CN106530737A - 非现场执法高速动态称重检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非现场执法高速动态称重检测系统及方法，属于交通治理领域，包括动态称重系统、车牌识别系统和可变情报板显示系统、逆行抓拍系统、上位机软件系统；动态称重系统、车牌识别系统以及逆行抓拍系统分别与上位机软件系统信号连接，上位机软件系统输出端连接可变情报板显示系统输入端。本发明每辆车都会形成一条完整的过车信息，包括车辆速度、轴重、轴数、轴距、整车重、车牌、车速、通过时间、是否超限，如果车辆超限，根据用户设置，向可变情报板显示系统提供提示信息，引导车辆进站复检，同时，在可变情报板上显示车辆的车牌信息以及重量信息，并上传至分中心数据库，方便对过车记录的查找、共享和分析。

Description

非现场执法高速动态称重检测系统及方法

技术领域

本发明属于交通治理领域，具体涉及一种非现场执法高速动态称重检测系统及方法。

背景技术

超限超载运输行为是当前公路头号杀手，大量超过公路、桥梁限载标准的运输车辆上路，致使公路严重损坏，使用年限大大缩短，且极易引发交通安全事故。

我国治超工作起步较晚，1997年7月，《中华人民共和国公路法》颁布实施，超限超载运输管理首获法律保障。从2004年6月开始，交通部等8部门联合在全国范围集中开展了车辆超限超载治理工作，正式掀起了全国性车辆超限超载治理的高潮。多年来，各级交通部门依法建立了固定、临时、流动超限超载检测站点，路政及运管部门对货运车辆、从业人员、相关企业进行有效的监管，取得了很大的成绩，其中，治超信息化的建设起到了至关重要的作用。

在治超信息化建设过程中，存在以下问题：1、在交通系统内部，交通局、公路局、运管局、高管局各自为政，由于缺乏顶层的系统设计，各自的治超信息系统相互独立，信息孤岛现象严重，无法形成涵盖源头-路面-站点-源尾等治超各个节点的监管体系，治超效果不够理想。2、在交通与公安、工商、安监等部门之间，缺乏协同工作的机制，交通部门在治超执法方面或流于形式，或以罚代卸，或暴力执法，极大地影响了交通部门的形象，治超效果不佳。

多年来，随着治超信息化在全国的推广，相关的设备、技术手段不断完善，以省为单位充分利用现有的治超信息化资源，进行顶层规划，统筹协调交通系统内各治超职能机构，实时获取涵盖源头-路面-站点-源尾等治超各个节点的完整数据链，实现统一监管、规范执法。同时，与公安、工商、安监等部门建立长效联合执法机制，通过治超信息化建设，实现各部门间治超数据的共享、抄报，充分发挥各部门的相关执法职能，实现全方位、立体化治超监管，全面提升治超执法效率和执法形象。

而长期以来，针对超限超载车辆的查处，路政执法人员主要依靠人为拦车，设立固定检测点和流动检测仪对涉嫌超限超载车辆进行检测和管理，这一传统的治超模式目前已不能满足现有环境的治超管理要求。为适应新形势下治超要求，从2012年开始交通部在治超领域开始试点非现场执法系统，2015年以后更是成为科技治超领域的建设重点。

目前，浙江、江苏、重庆、山东、山西等多个省市已开展不同数量的非现场执法系统建设使用。通过各个地区的实际运行情况来看，目前非现场执法系统需要重点关注以下几个关键问题：1)动态称重检测精度的控制，2)非正常行驶有效通过检测率的控制，3)综合管理软件系统平台的实现，4)执法依据以及联合执法各部门间的协调。

