CN202454077U

CN202454077U - 一种汽车超载实时监控和报警装置

Info

Publication number: CN202454077U
Application number: CN2012200017140U
Authority: CN
Inventors: 席文宣; 张衡; 张泳; 汪晨辉; 王婧晖; 张兴龙; 杨琛
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2022-01-04

Abstract

本实用新型公开了车辆载重测量技术领域中的一种汽车超载实时监控和报警装置。本实用新型包括压力载荷、应变片传感器、A/D转换器、CPU核心、RS485接口、DATA存储、变压器、显示模块、键盘模块、报警模块、交流电源模块和太阳能发电装置。本实用新型对行驶中的车辆进行实时测重、实时显示提醒司机和交警车辆目前的载重情况，并能记录相关数据进行合理规划道路管理方案，提高了测量效率。

Description

一种汽车超载实时监控和报警装置

技术领域

本实用新型属于车辆载重测量技术领域，尤其涉及一种汽车超载实时监控和报警装置。

背景技术

目前，应用于车辆超载监测装置都是安装在车辆本身，或者采用传统的压电式报警装置，道路管理部门对于道路中过往车辆不能及时判断出其是否有超载行为。特别是对于一些具有限制重量要求的桥梁，更急需一种装置在车辆过桥前就能及时检测其载重情况，并需要及时显示报警，更需要记录一段时间内的车辆超载违规情况一边道路管理部门制定合理的管制措施。而现有压电式传感器存在安装性差、不能及时有效地通知交警和司机、没有具体的车辆运行状况记录系统等不足。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有压电式传感器安装性差等不足，本实用新型提出了一种汽车超载实时监控和报警装置。

本实用新型的技术方案是，一种汽车超载实时监控和报警装置，其特征是该装置包括压力感应部分、处理系统部分和电能供应部分；

所述压力感应部分包括压力载荷和应变片传感器；处理系统部分包括A/D转换器、CPU核心、RS485接口、DATA存储、变压器、显示模块、键盘模块和报警模块；电能供应部分包括交流电源模块和太阳能发电装置；

所述压力载荷和应变片传感器连接；应变片传感器和A/D转换器连接；A/D转换器和CPU核心连接；CPU核心分别与RS485接口、DATA存储和键盘模块连接；RS485接口分别与显示模块和报警模块连接；交流电源模块和太阳能发电装置分别与变压器连接；变压器为A/D转换器、CPU核心、RS485接口和DATA存储供电。

所述应变片传感器为WOLONG/WLF-II型应变片传感器。

所述A/D转换器为A/D隔离采集转换器。

所述CPU核心为Intel Celeron 797。

所述RS485接口为MODEL485P。

所述显示模块为LED液晶显示屏。

所述报警模块为BC-3A声光电子蜂鸣器。

本实用新型能够对行驶中的车辆进行实时测重、实时显示提醒司机和交警车辆目前的载重情况，并能记录相关数据进行合理规划道路管理方案。同时也采用应变式传感器解决了目前压电式传感器测量载重使用中的诸多不足，提高了测量效率。本实用新型提出了利用应变式传感器报警装置，且本装置除采用应变式传感器外，还具有载重分级显示、及时报警、对行驶车辆数目及超载车辆数目及时记录的功能。

附图说明

图1为本实用新型的系统连接图；

图2为CPU核心的工作流程图；

图3为显示模块的流程图；

图4为电能供应部分的工作流程图；

图5为太阳能电池板工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

本装置采用电阻应变式传感器作为车辆实时重量测量元件。主要安装于桥梁和红绿灯附近的路面，它具有对行驶中的车辆进行实时称重的功能。并通过与报警装置相连接，及时将车辆超载信息反馈至交警手中。同时利用安装在报警器附近的明显的超载分级液晶显示器，以及蜂鸣报警装置能让司机及时了解车辆载重情况，这就能防止由于车辆超载而引发的交通事故问题。特别是对于桥梁，能防止超载车辆从桥梁上驶过，使桥梁发生断裂或减少桥梁的使用寿命。这一装置如果能广泛的安装在交通路面能够有效减少交通事故的发生率，具有广泛的实际应用价值以及生产投资前景，具有良好实用性。

下面将根据图1所示的系统连接图，分别说明各模块的具体实现方式以及所采用的电子原件。

对于压力感受部分，采用电阻应变片式传感器，当车辆经过应变片上时，应变片产生变形，从而将机械能转变为电能，传输到处理系统进行处理。

对于系统处理部分，当由应变片变形产生的电压信号传输到达后，系统A/D转换器将进行电压→数字信号的转换，经转换的数字信号传输到CPU进行处理以及传输到DATA存储器中进行存储。当需要调用历史数据时，则通过键盘模块进行指令操作，将指令传输到CPU后，通过CPU将数据从DATA存储中调出，通过RS485接口传输到显示模块进行显示。

