CN106197634B - 一种免停车的车载称重在线监测系统 - Google Patents

一种免停车的车载称重在线监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种免停车的车载称重在线监测系统，涉及车载称重领域，包括：第一基站、车载称重装置、第二基站，车载称重装置包括：通讯模块、称重传感器、称重状态判断单元、称重数据处理单元；通讯模块接收第一基站称重测量指令，采集车载称重数据；称重状态判断单元接收车载称重数据，判断并获得车载称重状态；称重数据处理单元根据车载称重状态对车载称重数据进行处理，获得车载称重等效值；通讯单元将车载称重等效值发送给第二基站。本发明实现车载称重免停测量，节约车辆超载核查时间。同时，本发明根据对载重状态是否处于平衡，即车载数据的波动指数，采用不同的运算获得车载称重信息，可以提高车载称重的测量精确度。

Description

一种免停车的车载称重在线监测系统
技术领域
本发明涉及车载称重领域，特别是涉及一种免停车的车载称重在线监测系统。
背景技术
在车辆运输过程中，车载超限检测是一项重要的工作，在当前涉及载重车辆的交通事故和路桥毁损事故中几乎都要与车辆超载密切相关。因此，监控和控制超载是实现运输交通安全的重要环节。
现有车辆称重主要分为两类，一类是基于地磅测量，即车辆行驶至地磅区进行车辆，该方法耗时长，只能进行抽检，严重影响车辆载重测量效率。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种免停车的车载称重在线监测系统，旨在实现车载称重免停测量，即在车辆未发生停靠的情况下，对车辆载重进行测量，节约车辆超载核查时间。
为实现上述目的，本发明提供一种免停车的车载称重在线监测系统，包括：
设置于道路第一位置的第一基站，用于广播车载称重请求指令；
设置于车辆上的车载称重装置，用于测量车载称重信息；
设置于道路第二位置的第二基站，用于接收车载称重信息；
其中，车载称重装置包括：
通讯模块，用于和第一基站、第二基站通讯；
称重传感器，用于采集车载称重数据；
称重状态判断单元，用于判断车载称重状态；
称重数据处理单元，用于数字处理车载称重数据；
通讯模块接收第一基站的所述车载称重请求指令，采集车载称重数据，并发送给称重状态判断单元；称重状态判断单元接收车载称重数据，判断并获得车载称重状态，将车载称重状态和车载称重数据发送给称重数据处理单元；称重数据处理单元根据车载称重状态对车载称重数据进行处理，获得车载称重等效值，将车载称重等效值发送给通讯模块；通讯模块将车载称重等效值发送给第二基站。
该技术方案通过第一基站与车载通讯模块取得通讯，并告知车辆进行称重测量，并将测量结果上传至第二基站，实现免停车便可进行车载称重，节约车辆超载查实时间。
进一步而言，称重状态判断单元用于判断车载称重状态：称重状态判断单元提取称重传感器采集的n个车载称重数据Mi，计算整体数据波动指数E,若E≤α，则判定车载称重状态为平衡状态；若E＞α，则判定车载称重状态为非平衡状态；其中，M0为所述车载称重数据Mi的平均值，n≥10，1≤i≤n，M0＞0；α取值为0≤α≤2。
在该技术方案中，载重状态的判断方法主要是对数据滤波指数进行考量，波动性小，则直接求均值计算，波动大则需要对数据做进一步处理。值得一提的是：波动指数观察公式可知，在M0分别为1吨和10吨的案例中，称重数据Mi分别为1.2吨和12吨对波动指数的贡献是一样的。
进一步而言，称重数据处理单元，用于数字处理车载称重数据：若车载称重状态为平衡状态，则称重数据处理单元提取称重传感器采集的n个所述车载称重数据Mi，计算并获得载重均值n≥10，1≤i≤n。
进一步而言，称重数据处理单元，用于数字处理车载称重数据；若车载称重状态为非平衡状态，则进行如下操作：
S101、依次计算各个所述车载称重数据的单个波动指数Ei；
n≥10，1≤i≤n，Mi为第i个所述车载称重数据；
S102、删除波动指数Ei≥β的所述车载称重数据Mi，删除与所述车载称重数据Mi相邻的数据Mi-j,Mi-j+1,...,Mi+j-1,Mi+j；β取值为0＜β≤0.5；
S103、计算载重均值n′为步骤S402删除后剩余数据总量，k为所述车载称重数据的新标号，1≤n′≤n，1≤k≤n′。