发明内容

本发明的目的在于针对交通管理中超限超载车辆治理存在的诸多问题，提供一种非现场执法高速动态称重检测系统及方法，该系统适应性强，斜坡等地形已得到成功试验，可检测高速行驶车辆的速度、轴重、轴距、车型、总重，并实现车辆自动分离。具有数据容错功能、提供高清实时过车图片，能快速识别车辆牌号、以及自动传输和存储过往车辆的图像和过车数据等多种功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种非现场执法高速动态称重检测系统，包括动态称重系统、车牌识别系统、车型识别系统和可变情报板显示系统、逆行抓拍系统、上位机软件系统，所述动态称重系统、车牌识别系统、车型识别系统以及逆行抓拍系统分别与上位机软件系统信号连接，上位机软件系统输出端连接可变情报板显示系统输入端，可变情报板显示系统用以显示车辆超重信息，所述动态称重系统设置在车牌识别系统检测区域内，所述可变情报板显示系统沿顺行公路设置在车牌识别系统检测区域正前方。

基于上述技术方案，车牌识别系统、逆行抓拍系统整体布局为：在同一方向行驶车道上沿公路顺行方向布局：首先贯穿公路横向两端设置一车尾摄像机拉杆，在车尾摄像机拉杆上分别安装有正行车尾拍照高清摄像机及逆行车尾拍照高清摄像机，然后在公路顺行方向的正前方设置一与车尾摄像机拉杆同一高度的卡口车牌识别拉杆，所述卡口车牌识别拉杆贯穿公路横向两端设置，在卡口车牌识别拉杆上分别安装有正行车身抓拍高清摄像机及正行车辆车牌识别高清摄像机、以及逆行车身抓拍高清摄像机及逆行车辆车牌识别高清摄像机；所述动态称重系统沿顺行公路方向设置在车尾摄像机拉杆与卡口车牌识别拉杆之间。

基于上述技术方案，所述动态称重系统具体为：在同一方向行驶车道上沿顺行方向交错安装两排称板：第一排称板及第二排称板，每排称板上设置n块称板，所述n≥2，每块称板对应一个电阻应变式称重传感器，前后两排称板排布布局相错一位，在两排称板中间安装有地感线圈，通过地感线圈自动分离车辆，当车辆驶入地感线圈时，开始采集车辆称重数据，车辆驶离线圈时，开始计算相关数据。

基于上述技术方案，在同一方向行驶车道上沿顺行方向还设置有称重检测系统进口标志线和称重检测系统出口标志线，所述车尾摄像机拉杆以及卡口车牌识别拉杆设置在称重检测系统进口标志线和称重检测系统出口标志线之间，可变情报板显示系统设置在称重检测系统出口标志线正前方一侧。

一种非现场执法高速动态称重检测方法，具体检测步骤如下：当车辆在公路上正常行驶，不停车驶入动态称重系统检测区域，动态称重系统自动检测到车辆的速度、轴重、轴数、轴距、整车重和通过时间信息，自动分离车辆，并自动判断车辆行驶状态，有效过滤压缝、边道行驶、多车并行等异常过车数据，获取有效的称重数据，形成一条完整的车辆称重信息，将车辆称重信息上传至上位机软件系统；与此同时，车辆在驶入动态称重系统检测区域的同时已进入车牌识别检测区，车牌识别系统对车辆车牌进行识别，并将识别结果上传至上位机软件系统；车型识别系统通过获取车辆的胎型、车速、轴距等信息，自动判断车辆类型；上位机软件系统匹配上传的车辆称重数据和车辆车牌数据，并按照超限车辆判别标准的要求设置超限限值,自动判别车辆是否超重、是否超速；如果车辆超限，根据用户设置，向可变情报板显示系统发送车辆的车牌信息以及重量信息，提醒司机接受处罚、并尽快结束超限行为，同时上位机软件系统将超限车辆的速度、轴重、轴数、轴距、整车重和通过时间信息形成一条完整的过车信息上传至分中心数据库，以方便对过车记录的查找、共享和分析。

基于上述技术方案，动态称重系统检测方法为：车辆通过称重区域时，第一轴首先压在第一排称板上，取得t1时刻及第n1块和第n2块称板的重量W1、W2；第一轴经过第二排称板时，车轮压在第n3块、第n4块和第n5块称板上的压缝数据舍弃，第二轴首先压在第一排称板上，取得t2时刻第n1块和第n2块称板的重量W3、W4，根据以下公式算出车辆总重W：

