CN103697981A - 一种双台面连体秤的称重数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双台面连体秤的称重数据处理方法，针对一般高速公路动态称重系统测量轴数不准，特别是测量连轴时较易出现的少轴现象，双台面使用各自单独的称重数据滤波参数和各自单独判断轴数的高低电平。采用低电平固定，高电平根据重量自动调整，减少出现电平过小时大车轴数不准或电平过大时小车轴数不准的概率。将两台面的测量数据通过对重量、速度、加速度和轴数的判断，来选择或计算出较为准确的称重结果，提高连体称的轴数测量的准确率和整车测量的精度。

Description

一种双台面连体秤的称重数据处理方法

技术领域

本发明属于交通信息化领域，具体涉及一种高速公路上使用的双台面连体秤的称重数据处理方法。

背景技术

高速公路动态连体称重系统是在普通的动态单台面后端再增加一个台面，形成连体的两个台面。动态连体称重系统现有的数据处理多是对各台面称重数据进行简单的滤波处理，再将两个台面的数据简单平均，其双台面多使用一个滤波或电平参数。滤波是指将采集到的一定数量的数据通过算法处理，去掉偏离实际值较大的测量值，得到较真实的测量值。由于实际使用的两个台面的测量精度、得到称重数据的波动范围、秤体的零点等不尽相同，使用同一滤波参数可能导致两台面的测量结果差别较大。电平是动态测量中的重要参数，一般设置为一定的电压值，记录高于电平和小于电平两个过程来得到轴重、轴通过时的速度、加速度和轴距等信息。现有的动态秤处理数据多是固定的电平，固定电平在测量不同车辆时，轴数判断准确率并不高。动态连体称重系统进行简单平均后的结果精度相比普通的单台面提高的并不多。因此，动态连体称重系统的数据处理需要解决如何对两个台面的数据进行单独处理，使其较为准确，由两个台面的数据如何得到较为准确的输出结果。

发明内容

本发明的目的是针对动态连体称重系统的数据处理存在的缺陷或不足，提供一种双台面连体秤的称重数据处理方法，针对双台面的称重结果依次对轴数、重量、加速度和速度进行条件判断，由判断结果计算或选择输出结果。

本发明的技术方案是：一种双台面连体秤的称重数据处理方法，其特征是称重数据处理方法包含称重采集数据处理和双台面称重结果处理两大部分，其中称重采集数据处理主要完成将采集数据进行相关的运算处理，得到测量汽车的各轴相关信息，双台面使用各自单独的称重数据滤波参数和各自单独判断轴数的高低电平，且同一台面设高低两个电平，在车辆的轴重量的上升阶段使用低电平，下降阶段使用高电平，低电平固定，高电平根据重量自动调整，减少出现电平过小时大车轴数不准或电平过大时小车轴数不准的概率；

双台面称重结果处理是指如何通过双台面的测量数据依次对轴数、重量、加速度和速度进行条件判断，由判断结果计算或选择输出结果，得到较为精确的输出结果。

其中称重采集数据处理的具体过程如下：

（1）采集得到称重电压数据；

（2）将得到的称重电压数据分台面进行滤波处理，即将一定数量的采集数据通过去掉最大值、最小值后，进行平均，得到滤波结果；

（3）连续判断滤波结果是否大于低电平值、是否处于下降过程，并得到这个过程的最大值，若进入了下降过程，此时将电平设为高电平；

（4）判断滤波结果是否小于高电平值，当滤波结果小于高电平值时，证明该轴离开了秤台，记录此时的时间，并将该辆车轴数加一；

（5）计算得到该轴相关数据。

其中双台面称重结果处理的具体判断过程如下：

（1）判断两台面测得的轴数是否相等；

（2）轴数相等时，判断两台面得到的整车重量之差与两个台面得到的整车重量均值的比值；若小于5%，则将两台面的整车重量平均值作为该车辆的测量结果显示输出；

（3）轴数不等时，判断整车重量是否大于某一设定的重量，大于时认为两台面中测量轴多的为较准确数据，将该台面数据作为车辆的测量结果显示输出，小于时则相反；

（4）轴数相等且两台面得到的整车重量之差与两个台面得到的整车重量均值的比值大于5%时，判断车辆通过两台面时测得的加速度是否相近，即两台面测得的加速度之差小于两台面测得的加速度均值的20%；

