CN113124974A - 车辆超载检测方法、系统、存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了车辆超载检测方法、系统、存储介质及设备。包括以下步骤：步骤1：采集轴重信号、车速信号和车轴数；将零点至限值的轴重信号保存在第一存储空间中，超过限值的轴重信号保存至第二存储空间中；步骤2：利用轴重信号的实时积分结果和两存储空间中的轴重信号数据获得积分值；步骤3：利用轴重信号的积分值和车速信号计算每个车轴的轴重，通过车轴数累加各轴的轴重得到总轴重，判断车辆是否超载。避免保存来车期间所有数据导致的存储量大及数据分析时工作效率低的问题；解决车辆在超低速行驶时导致的测量精度偏低的问题；可实时采集车辆轴载和车辆总载荷，反映车辆超载情况。

Description

车辆超载检测方法、系统、存储介质及设备

技术领域

本发明涉及车辆称重检测领域，尤其涉及车辆超载检测方法、系统、存储介质及设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

动态称重系统通过采集车辆在行驶过程中轮胎对路面预装传感器产生的压力，计算每轴轴重并正确识别车辆轴数，从而得到整车的轴重，自动判别车辆是否超重，可以很好的实现科技治超的要求。

称重传感器是动态称重系统的关键设备，压电式称重传感器因其灵敏度高、成本低、便于安装等优点，在目前的动态称重系统中被较多使用，其中压电薄膜传感器以及压电石英传感器应用最多。压电薄膜轴传感器是利用共聚化合物(PVDF)，对作用到传感器上的压力变化的压力信号产生相应的电势信号。压电石英动态称重传感器是利用石英晶体的压电效应，使用石英晶体敏感元件检测应力。

压电薄膜动态称重设备的动态称量准确度为±10％，其动态称重精度无法满足超载检测的需求；压电石英传感器在测量精度上可以达到测量要求，但其价格昂贵，全部使用压电石英传感器需要采用多排式结构，将大幅增加动态称重系统的硬件成本，影响其工程应用。目前应用压电式传感器的动态称重系统中，大多只选择压电薄膜传感器或压电石英传感器中的一种作为系统的传感器来使用，无法同时兼顾系统精度及成本。

当车辆经过称重传感器时，称重传感器的电压信号会在极短的时间内从零上升到最大值；当车辆的轮胎驶离称重传感器时，传感器的输出电压信号会从峰值下降到零。车辆行驶速度越快，得到的电压信号脉冲宽度就会越窄。系统中使用的传感器体积非常小，车辆轮胎与地面的接触面积要比传感器的宽度大的多，当车辆驶过传感器时，它在传感器上的载荷压力会被轮胎与地面接触的区域分散一部分，所以要计算当前车辆的轮重，需要通过对车辆轮胎通过传感器时的电压输出波形信号进行积分运算。

目前较多采用的位移积分法：采集轴重信号上升和下降区间，确定车辆到达和离开传感器的时间点，计算该时间段的轴重面积以及车辆速度，从而计算车辆载重。这种方法要求测得准确的速度及完整的轴重信号才能计算得到精确的车辆轴重。

轴重信号的采集主要采用两种方式：

一种方式是把从车辆到达测量区域开始直到车辆驶离测量区域的全部数据保存，车轴作用在传感器上的时间只占很少的比例，这种测量方式包含大量车轴未作用于传感器上的无用数据，由于数据量大导致后续数据分析时工作量大，效率低。

另一种方式是设定轴重限值，设置限值的目的是排除一些微小扰动的干扰，当超过限值时则认为车轴已作用于传感器，超过限值的数据全部保存，低于限值时则认为车轴未接触到传感器，此时的数据不保存。这种方法低于限值的数据直接舍弃，传感器在零点到限值区间部分也是有效的轴重数据，这部分舍弃的数据导致计算的积分值及轴重数据偏小。

在实际道路行驶的车辆在以较低速度行驶时，需要存储的传感器数据量大，当动态称重系统的存储空间不足时，导致部分车轴的信号丢失，使得车重测量精度降低。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供车辆超载检测方法、系统、存储介质及设备，提出了称重传感器的布置方案，兼顾检测精度与硬件成本；提出了传感器获取信号的存储方案，避免保存来车期间所有数据导致的存储量大及数据分析时工作效率低的问题；提出了信号处理的方案，解决车辆在超低速行驶时导致的测量精度偏低的问题；可实时采集车辆轴载和车辆总载荷，反映车辆超载情况。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供车辆超载检测方法，包括以下步骤：