其中，W为总重；

w₁、w₂...w_n为每块称板的重量；

t₁为货车第一轴压第一排称板的时间；

t₂为货车第一轴压第二排称板的时间；

k为标定系数。

本发明具有如下技术效果：1.系统适应性强，斜坡等地形已得到成功运用；对于大雾、阴雨、冰冻等恶劣天气，不影响系统正常运行，亦不影响称重和测速的准确性，2.系统一经搭建完成，即为非现场执法式工作，称重精度可达动态5级。3.可检测高速行驶车辆的速度、轴重、轴距、车型、总重，并实现车辆自动分离。4.提供高清实时过车图片，包括车头、车尾、车身，能快速识别车牌号。5.具有外部显示功能，可根据用户设置显示输出信息(超速车、超重车、大货车、小车等，可单选或交叉多选)至LED情报板，对行驶中的车辆提供警示和提醒功能，另外用户自定义显示格式。6.具有数据容错功能，正确匹配重量和车牌号，形成完整的车辆过车信息，包括车辆的车牌、车速、轴重、轴数、轴距、整车重、通过时间、是否超重、是否超速等。7.按照超速和超重车辆判别标准的要求设置超速和超重限值，用户可以方便的进行调整,系统自动判别行驶车辆是否超速、超重。

8.能自动传输和存储过往车辆的图像和过车数据。提供断点上传功能，即当网络发生断开时，过车数据可保存24小时；当网络恢复后，数据会自断点处自动上传。9.可根据时间、车道号、超重量、超重率、超速、过车地点、车牌号等多条件检索过车记录，用户可自定义检索条件。10.提供报表功能，可提供单车、多车和超限车辆三种形式报表，同时用户可自定义显示多车报表字段。11.实现智能分析，可根据时间段、过车地点等条件进行分析，并以图表形式表示。12.预留数据分发功能，可向第三方系统提供超限车辆数据，便于对超速、超重车辆进行重点监控。

本发明中每辆车都会形成一条完整的过车信息，包括车辆速度、轴重、轴数、轴距、车型、整车重、车牌、车速、通过时间、是否超限，并上传至分中心数据库，方便对过车记录的查找、共享和分析。申请人从2012年开始在山西、河北、河南等地先后完成两代多处非现场执法系统的建设，通过多年的技术攻关和经验积累，提出本发明方案，本发明较好解决了车辆压缝、溜边、走S绕行、多车并行、逆行、冬天上冻、高速状态下称重精度问题，并保证了车辆有效通过检测率。通过河北、山西项目实测动态称重检测精度控制在正负5％以内、车辆有效通过检测率控制在95％以上，达到国内领先水平，使执法流程规范，数据接口丰富，符合执法工作实际要求，在行业内非常值得推广实施。

附图说明

图1是本发明非现场执法高速动态称重检测系统整体结构示意图；

图2是本发明动态称重系统检测流程示意图；

图3是同行称重系统检测流程示意图。

图中标号：1为车尾摄像机拉杆，2为卡口车牌识别拉杆，3为正行车尾拍照高清摄像机，4为逆行车尾拍照高清摄像机，5为正行车身抓拍高清摄像机；6为正行车辆车牌识别高清摄像机，7为逆行车身抓拍高清摄像机，8为逆行车辆车牌识别高清摄像机，9为称重检测系统进口标志线，10为称重检测系统出口标志线，11为可变情报板显示系统，12为超限检测站，13为第一排称板，14为第二排称板，15为地感线圈；16为顺行车辆，17为逆行车辆。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明技术方案。

