载非现场监测，尤其适合应用于车流量较大、车型复杂的公路桥涵超限超载全面监测。

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 (7)

1.一种车辆超载非现场执法系统，其特征是，所述的系统包括：车辆动态称重装置、视频监测装置和非现场执法服务器；

所述的车辆动态称重装置包括：多个称重平台，用于测量被测车辆的重量信号；信号采集单元，用于采集所述的重量信号，并将所述的重量信号进行A/D转换，生成重量数据；车辆分离单元，用于测量被测车辆的到达或离开状态，生成车辆分离控制信号；数据处理单元，用于对所述的重量数据和车辆分离控制信号进行处理，生成所述被测车辆的包含轴重、轴速、轴型和车行方向的称重车辆状态信息，并根据所述的重量数据生成称重采样波形数据；数据发送单元，用于发送所述的称重车辆状态信息和称重采样波形数据；

所述的视频监测装置，用于拍摄所述被测车辆的车辆视频数据；

所述的非现场执法服务器，分别与所述的车辆动态称重装置、视频监测装置相连接，用于接收所述的称重车辆状态信息和称重采样波形数据、以及所述的车辆视频数据，并根据所述的称重车辆状态信息、称重采样波形数据、以及对应的车辆视频数据生成包含轴重、轴速、称重采样波形数据、车牌信息和行车过程信息的非现场执法举证数据。

2.根据权利要求1所述的车辆超载非现场执法系统，其特征是，所述的多个称重平台以预设的排列方式安装在所述被测车辆行驶的车道上。

3.根据权利要求2所述的车辆超载非现场执法系统，其特征是，称重平台的数量N满足以下条件：

$N\≥\frac{\frac{1}{2}\mathrm{VT}+l-X}{L}$

其中，

L：单个称重平台的有效称重长度，

X：称重平台间的交错距离，

l：轮胎的接地长度，

V：车辆的行驶速度，

T：车辆的震动周期。

4.根据权利要求2所述的车辆超载非现场执法系统，其特征是，所述的称重平台包括：称台或弯板或石英。

5.根据权利要求1所述的车辆超载非现场执法系统，其特征是，所述的车辆分离单元包括：光栅分车器和/或线圈分车器。

6.根据权利要求1所述的车辆超载非现场执法系统，其特征是，所述的视频监测装置包括：

摄像头，用于采集车辆通过卡口的车辆视频数据；

视频数据处理单元，用于对所述的车辆视频数据进行抓拍、编码和压缩处理；

视频数据输出单元，用于输出压缩后的车辆视频数据。

7.根据权利要求1所述的车辆超载非现场执法系统，其特征是，所述的非现场执法服务器包括：显示单元，用于分区显示行车过程信息、车牌号码、历史记录和查询交互界面。

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