步骤1：采集轴重信号、车速信号和车轴数；将零点至限值的轴重信号保存在第一存储空间中，超过限值的轴重信号保存至第二存储空间中；

步骤2：利用轴重信号的实时积分结果和两存储空间中的轴重信号数据获得积分值；

步骤3：利用轴重信号的积分值和车速信号计算每个车轴的轴重，通过车轴数累加各轴的轴重得到总轴重，判断车辆是否超载。

步骤1的具体过程为：

当称重传感器没有检测到轴重信号时，轴重传感器采集到的轴重信号(电压信号)经过数字滤波保存在第一存储空间中，若第一存储空间已满但轴重传感器信号仍未超过限值，则新采集到的轴重信号从第一存储空间的起始位置覆盖保存；

当称重传感器最新采集到的连续至少3个轴重信号均高于限值，则认为车轮开始接触称重传感器，保存此时车轴到来的时间，此时采集的轴重信号保存在第二存储空间中，且每次进行累加，保存实时积分结果。

若到来为第一车轴，则打开定时器，定时器从第一车轴到来时开始计数，后续车轴只需保存定时器中的计数值作为车轴数。

将采集的轴重信号同零点比较，当连续至少3个点都为零点，则认为车轮已经驶过传感器，当前车轴的轴重信号采集过程结束。

通过每个车轴触发轴重信号的前后时间以及距离得到车速信号。

步骤2的具体过程如下：

将实时积分结果加上第一存储空间中由零点到限值部分的轴重信号数据，得到车轴到来过程的完整积分值，作为第一积分值；将第一、二两存储空间的轴重信号数据进行累加，得到第二积分值。

当轴重信号超过限值后采集的数据不超过第二存储空间的容量，则对比第一积分值和第二积分值的差值；

当差值在设定范围内，则认为两个积分值结果都是正常的，取第一积分值和第二积分值的平均值用于轴重计算；

当差值超出设定范围，则取两次第二积分值的平均值用作轴重计算。

当轴重信号超过限值后采集的数据超过第二部分存储空间的容量，认为此时车辆正以低车速通过称重区域，采用第一积分值作为轴重计算。

步骤3的具体过程如下：

对比每组传感器测得的车轴数，若车轴数不相等，则认为此次采集过程存在异常，数据被废弃；若轴数相等，认为采集正常，进入后续计算；

通过步骤2计算得到轴重信号的积分值和车速信号，结合通过标定模式得到的修正系数计算每个车轴的轴重，通过累加各轴的轴重得到总轴重。

若判断总轴重超出限值，为了保证测试结果的准确性，再次根据上述轴重计算流程得到总轴重，若计算结果仍超重，则认定车辆存在超重问题，将轴重数据发送到上位机，上位机通过存储的相机拍照结果，得到超重车辆的号牌信息。

本发明的第二个方面提供车辆超载检测系统，包括：分别与单片机连接的压电石英传感器、压电薄膜传感器、地感线圈及拍照设备；

压电石英传感器安装在来车方向的前端，压电薄膜传感器安装在与压电石英传感器设定间距的位置，且远离来车方向；石英传感器与行驶方向垂直，地感线圈安装在压电薄膜传感器远离来车方向的一侧；

压电石英传感器和压电薄膜传感器输出随车轴重量变化的信号传递给单片机，地感线圈输出称重过程的结束信号传递给单片机，单片机判断车辆的超重情况通过拍照结果获取车辆牌号信息。

本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的车辆超载检测方法中的步骤。

本发明的第四个方面提供一种计算机设备。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的车辆超载检测方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用压电石英传感器与压电薄膜传感器配合的安装方式，既能保证动态称重系统满足称重精度要求，同时降低整套系统的成本。

2、在固定的存储空间内通过迭代采集存储的方法得到限值以下的有效轴重，既能保证动态称重系统工作效率满足实时检测的要求，又能保证采集轴重数据的完整性，提高检测精度。

3、两种积分值的计算方式以及计算结果的对比处理，在保证正常行驶车辆精度满足要求的条件下，解决车辆在超低速行驶时导致的测量精度偏低的问题，提高动态称重系统在复杂情况下检测的精度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的传感器布置示意图；

