CN103335746B - 超偏载无线测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超偏载无线测量设备，包括控制器、无线通信模块、拉力传感器接口、隔离放大器，拉力传感器接口、隔离放大器、控制器依次连接，控制器连接无线通信模块，控制器根据放大后的拉力信号进行滤波，并计算出每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据。本发明提供的超偏载无线测量设备可以安装在起吊旋转装置的中部，利用拉力传感器分析得到测量数据，其中测量数据包括集装箱重力数据、集装箱重心数据、及通过集装箱重力和重心分析出的超偏载数据。应用本发明后能够在吊起集装箱的装载过程中完成针对超偏载的测量，在集装箱超偏载的动态测量过程中具有方便、快捷、成本较低的特点。

Description

超偏载无线测量设备

技术领域

本发明涉及超偏载测量领域，具体地，涉及超偏载无线测量设备。

背景技术

铁路运输中安全是重中之重的问题。众所周知，车辆的超偏载是货运安全的重要隐患，其中特别是集装箱的运输。如果没有检测设备，无法判断是否超偏载，由此造成的事故很难判断其原因。

对集装箱超偏载的测量，有静态和动态两种方法。静态测量装置在实际使用时，需要将集装箱吊起放置在称重台上，测量后再吊在车辆或码放起来。虽然这种方法测量的精度较高，但需要较多的人工和场地等，增加了货物装载的流程，也就增加了成本。因此有必要设计一种能够在吊起集装箱的装载过程中方便、快捷地完成测量，且成本较低的集装箱超偏载动态测量系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超偏载无线测量设备。

根据本发明的一个方面，提供一种超偏载无线测量设备，包括控制器、无线通信模块、拉力传感器接口、隔离放大器，拉力传感器接口、隔离放大器、控制器依次连接，控制器连接无线通信模块，其中：拉力传感器接口接收由拉力传感器采集的拉力信号，并将拉力信号发送给隔离放大器；隔离放大器将拉力信号放大后发送给控制器；控制器根据放大后的拉力信号进行滤波，并计算出每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据，然后将每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据发送给无线通信模块；无线通信模块以无线方式发送每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据。

优选地，还包括多个拉力传感器，拉力传感器连接拉力传感器接口。

优选地，还包括温度传感器，控制器连接温度传感器，温度传感器采集当前环境温度并发送给控制器，控制器根据当前环境温度对每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据进行修正。

优选地，拉力传感器的数量为4个，这4个拉力传感器按照两行两列的阵列分别，相应地，拉力传感器接口包括4路传感器接口。

优选地，控制器采用STM32S215系列MCU控制器。

优选地，控制器采用32位Cortex-M3微控制器STM32F215RG。

优选地，无线通信模块为wifi通信模块。

与现有技术相比，本发明提供的超偏载无线测量设备可以安装在起吊旋转装置的中部，利用拉力传感器分析得到测量数据，其中测量数据包括集装箱重力数据、集装箱重心数据、及通过集装箱重力和重心分析出的超偏超载数据，然后通过数据显示控制模块将测量数据在LCD屏上显示出来。应用本发明后能够在吊起集装箱的装载过程中完成针对超偏载的测量，在集装箱超偏载的动态测量过程中具有方便、快捷、成本较低的特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本发明提供的超偏载无线测量设备的结构示意图；

图2示出集装箱超偏载计算模型。

图中：

1为PC机；

2为超偏载无线测量设备；

21为拉力传感器；

22为拉力传感器接口；

23为隔离放大器；

24为控制器；

25为无线通信模块；

26为温度传感器；

3为数据显示控制装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的超偏载无线测量设备，包括控制器、无线通信模块、拉力传感器接口、隔离放大器，拉力传感器接口、隔离放大器、控制器依次连接，控制器连接无线通信模块，其中：拉力传感器接口接收由拉力传感器采集的拉力信号，并将拉力信号发送给隔离放大器；隔离放大器将拉力信号放大后发送给控制器；控制器根据放大后的拉力信号进行滤波，并计算出每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据，然后将每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据发送给无线通信模块；无线通信模块以无线方式发送每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据。

具体地，控制器采用STM32S215系列MCU控制器，尤其是可以采用32位Cortex-M3微控制器STM32F215RG。32位Cortex-M3微控制器STM32F215RG拥有1M字节flash，128字节SRAM和丰富的外设功能。配合mxchip嵌入式WIFI固件，用户可以方便，快速地为嵌入式设备增加WIFI网络通信功能。6路ADC通道能够作为拉力传感器及温度传感器输入接口，同时芯片符合在工业级环境下使用。该控制器包括如下外设：

●26个GPIO口。

●2个uart接口。

●1个spi/iis接口。

●6个ADC输入通道。

●1个USB接口。

●2个CAN接口。

●1个IIC接口。

●SWD调试接口。

进一步地，所述超偏载无线测量设备还包括多个拉力传感器、温度传感器，其中，拉力传感器连接拉力传感器接口，控制器连接温度传感器，温度传感器采集当前环境温度并发送给控制器，控制器根据当前环境温度对每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据进行修正。更进一步地，拉力传感器的数量为4个，这4个拉力传感器按照两行两列的阵列分别，相应地，拉力传感器接口包括4路传感器接口。无线通信模块为wifi通信模块。

在应用本发明所提供超偏载无线测量设备的集装箱超偏载检测系统一个优选的具体实施方式中，如图1所示，集装箱超偏载检测系统，包括拉力传感器、温度传感器、超偏载无线测量设备、数据显示控制装置、起吊旋转装置、PC机。具体地，拉力传感器的数量为多个，拉力传感器、超偏载无线测量设备、数据显示控制装置依次连接，超偏载无线测量设备包括多路拉力传感器接口，多路拉力传感器接口分别连接相应的拉力传感器，数据显示控制装置包括显示器。

