CN107633683A - 用于车辆超载的非现场执法管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆超载的非现场执法管理系统，所述系统包括车辆限重获取模块、称重模块及数据处理模块；所述车辆限重获取模块用于识别车辆各个位置的传动轴数量并根据各个位置的传动轴数量查找对应的车辆限重；所述称重模块用于获得车辆的行驶重量，当车轮重力作用在称重模块上时，称重模块内部产生电荷，并通过电荷计算车辆行驶重量；所述数据处理模块用于连接并处理车辆限重获取模块、称重模块传送的数据，当车辆限重小于行驶重量时，判断为车辆超载。通过上述方法可以准确判断当前车辆是否超载，在非现场执法管理的情况下，提高了工作人员的执法效率，有效地降低了交通安全事故。

Description

用于车辆超载的非现场执法管理系统

技术领域

本发明涉及车辆超载技术领域，尤其涉及一种用于车辆超载的非现场执法管理系统。

背景技术

治理车辆超载是一个世界性难题，各国政府都意识到车辆超载对交通安全、环境和道路设施的巨大危害。有关专家曾形象的将超载车辆比喻为“掠夺性命的武器，道路设施的天敌”。现有非现场车辆超载执法管理系统通过摄像头和称重装置对车辆进行超载处理，由于车型的种类繁多，简单的设置车辆的超载值，导致现有系统无法准确判断不同车型的车辆是否超载。而且现有系统无法判断车辆超重的程度，导致车辆在极度超重的情况下，发生严重的交通事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提出了一种用于车辆超载的非现场执法管理系统，在非现场执法管理的情况下，准备判断车辆是否超载，提高工作人员的执法效率，有效地降低交通安全事故。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于车辆超载的非现场执法管理系统，所述系统包括车辆限重获取模块、称重模块及数据处理模块；所述车辆限重获取模块用于识别车辆各个位置的传动轴数量并根据各个位置的传动轴数量查找对应的车辆限重；所述称重模块用于获得车辆的行驶重量，当车轮重力作用在称重模块上时，称重模块内部产生电荷，并通过电荷计算车辆行驶重量；所述数据处理模块用于连接并处理车辆限重获取模块、称重模块传送的数据，当车辆限重小于行驶重量时，判断为车辆超载。

进一步地，所述车辆限重获取模块通过三维激光扫描仪发射器发出激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反向传回到接收器，该过程可以计算出目标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描观测值β；激光扫描三维测量使用仪器内部坐标系，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，获得目标点P的计算公式为：

X_P＝Scosβcosα

Y_P＝Scosβ₄sinα

Z_p＝Scosβ

通过该扫描技术可以准确获得车辆底盘的二维图片，并通过传动轴识别算法准确获得二维图片中各个位置的传动轴数量。

进一步地，所述传动轴识别模块通过传动轴车型匹配算法将传动轴对应的车型以及车型对应的限重用枚举对象表示，然后将车辆各个位置的传动轴数量与枚举对象中的数据一一匹配，直到匹配成功为止；当匹配成功时，传动轴车型匹配算法返回当前车辆的限重；所述传动轴车型匹配算法为：

其中A表示协方差矩阵，N表示邻域，i表示从1到n的整数，T表示平移向量，v表示邻域中的点，m表示邻域点集的重心。

进一步地，所述视频监控模块采用高速智能球机，该装置用于全景视频记录行驶的车辆，并将生成的视频数据传送给数据处理模块，且该装置内置有水印加密防篡改功能。。

进一步地，所述系统还包括感应装置，所述感应装置包括用于检测车辆进入的第一感应装置及车辆离开的第二感应装置；当第一感应装置检测车辆进入时，发送电信号启动与之连接的模块；当第二感应装置检测到车辆离开时，发送电信号关闭与之连接的模块。

本发明还出了一种用于车辆超载的非现场执法管理方法，所述方法包括：车辆限重获取步骤：获取车辆各个位置的传动轴数量并根据各个位置的传动轴数量查找对应的车辆限重；称重步骤：获取车辆行驶重量，当车轮重力作用在称重模块上时，称重模块内部产生电荷，并通过电荷计算车辆行驶重量；数据处理步骤：获取并处理所述车辆限重、车辆行驶重量的数据，当车辆限重小于行驶重量时，判断为车辆超载。