图2是本发明实施例的车辆压过传感器时的信号波形示意图；

图3是本发明实施例的系统硬件结构示意图；

图4是本发明实施例的信号采集流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

轴重，也叫轴荷，指的是每根车轴允许分摊的最大整车重量。对于公路货车或是铁路货车而言，具有多根车轴，超载检测利用各类型号的称重传感器获取车辆每一根车轴承担的载荷，再利用车速和车轴数，计算该车辆是否超载。

假设某段公路中，车辆单轴重超过7吨认定为超载，如果是两轴车载荷10吨自重5吨，那么总重15吨，此时单轴重超过7吨，则被认定为超载；但如果是三轴车，即使总重达到20吨，也没有超过“单轴7吨”的限制。

以下实施方式提出一套称重传感器布置方案，既能解决应用压电薄膜传感器导致的动态称重精度偏低的问题，又能缓解应用压电石英传感器导致的成本过高的问题，在保证动态称重系统满足精度要求的前提下，尽可能地降低整套超载检测系统的成本。

以下实施方式针对上述传感器布置方案中的信号采集方法进行了改进：1)避免保存来车期间所有数据导致的存储量大及数据分析时工作效率低的问题；2)解决通过限值法保留车轴有效数据导致的数据丢失问题，保证采集轴重数据的完整性，提高检测精度；3)解决车辆在超低速行驶时，由于采集数据量超过存储容量导致的测量精度偏低的问题，提高动态称重系统在复杂情况下检测的精度。

实施例一

如图4所示，车辆超载检测方法，具体包括如下步骤：

步骤1：采集轴重信号、车速信号和车轴数；将零点至限值的轴重信号保存在第一存储空间中，超过限值的轴重信号保存至第二存储空间中；

步骤1的具体过程为：

当称重传感器没有检测到轴重信号时，轴重传感器采集到的轴重信号(电压信号)经过数字滤波保存在第一存储空间中，若第一存储空间已满但轴重传感器信号仍未超过限值，则新采集到的轴重信号从第一存储空间的起始位置覆盖保存；

当称重传感器最新采集到的连续3个轴重信号都高于限值，则认为车轮开始接触称重传感器，保存此时车轴到来的时间，此时采集的轴重信号保存在第二存储空间中，且每次进行累加，保存实时积分结果。

若到来为第一车轴，则打开定时器，定时器从第一车轴到来时开始计数，后续车轴只需保存定时器中的计数值作为车轴数。

将采集的轴重信号同零点比较，当连续3个点都接近零点，则认为车轮已经驶过传感器，当前车轴的轴重信号采集过程结束。

通过每个车轴经过传感器前后的时间以及传感器间的距离得到车速信号。

步骤2：利用轴重信号的实时积分结果和两存储空间中的轴重信号数据获得积分值；

步骤2的具体过程如下：

将实时积分结果加上第一存储空间中由零点到限值部分的轴重信号数据，得到车轴到来过程的完整积分值，作为第一积分值。

将第一、二两存储空间的轴重信号数据进行累加，得到第二积分值。

当轴重信号超过限值后采集的数据不超过第二存储空间的容量，则对比第一积分值和第二积分值的差值；

当差值在设定范围内，则认为两个积分值结果都是正常的，取第一积分值和第二积分值的平均值用于轴重计算；

当差值超出设定范围，则取两次第二积分值的平均值用作轴重计算。

当轴重信号超过限值后采集的数据超过第二部分存储空间的容量，认为此时车辆正以低车速通过称重区域，则第二积分值偏小，由于第一积分值无需第二部分存储空间的数据，后续轴重计算直接采用第一积分值作为轴重计算。

步骤3：利用轴重信号的积分值和车速信号计算每个车轴的轴重，通过车轴数累加各轴的轴重得到总轴重，判断车辆是否超载；

步骤3的具体过程如下：

对比每组传感器测得的车轴数，若车轴数不相等，则认为此次采集过程存在异常，数据被废弃；若轴数相等，认为采集正常，进入后续计算；

通过步骤2计算得到轴重信号的积分值和车速信号，结合通过标定模式得到的修正系数计算每个车轴的轴重，通过累加各轴的轴重得到总轴重。

若判断总轴重超出限值，为了保证测试结果的准确性，再次根据上述轴重计算流程得到总轴重，若计算结果仍超重，则认定车辆存在超重问题，将轴重数据发送到上位机，结合上位机存储的相机拍照结果，得到超重车辆的号牌信息。