在实际车辆行驶中，由于路面坑坑洼洼或加减速或弯道行驶会造成车载称重的不精确。在本技术方案中，依次计算单个所述车载称重数据的波动指数，并将波动较大的数据剔除，可以提高称重测量精度。在本技术方案中，为了进一步提高测量精度，将波动点相临近的数据也剔除。
进一步而言，通讯模块接收车载称重请求指令，唤醒称重传感器、称重状态判断单元，称重数据处理单元。
在该改进方案中，在车载通讯节点接收车载称重请求指令之后才唤醒相关车载称重单元，其它时间车载称重相关单元可以处于休眠状态，有利于节约能源。
进一步而言，第二基站接收车载称重等效值后，将称重传感器、称重状态判断单元、称重数据处理单元设置于休眠状态。
在该改进方案中，在车载通讯节点发生车载称重数据给第二基站之后，对相关车载称重单元进行休眠操作，有利于节约能源。
进一步而言，称重数据处理单元还包含有加密模块，第二基站设置有解密模块；第一基站发送包含有随机码的车载称重请求指令，加密模块对车载称重等效值加密，并发送给第二基站的解密模块解密。
该技术方案所解决的技术问题是：随着技术的发展，可能存在车主通过其它智能终端通过虚假的方式，与第一基站、第二基站取得通讯，并发送虚假的车载称重信息以躲避超载的判罚。在本技术方案中车载称重装置还设置有加密模块，第二基站设置有解密模块，防止车主作弊。在实际实用中，不同地点的道路称重基站以及车主个人都可以查看车载称重信息，这些不同地点的道理称重基站以及个人具有本身独一无二的节点ID，根据第一基站发送的ID、随机码以及车载称重等效值生成密文，并发送给第二基站，第二基站的解密模块对密文进行破译并获得称重等效值。值得一提的是，第一基站和第二基站是即时通讯，第二基站并获得第一基站发送的ID、随机码信息并持续更新。
进一步而言，称重传感器包括：称重模拟信号采集单元和A/D转换单元，A/D转换单元将称重模拟信号采集单元的模拟信号转换为数字信号。
在该技术方案中，获得数字信号，有利于信号的处理以及通讯传播数据的准确性。
进一步而言，第一基站与第二基站为同一基站或不同基站。
在实际应用中，基站不仅可以用于广播车载称重请求指令，也可以用于接收车载称重信息。其包含两层含义，一来可以将同一基站同时向同一辆车发送称重请求，并由自身接收称重结果数据，包括道路监控基站和个人移动终端的APP。二来，对于车辆A而言，第一基站作为称重请求端，第二基站作为称重结果接收端，对于车辆B而言，第二基站作为称重请求端，第一基站作为称重结果接收端；典型案例为在双向道路的两个位置设置第一基站和第二基站，上行车辆A、下行车辆B将被设置不同的称重请求端和称重结果接收端。
本发明的有益效果是：本发明提供一种免停车的车载称重在线监测系统，实现车载称重免停测量，即在车辆未发生停靠的情况下，对车辆载重进行测量，节约车辆超载核查时间。同时，本发明根据对载重状态是否处于平衡，即车载数据的波动指数，采用不同的运算获得车载称重信息，可以提高车载称重的测量精确度。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的系统框图；
图2是本发明一具体实施方式中车辆与基站的位置关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
本发明旨在实现车载称重免停测量，即在车辆未发生停靠的情况下，对车辆载重进行测量。如图1所示，一种免停车的车载称重在线监测系统，包括：
设置于道路第一位置的第一基站，用于广播车载称重请求指令；
设置于车辆上的车载称重装置，用于测量车载称重信息；
设置于道路第二位置的第二基站，用于接收所述车载称重信息。
在本实施例中，所述车载称重装置包括：
通讯模块，用于和所述第一基站、第二基站通讯；
称重传感器，用于采集车载称重数据；
称重状态判断单元，用于判断车载称重状态；
称重数据处理单元，用于数字处理车载称重数据。
在本实施例中，所述通讯模块接收所述第一基站的所述车载称重请求指令，采集车载称重数据，并发送给所述称重状态判断单元；所述称重状态判断单元接收所述车载称重数据，判断并获得车载称重状态，将所述车载称重状态和车载称重数据发送给所述称重数据处理单元；所述称重数据处理单元根据所述车载称重状态对所述车载称重数据进行处理，获得车载称重等效值，将所述车载称重等效值发送给通讯模块；所述通讯模块将所述车载称重等效值发送给所述第二基站。
在本实施例中，所述通讯模块的输出端连接所述称重传感器的输入端，所述称重传感器的输出端连接所述称重状态判断单元的输入端，所述称重状态判断单元的输出端连接所述称重数据处理单元，所述称重数据处理单元的输出端连接所述通讯模块的输入端；