进一步地，所述车辆限重获取步骤包括传动轴识别子步骤，所述传动轴识别步骤通过三维激光扫描仪发射器发出激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反向传回到接收器，该过程可以计算出目标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描观测值β；激光扫描三维测量使用仪器内部坐标系，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，获得目标点P的计算公式为：

X_P＝Scosβcosα

Y_P＝Scosβsinα

Z_p＝Scosβ

通过该扫描技术可以准确获得车辆底盘的二维图片，并通过传动轴识别算法准确获取二维图片中各个位置的传动轴数量。

进一步地，所述传动轴识别步骤包括传动轴匹配子步骤，所述传动轴匹配子步骤通过传动轴车型匹配算法将传动轴对应的车型以及车型对应的限重用枚举对象表示，然后将当前车辆各个位置的传动轴数量与枚举对象中的数据一一匹配，直到匹配成功为止；当匹配成功时，传动轴车型匹配算法返回当前车辆的限重；所述传动轴车型匹配算法为：

其中A表示协方差矩阵，N表示邻域，i表示从1到n的整数，T表示平移向量，v表示邻域中的点，m表示邻域点集的重心。

进一步地，所述方法还包括第一感应步骤和第二感应步骤，第一感应步骤检测车辆进入感应区域时，发送电信号启动与之连接的模块；第二感应步骤检测车辆离开监控区域时，发送电信号关闭与之连接的模块。

进一步地，所述数据处理步骤包括预警子步骤，当车辆行驶重量大于限重，并超过第一预警值时，标识为第一预警状态；当行驶重量大于限重，并超过第二警值时，标识为第二预警状态。

本发明提出了一种用于车辆超载的非现场执法管理系统，所述系统包括车辆限重获取模块、称重模块及数据处理模块；所述车辆限重获取模块用于识别车辆各个位置的传动轴数量并根据各个位置的传动轴数量查找对应的车辆限重；所述称重模块用于获得车辆的行驶重量，当车轮重力作用在称重模块上时，称重模块内部产生电荷，并通过电荷计算车辆行驶重量；所述数据处理模块用于连接并处理车辆限重获取模块、称重模块传送的数据，当车辆限重小于行驶重量时，判断为车辆超载。通过上述方法可以准确判断当前车辆是否超载，在非现场执法管理的情况下，提高了工作人员的执法效率，有效地降低了交通安全事故。

附图说明

图1是本发明用于车辆超载的非现场执法管理系统的功能模块图；

图2是本发明用于车辆超载的非现场执法管理系统的流程图。

图3和图4是本发明用于车辆超载的非现场执法管理系统的车型限重示意图。

图5是本发明用于车辆超载的非现场执法管理系统的后台管理平台的功能模块图；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中若有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图1和图2，本发明实施例提出了一种用于车辆超载的非现场执法管理系统，所述系统包括车辆限重获取模块、称重模块及数据处理模块；所述车辆限重获取模块用于识别车辆各个位置的传动轴数量并根据各个位置的传动轴数量查找对应的车辆限重；所述称重模块用于获得车辆的行驶重量，当车轮重力作用在称重模块上时，称重模块内部产生电荷，并通过电荷计算车辆行驶重量；所述数据处理模块用于连接并处理车辆限重获取模块、称重模块传送的数据，当车辆限重小于行驶重量时，判断为车辆超载。由于车辆限重获取模块能够准确识别车辆各个位置的传动轴数量，并根据车型匹配算法获得当前车辆限重，将当前车辆限重和称重模块获得的行驶重量进行比较，准确判断当前车辆是否超载，在非现场执法管理的情况下，提高了工作人员的执法效率，有效地降低了交通安全事故。

作为一种实施方式，所述车辆限重获取模块通过三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反向传回到接收器，可以计算目标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描观测值β；激光扫描三维测量使用仪器内部坐标系，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，获得目标点P的计算公式为：

