CN109811671A - 一种智能减速带的自动调节和超载预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其中，所述智能减速带包括安装槽，所述安装槽上方设置有减速带本体，所述自动调节和超载预警系统包括自动调节模块，超载预警模块，控制中心，服务器以及监控中心；本发明将减速和超载预警的功能融合在一起，不仅能够实现根据车速智能调节的功能，降低低速车辆通过时的颠簸感，还能够实现车辆载重的智能检测，当发现超载现象时，自动将车辆相关信息上传至监控中心，大大提高了超载检测的工作效率。

Description

一种智能减速带的自动调节和超载预警系统

技术领域

本发明涉及一种智能减速带的自动调节和超载预警系统。

背景技术

随着社会的不断发展，人民生活水平的不断提高，交通压力随之增大。根据国内外研究， 如果设计正确，布置合理，道路减速带可使85％的车辆车速降低10—20km/h，事故率降低约 60％，事故伤亡人数降低50％—70％，所以说减速带对于城市减速有着重大意义。目前减速 带中有个特点，无论车辆速度快慢，车辆通过都会产生较大的颠簸感，受到较大的震动。在 如今这个讲究智能化人性化的社会，一款可以自动调节，使车辆在低速的时候平稳通过的减 速带就显得很有必要。

同时，在目前国家高速发展的今天，国家对公路的建设投入逐年增大。使得我国公路里 程数已经跃居世界前列，同时国家因每年道路破坏造成的损失也高达几百亿元。车辆重载超 载也对公路的影响尤为大，每年因为超载发生的交通事故也可以经常看到，所以对检测车辆 载重情况，检查车辆有没有超载势在必行。而我们国家目前没有很好的检测手段，大多数看 到的是在人工检测，车辆靠边停车工作人已按对其进行测重。这种检测手段浪费了大量的人 力物力，效率低下，而且难以达到在线检测，检测的准确性取决于工作人员，具有不稳定性。 一种可以智能检测并且可以进行预警的装置研究势在必行。在这个背景下，我们融合了两种 装置的特点，研究一种既可以减速又可以达到智能检测的减速带，基于目前的现状，研究这 款减速带十分有必要。

发明内容

本发明提出了一种既可以减速又可以达到智能检测的减速带，主要内容包括：

一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，所述智能减速带包括安装槽，所述安装槽 上方设置有减速带本体，所述自动调节和超载预警系统包括自动调节模块，超载预警模块， 控制中心，服务器以及监控中心，其中：

自动调节模块，设置在所述安装槽内，所述自动调节模块为多个液压调节机构，所述液 压调节机构通过调节其内的液压以调节对所述减速带本体的支撑力，通过调节所述液压调节 机构内的液压，使所述自动调节模块处于自动调节状态和预警状态；所述自动调节模块与所 述控制中心连接；

超载预警模块，设置在所述减速带本体的内表面，所述超载预警模块包括超载检测单元 以及数据采集单元，所述超载检测单元包括若干传感器；所述数据采集单元用于采集车辆通 过所述减速带本体时多个所述传感器的应变的数据；所述数据采集单元与所述控制中心相连， 以将所述超载检测单元产生的数据传输至所述控制中心；

控制中心，用于对所述数据采集单元传输来的数据进行计算分析得到通过车辆的轴距， 轴数以及车速，根据预设的判定条件判定通过车辆是否超载，并根据车辆信息控制所述自动 调节模块工作或者停止，并控制是否将相关数据通过所述服务器传输至监控中心。

优选的，所述液压调节机构包括密封有液体的水囊，液体收集箱以及循环马达，所述水 囊通过连接管道与所述液体收集箱组成液体循环系统，所述循环马达驱动液体在所述水囊和 所述液体收集箱之间循环；相邻所述液压调节机构的水囊相互接触且不相通。

优选的，还包括液体发电装置，所述液体发电装置配置在所述连接管道上，所述液体发 电装置为利用液体的流动进行发电的结构；所述液体发电装置为所述自动调节模块，所述超 载预警模块以及所述控制中心供电。

优选的，与所述气囊的进液口和出液口相连接的连接管道上均设置有单向阀。

优选的，所述超载检测单元包括五个传感器，所述传感器为电阻应变式传感器，且固定 设置在所述减速带本体的内表面，五个所述传感器分别为S1，S2，S3，S4和S5；其设置方 式为：传感器S1，传感器S3和传感器S4依次设置在行车道中间，且处于中间位置的传感器 S3设置的方向与行车方向平行，而位于传感器S3两侧的传感器S1和传感器S4设置的方向 与行车道的宽度方向平行；传感器S2和传感器S5与传感器S3平行，且位于行车道的两侧。

