CN205003855U - 一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统 - Google Patents

Abstract

针对现有测量技术的不足，本实用新型提供的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，包括车道车重信息监测模块、轮胎识别模块、超声波监测模块、信息处理模块。车道车重信息监测模块分别与超声波监测模块、信息处理模块相连接。轮胎识别模块、超声波监测模块分别与信息处理模块相连接。有益效果体现在：本实用新型提供了针对多车道的硬件环境，通过对各模块的合理组合与配置，克服原有需要将车辆引入单独的车道，而导致的施工量大，车流速度慢等问题。

Description

一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，尤其涉及交通运输监测中的车辆不停车称重技术，具体涉及一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统。

背景技术

公路车辆在运输货物的过程经常有超载现象，不但会对道路造成严重破坏，而且可能会导致交通事故的发生。为了避免超载车辆对公路造成破坏，在对特殊企业的一些专用的运输车辆上也会装有随车的重量监测装置，但是不具有通用性；一般在收费站等专门设卡的路口设置静态或者动态称重装置，对车辆进行称重检测，也主要是为了进行称重收费，但是往往需要进行停车称重。由于国内汽车保有量增加，经济发展和电商增多对物流业的促进，货物等车辆逐年增长，不停车称重的需求也越来越受到重视。

称重方面，现有技术中配合不停车称重的装置主要有：红外线分车器、车轴识别器、动态汽车衡等，需要将车辆引入单独的车道，施工量大，车道宽度也会增加或者或减少通行车道，同时不太具有隐蔽性的特点。在不停车称重又无人看管的状态下，驾驶员有时会有一些作弊手段来使车辆中心前后移动以使汽车衡称出的重量比实际的小很多。

在由摄像头识别车型和车牌号技术上，市面上的产品也都已经很成熟。而目前，车辆称重检测提出了在双车道上对自由行使的车辆进行不停车动态称重的要求，并由摄像头进行拍照和车牌识别，将两者信息进行融合，给处罚超重车辆提供证据。由于称重和摄像往往由两种专业化的厂家生产，而且称重设备和摄像设备在感应信息和处理信息以及传输信息的速度上是不同的，而且其相应的速度可能会受到网络和各种电路的干扰。由于车轴识别器需要采用红外线分车器提供的分车信号，来对整车的车轴数量进行计数，然后才能得出整车全部轴数，但是双车道同时有车辆行驶时，红外线分车器的放置无法检测双车并排的问题，以及现有的整体地磅式汽车衡无法解决车辆无序和位置混乱行车的称重问题，所以目前还没有完善的系统的方案来解决双车道自由行使车辆称重检测的措施。

对于称重的记录需要同步提供路过车辆的照片以及车牌号，使称重的监控信息能够完全匹配，减少匹配出错率在动态称重领域是一直需要提升的一个指标。

为此，需要提供一套适合与多车道的车辆检测装置，以便克服现有车辆车重信息采集与匹配的系统只能检测单车道的难题。

实用新型内容

针对现有测量技术的不足，本实用新型提供的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，能够解决单向双车道车辆行车时不停车车重信息的采集问题，而且可以同时实时的上传每天的交通流量、超载率。

本实用新型为达到上述实用新型目的采用如下技术方案：

一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，包括车道车重信息监测模块1000、轮胎识别模块2000、超声波监测模块3000、信息处理模块4000。

车道车重信息监测模块1000分别与超声波监测模块3000、信息处理模块4000相连接。轮胎识别模块2000、超声波监测模块3000分别与信息处理模块4000相连接。

所述车道车重信息监测模块1000负责通过单元内的设备采集车辆经过时的信号，并向后级模块反馈车道车重信息数据包。所述车道车重信息数据包内含车辆进入的时刻信息、车辆车轮经过时刻信息、各个车轴重量信息、车辆照片数据、车辆的离开信号。所述车道车重信息监测模块1000包含2个以上的车道信息监测单元。

轮胎识别模块2000负责采集车轮经过时刻以及车轮位置信息。

超声波监测模块3000负责确定单个车辆进入的起止时刻、以及该车辆是否有跨车道行驶行为。

信息处理模块4000负责处理车道车重信息监测模块1000、轮胎识别模块2000、超声波监测模块3000的数据，确定出相应位置的单个车辆的准确的车重信息，并将该车重信息转发到服务器。

所述车重信息包括轮距、轴数、轴重、轴距、车重、车速、车牌号、车牌颜色、车辆照片。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型提供了针对多车道的硬件环境，通过对各模块的合理组合与配置，克服原有需要将车辆引入单独的车道，而导致的施工量大，车流速度慢等问题。