X_P＝Scosβcosα

Y_P＝Scosβsinα

Z_p＝Scosβ

通过该扫描技术可以精确获得底盘的二维图片，并通过传动轴识别模块内部嵌入的传动轴识别算法准确获取二维图片中各个位置的传动轴数量。

请参照图3和图4，作为一种实施方式，车辆限重获取模块利用内部嵌入的传动轴车型匹配算法获得当前车辆限重，具体是将传动轴对应的车型以及车型对应的限重用枚举对象表示，将当前车辆各个位置的传动轴数量与枚举对象中的数据一一匹配，直到匹配成功为止；当匹配成功时，传动轴车型匹配算法返回当前车辆限重，然后将当前车辆限重和各个位置的传动轴数据传给数据处理模块。所述传动轴车型匹配算法为：

其中A表示协方差矩阵，N表示邻域，i表示从1到n的整数，T表示平移向量，v表示邻域中的点，m表示邻域点集的重心。根据协方差矩阵A的最小特征值来衡量点P平面拟合的好坏，从中提取出客观表达目标车辆形体变化的特征点。以特征点为界，利用Hough变换将不连续的边缘像素点连接起来进行直线拟合，在离散点中提取线性信息，得到边界曲线。经过处理的点、线，由于涉及了车辆的整体特征，因此可以更好、更正确地表达车型的平面特征，从而对激光扫描测量的各个车辆车型进行了整体匹配纠正。

作为一种实施方式，所述称重模块包括石英压电称重传感器和轮轴识别传感器，石英压电称重传感器用于获取车辆的重量、车轴距及半轴数，轮轴识别传感器用于获取车辆的轮胎个数，并将获取的数据传送给数据处理模块。

所述石英压电称重传感器，利用多个石英晶体片和电极板直接安装在特制的梁式承载器(张力传感器)内，形成专用的压电石英型称重传感器，将其埋在道路表面截面为50×50mm的长槽内。装配时首先沿梁式承载器水平对称轴的圆形腹板施加水平力，使腹板变形，矩形通孔高度增大。并在梁长1m的范围内，先插入电极板，再每隔50mm插入一个石英晶体片，然后卸掉水平力，使圆形腹板作用在石英晶体片上，可以起到很好的保护和密封作用。当车轮重力作用在石英晶体上时，石英晶体上产生电荷，经电荷放大器放大后传输到控制器，控制器根据波形信号计算车辆重量。这样车辆在行驶的过程中，既可以准确计算车辆行驶重量，又可以有效解决现场称重造成的跨线或者单边行驶问题。

车辆在行驶过程中，同一个轮胎分别经过安装在路面上的阵列式石英压电称重传感器，根据轮胎触发各条石英压电称重传感器的时间，计算得出车辆的行驶速度，另外，分别记录前后的轮胎通过同一条石英压电称重传感器的时间差，最后根据行驶速度和时间差计算得出轴距。

当车辆各个轴上的轮胎经过安装在路面上的阵列式石英压电称重传感器时，石英压电称重传感器都会产生一定的信号，根据该信号可以计算得出车辆的轴数。

轮胎个数的计算是通过轮轴识别传感器进行判断的，当轮胎经过轮轴识别传感器时，轮轴识别传感器内部的各个压点会有相应的信号变化，根据变化信号的数量，可以识别出轮胎的个数(单胎或双胎)。

所述系统还包括视频监控模块，所述视频监控模块采用高速智能球机，该装置安装在监控立杆上面，提供全景视频监控，该装置内置有水印加密防篡改功能，利用数字水印加密技术，直接将加密信息嵌入到图片和视频数据流中，从数据的源头加密，防止前端数据被篡改，从而确保了取证信息的可靠性，最后将生成的视频数据传送给数据处理模块。