具体的，单片机控制相机拍照是在车辆到达称重区域时进行，拍照结果在上位机中存储。单片机在车辆离开称重区域后计算轴重，若判断到车辆超载，将超载信息发送给上位机，上位机结合车辆到达时的照片来确定车辆号牌信息。如图3所示，单片机控制相机拍照，拍照结果传输到上位机，单片机通过通讯电路将超载信息发送给单片机。

上述检测方法提出在固定的存储空间内通过迭代采集存储的方法得到限值以下的有效轴重，既能保证动态称重系统工作效率满足实时检测的要求，又能保证采集轴重数据的完整性，提高检测精度。

两种积分值的计算方式以及计算结果的对比处理，在保证正常行驶车辆精度满足要求的条件下，解决车辆在超低速行驶时导致的测量精度偏低的问题，提高动态称重系统在复杂情况下检测的精度。

实施例二

如图1-4所示，本实施提供了车辆超载检测系统，包括：分别与单片机连接的压电石英传感器、压电薄膜传感器、环形地感线圈及输出信号处理电路；

压电石英传感器安装在来车方向的前端，压电薄膜传感器安装在与压电石英传感器设定间距的位置(例如间距在1.0-1.5m)，且远离来车方向；石英传感器与行驶方向垂直，为保证测出速度误差尽量小，传感器平行度小于4mm；地感线圈安装在压电薄膜传感器的后面0.3-1.0m的位置。

1、传感器安装方式：

受到材料制备技术和传感器加工工艺限制，压电石英传感器长度一般在0.75-1m，压电薄膜传感器长度一般在2.0-5.5m。在实际工程应用上，通常将2条压电石英传感器并列成1排以覆盖一个车道宽度。图1中所示为一条车道传感器的安装情况：在一条车道上安装有两条压电石英传感器；一条压电薄膜传感器以及一个地感线圈。压电石英传感器安装在来车方向的前端，压电薄膜传感器安装在与压电石英传感器间距在1.0-1.5m的位置。石英传感器与行驶方向垂直，为保证测出速度误差尽量小，传感器平行度小于4mm。地感线圈安装在压电薄膜传感器的后面0.3-1.0m的位置。

压电石英传感器是车辆动态称重系统的核心部分，用来测量行驶状态下车辆各轴轴重以及车辆总重，还可以检测当前车辆的轴数。压电薄膜传感器主要用来配合压电石英传感器检测车辆行驶速度以及车轴数。地感线圈主要用来为一次完整的称重测量过程提供结束信号，还可以用来区分前后车辆，为系统辨别相邻的车辆。

2、硬件系统设计

硬件系统包括压电石英传感器、压电薄膜传感器、环形地感线圈、单片机及输出信号处理电路等部分组成。压电石英传感器输出随车轴重量变化的电荷信号；压电薄膜传感器输出随车轴重量变化的电势信号，这些信号需要经过放大电路放大成伏级信号。研究表明，电荷放大器的输出电压仅与传感器产生的电荷量和电路反馈电容有关，极少受其它干扰影响。设计的电路仅需要考虑运算放大器具有极高的输入阻抗和极低的偏置电流。因此，本实施方式选用LMC660设计电荷放大电路将两种传感器的信号放大为电压信号。

采用高精度模数转换芯片AD7606采集放大后的电压信号。AD7606是16位、8通道同步采样模数数据采集系统(DAS)。AD7606可以处理±10V和±5V真双极性输入信号，同时所有通道均能以高达200kSPS的吞吐速率采样。这些器件内置二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、灵活的数字滤波器、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口，可以在采集信号时进行滤波并且其采样速率和传输速率满足使用要求。

单片机及输出信号处理电路包括单片机及周围电路、开关量信号处理电路和单片机自动复位电路。单片机采用Freescale公司生产的MC9S12XEP100单片机，该单片机片内自带输入捕捉、6个定时器模组，总线频率最高可达48MHz，满足装置的功能需求。单片机输出高低电平通过驱动电路控制相机拍照，驱动电路采用EL356在来车时控制相机短接进行拍照。另外，单片机电路包括蜂鸣器及LED灯电路，通过声音及灯光提示车辆到来信息。为了便于装置与其他系统关联，设计了通讯功能，可以通过通讯方式传递相关参数。

