CN110070728B - 一种高速公路治超劝返智慧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速公路治超劝返智慧系统，包括：两车道预检系统、匝道口和无人值守高速公路入口；两车道预检系统由左右两个车道的智慧动态称重系统组成；智慧动态称重系统包括摄像机、动态称重传感器组、光幕、机柜、语音设备、LED显示屏和物联网传输端。本发明能够实时的下载对应车牌的货车超限信息，且有效的将超限货车引导至匝道驶离高速，使非超限货车正常通行。

Description

一种高速公路治超劝返智慧系统
技术领域
本发明涉及智慧交通技术领域，尤其是一种高速公路治超劝返智慧系统。
背景技术
货车超载对高速公路安全行车或运输造成了极大的危害，货车超载使货车长期处于超负荷运转状态，造成车辆安全性能下降，诱发了大量的高速公路交通事故。据统计，70％的高速公路交通事故是由于货车超载引发的，50％的群死群伤的事故重大道路交通事故与超限超载有直接关系，因此，货车超载运输严重危及国家和人民的生命和财产安全，给人民生命财产造成了巨大的损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高速公路治超劝返智慧系统，能够有效减少由于路面不平及车辆重心不稳引起的称重偏差，实时下载对应车牌的货车超限信息。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高速公路治超劝返智慧系统，包括：两车道预检系统、匝道口和无人值守高速公路入口；两车道预检系统由左右两个车道的智慧动态称重系统组成；智慧动态称重系统包括摄像机1#和2#、动态称重传感器组、光幕、机柜1#、语音设备、LED显示屏1#和物联网传输端1#；所述摄像机1#和2#、动态称重传感器组、光幕、语音设备、LED显示屏1#分别和机柜1#内的工控机的输入端相连，机柜1#内的工控机的输出端和物联网传输端1#相连；摄像机1#和2#采集货车车牌信息，动态称重传感器组感知车辆重量信息，光幕传感器将多个光电传感器等距离地排列在发射器和接收器上，所产生的测量光线在测量区域形成一道幕墙，对货车进行外围轮廓扫描获得剖面尺寸后通过串口把光幕可编程控制器与机柜中的控制器相连，从而可以检测车辆到达以及得出货车的长度和宽度信息，语音设备与LED显示屏1#实时播报和显示货车车牌、车型、称重以及是否超限等信息，物联网传输端1#将货车车牌、车型、称重和是否超限等信息上传至高速公路管理部门的云端数据服务器；匝道口供超限货车驶离高速；无人值守高速公路入口的包括摄像机3#、物联网传输端2#、LED显示屏2#、机柜2#和快速栏杆机；摄像机3#采集货车车牌信息，物联网传输端2#从云端数据服务器下载对应车牌的货车是否超限信息，LED显示屏2#实时显示对应车牌的货车是否超限，快速栏杆机根据货车是否超限确定是否起杆。
优选的，两车道预检系统的左右两车道的智慧动态称重系统分别包括两台车牌识别摄像机1#和2#，分别安装于沿道路方向布设的岛台的前后方；称重传感器组采用两排四根压电石英传感器铺设方案，压电石英传感器交错排列连接；每排压电石英传感器间的距离为0.45m，每根压电石英传感器的长度为2m；光幕距第一排压电石英传感器的距离为0.5m；语音设备与LED显示屏1#分别安装于沿道路方向布设的岛台前方。
优选的，动态称重传感器组采用两排四根压电石英传感器交错排列铺设方案，四根传感器每两个为一组，会测出两组结果，设t时刻两组传感器的权重分别为
Figure BDA0002028577360000021
货车碾压两组传感器时的速度分别为
Figure BDA0002028577360000022
多传感器融合权重μ1、μ2，则t时刻的称重数据xt为：
Figure BDA0002028577360000023
约束条件为：
μ1+μ2＝1 (2)