所述系统还包括车牌识别模块，所述车牌识别模块采用抓拍机，该装置可以识别多种类型的车牌，比如：民用车牌(除5小车辆)，警用车牌，2012式新军用车牌，2012式武警车牌等。该装置利用LED补光特性，在夜晚可以准确捕获车牌。由于夜间灯光较暗，抓拍机识别的车牌准确率较低，因此驾驶人员利用侥幸的心理，在夜间超载行驶，且夜间容易出现疲劳驾驶，由于车辆惯性较大，在紧急刹车的情况下，导致无法及时停车，从而造成严重的交通事故。通过该装置可以准确捕获车牌数据，当发现超载车辆时，及时进行相应的处理，避免造成相应的交通事故。该装置将捕获后车牌生成图片，并通过该装置内部嵌入的车牌识别算法获得车牌号码，最后将车牌图片和车牌号码传送给数据处理模块。

作为一种实施方式，所述管理系统还包括感应线圈，所述感应线圈包括第一感应线圈和第二感应线圈；以车辆行驶方向为依据，第一感应线圈位于第二感应线圈的左端，第一感应线圈用于检测车辆是否进入监控区域，当车辆接触第一感应线圈时，第一感应线圈启动与之相连的传动轴识别模块、称重模块及车牌识别模块；第二感应线圈用于检测车辆是否离开监控区域，当车辆接触第二感应线圈时，第二感应线圈关闭与之相连的传动轴识别模块、称重模块及车牌识别模块。当感应线圈检测到公路上有行驶的车辆时，感应线圈启动相关联的装置进行工作；没有检测到公路上有行驶的车辆时，关闭相关联的装置使其处于暂停状态。通过感应线圈不仅可以提高资源的利用率，还可以提高相关联装置的使用寿命。车牌识别模块通过感应线圈启动，可以使车辆的捕获率≥99％。

请参照图5，所述管理系统还包括后台管理平台，所述后台管理平台包括应用层和服务器。所述应用层包括实时数据、报警管理、超载管理、视频管理、地图管理、设备管理等。所述服务器包括数据库服务器、视频服务器、平台管理服务器和备份服务器等。

所述数据处理模块采用数据采集一体机，该装置用于采集各个模块传送的数据；其中，该装置获得车辆限重获取模块和称重模块传送的数据，通过比较当前车辆限重和行驶重量，判断当前车辆是否超载；当行驶重量小于限重时，标识为正常行驶状态；当行驶重量大于限重，并超过第一预警值时，标识为第一预警状态；当行驶重量大于限重，并超过第二警值时，标识为第二预警状态；由于车辆的惯性随着重量的变化而变化，当重量变大时，惯性也会随之变大；当车辆在行驶的过程中，突然遇到紧急刹车的情况时，由于车辆严重超载，导致车辆惯性太大，无法及时停车，造成严重的交通事故。由于设置了第一预警和第二预警，当车辆超过第一预警值时，对违规人员进行警告和轻度处罚；当车辆超过第二预警值时，第一时间通知违规人员停车并进行重度处罚，避免出现严重交通事故。

作为一种实施方式，所述数据处理模块将处理后的数据以车牌号码作为唯一标识存入后台管理平台的数据库服务器中。应用层中的相关模块通过车牌号码到数据库服务器中查找相关的数据，然后进行显示。比如超载管理用于显示所有超载车辆的数据，且根据超载的情况显示不同的颜色，方便操作人员分辨，并进行相应的处理。实时数据用于实时显示当前行驶车辆的数据，包括传动轴数量、车重、车牌号、时间、行驶视频等。

所述后台管理平台的备份服务器用于备份数据处理模块传送的数据。当后台管理平台的数据库服务器出现故障或断电时，后台管理平台通过及时切换到备份服务器，并显示备份服务器中的数据，使后台管理平台能够正常工作。

所述管理系统包括开放接口，通过开放接口可以访问后台管理平台，该开放接口包括访问权限由高到低的一级接口、二级接口及三级接口。政府可以通过外网络连接开放接口并访问后台管理平台，不同等级的部门可以访问相应的开放接口，省级部门可以访问一级接口，市级部门可以访问二级接口，县级部门可以访问三级接口。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种用于车辆超载的非现场执法管理系统，其特征在于，所述系统包括车辆限重获取模块、称重模块及数据处理模块；