为了提高可靠性，由MAX708芯片及其外围电路组成复位电路，MAX708的低电平复位输出脉冲端与单片机复位引脚相连；利用单片机的定时器定时向MAX708芯片发出控制信号，当单片机由于干扰等原因死机时，MAX708收不到单片机发出的控制信号，则该芯片的复位输出脉冲端产生复位脉冲输出，使单片机复位，重新进入工作状态。

图3为本系统硬件结构示意图，地感线圈作为检测车辆位置的传感器，与振荡电路部分组成车辆位置信号发生单元，产生正弦波信号，经过两级整形电路后变为方波信号，送入单片机的输入捕捉功能引脚。单片机通过对设定脉冲数对应时间的分析得到车辆位置信息，并通过开关量信号输出电路将车辆位置信息发送给主板单片机。压电薄膜传感器和压电石英传感器与电荷放大器组成车轴信号发生单元，放大后的电压信号经过AD芯片转换为数字信号后通过并行传输到主板单片机计算车速、轴距、轴数、单轴轴重及总轴重，并通过光耦电路控制相机拍照。通过两种复位模式保证系统不会因为死机或其他问题出现工作异常，有效地提高系统使用过程的鲁棒性。

3、程序软件设计

本系统有两种工作模式：正常采集模式和标定模式，其工作模式受上位机指令控制，若没有指令则默认进行正常采集模式。

正常采集模式的工作逻辑如图2所示的车轴压过传感器时的信号波形，在判断到传感器有上升趋势时认为车轴到来，开始进行数据采集存储。在复杂的道路情况下，外界干扰导致实测的信号存在扰动，导致车轴信号误判。需要一个足够高的限值，当传感器信号高于限值时，认为车轴到来了。本实施例通过实验确定限值，可以有效消除干扰成分对车轴误判的影响。

为了保留限值以下的有效信号，本实施例提出将系统的存储空间分为两部分，第一部分通过迭代采集存储的方法得到限值以下的有效轴重信号；第二部分用于存储高于限值后的轴重信号。第一部分存储空间的容量设置与采样频率密切相关，提高采样频率可以提高称重系统的称重精度，但当采样频率高于10kHz的时候，采样频率再提高对精度影响很小，本系统采用10kHz的采样频率。当车速越低时，轴重信号由零点到达限值的数据个数越多，因此，第一部分存储空间的容量根据低速行驶车辆的存储要求进行设置。假定车速为2km/h时，满足限值以下轴重数据存储所需区间的容量为K，为了保证数据的完整性，以2*K的存储区间作为第一部分存储区间。

在系统没有判断到轴重信号时，采集到的电压信号经过数字滤波保存在第一部分存储空间中，若第一部分存储空间已满但轴重传感器信号仍未高于限值，则新采集到的数据从存储空间的起始位置覆盖保存，第一部分存储空间中一直保存最新采集到的轴重传感器数据。在上述采集过程中会实时判断轴重信号的特点，当最新采集到的连续3个轴重信号都高于限值，且3个点呈依次增加的趋势，则认为车轮开始接触传感器。此时第一部分存储空间中保存的数据已经完整涵盖了车轴信号由零点上升到限值部分的数据。

此后进入高于限值后的车轴信号采集阶段，在该阶段软件需要完成3个工作：1)对每次新采集数据进行滑动滤波处理，处理后的数据存放于上述提到的第二部分存储空间内；2)将每次采集的数据进行累加，得到实时积分结果；3)将采集的数据同零点比较，当连续3个点都接近零点，则认为车轮已经驶过传感器，当前车轴的采集过程结束。此时，第一、二两部分存储空间包含车轴到来时的完整数据；另外，还可以得到车轴到来过程的实时积分数据。

本实施例采用两种计算方式计算积分值：一种是将上述提到的实时积分数据，加上第一部分存储空间中由零点到限值部分的数据，得到车轴到来过程的完整积分值。另一种是将第一、二两部分存储空间的轴重数据进行累加，得到第二个积分值。