实施例1：一种非现场执法高速动态称重检测系统，参见图1，包括动态称重系统、车牌识别系统、车型识别系统和可变情报板显示系统、逆行抓拍系统及上位机软件系统；动态称重系统、车牌识别系统、车型识别系统以及逆行抓拍系统分别与上位机软件系统信号连接，上位机软件系统输出端连接可变情报板显示系统输入端，可变情报板显示系统用以现实车辆超重信息，具体布局为：在同一方向行驶车道上沿公路顺行方向设置一称重检测系统进口标志线9和称重检测系统出口标志线10，在称重检测系统进口标志线和称重检测系统出口标志线之间贯穿公路两端分别设置一车尾摄像机拉杆1和一卡口车牌识别拉杆2，所述卡口车牌识别拉杆位于车尾摄像机拉杆正前方，且高度和车尾摄像机拉杆相同，在车尾摄像机拉杆上安装有正行车尾拍照高清摄像机3及逆行车尾拍照高清摄像机4，在卡口车牌识别拉杆安装有正行车身抓拍高清摄像机5以及正行车辆车牌识别高清摄像机6、以及逆行车身抓拍高清摄像机7及逆行车辆车牌识别高清摄像机8，动态称重系统和车型识别系统设置在车尾摄像机拉杆与卡口车牌识别拉杆之间的顺行公路上。可变情报板显示系统11设置在称重检测系统出口标志线正前方一侧。

动态称重系统具体设置为：在同一方向行驶车道上沿顺行方向交错安装两排称板：第一排称板13及第二排称板14，每排称板设置六块称板，每块称板对应一个电阻应变式称重传感器，根据车道宽度设置称重传感器数量，一般每车道两排，共四块称重传感器，前后称板排布布局相错一位，交错布置能有效避免货运车辆跨车道、S型行驶、多车并行及双向过车、压缝、边道行驶、单侧车轮轧称板行驶等能造成称重数据异常的情况。在两排称板中间安装有地感线圈15，通过地感线圈自动分离车辆，当车辆驶入地感线圈时，开始采集车辆称重数据，车辆驶离线圈时，开始计算相关数据，电阻应变式称重传感器包括电阻应变片、弹性体及检测电路，检测电路安装在控制机柜内。控制机柜设置在高速路旁边，检测时，弹性体(弹性元件，敏感梁)在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化(增大或减小)，再经相应的检测电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流)，从而完成了将外力变换为电信号的过程。进而完成车辆的称重工作。

需要说明的是：上述描述是以沿公路同一行驶方向为例说明非现场执法高速动态称重检测系统的整体结构布局，在沿公路相对方向的非现场执法高速动态称重检测系统布局与上述描述一致，在此不再一一重述。

本实施例具体检测方法为：当车辆在公路上正常行驶，不停车驶入动态称重系统检测区域，动态称重系统自动检测到车辆的速度、轴重、轴数、轴距、整车重和通过时间信息，通过地感线圈自动分离车辆，当车辆驶入地感线圈时，开始采集车辆称重数据，车辆驶离线圈时，开始计算相关数据。自动判断车辆行驶状态，有效过滤压缝、边道行驶、多车并行等异常过车数据，获取有效的称重数据，形成一条完整的车辆称重信息，将车辆称重信息上传至上位机软件系统；与此同时，车辆在驶入动态称重系统检测区域的同时已进入车牌识别检测区，车牌识别系统对车辆车牌进行识别，并将识别结果上传至上位机软件系统；车型识别系统通过获取车辆的胎型、车速、轴距等信息，自动判断车辆类型；上位机软件系统匹配上传的车辆称重数据和车辆车牌数据，并按照交通部62号令规定的超限标准，自动判别车辆是否超重、是否超速；如果车辆超限，根据用户设置，向可变情报板显示系统发送车辆的车牌信息以及重量信息，在可变情报板上显示车辆的车牌信息以及重量信息，提醒司机接受处罚，并尽快结束超限行为，同时上位机软件系统将超限车辆的速度、轴重、轴数、轴距、整车重和通过时间信息形成一条完整的过车信息上传至分中心数据库，以方便对过车记录的查找、共享和分析。

称重系统检测方法为：参见图2，车辆通过称重区域时，第一轴首先压在第一排称板上，取得t1时刻及第6块和第8块称板的重量W1、W2；第一轴经过第二排称板时，车轮压在第3块、第5块和第7块称板上的压缝数据舍弃，第二轴首先压在第一排称板上，取得t2时刻第6块和第8块称板的重量W3、W4，根据以下公式算出车辆总重W：