所述车辆限重获取模块用于识别车辆各个位置的传动轴数量并根据各个位置的传动轴数量查找对应的车辆限重；

所述称重模块用于获得车辆的行驶重量，当车轮重力作用在称重模块上时，称重模块内部产生电荷，并通过电荷计算车辆行驶重量；

所述数据处理模块用于连接并处理车辆限重获取模块、称重模块传送的数据，当车辆限重小于行驶重量时，判断为车辆超载。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆限重获取模块通过三维激光扫描仪发射器发出激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反向传回到接收器，该过程可以计算出目标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描观测值β；激光扫描三维测量使用仪器内部坐标系，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，获得目标点P的计算公式为：

X_P＝Scosβcosα

Y_P＝Scosβsinα

Z_p＝Scosβ

通过该扫描技术可以准确获得车辆底盘的二维图片，并通过传动轴识别算法准确获得二维图片中各个位置的传动轴数量。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传动轴识别模块通过传动轴车型匹配算法将传动轴对应的车型以及车型对应的限重用枚举对象表示，然后将车辆各个位置的传动轴数量与枚举对象中的数据一一匹配，直到匹配成功为止；当匹配成功时，传动轴车型匹配算法返回当前车辆的限重；所述传动轴车型匹配算法为：

<mrow> <mi>A</mi> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>m</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>T</mi> </msup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>m</mi> </mrow> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中A表示协方差矩阵，N表示邻域，i表示从1到n的整数，T表示平移向量，v表示邻域中的点，m表示邻域点集的重心。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括感应装置，所述感应装置包括用于检测车辆进入的第一感应装置及车辆离开的第二感应装置；当第一感应装置检测车辆进入时，发送电信号启动与之连接的模块；当第二感应装置检测到车辆离开时，发送电信号关闭与之连接的模块。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括预警模块，当车辆行驶重量大于车辆限重，并超过第一预警值时，标识为第一预警状态；当车辆行驶重量大于车辆限重，并超过第二警值时，标识为第二预警状态。

6.一种用于车辆超载的非现场执法管理方法，其特征在于，所述方法包括：

车辆限重获取步骤：获取车辆各个位置的传动轴数量并根据各个位置的传动轴数量查找对应的车辆限重；

称重步骤：获取车辆行驶重量，当车轮重力作用在称重模块上时，称重模块内部产生电荷，并通过电荷计算车辆行驶重量；

数据处理步骤：获取并处理所述车辆限重、车辆行驶重量的数据，当车辆限重小于行驶重量时，判断为车辆超载。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆限重获取步骤包括传动轴识别子步骤，所述传动轴识别步骤通过三维激光扫描仪发射器发出激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿相同的路径反向传回到接收器，该过程可以计算出目标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描观测值β；激光扫描三维测量使用仪器内部坐标系，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，获得目标点P的计算公式为：

X_P＝Scosβcosα

Y_P＝Scosβsinα

Z_p＝Scosβ

通过该扫描技术可以准确获得车辆底盘的二维图片，并通过传动轴识别算法准确获取二维图片中各个位置的传动轴数量。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传动轴识别步骤包括传动轴匹配子步骤，所述传动轴匹配子步骤通过传动轴车型匹配算法将传动轴对应的车型以及车型对应的限重用枚举对象表示，然后将当前车辆各个位置的传动轴数量与枚举对象中的数据一一匹配，直到匹配成功为止；当匹配成功时，传动轴车型匹配算法返回当前车辆的限重；所述传动轴车型匹配算法为：

<mrow> <mi>A</mi> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>m</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>T</mi> </msup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>m</mi> </mrow> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中A表示协方差矩阵，N表示邻域，i表示从1到n的整数，T表示平移向量，v表示邻域中的点，m表示邻域点集的重心。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括第一感应步骤和第二感应步骤，第一感应步骤检测车辆进入感应区域时，发送电信号启动与之连接的模块；第二感应步骤检测车辆离开监控区域时，发送电信号关闭与之连接的模块。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据处理步骤包括预警子步骤，当车辆行驶重量大于限重，并超过第一预警值时，标识为第一预警状态；当行驶重量大于限重，并超过第二警值时，标识为第二预警状态。