优选的，传感器S1和传感器S4之间的距离为(请提供具体数据或者数据范围)；所述传 感器S2和所述S5之间的距离为(请提供具体数据或者数据范围)；所述传感器S3位于所述 传感器S1和传感器S4的正中间，且位于所述传感器S2和传感器S5的正中间。

优选的，所述控制中心对所述数据采集单元传输来的数据进行计算分析得到通过车辆的 轴距，轴数以及车速，具体包括如下步骤：

步骤1：计算通过车辆的车速，车速的计算过程如下：

(1)计算车辆通过传感器S1时的车速，公式为：

(2)计算车辆通过传感器S4时的车速，公式为：其中，S分别为传感器S1和传感器S3以及传感器S3和传感器S4之间的距离；分别为传感器S1的应变输出的第一个峰值和传感器S3的应变输出的第一峰值的时间之间的时间间隔以及传感器S3的应变输 出的第一个峰值和传感器S4的应变输出的第一峰值的时间之间的时间间隔；

(3)对V₁和V₂取平均值得到车辆通过所述超载检测单元时的速度V；

步骤2：根据步骤1得到的速度V，计算通过车辆的轴距，轴距的计算公式为：

WB＝(WB₁+WB₂+WB₃)/3，其中，WB₁＝Vτ₁₁为传感器S1测量到的车辆轴距，τ₁₁为 传感器S1两个相邻峰值之间的时间间隔；WB₂＝Vτ₃₁为传感器S3测量到的车辆轴距，τ₃₁为 传感器S3两个相邻峰值之间的时间间隔；WB₃＝Vτ₄₁为传感器S4测量到的车辆轴距，τ₄₁为 传感器S4两个相邻峰值之间的时间间隔。

优选的，根据预设的判定条件判定车辆是否超载的步骤如下：

步骤1：根据轴重，计算总重，其中，所述总重等于前轴重与后轴重之和，所述前轴重 和所述后轴重分别为车辆前轮和后轮通过传感器S2和S3时，传感器S2和传感器S3的峰值 之和；

步骤2：根据轴数、轴距，通过与所述控制中心内存储的车型分类表进行比较，得到对 应车型的核定轴重和核定总重；

步骤3：判定是否超载：当车辆总重低于设定值，且轴重不超过设定值，则所述控制中 心控制所述自动调节模块开启自动调节状态；

当车辆总重超过设定值，且轴重不超过设定值，则所述控制中心控制所述自动调节模块 处于预警状态；

当车辆总重超过设定值，且轴重也超过设定值，则所述控制中心控制所述自动调节模块 处于预警状态，且所述控制中心将轴重、总重、车型以及车速信息通过所述服务器传输至监 控中心；

其中，所述自动调节状态是指所述控制中心根据车辆的速度，通过降低所述液压机构内 的液压，以降低所述缓冲带本体的高度；所述锁紧状态是指保持液压机构内的液压，以保持 所述缓冲带本体的高度。

优选的，所述超载预警模块还包括摄像头以及建议速度指示牌，所述摄像头设置在路面 上；当车辆总重超过设定值，且轴重也超过设定值时，所述摄像头采集通过车辆的照片，所 述控制中心将相关照片传输至监控中心；所述建议速度指示牌上印刷有建议速度。

本发明的有益效果在于：本发明提出了一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，将 减速和超载预警的功能融合在一起，不仅能够实现根据车速智能调节的功能，降低低速车辆 通过时的颠簸感，还能够实现车辆载重的智能检测，当发现超载现象时，自动将车辆相关信 息上传至监控中心，大大提高了超载检测的工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体框图；

图2为本发明超载检测单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明所保护的技术方案做具体说明。

请参照图1至图2，本发明提出了一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，包括智 能减速带，所述智能减速带包括安装槽，所述安装槽的上方设置有减速带本体，在减速带本 体的下方，即安装槽内设置有自动调节模块，所述减速带本体内侧设置有超载预警模块和控 制中心；其中，所述自动调节模块，根据车速实现对减速带本体高度的自动调节；所述超载 预警模块用于检测通过的车辆的相关信息，并通过所述控制中心计算得到通过车辆的车速、 轴距、轴重以及总重等数据，所述控制中心根据计算得到的车辆数据，按照预先设定的判定 条件，判定通过车辆是否存在超载现象，同时，根据通过车辆的车速、轴重以及总重，控制 所述自动调节模块适应性的调节所述减速带本体的高度，从而使低速和非超载的车辆较平稳 的通过减速带，而使超速的车辆感受较大颠簸感，并将超载的车辆信息通过服务器及时上报 至监控中心。