系统中的CPU采用简单的英特尔处理器即可，这样工程造价低，处理数据能力也能充分达到要求。图2为CPU核心的工作流程图。

由CPU处理后的信号，一方面经过RS485接口传输到显示模块进行载重大小显示，另一方面则转送至DATA存储器进行数据存储，以备以后调用。

RS485网络接口：其特点是实施简单方便，价格合理种类繁多，而且现在支持RS485的仪表又特多。RS485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS485采用半双工工作方式，发送电路须由使能信号加以控制。RS485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。经过接口输出的数据，要通过显示模块显示。

对于显示模块，采用LED液晶显示屏，以及不同颜色代表载重的不同等级。在前期对系统进行预设轻微超载和重度超载两个阈值，当车辆载重超过轻微超载阈值时，显示屏以黄色文字显示“轻超载”，并由蜂鸣器报警；当车辆载重超过重度超载阈值时，显示屏以红色文字显示“重超载”，并由蜂鸣器报警。经过RS485接口输出的数据，同时经过蜂鸣报警器，当所输出的值超过报警器预先设定的阈值后，报警器开始报警，同时显示器显示当前的载重情况。具体流程如图3所示。

对于电能供应部分如图4所示，采用交流电与太阳能发电装置相并用的形式。当晴天时，系统采用太阳能发电装置进行发电，供应系统所需的能量。当为阴天时则采用交流220V电压进行能量供应。在这里两种电源都要经过变压器的处理，将交流变换为直流，并降低电压的大小。

重要部件的型号类别说明：

1、应变片式传感器：采用北京兴卧龙传感器科技开发有限公司生产的WOLONG/WLF-II型应变片传感器。其特点：WLF-II应变片式压力传感器具有坚实耐用.成本较低，1MPa以上压力测量稳定性高，灵敏度强，精度高等一系列优点。广泛应用于液体和气体及机械压力测量领域，满足工业生产科研，称重等各个领域的要求，应变式压力传感器由应变片压力传感器和电子变送器组成。

2、A/D转换器：采用深圳市顺源科技有限公司生产的4-20mA转485A/D隔离采集转换器：ISO 4021。此转换器特点：ISO 4021转化器能实现传感器和主机之间的信号采集，用以检测模拟信号或控制远程设备。通过软件的配置，可用于多种传感器类型，包括：模拟信号输入，模拟信号输出，和数字信号输入/输出(I/O)，它可应用在RS-232/485总线工业自动化控制系统，4-20mA/0-5V信号测量、监视和控制，小信号的测量以及工业现场信号隔离及长线传输等等。此转换器包括电源隔离，信号隔离、线性化，A/D转换和RS-485串行通信。每个串口最多可接256只ISO 4021系列模块，通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议。

3、CPU：采用英特尔赛扬单核797系列CPU。CPU名称：Intel Celeron 7971.3GHz；技术参数：Intel赛扬单核797CPU；频率1.3GHz；前端总线1333MHz；处理器缓存：Intel赛扬单核797；二级缓存容量1MB；此CPU运行稳定，性能好，价格适中，发热量也很低，超频的情况下稳定性也很强，不超的情况下2.7的主频足够以一般用户的使用。

4、RS485接口：采用三旺公司生产的RS485接口转换器，产品型号为MODEL485P。MODEL485P采用高速光隔及预加重技术，有极强的抗干扰能力，能有效延长通信距离；特有接口自适应技术，无需开关设置，随意切换RS-485/RS-422接口；采用数据流向自动控制技术，自动判别和控制数据传输方向；接口具有1500W浪涌保护，15KV静电保护；2500V光隔保护；RS-485/422接口形式可选RJ45、DB9M或5位接线端子；采用双端供电技术实现光隔，其RS-232端采用串口取电技术(从TXD、RTS、DTR信号获取电源)，RS-485/422端采用独立外供电技术(9V供电)，通信信号采用高速光耦隔离，从而保证光隔和传输性能的完美结合。实现2500V光隔，1500W接口防雷保护，确保设备接口不受浪涌及地电流的影响，通信距离长达1800米。

5、显示模块：采用北京丰德商田国际科技有限公司生产的LED液晶显示屏，它性能稳定，能耗低、色彩绚丽的效果，能以显著的方式将超载信号显示在交警和司机的面前。同时期具有不同的颜色等级显示功能，当“轻超载”时以黄色显示，“重超载”则以红色显示。

6、DATA存储器：采用戴尔存储器MD1000。它是直连式存储器。可在狭小的3U机架空间中提供15个3.5英寸驱动器，并且允许在单个盘柜中搭配使用SAS和SATA驱动器。它通过PERC6/E RAID控制器可以将驱动器数目扩展至90个。使用通用界面管理内部和外部存储。MD1000存储阵列采用容量更高的3.5英寸驱动器，支持单个盘柜可以混合使用SAS和SATA驱动器，因而可以满足高容量应用需求。模块化设计支持在PowerEdge RAID控制器5/E和6/E(PERC5/E和PERC6/E)后面进行简单扩展，每个RAID端口最多可扩展至3个盘柜或45个驱动器。也可通过菊花链方式额外连接2个PowerVault MD1000盘柜，将基于PowerVault MD3000和MD3000i外部控制器的现有存储阵列扩展至总计45个驱动器。PowerVault MD1000外部RAID存储系统的灵活多变，可让本报警系统按照目前需要配置存储资源组合，然后在未来添加更多存储卷，为硬件的生命周期和可用性提供长远保证。