根据上述两种积分值的计算方式，采集过程结束后需针对不同的存储情况选用合适的积分值计算结果。1)当轴重信号超过限值后采集的数据未超过第二部分存储空间的容量，则对两种积分方法的结果进行比较，若二者差值在一定范围内则认为两个积分值结果都是正常的，取两种积分值的平均值用于轴重计算；2)若轴重信号超过限值后采集的数据未超过第二部分存储空间的容量，但两个积分值的差值超出设定范围，则通过第二种积分值算法对两部分存储空间中保存的完整车轴数据进行积分，将两次通过第二种积分算法得到结果的平均值用作轴重计算；3)若轴重信号超过限值后采集的数据超过第二部分存储空间的容量，此时车辆正以低车速通过称重区域，第二种计算方式得到的积分值偏小，由于第一种积分算法无需第二部分存储空间的数据，后续轴重计算直接采用第一种方式计算的积分值。通过这种方式可以有效消除车辆低速行驶时存在的由于存储空间溢出导致轴重结果偏低，进而影响测量精度的问题。

轴重计算不仅需要准确的积分值，同时需要测得准确的车速。车速计算是通过每个车轴在通过前后传感器的时间以及前后传感器间的距离得到。对每个车轴得到的车速取平均作为车辆通过称重区域的车速。根据不同车轴通过同一传感器的时间还可算出相邻车轴的轴距。此计算过程在车轴采集过程结束后的数据处理阶段进行。

数据处理阶段：首先对比每组传感器测得的车轴数，若车轴数不相等，则认为此次采集过程存在异常。若轴数相等，认为采集正常，进入后续计算。通过上述积分计算方法得到轴重信号的积分值；通过前后传感器采集的车轴通过时间计算车辆的行驶速度，结合通过标定模式得到的修正系数计算每个车轴的轴重，通过累加各轴的轴重得到总轴重。若判断总轴重超出限值，为了保证测试结果的准确性，再次根据上述轴重计算流程得到总轴重，若计算结果仍超重，则认定车辆存在超重问题，将轴重数据发送到上位机，同时控制相机拍照，得到超重车辆的号牌等信息。

考虑到传感器在工作过程中存在零点漂移问题，在正常采集模式时，无车辆通过时采集各传感器电压值作为实时零点，在此基础上计算得到对应的轴重限值；当车辆通过时，每次采样的结果都会减去传感器零点对应的电压值，用于消除传感器零点漂移问题。

标定模式的工作逻辑如下：

车辆轴重的计算需要轴重积分值、车速以及修正系数，当设备安装完成后首先要进行标定工作，得到该系统的调整系数。在标定模式下，采集同一车辆以不同车速及行驶轨迹经过称重区域的信号，将多次测量结果的平均值与车辆实际重量对比，得到修正系数。每次标定完毕后，单片机将当前标定得到的调整系数存入掉电不丢失存储器(EEPROM)中。每次系统上电时，单片机首先读取EEPROM中保存的修正系数，并以该系数计算轴重。

复位功能的程序设计：

为了提高系统的可靠性，根据硬件电路采用的MAX708复位芯片，设计复位程序，定时给MAX708发出控制信号。如果程序工作正常，会定时给MAX708发出控制信号，此时MAX708不会输出单片机复位信号；当程序死机时，控制信号无法定时发送，则MAX708给单片机发送复位信号，实现程序死机时的复位。

该实施例提出了一种适用于道路行驶车辆超载检测的称重传感器安装方式，采用压电石英传感器与压电薄膜传感器配合的安装方式，既能保证动态称重系统满足称重精度要求，同时降低整套系统的成本。

该安装方式配合实施例一中提出的车辆超载检测方法在固定的存储空间内通过迭代采集存储的方法得到限值以下的有效轴重，既能保证动态称重系统工作效率满足实时检测的要求，又能保证采集轴重数据的完整性，提高检测精度。

同时该安装方式配合实施例一中车辆超载检测方法提出的两种积分值的计算方式以及计算结果的对比处理，在保证正常行驶车辆精度满足要求的条件下，解决车辆在超低速行驶时导致的测量精度偏低的问题，提高动态称重系统在复杂情况下检测的精度。

实施例三

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述车辆超载检测方法中的步骤。

本实施例执行的车辆超载检测方法在固定的存储空间内通过迭代采集存储的方法得到限值以下的有效轴重，既能保证动态称重系统工作效率满足实时检测的要求，又能保证采集轴重数据的完整性，提高检测精度。