（5）车辆通过两台面时测得的加速度相近时，则比较车辆通过两台面时测得的速度，将其作为车辆的测量结果显示输出；

（6）车辆通过两台面时测得的加速度相差较大时，将加速度较小、比较接近匀速的那个台面的称重作为车辆的测量结果显示输出。

本发明针对连体秤中出现的由于地基、秤体差异等原因造成的两台面输出差异太大的情况，提出了两台面使用分开的称重滤波参数和判断轴数的电平参数，减小两台面的输出差异。

本发明针对一般高速公路动态称重系统测量轴数不准，特别是测量连轴时较易出现的少轴现象，采用高低电平的方法来判断轴数、轴重、速度、加速度和轴距等信息，低电平固定，高电平设为最大值的百分比，可根据重量自动调整，减少出现电平过小时大车轴数不准或电平过大时小车轴数不准的概率。

附图说明

图1是连体秤称重系统结构框图。

图2是称重采集数据处理的流程图。

图3-1是连轴通过时的波形图。

图3-2是正常的轴通过时的波形图。

图4是双台面称重结果处理的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

这种高速公路用的连体秤称重系统包括称重传感器（秤台）、电子电路两大部分,如图1所示。称重传感器（秤台）将车辆的重量信号转换为模拟的电信号；电子电路部分包括：

信号放大装置：由于称重传感器输出的模拟电信号很小，放大装置是将称重传感器输出的模拟电信号通过一级或者多级放大，以达到适于采集芯片采集的电压范围。

信号采集装置：将放大后的称重信号由模拟信号转换为数字信号，以方便运算处理。

运算处理装置：将采集到的数字信号通过比较计算得到该车的相关信息。

显示装置：显示车辆的相关信息。

存储装置：用于存储运算处理中所需的比较量，相关的参数和车辆信息。

本发明称重数据处理方法包含两大部分：称重采集数据处理和双台面称重结果处理。称重采集数据处理主要完成将采集数据进行相关的运算处理，得到测量汽车的各轴重、各轴通过时的速度、加速度和轴距等信息；双台面称重结果处理是指如何通过双台面的测量数据得到较为精确的输出结果。

称重采集数据处理的流程图如图2所示，采集得到的称重电压数据先分台面进行滤波处理，即将一定数量的采集数据通过去掉最大值最小值后，进行平均，设滤波结果为u,则i为设置的滤波参数，u_i为采集到的i个电压值，

分别为i个采集数据中的最大值、最小值。各台面的滤波参数即滤波个数i根据实际使用中该台面的情况调整，一般在50—200之间，滤波参数设置太小会导致精度不高，滤波参数设置太大会导致CPU运算量增大，计算结果的时间变长。CPU连续扫描判断u是否大于低电平值u_l（设采集到的一般小车通过时滤波后的电压值为u_x，可设低电平值

），若u>u_l，证明有车上秤，CPU记录此时的时间，设为t_l。接着不停判断采集的数据u是否处于下降过程，并得到这个过程的最大值u_max。若进入了下降过程，此时将电平设为高电平u_h=(0.5～0.6)u_max。当u<u_h时，证明该轴离开了秤台，CPU记录此时的时间，设为t_h，将该辆车轴数加一，并计算该轴的轴重M、该轴通过时的速度v_i、加速度a_i和轴距l_i等信息,取当u_l<u<u_h时，一定个数的u（例如20个），当这20个u值的均方差小于0.1时，将其均值设为则轴重

（M_b为标定的重量，u_b为标定的电压）， $v_i=\frac{l_b}{t_l-t_h}$ (l_b为称台的宽度)， $a_i=\frac{v_i-v_{i+1}}{\mathrm{\&Delta;t}}$ （v_i为汽车通过第i个轴的速度，Δt为第i个轴的t_l减去第（i+1）个轴的t_l）， $l_i=\frac{v_i+v_{i+1}}{2}\mathrm{\&Delta;t}.$

设置高低电平的合理性在于其高电平会随着轴重调整，减少出现电平过小时大车轴数不准或电平过大时小车轴数不准的现象。特别对于大车的连轴情况，称重数据采集下降过程有时并不会下降到0或是较小的值，尤其速度较快时（10km/h以上），采集得到的连轴中前轴电压下降过程更是短暂，有时降至最高值40%左右时后轴采集信号的上升过程就已经出现，其波形图如图3-1所示（横轴坐标为采集个数，竖轴坐标为电压值），波形图3-2为正常的轴通过时的波形。连轴时使用固定电平就经常会出现将连轴测为一个轴的情况。