在本实施例中，在道路200米间距分别设立第一基站和第二基站，即第一节点、第二节点；当需要测量来车载重时，首先，第一节点发送载重测量请求指令；车载通讯节点接受到请求指令并被予以通行。此时，车载称重系统唤醒相关设备对车载情况进行测量。
在实际操作中，可以将第一基站设置于高速入口收费处，包括ETC入口和非ETC入口，第二基站设置于高速入口匝道。
在本实施例中，所述称重状态判断单元用于判断车载称重状态：所述称重状态判断单元提取所述称重传感器采集的n个所述车载称重数据Mi，计算整体数据波动指数E,所述若所述E≤α，则判定所述车载称重状态为平衡状态；若E＞α，则判定所述车载称重状态为非平衡状态；其中，M0为所述车载称重数据Mi的平均值，所述所述n≥10，1≤i≤n，M0＞0；所述α取值为0≤α≤2。
在本实施例中，称重传感器每0.1S检测一个抽样数据，并在5S中获得50个所述车载称重数据Mi，1≤i≤50。实际上，α取值越大，则载重状态判定为平衡态的容限也越大，在本实施例中，α取值为0.1。
在本实施例中，波动指数观察公式可知，在M0分别为1吨和10吨的案例中，称重数据Mi分别为1.2吨和12吨对波动指数的贡献是一样的。
在实际行车中，车载称重的精度与行车状态、路况、道路平坦度等因素有关。在路况良好且匀速行驶中，载重测量一般比较稳定，可以采用直接求平均值获得载重测量值。而在变速行驶、较差路况、或较差道路上行驶，测量数据需进行滤波处理。在该技术方案中，对载重状态是否处于平衡采用不同的运算获得车载称重信息，可以提高车载称重的测量精确度。
在本实施例中，若所述车载称重状态为平衡状态，则所述称重数据处理单元提取称重传感器采集的n个所述车载称重数据Mi，计算并获得载重均值所述所述n≥10，1≤i≤n。
在本实施例中，若所述车载称重状态为非平衡状态，则进行如下操作：
S101、依次计算各个所述车载称重数据的单个波动指数Ei；
所述所述n≥10，1≤i≤n，Mi为第i个所述车载称重数据；
S102、删除波动指数Ei≥β的所述车载称重数据Mi，删除与所述车载称重数据Mi相邻的数据Mi-j,Mi-j+1,...,Mi+j-1,Mi+j；所述β取值为0＜β≤0.5；实际上，β取值越大，则载重状态判定为平衡态的容限也越大，在本实施例中，β取值为0.1。
S103、计算载重均值所述n′为步骤S402删除后剩余数据总量，k为所述车载称重数据的新标号，1≤n′≤n，1≤k≤n′。
在本实施例中，所述通讯模块接收车载称重请求指令，唤醒所述称重传感器、称重状态判断单元，称重数据处理单元。
在本实施例中，所述第二基站接收车载称重等效值后，将所述称重传感器、称重状态判断单元、称重数据处理单元设置于休眠状态。
在本实施例中，称重数据处理单元还包含有加密模块，第二基站设置有解密模块；第一基站发送包含有随机码的车载称重请求指令，加密模块对车载称重等效值加密，并发送给第二基站的解密模块解密。
在本实施例中，不同地点的道路称重基站以及车主个人都可以查看车载称重信息，这些不同地点的道理称重基站以及个人具有本身独一无二的节点ID，根据第一基站发送的ID、随机码以及车载称重等效值生成密文，并发送给第二基站，第二基站的解密模块对密文进行破译并获得称重等效值。值得一提的是，第一基站和第二基站是即时通讯，第二基站并获得第一基站发送的ID、随机码信息并持续更新。
在本实施例中，所述称重传感器包括：称重模拟信号采集单元和A/D转换单元，所述A/D转换单元将所述称重模拟信号采集单元的模拟信号转换为数字信号。
本发明提供的一种免停车的车载称重在线监测系统的第一基站与所述第二基站可以为同一基站，也可以为不同基站。其包含两层含义，一来可以将同一基站同时向同一辆车发送称重请求，并由自身接收称重结果数据，包括道路监控基站和个人移动终端的APP。二来，对于车辆A而言，第一基站作为称重请求端，第二基站作为称重结果接收端，对于车辆B而言，第二基站作为称重请求端，第一基站作为称重结果接收端；典型案例为在双向道路的两个位置设置第一基站和第二基站，上行车辆A、下行车辆B将被设置不同的称重请求端和称重结果接收端。
本发明第二实施例与第一实施例基本相同，不同之处在于基站位置的设定。具体而言，如图2所示，在本发明第二实施例中，在公路的两个位置分别设置两个基站，这两个基站都可以作为第一基站用于发送称重请求广播，也都可以用于接收称重结果数据。对于车辆A而言，基站1为第一基站，车辆A接收称重请求，并进行称重测量。当测量完成并行驶到基站2时，基站2作为第二基站，车辆A向基站2发送称重测量结果。对于车辆B而言，基站2为第一基站，车辆B接收称重请求，并进行称重测量。当测量完成并行驶到基站1时，基站1作为第二基站，车辆A向基站1发送称重测量结果。