本实用新型还克服传统称重和摄像设备兼容性差的问题。

本实用新型还解决了现有的整体地磅式汽车衡无法解决车辆无序和位置混乱行车的称重问题。

通过综合应用多个动态汽车衡即石英晶体传感器、地磁感应线圈、轮胎识别器、CCD摄像头以及辅助超声波探头，通过综合布置以及对称重和图像信息进行标记，可以在不停车的情况下，同时统计两个车道上行驶车辆的车重信息以及车辆轴数、轴距、轮距、车速，通过设置不同的设备号以及车辆信息标头和数据打包起止标记，能够让称重信息与摄像头采集到的图像信息和分析出的车牌信息进行有效匹配，解决了多车道车辆车重信息不好采集和匹配的问题，省去了需要像在收费口建立安全岛类的设施等费时费力还需要安排专人守候的人力物力浪费。通过轮胎识别器可以确定轮胎宽度并且确定车辆位置信息车辆是否有跨道行驶的情况以及启动测速计时，通过第一道石英晶体传感器可以测出车辆整轴轴重，并且作为测速计时的终点，根据轮胎识别器和石英晶体传感器之间的距离和两者触发的时间来计算车辆的车速。第二道石英晶体传感器用于跨车道车辆车重信息的采集，在判断与车辆跨车道行车的时候，通过使用第二道石英晶体传感器采集到的车重信息来进行车轴重量的估算。CCD摄像机可以进行连续两次拍照，拍摄的图片为数字图片，可以分析出车牌颜色和车牌上的字符。根据硬件带有的车道信息和时间信息进行有效匹配，整合到一张图片上，经过网络模块，存储到服务器。由于信息为数字式，服务器上可以识别显示当天实时的车流量和超载率。

附图说明

图1是本实用新型的模块示意图。

图2是图1中各模块内的单元连接关系示意图。

图3是图2中第一车道信息检测单元的内部结构示意图。

图4是图2中第二车道信息检测单元的内部结构示意图。

图5是本实用新型安装示意图。

图6图5的立体简示图。

图7是本实用新型采集匹配方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

参见图1，一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：包括车道车重信息监测模块1000、轮胎识别模块2000、超声波监测模块3000、信息处理模块4000。

车道车重信息监测模块1000分别与超声波监测模块3000、信息处理模块4000相连接。轮胎识别模块2000、超声波监测模块3000分别与信息处理模块4000相连接。

所述车道车重信息监测模块1000负责通过单元内的设备采集车辆经过时的信号，并向后级模块反馈车道车重信息数据包。所述车道车重信息数据包内含车辆进入的时刻信息、车辆车轮经过时刻信息、各个车轴重量信息、车辆照片数据、车辆的离开信号。所述车道车重信息监测模块1000包含2个以上的车道信息监测单元。

轮胎识别模块2000负责采集车轮经过时刻以及车轮位置信息。

超声波监测模块3000负责确定单个车辆进入的起止时刻、以及该车辆是否有跨车道行驶行为。

信息处理模块4000负责处理车道车重信息监测模块1000、轮胎识别模块2000、超声波监测模块3000的数据，确定出相应位置的单个车辆的准确的车重信息，并将该车重信息转发到服务器。

所述车重信息包括轮距、轴数、轴重、轴距、车重、车速、车牌号、车牌颜色、车辆照片。

参见图2，进一步说，车道车重信息监测模块1000包含一个以上的车道信息监测单元。每个车道信息监测单元均包含车道中央超声波探头、第一地感线圈、第一地感线圈检测器、第一动态汽车衡、第二地感线圈、第二地感线圈检测器、第二动态汽车衡、摄像头。其中，

第一地感线圈的输出端与第一地感线圈检测器的输入端相连。第二地感线圈的输出端与第二地感线圈检测器的输入端相连。第一地感线圈检测器的输出端、第一动态汽车衡的输出端、第二地感线圈检测器的输出端、第二动态汽车衡的输出端、摄像头分别与信息处理模块4000的输入端相连。车道中央超声波探头的输出端与超声波监测模块3000的输入端相连。

所述中央超声波探头负责监测其所在车道上有无车辆跨道行车。

第一地感线圈接收第一地感线圈检测器发送的固定频率电信号，且当有车辆驶入第一地感线圈时，回馈相应变化的电信号。

第一地感线圈检测器负责给第一地感线圈发送固定频率电信号，并接收第一地感线圈回馈的电信号，判断出是否有车辆进入，并形成开关量信号。

第一动态汽车衡负责采集车辆经过第一动态汽车衡时得到的电荷信号，并将该电荷信号放大并转换成电压值。

第二地感线圈负责接收第二地感线圈检测器发送的固定频率电信号，且当有车辆驶出第二地感线圈时，回馈相应变化的电信号。

第二地感线圈检测器负责给第二地感线圈发送固定频率电信号，并接受第二地感线圈回馈的电信号，判断出是否有车辆离开，并形成开关量信号。

第二动态汽车衡负责采集车辆经过第二动态汽车衡时得到的电荷信号，并将电荷信号放大并转换成电压值。

摄像头负责接收信息处理模块4000的控制信号进行两次拍照，并将照片数据传给信息处理模块4000。

进一步说，所述中央超声波探头的型号为DDY1CJC1。

第一地感线圈和第二地感线圈均由φ0.75mm的耐高温镀锡线绕成。第一地感线圈和第二地感线圈的尺寸均为2米长1米宽。在第一地感线圈、第二地感线圈的四角分别做有45°、20cm长的切角。