具体地，在其中一个实施例中，所述自动调节模块包括多个液压调节机构，且相邻的液 压调节机构的水囊相互接触且不相通；如图2所示，所述液压调节机构包括密封有液体的水 囊以及液体收集箱，所述水囊通过连接管道与所述液体收集箱组成液体循环系统，随着液体 在该液体循环系统内流动，使得水囊内的液体容量不断变化，从而使得所述液压调节机构处 于预警状态或者自动调节状态，当所述液压调节机构处于预警状态时，即所述水囊内填充满 液体，从而使得位于其上方的减速带本体的高度保持最高点；而当所述液压调节机构处于自 动调节状态，即一部分的液体流向液体收集箱，此时，水囊内的液体量少，使得位于其上方 的减速带本体的高度相应降低；当车辆通过后，通过驱动马达使液体收集箱内的液体回流至 水囊内，也使得所述减速带本体恢复预警状态。

更进一步的，在与所述气囊的进液口和出液口相连接的连接管道上均配置有单向阀，即 只允许液体单向流动，即当需要调节高度时，只允许液体由气囊流向液体收集箱；而当需要 复位时，只允许液体由液体收集箱流向气囊；单向阀受所述控制中心的调控。

在本实施例中，所述减速带本体优选为圆弧状，且其半径优选为461mm；且所述减速带 的高度优选为50mm；所述减速带本体的横截面宽度为418mm；在其他实施例中，对于双向车 道，每个车道的宽度为3.5m；考虑到预留一部分用于自行车，将减速带本体的长度设计为3.3m； 同时将所述减速带横截面宽度设计为418mm，其半径为设计为461mm；减速带横截面的高度设 计为50mm。

在其中一个实施例中，为了节约能源，在自动调节模块内还设置有液体发电装置，所述 液体发电装置配置在所述连接管道上，利用液体的流动产生的能量转换为电能，实现供电； 所述液体发电装置能够为所述液体发电装置为所述自动调节模块，所述超载预警模块以及所 述控制中心供电。优选的，所述液体发电装置为水力发电机，在本实施例中，水力发电机的 型号是斜击式水轮发电机。

请参阅图2，超载预警模块包括超载检测单元和数据采集单元，其中，所述超载检测单 元包括若干个传感器，所述传感器为电阻应变式传感器，且固定设置在所述减速带本体的内 表面，对于单行道，共设置四个传感器，四个所述传感器分别为S1，S2，S3和S4；上述传 感器的设置方式为：传感器S1，传感器S3和传感器S4沿所述减速带本体的宽度方向设置， 且处于中间位置的传感器S3设置的方向与行车方向平行，而位于传感器S3两侧的传感器S1 和传感器S4设置的方向与行车道的宽度方向平行；传感器S2与传感器S3平行，且传感器 S1、S3和S4以及传感器S2分别位于所述减速带本体的两端。

优选的，传感器S1和传感器S4之间的距离为40cm；所述传感器S2和所述传感器S3之 间的距离为200-210cm；所述传感器S3位于所述传感器S1和传感器S4的正中间。

而对于双行道，可以按照两个单行道处理，分别采集数据，彼此之间不相互影响，减少 了计算的复杂度。

在其中一个实施例中，所述数据采集模块可以选用华为公司的16通道高速数据采集卡， 型号为PCI-1712数据采集卡；所述数据采集卡将所述超载检测单元监测到的数据传输至所述 控制中心进行运算，已计算通过车辆的车速、轴距、轴数等数据，所述控制中心通过与其内 存储的车型分类表进行对比，按照设定的判定条件，判定通过车辆的轴重、总重是否超出设 定值，并可根据判定结果，决定是否调节所述自动调节模块，或者上报至所述监控中心，当 需要上报时，还可以同时启动设置在地面上的摄像头，拍下涉事车辆的当场的照片并同步传 输至监控中心，作为处罚的证据。