两组传感器交错排列，在一定程度上减少了路面不平及车辆振动带来的误差。
优选的，压电石英传感器采用瑞士kistler 9195GC51的高精度压电石英传感器组，传感器组交错排列可实现高速度下的称重误差低于3.5％。
优选的，匝道口位于预检岛台和高速公路入口之间，距预检岛台和高速公路入口的距离分别为1.5km和0.5km。
优选的，无人值守高速公路入口的摄像机3#和LED显示屏2#，分别安装于沿道路方向布设的岛台的后方；快速栏杆机安装于摄像机3#和LED显示屏2#的前方，栏杆垂直于道路方向。
本发明的有益效果为：(1)本发明采用称重传感器组动态感知货车重量信息，称重传感器组采用两排四组压电石英传感器交错排列铺设方案，传感器交错排列可在一定程度上减少由于路面不平及车辆重心不稳引起的称重偏差；(2)本发明采用物联网传输端将货车车牌、车型、重量和是否超限等信息通过专用无线网络上传至高速公路管理部门的云端数据服务器，并可实时下载对应车牌的货车超限信息；(3)本发明采用LED显示屏、语音设备、匝道、快速栏杆机相结合引流超限货车，超限货车通过两车道预检系统后即可按照路面指引标识通过匝道驶离高速，驶近无人值守高速公路入口时，仍有LED显示屏实时显示超限货车车牌和超限信息，且快速栏杆机不起杆，更有效的将超限货车引流至匝道驶离高速，使非超限货车正常通行。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明的压电石英传感器分布示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种高速公路治超劝返系统布置方案图，主要包括：两车道预检系统、匝道口和无人值守高速公路入口；所述的两车道预检系统由左右两个车道的智慧动态称重系统组成；所述智慧动态称重系统包括摄像机1#和2#、动态称重传感器组、光幕、机柜1#、语音设备、LED显示屏1#和物联网传输端1#；所述动态称重传感器组采用两排四根压电石英传感器铺设方案，传感器交错排列连接，如图2所示，压电石英传感器1、4组成一个传感器组，传感器2、3组成一个传感器组；每根压电石英传感器的长度为2m，每相邻两排石英传感器组间距离为0.45m。采用两排四根压电石英传感器组交错排列铺设方案，可在一定程度上减少由于路面不平及车辆重心不稳引起的称重偏差，从而有效改善由单排石英传感器作为称重传感器而造成的称重偏差。摄像机1#和2#、动态称重传感器组、光幕、语音设备、LED显示屏1#分别和机柜1#内的工控机的输入端相连，机柜1#内的工控机的输出端和物联网传输端1#相连。
如图1所示，所述无人值守高速公路入口包括摄像机3#、物联网传输端2#、LED显示屏2#、机柜2#和快速栏杆机。
所述匝道口位于预检岛台和高速公路入口之间，距预检岛台和高速公路入口的距离分别为1.5km和0.5km。
货车分别沿道路前进方向通过左右两车道预检系统时，，所述前端摄像机1#采集货车车头的车牌信息，后端摄像机2#采集货车车尾的车牌信息。所述动态称重传感器组采用四排八根压电石英传感器铺设方案，货车车轮碾压动态称重传感器组产生的波形信号传输到机柜，由机柜中的数据采集器进行采集和处理，并最终生成货车重量信息。所述光幕距第一排压电石英传感器的距离为0.5m，光幕所形成的光路与动态称重传感器组平行，光幕发射红外线根据光幕被遮挡部分感知货车长度和宽度信息，并分离车辆。所述语音设备与LED显示屏1#分别安装于沿道路方向布设的岛台前方，实时播报和显示货车车牌、车型和重量和是否超限等信息；所述物联网传输端1#将货车车牌、车型和称重等信息上传至高速公路管理部门的云端数据服务器。
货车分别从左右两车道预检系统通过后，位于右车道的超限货车根据路面指引标识右转驶入匝道口，未超限货车根据路面指引标识左转驶入无人值守高速公路入口；位于左车道的超限货车根据路面指引标识右转驶入匝道口，未超限货车根据路面指引标识直行驶入无人值守高速公路入口。