第一地感线圈检测器、第二地感线圈检测器的型号均为上海德修电子的LD102单通道线圈车辆检测器。

第一动态汽车衡、第二动态汽车衡的型号均为GBS-30DZ动态汽车衡。第一动态汽车衡、第二动态汽车衡均包含石英晶体传感器、电缆、电荷放大器和称重控制器。

摄像头的型号为海康威视的DS-2CD986A。

参见图3，进一步说，所述车道车重信息监测模块1000包含2个车道信息监测单元，分别记为第一车道信息监测单元1100和第二车道信息监测单元1200。

第一车道信息监测单元1100包含第一车道车道中央超声波探头1101、第一车道第一地感线圈1102、第一车道第一地感线圈检测器1103、第一车道第一动态汽车衡1104、第一车道第二地感线圈1106、第一车道第二地感线圈检测器1107、第一车道第二动态汽车衡1108、第一车道摄像头1109。

第二车道信息监测单元1200包含第二车道车道中央超声波探头1201、第二车道第一地感线圈1202、第二车道第一地感线圈检测器1203、第二车道第一动态汽车衡1204、第二车道第二地感线圈1206、第二车道第二地感线圈检测器1207、第二车道第二动态汽车衡1208、第二车道摄像头1209。

所述第一车道信息监测单元1100安置在一条车道上，其中，第一车道第一地感线圈1102的地感线圈频率变化信号、第一车道第二地感线圈1106的地感线圈频率变化信号、第一车道车道中央超声波探头1101的超声波探头收发时间变化信号、第一车道第一动态汽车衡1104的电压信号、第一车道第二动态汽车衡1108的电压信号。

参见图4，进一步说，所述第二车道信息监测单元1200安置在相邻车道上，负责反馈该车道上第二车道第一地感线圈1202的地感线圈频率变化信号、第二车道第二地感线圈1206的地感线圈频率变化信号、第一车道车道中央超声波探头1101的超声波探头收发时间变化信号、第二车道第一动态汽车衡1204的电压信号、和第二车道第二动态汽车衡1208的电压信号。

轮胎识别模块2000包括轮胎识别器2100和轮胎识别控制器2200。轮胎识别器2100经轮胎识别控制器2200与信息处理模块4000相连接。

超声波监测模块3000包括道路间超声波探头3100和超声波检测主机3200。其中，道路间超声波探头3100安置在前述第一车道与第二车道分界的位置，负责检测单车辆跨车道行驶时的超声波探头收发时间变化信号，即检测因车辆跨车道行驶时，导致第一车道与第二车道内的车道车重信息监测单元的车道中央超声波探头检测不到的车辆信号。道路间超声波探头3100经超声波检测主机3200与信息处理模块4000相连接。

进一步说，轮胎识别器2100的型号为正茂科技的LZ-A轮胎识别器。道路间超声波探头3100的型号为DDY1CJC1超声波探头。超声波检测主机3200的型号为DDY1CJC1超声波检测主机。

参见图2，进一步说，信息处理模块4000包括第一摄像头4100、第二摄像头4200、第一单片机4100、第二单片机4200、网络通信处理模块4300。其中，

第一摄像头4100、第二摄像头4200、第一单片机4100和网络通信处理模块4300分别与第二单片机4200连接。

第一单片机4100分别与轮胎识别控制器2200、第一车道信息监测单元1100、第二车道信息监测单元1200、超声波检测主机3200连接。由第一单片机4100分别获取轮胎识别控制器2200反馈的轮胎数量和轮胎位置信息、第一车道信息监测单元1100反馈的第一车道上所有轮胎经过时刻以及轮胎负荷对应的电压值、第二车道信息监测单元1200反馈的第二车道上所有轮胎经过时刻以及轮胎负荷对应的电压值、超声波检测主机3200反馈的将反映有车辆进入和离开的超声波收发时间变化形成的开关量数据，并传递至第二单片机4200。

所述第一车道信息监测单元1100中的摄像头1109负责拍摄第一车道信息监测单元1100所在车道上的车辆的车牌照片，并反馈至第二单片机4200。

所述第二车道信息监测单元1200中的摄像头1209负责拍摄第二车道信息监测单元1200所在车道上的车辆的车牌照片，并反馈至第二单片机4200。

所述第一单片机4100为称重控制器，负责给第二单片机发送拍照控制信号并对前置传感器的数据进行判断和汇总处理。第一单片机4100的处理结果传递至第二单片机4200进行进一步处理。