所述控制中心对所述数据采集单元传输来的数据进行计算，判定是否超载的步骤主要包 括：

一、计算通过车辆的轴距，轴数以及车速，具体包括如下步骤：

步骤1：计算通过车辆的车速，车速的计算过程如下：

(1)计算车辆通过传感器S1时的车速，公式为：

(2)计算车辆通过传感器S4时的车速，公式为：其中，S分别为传感器S1和传感器S3以及传感器S3和传感器S4之间的距离；分别为传感器S1的应变输出的第一个峰值和传感器S3的应变输出的第一峰值的时间之间的时间间隔以及传感器S3的应变输 出的第一个峰值和传感器S4的应变输出的第一峰值的时间之间的时间间隔；

(3)对V₁和V₂取平均值得到车辆通过所述超载检测单元时的速度V；

步骤2：根据步骤1得到的速度V，计算通过车辆的轴距，轴距的计算公式为：

WB＝(WB₁+WB₂+WB₃)/3，其中，WB₁＝Vτ₁₁为传感器S1测量到的车辆轴距，τ₁₁为 传感器S1两个相邻峰值之间的时间间隔；WB₂＝Vτ₃₁为传感器S3测量到的车辆轴距，τ₃₁为 传感器S3两个相邻峰值之间的时间间隔；WB₃＝Vτ₄₁为传感器S4测量到的车辆轴距，τ₄₁为 传感器S4两个相邻峰值之间的时间间隔；

二、根据预设的条件判定车辆是否超载，并根据判定结果控制所述自动调节模块或者超 载预警模块，具体包括如下步骤：

步骤1：根据轴重，计算总重，其中，所述轴重包括前轴重和后轴重，所述总重等于前 轴重与后轴重之和；所述前轴重等于车辆前轮通过传感器S2和传感器S3时，传感器S2和传 感器S3输出的峰值之和；所述后轴重等于车辆后轮通过所述传感器S2和传感器S3时，传感 器S2和传感器S3输出的峰值之和；

步骤2：根据轴数、轴距，通过与所述控制中心内存储的车型分类表进行比较，得到对 应车型的核定轴重和核定总重；

步骤3：判定是否超载：当车辆总重低于设定值，且轴重不超过设定值，则所述控制中 心控制所述自动调节模块开启自动调节状态；

当车辆总重超过设定值，且轴重不超过设定值，则所述控制中心控制所述自动调节模块 处于预警状态；

当车辆总重超过设定值，且轴重也超过设定值，则所述控制中心控制所述自动调节模块 处于预警状态，且所述控制中心将轴重、总重、车型以及车速信息通过所述服务器传输至监 控中心。

此外，在地面上，距离减速带本体一定距离处设置一块建议速度指示牌，其上印刷有建 议速度，如，对于设置有检查关卡的检查站等场所，在本实施例中，建议将车速降至15m/s， 从而能够获得较高精度的称重数据。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明 书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，所述智能减速带包括安装槽，所述安装槽上方设置有减速带本体，其特征在于，所述自动调节和超载预警系统包括自动调节模块，超载预警模块，控制中心，服务器以及监控中心，其中：

自动调节模块，设置在所述安装槽内，所述自动调节模块为多个液压调节机构，所述液压调节机构通过调节其内的液压以调节对所述减速带本体的支撑力，通过调节所述液压调节机构内的液压，使所述自动调节模块处于自动调节状态和预警状态；所述自动调节模块与所述控制中心连接；

超载预警模块，设置在所述减速带本体的内表面，所述超载预警模块包括超载检测单元以及数据采集单元，所述超载检测单元包括若干传感器；所述数据采集单元用于采集车辆通过所述减速带本体时多个所述传感器的应变的数据；所述数据采集单元与所述控制中心相连，以将所述超载检测单元产生的数据传输至所述控制中心；

控制中心，用于对所述数据采集单元传输来的数据进行计算分析得到通过车辆的轴距，轴数以及车速，根据预设的判定条件判定通过车辆是否超载，并根据判定结果，控制所述自动调节模块工作或者停止，并控制是否将相关数据通过所述服务器传输至监控中心。

2.根据权利要求1所述的一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其特征在于，所述液压调节机构包括密封有液体的水囊，液体收集箱以及循环马达，所述水囊通过连接管道与所述液体收集箱组成液体循环系统；所述循环马达驱动液体在所述水囊和所述液体收集箱之间循环；相邻所述液压调节机构的水囊相互接触且不相通。

3.根据权利要求2所述的一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其特征在于，还包括液体发电装置，所述液体发电装置配置在所述连接管道上，所述液体发电装置为利用液体的流动进行发电的水力发电机，所述液体发电装置为所述自动调节模块，所述超载预警模块以及所述控制中心供电。