对于动态的轴重称重系统，汽车若加速或减速通过时会影响轴载的分布，导致称重结果精度较差，速度快的车辆容易出现轴数不准，称重结果误差大的情况。本发明的双台面称重结果处理的流程图如图4所示，具体判断过程如下：

（1）判断两台面测得的轴数是否相等。

（2）轴数相等时，判断两台面得到的整车重量之差（M₁-M₂）与两个台面得到的整车重量均值

的比值

M₁为秤台1测得的整车重量，M₂为秤台2测得的整车重量；若k<5%,说明在这一次称量中两个台面的数据都比较精确，则将两台面的整车重量平均值作为该车辆的测量结果显示输出。

（3）轴数不等时，判断整车重量M（测得轴数较多的秤台数据）是否大于某一设定的重量(例如设为6000Kg)，针对一般较易出现的车辆重时少轴，车辆轻时多轴情况，大于设定重量时认为两台面中测量轴数多的为较准确数据，将该台面数据作为车辆的测量结果显示输出，小于设定重量时则相反。

（4）轴数相等且两台面得到的整车重量之差与两个台面得到的整车重量均值的比值大于5%时，判断车辆通过两台面时测得的加速度a是否相近（两台面测得的加速度之差（a₁-a₂）是否小于两台面测得的加速度均值

的20%）。

（5）车辆通过两台面时测得的加速度相近时（两台面测得的加速度之差小于两台面测得的加速度均值的20%），则比较车辆通过两台面时测得的速度，认为速度小的台面的测量值较精确，将其作为车辆的测量结果显示输出。

（6）车辆通过两台面时测得的加速度相差较大时（两台面测得的加速度之差大于两台面测得的加速度均值的20%），将加速度较小，比较接近匀速的那个台面的称重作为车辆的测量结果显示输出。

需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。

凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双台面连体秤的称重数据处理方法，其特征是称重数据处理方法包含称重采集数据处理和双台面称重结果处理两大部分，其中称重采集数据处理主要完成将采集数据进行相关的运算处理，得到测量汽车的各轴相关信息，双台面使用各自单独的称重数据滤波参数和各自单独判断轴数的高低电平，且同一台面设高低两个电平，在车辆的轴重量的上升阶段使用低电平，下降阶段使用高电平，低电平固定，高电平根据重量自动调整，减少出现电平过小时大车轴数不准或电平过大时小车轴数不准的概率；

双台面称重结果处理是指如何通过双台面的测量数据依次对轴数、重量、加速度和速度进行条件判断，由判断结果计算或选择输出结果，得到较为精确的输出结果。

2.如权利要求1所述的双台面连体秤的称重数据处理方法，其特征是称重采集数据处理的具体过程如下：

（1）采集得到称重电压数据；

（2）将得到的称重电压数据分台面进行滤波处理，即将一定数量的采集数据通过去掉最大值、最小值后，进行平均，得到滤波结果；

（3）连续判断滤波结果是否大于低电平值、是否处于下降过程，并得到这个过程的最大值，若进入了下降过程，此时将电平设为高电平；

（4）判断滤波结果是否小于高电平值，当滤波结果小于高电平值时，证明该轴离开了秤台，记录此时的时间，并将该辆车轴数加一；

（5）计算得到该轴相关数据。

3.如权利要求1所述的双台面连体秤的称重数据处理方法，其特征是双台面称重结果处理的具体判断过程如下：

（1）判断两台面测得的轴数是否相等；

（2）轴数相等时，判断两台面得到的整车重量之差与两个台面得到的整车重量均值的比值；若小于5%，则将两台面的整车重量平均值作为该车辆的测量结果显示输出；

（3）轴数不等时，判断整车重量是否大于某一设定的重量，大于时认为两台面中测量轴多的为较准确数据，将该台面数据作为车辆的测量结果显示输出，小于时则相反；

（4）轴数相等且两台面得到的整车重量之差与两个台面得到的整车重量均值的比值大于5%时，判断车辆通过两台面时测得的加速度是否相近，即两台面测得的加速度之差小于两台面测得的加速度均值的20%；

（5）车辆通过两台面时测得的加速度相近时，则比较车辆通过两台面时测得的速度，将其作为车辆的测量结果显示输出；

（6）车辆通过两台面时测得的加速度相差较大时，将加速度较小、比较接近匀速的那个台面的称重作为车辆的测量结果显示输出。

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