所述第二单片机4200为图像处理模块，负责接收第一单片机的拍照控制信号并控制摄像头进行拍照并对照片进行车牌识别并将车牌信息存储到对应的车重信息下。

所述网络通信处理模块4300负责将第二单片机4200的处理结果传递至远程服务器。

进一步说，第一单片机4100的型号为STM32F103RBT6。第二单片机4200的型号为ARM9内核的AT91SAM9G45。网络通信处理模块4300的型号为ZHD750T的嵌入式3GDTU。

参见图5和图6，进一步说，在单向的双车道上设置本不停车车辆车重信息采集与匹配的系统。记单向的双车道的一条车道为第一车道，另一条车道为第二车道。

在第一车道上设置有第一车道信息监测单元1100。在第二车道上设置有第二车道信息监测单元1200。在第一车道与第二车道上共同设有轮胎识别器2100。在在第一车道与第二车道之间设有道路间超声波探头3100。其中，

在第一车道的行车方向依次布置第一车道信第一地感线圈1002、第一车道中央超声波探头1101、第一车道第一动态汽车衡1104、第一车道第二动态汽车衡1108、第一车道第二地感线圈1106和第一车道摄像头1109。第一车道第一动态汽车衡1104的宽度与第一车道的宽度相等。第一车道第二动态汽车衡1108的一端同第一车道与第二车道的分界线相邻。

在第二车道的行车方向依次布置第二车道第一地感线圈1202、第二车道中央超声波探头1201、第二车道第一动态汽车衡1204、第二车道第二动态汽车衡1208、第二车道第二地感线圈1206和第二车道摄像头1209。第二车道第一动态汽车衡1204的宽度与第二车道的宽度相等。第二车道第二动态汽车衡1208的一端同第一车道与第二车道的分界线相邻。

第一车道第一动态汽车衡1104的宽度与第二车道第一动态汽车衡1204的宽度相等。

第一车道第二动态汽车衡1108的宽度与第二车道第二动态汽车衡1208的宽度相等。

第一车道第二动态汽车衡1108与第二车道第二动态汽车衡1208的宽度之和等于第一车道第一动态汽车衡1104的宽度。

第一车道第一地感线圈1102、第一车道中央超声波探头1101、第一车道第一动态汽车衡1104、第一车道第二地感线圈1106、第一车道第二动态汽车衡1108、第一车道第二地感线圈1106和第一车道摄像头1109的安装位置分别与第二车道第一地感线圈1202、第二车道中央超声波探头1201、第二车道第一动态汽车衡1204、第二车道第二动态汽车衡1208、第二车道第二地感线圈1206和第二车道摄像头1209的安装位置相互对齐。

轮胎识别器2100的安装位置在第一车道中央超声波探头1101与第一车道第一动态汽车衡1004之间的区域。轮胎识别器2100的宽度是第一车道的宽度与第二车道宽度之和。

道路间超声波探头3100安装在第一车道与第二车道的分界处，且道路间超声波探头3100的安装位置与第一车道中央超声波探头1101的安装位置、第二车道中央超声波探头1201的安装位置相互平齐。

第一车道第一地感线圈检测器1103、第一车道第二地感线圈检测器1107、第二车道第一地感线圈检测器1203、第二车道第二地感线圈检测器1207、第一单片机4100、第二单片机4200、网络通信处理模块4300、轮胎识别控制器2200、超声波检测主机3200均设置在双车道的边上。

参见图7，采用不停车车辆车重信息采集与匹配的系统的采集匹配方法，按如下步骤进行：

步骤1：检测有无车辆进入监测区域：如无车辆进入，则保持待机状态。如有车辆进入，则转入步骤2。

步骤2：建立车辆数据包，准备接受车辆车重信息，随后进入步骤3。

步骤3：监测进入监测区域的单个车辆的实时位置，随后进入步骤4。

步骤4：建立单个车辆的数据包，并选择摄像头拍照、车牌识别，随后进入步骤5。

步骤5：通过监测车轮数量和车轮的位置，判断车辆的行驶工况，随后进入步骤6。

步骤6：依据步骤5判断得到的行驶工况，按照车道内行车的工况计算车轴重量、车辆压线行驶的工况计算车轴重量、车辆跨道行驶的工况计算车轴重量、或斜向行车的工况计算车轴重量。随后进入步骤7。

步骤7：判断车辆是否完全经过：如果车辆完全经过，则进入步骤8。反之，则返回步骤5。

步骤8：进行车辆车重信息的汇总和匹配，随后进入步骤9。

步骤9：判断监测区域的车辆是否都已经驶出。如是，则进入步骤10。反之，返回步骤2。

步骤10：车辆车重信息转发给远程服务器，并返回步骤1。

参见图7，进一步说，该采用不停车车辆车重信息采集与匹配的系统的采集匹配方法的具体步骤为：

步骤1：检测有无车辆进入:

根据车道信息监测模块1000中的第一车道信息监测单元1100和第二车道信息监测单元1200内和检测到的

通过与第一车道第一地感线圈检测器1103相连的第一车道第一地感线圈1102的反射信号、与第二车道第一地感线圈检测器1203相连的第二车道第一地感线圈1202的反射信号，判断是否有车辆进入，如果没有则持续检测。如果第一车道第一地感线圈1102的反射信号和/或第二车道第一地感线圈1202的反射信号有变化就代表有车辆进入，进行步骤2。

步骤2：建立车辆数据包准备接收车辆车重信息:

由第一车道第一地感线圈检测器1103将第一车道第一地感线圈检测器1103的反射信号变化转换成的开关量。

由第二车道第一地感线圈检测器1203将第二车道第一地感线圈检测器1203的反射信号变化转换成的开关量。

第一单片机4100接收第一车道第一地感线圈检测器1103反馈的开关量和第二车道第一地感线圈检测器1203反馈的开关量，从而判断有车辆进入对应的车道。当第一单片机4100确定有车辆进入后，则建立车辆数据包，准备接收车辆车重信息，然后进入步骤3。

步骤3：判断有无单个车辆进入以及车辆位置：

由超声波检测主机3200检测第一车道车道中央超声波探头1101、第二车道车道中央超声波探头1201、和/或道路间超声波探头3100的收发时间，并确定该收发时间改变的是由哪些超声波探头反馈的，由超声波检测主机3200将检测结果发送给第一单片机4100，由第一单片机4100判断出车辆数量和所属车道。

步骤4：建立单个车辆的数据包并选择拍照摄像头拍照以及车牌识别：

第一单片机4100跟判断出的车辆数量和所属车道的结果设置单个的车辆数据包并发送给第二单片机4200。由第二单片机4200启动对应的第一车道摄像头1109和/或第二车道摄像头1209进行拍照：

如果第一车道有车，则启动第一车道摄像头1109。

如果第二车道有车，则启动第二车道摄像头1209。

如果两个车道都有车，则启动第一车道摄像头1109和第二车道摄像头1209。

如果车辆跨车道行驶，则启动第一车道摄像头1109和第二车道摄像头1209。

由第二单片机4200对图片进行车牌颜色和字符识别，同时进入步骤5。

步骤5：检测车轮数量和车轮位置判断出车辆车轮行驶工况：

由轮胎识别模块2000检测车辆的车轮位置以及车轮经过时刻，生成数字式位置序列并反馈至第一单片机4100，由第一单片机4100对序列进行解码后得出车轮数量和车轮位置，然后判断出车辆车轮行驶工况：

轮胎识别器由一列长宽为10CM的小单元并排组成，与动态汽车衡平行，位于动态汽车衡前方相邻位置，铺满整个道路，车轮经过时，根据触发的单元的位置和数量来确认车轮的数量和车轮的位置。

如果触发的轮胎识别器位于车道分界线两侧且个数为偶数，则判定车辆在车道内行驶。若一侧轮胎个数为2一侧轮胎个数为0时只有一辆车经过，两侧都为2时有两辆车经过。

如果触发的轮胎识别器位于车道分界线，则判定车辆压线行驶。

如果触发的轮胎识别器位于车道分界线两侧且个数为都1，则判定车辆跨车道行车，且行车车道车辆数为1。

如果触发的轮胎识别器数量总和为1，则判定为单车辆斜向行车。

随后，进入步骤6。

步骤6：选择轴重计算方法：

若经步骤5判断为车道内行车，则执行步骤6.1的轴重计算方法。如经步骤5判断为压线行驶，则执行步骤6.2。如经步骤5判断为跨车道行车，则执行步骤6.3。如经步骤5判断为斜向行车，则执行步骤6.4。

步骤6.1：当车辆在车道内行车时，第一车道第一动态汽车衡1104和/或第二车道第一动态汽车衡1204称量的结果就为对应车道上车辆的当前轴的轴重。

步骤6.2：当车辆压线且所属车道内轮胎数为1时，为车辆压线行驶，所测量的车轴的轴重为第一车道第一动态汽车衡1104与第一车道第二动态汽车衡1108的差值的二倍、或第二车道第一动态汽车衡1204与第二车道第二动态汽车衡1208的差值的二倍

当车辆压线且所述车道内轮胎数为2时，为另一车道车辆压线行驶，所测量的车轴的轴重为本车道的第一动态汽车衡与另一车道的第二动态汽车衡的值的二倍的和减去另一车道的第一动态汽车衡。

换言之，为(第一车道第一动态汽车衡1104反馈的数值+第二车道第一动态汽车衡1204反馈的数值)*2-第一车道第二动态汽车衡1108反馈的数值,或(第一车道第一动态汽车衡1104反馈的数值+第二车道第一动态汽车衡1204反馈的数值)*2-第二车道第二动态汽车衡1208反馈的数值。