同时本实施例执行的车辆超载检测方法提出的两种积分值的计算方式以及计算结果的对比处理，在保证正常行驶车辆精度满足要求的条件下，解决车辆在超低速行驶时导致的测量精度偏低的问题，提高动态称重系统在复杂情况下检测的精度。

实施例四

本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的车辆超载检测方法中的步骤。

本实施例处理器执行的车辆超载检测方法在固定的存储空间内通过迭代采集存储的方法得到限值以下的有效轴重，既能保证动态称重系统工作效率满足实时检测的要求，又能保证采集轴重数据的完整性，提高检测精度。

同时本实施例处理器执行的车辆超载检测方法提出的两种积分值的计算方式以及计算结果的对比处理，在保证正常行驶车辆精度满足要求的条件下，解决车辆在超低速行驶时导致的测量精度偏低的问题，提高动态称重系统在复杂情况下检测的精度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.车辆超载检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集轴重信号、车速信号和车轴数；将零点至限值的轴重信号保存在第一存储空间中，超过限值的轴重信号保存至第二存储空间中；

步骤2：利用轴重信号的实时积分结果和两存储空间中的轴重信号数据获得积分值；

步骤3：利用轴重信号的积分值和车速信号计算每个车轴的轴重，通过车轴数累加各轴的轴重得到总轴重，判断车辆是否超载。

2.如权利要求1所述的车辆超载检测方法，其特征在于，所述步骤1中，当没有检测到轴重信号时，采集到的轴重信号保存在第一存储空间中，若第一存储空间已满但轴重信号仍未超过限值，则新采集到的轴重信号从第一存储空间的起始位置覆盖保存；

当最新采集到的连续至少3个轴重信号均高于限值，则认为车轮开始接触称重传感器，保存此时车轴到来的时间，此时采集的轴重信号保存在第二存储空间中，且进行累加，保存累加后的实时积分结果。

3.如权利要求2所述的车辆超载检测方法，其特征在于，所述步骤1中，若到来为第一车轴，则从第一车轴到来时开始计数，后续车轴到来时保存计数值作为车轴数；通过每个车轴触发轴重信号的前后时间以及距离得到车速信号；将采集的轴重信号同零点比较，当连续至少3个轴重信号都为零点，则当前车轴的轴重信号采集过程结束。

4.如权利要求1所述的车辆超载检测方法，其特征在于，所述步骤2中，将实时积分结果加上第一存储空间中由零点到限值部分的轴重信号数据，得到第一积分值；将第一、二两存储空间的轴重信号数据累加得到第二积分值。

5.如权利要求4所述的车辆超载检测方法，其特征在于，所述步骤2中，当轴重信号超过限值后采集的数据不超过第二存储空间的容量，则对比第一积分值和第二积分值的差值；

当差值在设定范围内，则认为两个积分值结果均正常，取第一积分值和第二积分值的平均值用于轴重计算；

当差值超出设定范围，则取两次第二积分值的平均值用于轴重计算；

当轴重信号超过限值后采集的数据超过第二部分存储空间的容量，认为此时车辆正以低车速通过称重区域，取第一积分值用于轴重计算。

6.如权利要求1所述的车辆超载检测方法，其特征在于，所述步骤3中，对比每组传感器测得的车轴数，若车轴数不相等，则认为此次采集过程存在异常，数据被废弃；若轴数相等，认为采集正常。

7.如权利要求1所述的车辆超载检测方法，其特征在于，所述步骤3中，通过轴重信号的积分值和车速信号，计算每个车轴的轴重，通过累加各轴的轴重得到总轴重，若判断总轴重超出限值，认定车辆存在超重。

8.车辆超载检测系统，其特征在于，包括：分别与单片机连接的压电石英传感器、压电薄膜传感器、地感线圈及输出信号处理电路；

压电石英传感器安装在来车方向的前端，压电薄膜传感器安装在与压电石英传感器设定间距的位置，且远离来车方向；石英传感器与行驶方向垂直，地感线圈安装在压电薄膜传感器远离来车方向的一侧；

压电石英传感器和压电薄膜传感器输出随车轴重量变化的信号传递给单片机，地感线圈输出称重过程的结束信号传递给单片机，单片机判断车辆的超重情况通过拍照结果获取车辆号牌信息。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的车辆超载检测方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的车辆超载检测方法中的步骤。

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