货车沿道路前进方向驶近无人值守高速公路入口时，高速公路入口岛台后方的摄像机3#采集货车车头的车牌信息，物联网传输端2#下载对应车牌货车是否超限信息；若为超限货车，LED显示屏2#实时显示超限货车的车牌和已超限信息，快速栏杆机不起杆，超限货车退出高速入口，通过匝道驶离高速；若为非超限货车，LED显示屏2#显示货车车牌和可通过信息，快速栏杆机起杆，货车正常通过。
本发明提出了一种高速公路治超劝返系统，可在30-80km/h速度范围内实现货车的动态称重功能，感知货车前后车牌和车型信息，通过物联网传输端从高速公路管理部门的云端数据服务器上传和下载货车车牌、车型、重量和超限等信息，并通过路面指引标识和LED显示屏将超限货车引流至匝道驶离高速，使非超限货车正常通行。

Claims (3)

1.一种高速公路治超劝返智慧系统，其特征在于，包括：两车道预检系统、匝道口和无人值守高速公路入口；两车道预检系统由左右两个车道的智慧动态称重系统组成；智慧动态称重系统包括摄像机1#和2#、动态称重传感器组、光幕、机柜1#、语音设备、LED显示屏1#和物联网传输端1#；所述摄像机1#和2#、动态称重传感器组、光幕、语音设备、LED显示屏1#分别和机柜1#内的工控机的输入端相连，机柜1#内的工控机的输出端和物联网传输端1#相连；摄像机1#和2#采集货车车牌信息，动态称重传感器组感知车辆重量信息，光幕传感器将多个光电传感器等距离地排列在发射器和接收器上，所产生的测量光线在测量区域形成一道幕墙，对货车进行外围轮廓扫描获得剖面尺寸后通过串口把光幕可编程控制器与机柜中的控制器相连，从而检测车辆到达以及得出货车的长度和宽度信息，语音设备与LED显示屏1#实时播报和显示货车车牌、车型、称重以及是否超限信息，物联网传输端1#将货车车牌、车型、称重和是否超限信息上传至高速公路管理部门的云端数据服务器；匝道口供超限货车驶离高速；无人值守高速公路入口的包括摄像机3#、物联网传输端2#、LED显示屏2#、机柜2#和快速栏杆机；摄像机3#采集货车车牌信息，物联网传输端2#从云端数据服务器下载对应车牌的货车是否超限信息，LED显示屏2#实时显示对应车牌的货车是否超限，快速栏杆机根据货车是否超限确定是否起杆；匝道口位于预检岛台和高速公路入口之间，距预检岛台和高速公路入口的距离分别为1.5km和0.5km；
两车道预检系统的左右两车道的智慧动态称重系统分别包括两台车牌识别摄像机1#和2#，分别安装于沿道路方向布设的岛台的前后方；称重传感器组采用两排四根压电石英传感器铺设方案，每排由两根沿道路方向铺设的压电石英传感器串行连接；每排压电石英传感器间的距离为0.45m，每根压电石英传感器的长度为2m；光幕距第一排压电石英传感器的距离为0.5m；语音设备与LED显示屏1#分别安装于沿道路方向布设的岛台前方；
动态称重传感器组采用两排四根压电石英传感器交错排列铺设方案，四根传感器每两个为一组，会测出两组结果，设t时刻两组传感器的权重分别为
Figure FDA0003303213860000011
货车碾压两组传感器时的速度分别为
Figure FDA0003303213860000012
多传感器融合权重μ1、μ2，则t时刻的称重数据xt为：
Figure FDA0003303213860000013
约束条件为：
μ1+μ2＝1 (2)
两组传感器交错排列，在一定程度上减少了路面不平及车辆振动带来的误差。
2.如权利要求1所述的高速公路治超劝返智慧系统，其特征在于，压电石英传感器采用瑞士kistler 9195GC51的高精度压电石英传感器组。
3.如权利要求1所述的高速公路治超劝返智慧系统，其特征在于，无人值守高速公路入口的摄像机3#和LED显示屏2#，分别安装于沿道路方向布设的岛台的后方；快速栏杆机安装于摄像机3#和LED显示屏2#的前方，栏杆垂直于道路方向。
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