步骤6.3：跨车道行车时需要判断同时经过的车辆的数量：

如果轮胎数为2则车辆数量为1进行步骤6.3.1。如果轮胎数为4则同时经过的车辆数量为2的时候需要判断进行测重的车道。如果车道内的轮胎数量为1，测量轴重的车道上的车的车轮在车道分界线两侧则进行步骤6.3.2。如果车道内的轮胎数量为3，测量轴重的车道上的除了所要测量的车的车轮还有另一车道上的车轮则进行步骤6.3.3。

步骤6.3.1：单车行驶跨车道时，所测量的车轴的轴重为两个第一动态汽车衡1004的和。

换言之，为第一车道第一动态汽车衡1104反馈的数值+第二车道第一动态汽车衡1204反馈的数值。

步骤6.3.2：所测车辆的车轴的重量为当前车道的第一动态汽车衡的值的二倍。

换言之，为第一车道第一动态汽车衡1104反馈的数值*2,或第二车道第一动态汽车衡1204)反馈的数值*2。

步骤6.3.3：所测车辆的车轴的重量为当前车道的第一动态汽车衡1004的值减去另一车道的第一动态汽车衡1004的值。

换言之，为第一车道第一动态汽车衡1104反馈的数值-第二车道第一动态汽车衡1204反馈的数值,或第二车道第一动态汽车衡1204反馈的数值-第一车道第一动态汽车衡1104反馈的数值。

步骤6.4：所测车辆的车轴的重量为连续两次测到的两个第一动态汽车衡1004的四个值的和。

换言之，为第一车道第一动态汽车衡1104第一次反馈的数值+第一车道第一动态汽车衡1104第二次反馈的数值+第二车道第一动态汽车衡1204第一次反馈的数值+第二车道第一动态汽车衡1204第二次反馈的数值。

步骤7：判断车辆是否完全经过：

若判断车辆完全经过待检测区域，则进行步骤8。若没有完全经过，则回到步骤5。

步骤8：车辆车重信息汇总和匹配：

由第一单片机4100将所有车轴的车重信息进行汇总，并根据轮胎识别器2100与第一车道第一动态汽车衡1104、第二车道第一动态汽车衡1204的触发时刻和距离计算车辆速度并估算出车辆轴距，根据超声波探头的收发时间变化计算出车长，将数据发送给第二单片机4200，第二单片机4200将识别出的车牌信息与第一单片机发送的车重信息进行匹配。

步骤9：判断所有进入的车辆是否都已经离开：

若驶入检测区域的车辆尚未驶出时，而又有车辆进入该监测区域时，则返回步骤4对于新驶入监测区域的车进行信息的采集与匹配。

若驶入检测区域的车辆全部驶出，且无新的车辆进入该监测区域——即所有进入监测区域的车辆均离开，则进入步骤10。

步骤10：第二单片机4200将所有单车车辆信息包内的单车车辆信息包进行打包，通过网络通信模块4300发送到服务器，并回到步骤1，准备下一次的车辆信息采集与匹配。

进一步说，地感线圈采用标准φ0.75mm耐高温镀锡线，尺寸为2米长1米宽，角上做45°、20cm长的切角。线圈与马路边的距离在50cm，线圈为垂直叠加绕在一起，圈数根据总体周长而定，周长为6米的时候线圈匝数可为4或5圈。线圈连至地感线圈检测器的连线必须螺旋双绞（大于20绞每米）。感应线圈接受固定频率脉冲的时候会创建固定的反射信号，形成“共振频率”，并且在有车辆等大量金属靠近时，线圈的共振频率会发生改变。

地感线圈检测器用于给线圈发送电脉冲并接收线圈的反射信号，当有大量金属靠近线圈时，引起线圈检测器和线圈共振频率的改变，地感线圈检测器就可以检测到这个改变，这个改变就被线圈检测器记录为车辆的出现，当检测到一个车辆时，给予继电器电压。线圈检测器输出可以设置称“脉冲”或“存在”模式，在设置成脉冲模式下，只有当车辆刚压到线圈时或者离开线圈时有输出电压信号给继电器，通过设置上升沿触发和下降沿触发来实现；在存在模式下，只要检测到车辆检测器的输出就一直是开启，输出电压给继电器，继电器可以持续输出高电平。本实用新型采用脉冲模式，并且在沿行车方向的上游采用车辆压到线圈时输出信号，沿行车方向的下游采用车辆离开线圈时输出电平信号（用于形成打包文件向数据库转发，节省流量，还能提高实时性）。

超声波检测器用于检测车辆是否进入检测区域和离开区域，能过准确的检测到连续经过相距很近的车辆，包括超声波探头和主机，超声波车辆检测的探头具有发射和接受双重功能，被设置于道路的正上方，超声波探头以每秒10到50次的频率连续监测路面高度，并接收来自车辆的反射波。当车辆从探头下方经过时，检测到的反射波的返回时间会有明显的不同，即可感知车辆的存在，当车辆离开后，探头收到的超声波的返回时间又会恢复从路面返回的时间。超声波探头共有三个，分别布置在内车道和外车道中央以及车道分界线上正上方。