其中，W为总重；

w₁、w₂...w_n为每块称板的重量；

t₁为货车第一轴压第一排称板的时间；

t₂为货车第一轴压第二排称板的时间；

k为标定系数。

压缝数据：每块称板由于布线及结构的原因，在称板两端都会有一定面积的非称重区域(根据厂家及称板不同，面积不同，宽度大约在5-10CM)，并且在称板安装时，由于路面情况、路面宽度等多种不确定因素，会出现安装于地面的相邻两块称板之间存在一定的距离(5-20CM)。如果货运车辆在通过动态称重区域时，有任意一个车轮压在非称重区域或相邻两块称板的缝隙处，就会造成货运车辆的部分重量作用在非称重区域或者作用在路面上，整车重量会明显偏轻。由于这种情况产生的不准确的车辆称重数据我们称之为压缝数据。

根据超限运输车辆行驶公路管理规定(交通运输部令2016年第62号)和强制性国家标准《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB1589-2016)中对货运车辆轮廓规定，货运车辆宽度规定不得超过2550米，单个轮胎宽度为250MM，货运车辆双胎宽度为550MM，则货运车辆轮胎内侧宽度为2550-550*2＝1450MM，而各种高速动态称重传感器宽度一般为1.5米、1.7米、1.8米、2米，因此，若货运车辆一侧轮胎压缝，另一侧轮胎也必定压缝，从而造成更多重量作用至路面，进而造成车辆总重更轻。

去除类似压缝这样的不准确数据，才能提高称重精度，动态称重系统才能起到真正的作用。

通过我们特殊的称板安装排列方式，可以有效的避免压缝数据的产生。我们在顺行车道交错安装两排称板，这样就有两次称重数据。

如图2所示，我们首先为称板编号，当有货运车辆通过称重区域时，我们可以获得被车辆通过的每块称板的重量信息，如图所示车辆，第一次称重压在8,6号称板，车辆重量完全作用到称板上，无重量流失；第二次称重压在7,5,3号称板，两侧车轮均压缝行驶，部分重量作用至路面，造成重量流失。若两次称重中，某一次获得的称板编号有3组称板时，我们取另一次的称重数据为车辆的正常总重数据，即有2组称板的编号的数据为正常数据。

通过合理的称板排列方式和检测算法，可以有效解决了多车道的称重检测过程中的异常过车情况，如车轮轧缝、跨车道、多车并行、边道行驶等，可精确判断车辆行驶车道信息，精准定位有效称重传感器，从而获取准确的车辆称重数据，极大提高了高速动态称重检测的数据精度，为执法提供可靠依据。

而现有同行称重检侧流程为：参见图3所示；

正常行驶车辆：

货车第一轴经过称板1和2，取得称板重量W1和W2；货车第二轴经过称板1和2，取得称板重量W3和W4，则第一次称重整车重量为WA＝W1+W2+W3+W4。货车第一轴经过称板5和6，取得称板重量W5和W6；货车第二轴经过称板5和6，取得称板重量W7和W8，则第一次称重整车重量为WB＝W5+W6+W7+W8。则货车重量W＝(WA+WB)/2。若出现压缝情况，则整车重量将会偏轻。

由此，本实施例中称重系统的检测方法相对于同行可以有效解决压缝带来的测量误差，测量精度大大提高。

Claims (6)

1.一种非现场执法高速动态称重检测系统，其特征是：包括动态称重系统、车牌识别系统、车型识别系统和可变情报板显示系统、逆行抓拍系统、上位机软件系统，所述动态称重系统、车牌识别系统、车型识别系统以及逆行抓拍系统分别与上位机软件系统信号连接，上位机软件系统输出端连接可变情报板显示系统输入端，可变情报板显示系统用以显示车辆超重信息，所述动态称重系统设置在车牌识别系统检测区域内，所述可变情报板显示系统沿顺行公路设置在车牌识别系统检测区域正前方。