▲.戴尔MD1000驱动器具有卓越的灵活性：PowerVault MD1000外部RAID存储阵列所采用的PERC RAID控制器为同类产品中最佳的PCI Express接口，可为企业提供卓越性能。PowerVault MD1000上的RAID配置使软件将整个阵列识别为一个装置，而不考虑阵列中已用于存储的磁盘数量，从而增加了可靠性和容错能力。PERC 6/E具有如下功能：(1)冗余连接，用于为非冗余路径系统提供故障转移保护、静态负载平衡和性能改进。(2)在系统联机时完成盘柜固件和硬盘驱动器固件更新，降低了对关键存储系统的影响并实现“即时”更新。(3)高级导入功能，使管理员能够在服务器联机时导入或迁移由其他PERC控制器创建的磁盘阵列。控制器甚至可以导入部分或已降级的阵列，并且提供在导入之前预览阵列的功能，以进一步提高数据可维护性。(4)支持RAID级别0、1、5、6、10、50和60。

▲.戴尔MD1000采用PERC RAID控制器：PowerVault MD1000中的PERCRAID控制器是最佳的PCI Express接口，可以为企业提供优异性能。PowerVaultMD1000上的RAID配置使您的软件可以将整个阵列作为一个单元来识别，而无需考虑已用于存储阵列的硬盘数量，从而增加了可靠性和容错能力。客户可以根据自己的业务需要，选择PERC 5/E或PERC 6/E。PERC 6/E支持RAID 0、1、5、6、10、50和60。PERC 5/E支持RAID 0、1、5、10和50。

7、报警模块：采用上海南华机电厂生产的BC-3A声光电子蜂鸣器，BC-3A电子蜂鸣器外壳采用工程塑料，内芯使用电子集体成电路，声音大，传播距离远。BC-3A电子蜂鸣器具有重量轻、防水、抗强震、安装方便等优点。主要功能及特点：报警声音清晰响亮。使用方式简单可长时间连续工作。工作性能稳定可靠。主要技术参数：工作电压：(供选择)AC24V-240V/AC380V/DC12V-DC220V；电源电压：50HZ-60HZ；喇叭功率：10W；声级：106dB；防护等级：IP56；重量：1.7kg。能够很好地适用于本报警装置，造价低、性能好。

8、电能供应模块：采用的交流电源用普通家庭交流电即可。

太阳能发电装置则采用深圳多晶硅太阳能电池板。发电板产生的电流为直流电，发电板背面有接线盒，盒子里有“正、负”极接线柱，接线柱带紧固螺钉，用来固定输出电线。发电板有“正、负”极。弱光性好，连续阴天，阳光不足的情况下该产品光电性能稳定，适用于太阳能小型发电系统。它采用太阳能专用钢化玻璃封装，铝合金边框，使用寿命25年。可以满足报警装置的正常电能供应和使用寿命。图5：太阳能电池板工作原理。

其他说明：

在应变片传感器车辆超载报警装置中应变式传感器采用粘贴形式，其测量精度高，对工作条件要求低。同时粘贴时电阻应变片在抗压、封灌材料的保护下能够延长使用寿命，而且能够很好地与路面粘接在一起，安装操作简单、对于双向车道或是桥梁，将传感器设计成2到3米，能够覆盖双向车道的每一个车道，不会发生漏检现象。

检测电路和A/D转换器放置于保护箱内，防止外力对其破坏。液晶显示器和蜂鸣器放在道路或桥梁的两侧，能及时对司机和交警进行报警。显示器采用LED灯，并根据设定的核算压力电压分别设置不同的颜色，从而显示超载级别。计数器则放置于保护箱内，起作用是对设定时间段(如一天)内过往的车辆进行计数，并对发生超载的车辆数目进行记录(其计数方式为：传感器每经受一次碾压计数一次，对超载碾压则进行超载数据记录)，管理部门能够根据道路情况制定相关的管制措施。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种汽车超载实时监控和报警装置，其特征是该装置包括压力感应部分、处理系统部分和电能供应部分；

2.根据权利要求1所述的一种汽车超载实时监控和报警装置，其特征是所述应变片传感器为WOLONG/WLF-II型应变片传感器。

3.根据权利要求1所述的一种汽车超载实时监控和报警装置，其特征是所述A/D转换器为A/D隔离采集转换器。

4.根据权利要求1所述的一种汽车超载实时监控和报警装置，其特征是所述CPU核心为Intel Celeron 797。

5.根据权利要求1所述的一种汽车超载实时监控和报警装置，其特征是所述RS485接口为MODEL485P。

6.根据权利要求1所述的一种汽车超载实时监控和报警装置，其特征是所述显示模块为LED液晶显示屏。

7.根据权利要求1所述的一种汽车超载实时监控和报警装置，其特征是所述报警模块为BC-3A声光电子蜂鸣器。