轮胎识别器型号为LZ-A，由一定数量、一定间隔距离并按顺序排列于垂直于车辆行进方向的模块化的车辆轮胎检测传感器组成，轮胎识别器使用的核心部件是由正茂科技有限公司研发的“车辆轮胎检测传感器”，以耐磨橡胶为主要材料，由“壳体”、“导电层”、“隔离层”、印有两个栅状电极的“电路板”、“衬芯”和输出电缆等组成，输出信号内阻低：不大于4Ω（含信号线电阻），抗干扰能力很强。每只车辆轮胎检测传感器相互独立，称重控制器根据车辆通过轮胎识别器时检测到的信号数量来判别被检测车辆轮胎宽度，从而运算出通过车辆的轮胎的数量。同时，由于车辆轮胎检测传感器是按照顺序并排安装在一条线上的，因此，根据检测到的轮轴传感器的信号可以判断出行驶车辆行车的位置，是否在相应的车道上，是否有变道行车或者跨车道行车的行为，并且根据检测到的信号点，可以确定相应车轮的轮距。并且安装轮胎识别器的时候与动态汽车衡形成标准距离，设置成0.2米，通过检测车辆第一车轴连续经过轮胎识别器和动态汽车衡的时间差来计算行驶车速，或者将每根轴的车速综合计算车辆的平均车速。

轮胎识别控制器连接所有轮胎识别器中的车辆轮胎检测传感器，将检测到的高电平信号位置以及数量还有检测的时间点整合成字符串发送给称重控制器。

动态汽车衡采用瑞士KISTLER石英晶体传感器，以第二代动态称重技术(WIMII)为内核。以石英晶体为核心部件的石英晶体传感器有较好的线性输出，因此可以很好的反应受力与电荷线性关系，重复性称量输出信号一直，确保了精准的称重稳定性，无信号漂移，易于校准。采用的石英晶体传感器对横向侧力（垂直向下以外的力）不敏感。石英晶体传感器，外观为70mm宽的长条，长度可以自定，因此安装面积较小。相比弯板式传感器和压电薄膜传感器来说有效承载宽度也变窄，但是安装工作量也小，同时石英晶体传感器可以完整的检测到单个车轴经过时对石英晶体施加的载荷，因此可以有效的检测出运动车辆单轴的重量。动态汽车衡一共有四个，其中两个占满分别占满两个车道，另外两个各50厘米长，在分车道的虚线上相接，四个汽车衡的布置方向都为垂直于行车方向，两个长的和两个短的都在分车道的虚线处相接，并排安装。

电荷放大器可以将精确的石英传感器产生的压电电荷信号转换成相应比例的电压信号，并将电压信号输出传递给称重控制器。

称重控制器将称重系统采集的信息融合发送给图像处理模块，并且决定是否进行图像识别。通过地感线圈检测器，获知车辆经过的信息，来建立数据打包起止的标记信息，同时作为启动其他设备的启动信号；通过超声波检测器确定完整车辆经过的信息，建立每辆车称重信息的标头并发送给图像处理模块；通过轮胎识别器传输的信号直接确定车辆是否有跨车道行驶的行为、车辆轮距、轴数以及每次车轮经过的时刻，通过电荷放大器传输的电压信号经过比例公式算出对应车轴重量信息以及经过时刻，通过综合轮胎识别控制器和由电荷放大器电压信号转换成的车轴重量信息以及经过时刻，再由设定的动态汽车衡和轮胎识别器之间的距离可以算出车辆的平均行驶速度，同时算出车辆轴距，并且得出整车的重量。经过对比车型数据库内限定的车轴和车重值，确定车辆是否超载，然后形成是否超载的字符信息。

摄像头，采用ccd摄像头，在收到拍照触发信号的的时候，连续拍摄两张照片，形成的照片格式为BMP。

图像处理模块采用以嵌入式处理器ARM加数字信号处理器DSP的方案，嵌入式处理器是基于ARM920T内核的S3C2410嵌入式微处理器，ARM作为主控制器，控制摄像头的拍照以及图像传感器的图像采集、通讯接口，同时完成对称重信息的融合以及数据的打包发送；由DSP完成数字图像处理算法，对数字图像进行算法级处理。

网络模块采用外置式3G网络模块，内置TCP/IP协议栈，通过标准AT命令集，在与特定IP的网络服务器连通后发送数据。

如图5所示，在行车方向上设置检测区域，检测区域覆盖覆盖两个车道，在检测区开始处设置地感线圈，地感线圈内外侧车道的中央，地感线圈的施工按照常规施工要求施工；在内外侧车道中央位置以及车道分界线位置并且在地感线圈的下游并且靠近地感线圈的地面位置正上方安装三个超声波探头，在超声波探头的下方，沿垂直于行车方向的整条公路上铺设由一排车辆轮胎检测传感器组成的轮胎识别器，在相距0.2米处设置平行于轮胎识别器并且覆盖整个内侧车道和外侧车道的两个动态汽车衡，同时在紧靠这两个动态汽车衡的下游设置两个长度为0.5米长的动态汽车衡，拼接在车道分界线上，四个动态汽车衡会输出四组电荷信息到电荷放大器；在第二组短动态汽车后方布置出区域地感线圈，用于判定车辆已经出去检测区域，在内外侧道路中央的上方安装摄像头，摄像头的位置正好可以在车辆被超声波探头检测到的时候进行连续两次的抓拍。