4.根据权利要求2所述的一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其特征在于，与所述气囊的进液口和出液口相连接的连接管道上均设置有单向阀。

5.根据权利要求1所述的一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其特征在于，所述超载检测单元包括四个传感器，所述传感器为电阻应变式传感器，且固定设置在所述减速带本体的内表面，四个所述传感器分别为S1，S2，S3和S4；上述传感器的设置方式为：传感器S1，传感器S3和传感器S4沿所述减速带本体的宽度方向设置，且处于中间位置的传感器S3设置的方向与行车方向平行，而位于传感器S3两侧的传感器S1和传感器S4设置的方向与行车道的宽度方向平行；传感器S2与传感器S3平行，且传感器S1、S3和S4以及传感器S2分别位于所述减速带本体的两端。

6.根据权利要求5所述的一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其特征在于，传感器S1和传感器S4之间的距离为40cm；所述传感器S2和所述传感器S3之间的距离为200-210cm；所述传感器S3位于所述传感器S1和传感器S4的正中间。

7.根据权利要求5所述的一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其特征在于，所述控制中心对所述数据采集单元传输来的数据进行计算分析得到通过车辆的轴距，轴数以及车速，其中，所述轴数为传感器峰值的个数，车速和轴距的计算方式具体包括如下步骤：

步骤1：计算通过车辆的车速，车速的计算过程如下：

(1)计算车辆通过传感器S1时的车速，公式为：

(2)计算车辆通过传感器S4时的车速，公式为：其中，S分别为传感器S1和传感器S3以及传感器S3和传感器S4之间的距离；分别为传感器S1的应变输出的第一个峰值和传感器S3的应变输出的第一峰值的时间之间的时间间隔以及传感器S3的应变输出的第一个峰值和传感器S4的应变输出的第一峰值的时间之间的时间间隔；

(3)对V₁和V₂取平均值得到车辆通过所述超载检测单元时的速度V；

步骤2：根据步骤1得到的速度V，计算通过车辆的轴距，轴距的计算公式为：

WB＝(WB₁+WB₂+WB₃)/3，其中，WB₁＝Vτ₁₁为传感器S1测量到的车辆轴距，τ₁₁为传感器S1两个相邻峰值之间的时间间隔；WB₂＝Vτ₃₁为传感器S3测量到的车辆轴距，τ₃₁为传感器S3两个相邻峰值之间的时间间隔；WB₃＝Vτ₄₁为传感器S4测量到的车辆轴距，τ₄₁为传感器S4两个相邻峰值之间的时间间隔。

8.根据权利要求1所述的一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其特征在于，根据预设的判定条件判定车辆是否超载的步骤如下：

步骤1：根据轴重，计算总重，其中，所述轴重包括前轴重和后轴重，所述总重等于前轴重与后轴重之和；所述前轴重等于车辆前轮通过传感器S2和传感器S3时，传感器S2和传感器S3输出的峰值之和；所述后轴重等于车辆后轮通过所述传感器S2和传感器S3时，传感器S2和传感器S3输出的峰值之和；

步骤2：根据轴数、轴距，通过与所述控制中心内存储的车型分类表进行比较，得到对应车型的核定轴重和核定总重；

步骤3：判定是否超载：当车辆总重低于设定值，且轴重不超过设定值，则所述控制中心控制所述自动调节模块开启自动调节状态；

当车辆总重超过设定值，且轴重不超过设定值，则所述控制中心控制所述自动调节模块处于预警状态；

当车辆总重超过设定值，且轴重也超过设定值，则所述控制中心控制所述自动调节模块处于预警状态，且所述控制中心将轴重、总重、车型以及车速信息通过所述服务器传输至监控中心；

其中，所述自动调节状态是指所述控制中心根据车辆的速度，通过降低所述液压机构内的液压，以降低所述缓冲带本体的高度；所述锁紧状态是指保持液压机构内的液压，以保持所述缓冲带本体的高度。

9.根据权利要求8所述的一种智能减速带的自动调节和超载预警系统，其特征在于，所述超载预警模块还包括摄像头和建议速度指示牌，所述摄像头设置在路面上；当车辆总重超过设定值，且轴重也超过设定值时，所述摄像头采集通过车辆的照片，所述控制中心将相关照片传输至监控中心；所述建议速度指示牌上印刷有建议速度。