本发明第三实施例与第一实施例基本相同，不同之处在于基站位置的设定。具体而言，在本发明第三实施例中，第一基站和第二基站均为同一手机移动终端。手机移动终端向车辆发送称重请求广播，车辆接收称重请求，并进行称重测量。当测量完成时，移动终端作为第二基站接收称重测量结果。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的实施例，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种免停车的车载称重在线监测系统，其特征在于，包括：
设置于道路第一位置的第一基站，用于广播车载称重请求指令；
设置于车辆上的车载称重装置，用于测量车载称重信息；
设置于道路第二位置的第二基站，用于接收所述车载称重信息；
其中，所述车载称重装置包括：
通讯模块，用于和所述第一基站、第二基站通讯；
称重传感器，用于采集车载称重数据；
称重状态判断单元，用于判断车载称重状态；
称重数据处理单元，用于数字处理车载称重数据；
所述通讯模块接收所述第一基站的所述车载称重请求指令，采集车载称重数据，并发送给所述称重状态判断单元；所述称重状态判断单元接收所述车载称重数据，判断并获得车载称重状态，将所述车载称重状态和车载称重数据发送给所述称重数据处理单元；所述称重数据处理单元根据所述车载称重状态对所述车载称重数据进行处理，获得车载称重等效值，将所述车载称重等效值发送给所述通讯模块；所述通讯模块将所述车载称重等效值发送给所述第二基站；所述称重状态判断单元用于判断车载称重状态：所述称重状态判断单元提取所述称重传感器采集的n个所述车载称重数据Mi，计算整体数据波动指数E,所述若所述E≤α，则判定所述车载称重状态为平衡状态；若E＞α，则判定所述车载称重状态为非平衡状态；其中，M0为所述车载称重数据Mi的平均值，所述所述n≥10，1≤i≤n，M0＞0；所述α取值为0≤α≤2。
2.如权利要求1所述的一种免停车的车载称重在线监测系统，其特征在于，所述称重数据处理单元，用于数字处理车载称重数据：若所述车载称重状态为平衡状态，则所述称重数据处理单元提取称重传感器采集的n个所述车载称重数据Mi，计算并获得载重均值所述所述n≥10，1≤i≤n。
3.如权利要求1所述的一种免停车的车载称重在线监测系统，其特征在于，所述称重数据处理单元，用于数字处理车载称重数据；若所述车载称重状态为非平衡状态，则进行如下操作：
S101、依次计算各个所述车载称重数据的单个波动指数Ei；所述所述n≥10，1≤i≤n，Mi为第i个所述车载称重数据；
S102、删除波动指数Ei≥β的所述车载称重数据Mi，删除与所述车载称重数据Mi相邻的数据Mi-j,Mi-j+1,...,Mi+j-1,Mi+j；所述β取值为0＜β≤0.5；
S103、计算载重均值所述n′为步骤S402删除后剩余数据总量，k为所述车载称重数据的新标号，1≤n′≤n，1≤k≤n′。
4.如权利要求1所述的一种免停车的车载称重在线监测系统，其特征在于，所述通讯模块接收所述车载称重请求指令，唤醒所述称重传感器、称重状态判断单元，称重数据处理单元。
5.如权利要求1所述的一种免停车的车载称重在线监测系统，其特征在于，所述第二基站接收车载称重等效值后，将所述称重传感器、称重状态判断单元、称重数据处理单元设置于休眠状态。
6.如权利要求1所述的一种免停车的车载称重在线监测系统，其特征在于，所述称重数据处理单元还包含有加密模块，所述第二基站设置有解密模块；所述第一基站发送包含有随机码的所述车载称重请求指令，所述加密模块对所述车载称重等效值加密，并发送给所述第二基站的所述解密模块解密。
7.如权利要求1所述的一种免停车的车载称重在线监测系统，其特征在于，所述称重传感器包括：称重模拟信号采集单元和A/D转换单元，所述A/D转换单元将所述称重模拟信号采集单元的模拟信号转换为数字信号。
8.如权利要求1所述的一种免停车的车载称重在线监测系统，其特征在于，所述第一基站与所述第二基站为同一基站或不同基站。
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