2.根据权利要求1所述的非现场执法高速动态称重检测系统，其特征是：车牌识别系统、逆行抓拍系统整体布局为：在同一方向行驶车道上沿公路顺行方向布局：首先贯穿公路横向两端设置一车尾摄像机拉杆，在车尾摄像机拉杆上分别安装有正行车尾拍照高清摄像机及逆行车尾拍照高清摄像机，然后在公路顺行方向的正前方设置一与车尾摄像机拉杆同一高度的卡口车牌识别拉杆，所述卡口车牌识别拉杆贯穿公路横向两端设置，在卡口车牌识别拉杆上分别安装有正行车身抓拍高清摄像机及正行车辆车牌识别高清摄像机、以及逆行车身抓拍高清摄像机及逆行车辆车牌识别高清摄像机；所述动态称重系统沿顺行公路方向设置在车尾摄像机拉杆与卡口车牌识别拉杆之间。

3.根据权利要求1所述的非现场执法高速动态称重检测系统，其特征是：所述动态称重系统具体为：在同一方向行驶车道上沿顺行方向交错安装两排称板：第一排称板及第二排称板，每排称板上设置n块称板，所述n≥2，每块称板对应一个电阻应变式称重传感器，前后两排称板排布布局相错一位，在两排称板中间安装有地感线圈，通过地感线圈自动分离车辆，当车辆驶入地感线圈时，开始采集车辆称重数据，车辆驶离线圈时，开始计算相关数据。

4.根据权利要求1所述的非现场执法高速动态称重检测系统，其特征是：在同一方向行驶车道上沿顺行方向还设置有称重检测系统进口标志线和称重检测系统出口标志线，所述车尾摄像机拉杆以及卡口车牌识别拉杆设置在称重检测系统进口标志线和称重检测系统出口标志线之间，可变情报板显示系统设置在称重检测系统出口标志线正前方一侧。

5.一种如权利要求1所述的检测系统的非现场执法高速动态称重检测方法，其特征是：具体检测步骤如下：当车辆在公路上正常行驶，不停车驶入动态称重系统检测区域，动态称重系统自动检测到车辆的速度、轴重、轴数、轴距、整车重和通过时间信息，自动分离车辆，并自动判断车辆行驶状态，有效过滤压缝、边道行驶、多车并行等异常过车数据，获取有效的称重数据，形成一条完整的车辆称重信息，将车辆称重信息上传至上位机软件系统；与此同时，车辆在驶入动态称重系统检测区域的同时已进入车牌识别检测区，车牌识别系统对车辆车牌进行识别，并将识别结果上传至上位机软件系统；车型识别系统通过获取车辆的胎型、车速、轴距等信息，自动判断车辆类型；上位机软件系统匹配上传的车辆称重数据和车辆车牌数据，并按照超限车辆判别标准的要求设置超限限值,自动判别车辆是否超重、是否超速；如果车辆超限，根据用户设置，向可变情报板显示系统发送车辆的车牌信息以及重量信息，提醒司机接受处罚、并尽快结束超限行为，同时上位机软件系统将超限车辆的速度、轴重、轴数、轴距、整车重和通过时间信息形成一条完整的过车信息上传至分中心数据库，以方便对过车记录的查找、共享和分析。

6.根据权利要求5所述的非现场执法高速动态称重检测方法，其特征是：动态称重系统检测方法为：车辆通过称重区域时，第一轴首先压在第一排称板上，取得t1时刻及第n1块和第n2块称板的重量W1、W2；第一轴经过第二排称板时，车轮压在第n3块、第n4块和第n5块称板上的压缝数据舍弃，第二轴首先压在第一排称板上，取得t2时刻第n1块和第n2块称板的重量W3、W4，根据以下公式算出车辆总重W：

$W=k*(\frac{w_1}{|t_1-t_2|}+\frac{w_2}{|t_1-t_2|}+\frac{w_3}{|t_1-t_2|}+\frac{w_4}{|t_1-t_2|})$

其中，W为总重；

w₁、w₂...w_n为每块称板的重量；

t₁为货车第一轴压第一排称板的时间；

t₂为货车第一轴压第二排称板的时间；

k为标定系数。