其中，拉力传感器对集装箱重量数据进行采集并传送到超偏载测量分析系统，超偏载测量分析系统根据集装箱重量数据计算出每个拉力传感器受到的拉力、集装箱总重力、超偏超载数据，并将每个拉力传感器受到的拉力、集装箱总重力、超偏超载数据发送给数据显示控制装置，数据显示控制装置将每个拉力传感器受到的拉力、集装箱总重力、超偏超载数据通过显示器进行显示。超偏载无线测量设备连接温度传感器，温度传感器将采集到的当前环境温度发送给超偏载无线测量设备，超偏载无线测量设备根据当前环境温度去除每个拉力传感器受到的拉力、集装箱总重力、超偏超载数据中的环境误差。PC机连接超偏载无线测量设备和/或数据显示控制装置，PC机用于数据显示、数据备份、及报表打印。

在本发明中将集成有拉力传感器的起吊旋转装置替换了传统的起吊旋转装置，具体为：拉力传感器设置在起吊旋转装置上，超偏载无线测量设备设置于起吊旋转装置；优选地，在起吊旋转装置的四角分别设置有拉力传感器，所述拉力传感器的数量为4个，这4个拉力传感器按照两行两列的阵列分布，超偏载无线测量设备设置于起吊旋转装置的中部。相应地，超偏载无线测量设备包括控制器以及4路拉力传感器接口，该4路拉力传感器接口外接4路拉力传感器，控制器主要负责整个集装箱超偏载检测系统的配置和控制，如果有超偏超载则作报警处理。

进一步地，超偏载无线测量设备包括无线通信模块，超偏载无线测量设备通过无线通信模块与数据显示控制装置连接。无线通信模块优选地为wifi通信模块。数据显示控制装置通过wifi无线网络接收到超偏载无线测量设备发送过来的数据并显示到LCD上，并可通过网络将数据发送到PC机以便生成报表，PC机接收到数据后可将数据显示出来，并可打印报表。

在本发明的一个优选的具体实施方式中，集装箱起吊装置上的4路拉力传感器采集集装箱的重力数据传送给超偏载测量系统的超偏载无线测量设备。超偏载无线测量设备对4路拉力传感器数据进行去误差处理，并计算出每一拉力传感器受到的拉力，并根据特定算法分析出是否超偏载，并将数据通过wifi发送给数据显示控制装置。数据显示控制装置接收到超偏载无线测量设备发送过来的数据并显示到LCD上，并通过网络接口将数据转发到PC机端以便生成报表。

下面对超偏载模型进行描述。如图2所示，F1、F2、F3、F4为四个传感器测出的集装箱每个角所受拉力，C为集装箱水平形心，D为集装箱的重心，A、B为集装箱脚空之间的距离（20英尺集装箱A为5853mm，B为2259mm；40英尺集装箱A为11985mm，B为2259mm；40英尺集装箱A为11985mm，B为2259mm）。a，b为集装箱重心在纵向、横向的偏移量。

（1）超重计算：

超偏载无线测量设备通过4路传感器接口采集到每路拉力传感器受到的拉力，经过计算去除误差后将4路拉力求和，如果拉力总和超出了预定起重重量则为超重。

例如：

通过计算得出温度影响系数为K。

4路传感器受到的拉力分别为F1，F2,F3，F4。

则重力总和∑F由以下公式可得

∑F=K(F1+F2+F3+F4)

如果∑F>30480kg则认为是超重。

（2）偏载计算：

跟据力矩平衡原理，分别以吊具的长边和宽边为轴，求力矩和，可以得出：

a=A/2-(F1+F2)A/∑F。

b=B/2-(F1+F4)B/∑F。

对于20英尺的集装箱，当|a|≦600mm、|b|≦100mm为装载合格。

对于40英尺的集装箱，当|a|≦1200mm、|b|≦100mm为装载合格。

对于偏载的集装箱可以计算出重心偏移的方向和距离。

超偏载无线测量设备通过4路传感器接口采集到每路传感器受到的拉力，经过计算去除误差后将4路拉力进行比较，如果差值大于预定的误差则认为是偏载。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种超偏载无线测量设备，其特征在于，包括控制器、无线通信模块、拉力传感器接口、隔离放大器，拉力传感器接口、隔离放大器、控制器依次连接，控制器连接无线通信模块，其中：拉力传感器接口接收由拉力传感器采集的拉力信号，并将拉力信号发送给隔离放大器；隔离放大器将拉力信号放大后发送给控制器；控制器根据放大后的拉力信号进行滤波，并计算出每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据，然后将每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据发送给无线通信模块；无线通信模块以无线方式发送每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据；

还包括温度传感器，控制器连接温度传感器，温度传感器采集当前环境温度并发送给控制器，控制器根据当前环境温度对每个拉力传感器受到的拉力数据、集装箱总重力、及超偏载情况数据进行修正。

2.根据权利要求1所述的超偏载无线测量设备，其特征在于，拉力传感器的数量为4个，这4个拉力传感器按照两行两列的阵列分布，相应地，拉力传感器接口包括4路传感器接口。

3.根据权利要求1所述的超偏载无线测量设备，其特征在于，控制器采用STM32S215系列MCU控制器。

4.根据权利要求3所述的超偏载无线测量设备，其特征在于，控制器采用32位Cortex-M3微控制器STM32F215RG。

5.根据权利要求1所述的超偏载无线测量设备，其特征在于，无线通信模块为wifi通信模块。