每个动态汽车衡都与电荷放大器进行连接，电荷放大器与称重控制器相连，动态汽车衡的电荷信息被电荷放大器检测后转换成相应的电压信号，然后传递给称重控制器，称重控制器根据电压信号与内部设定的比例，形成单轴载荷信息字符串进行存储；地感线圈与地感线圈检测器相连，地感线圈检测器与称重控制器相连；

地感线圈检测器向地感线圈发送电脉冲，地感线圈与地感线圈检测器内的电容形成“共振频率”，当有大量金属经过的时候，共振频率发生改变并且被地感线圈检测到，地感线圈检测器与称重控制器连接，地感线圈检测器将一个开关量发送给称重控制器作为检测到有车辆进入检测区或者离开检测区的判定标准，称重控制器根据判定建立数据打包的起始和结束标头；

轮胎识别器与轮胎识别控制器相连，轮胎识别控制器与称重控制器相连，轮胎识别控制器根据轮胎识别器发来的开关量判断出轮胎的数量以及轮胎之间的距离还有轮胎是否有压线或者跨车道行车的情况，同时记录触发的时间，并将信息传给称重控制器；

超声波探头与超声检测主机相连，超声波检测主机与称重控制器相连，超声波检测主机根据超声波探头收发超声波的时间判断是否有车辆经过，并将车辆经过的信息发送给称重控制器，称重控制器根据超声波的检测结果决定是否建立每辆车匹配信息的数据包的标头，建立标头的时候将标头发送给图像处理模块，同时启动摄像头拍照；

摄像头与图像处理处理模块相连，图像处理模块还与称重控制器和网络模块相连；

称重控制器与电荷放大器、超声波检测主机、地磁线圈检测器、轮胎识别控制器、图像处理器相连，称重控制器根据各个模块传来的信息，在相应车辆匹配信息的数据包的标头下将此车辆的车重信息整合，然后将带有车辆信息标头的车重信息发送给图像处理模块，摄像头根据图像处理模块命令连续两侧拍照后将照片信息传回图像处理模块，图像处理模块对图片信息进行识别，将识别出的车牌信息（包括车牌号和车牌颜色）与相应的照片和标头信息整合；

网络通信模块直接与图像处理模块连接，并通过图像处理模块的指令与相应的服务器进行连接，将图像处理模块处理得到的结果发送到服务器。

Claims (10)

1.一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：包括车道车重信息监测模块（1000）、轮胎识别模块（2000）、超声波监测模块（3000）、信息处理模块（4000）；

车道车重信息监测模块（1000）分别与超声波监测模块（3000）、信息处理模块（4000）相连接；轮胎识别模块（2000）、超声波监测模块（3000）分别与信息处理模块（4000）相连接；

所述车道车重信息监测模块（1000）负责通过单元内的设备采集车辆经过时的信号，并向后级模块反馈车道车重信息数据包；所述车道车重信息数据包内含车辆进入的时刻信息、车辆车轮经过时刻信息、各个车轴重量信息、车辆照片数据、车辆的离开信号；所述车道车重信息监测模块（1000）包含2个以上的车道信息监测单元；

轮胎识别模块（2000）负责采集车轮经过时刻以及车轮位置信息；

超声波监测模块（3000）负责确定单个车辆进入的起止时刻、以及该车辆是否有跨车道行驶行为；

信息处理模块（4000）负责处理车道车重信息监测模块（1000）、轮胎识别模块（2000）、超声波监测模块（3000）的数据，确定出相应位置的单个车辆的准确的车重信息，并将该车重信息转发到服务器。

2.根据权利要求1所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：

车道车重信息监测模块（1000）包含一个以上的车道信息监测单元；每个车道信息监测单元均包含车道中央超声波探头、第一地感线圈、第一地感线圈检测器、第一动态汽车衡、第二地感线圈、第二地感线圈检测器、第二动态汽车衡、摄像头；其中，

第一地感线圈的输出端与第一地感线圈检测器的输入端相连；第二地感线圈的输出端与第二地感线圈检测器的输入端相连；第一地感线圈检测器的输出端、第一动态汽车衡的输出端、第二地感线圈检测器的输出端、第二动态汽车衡的输出端、摄像头分别与信息处理模块（4000）的输入端相连；车道中央超声波探头的输出端与超声波监测模块（3000）的输入端相连；

所述中央超声波探头负责监测其所在车道上有无车辆跨道行车；

第一地感线圈接收第一地感线圈检测器发送的固定频率电信号，且当有车辆驶入第一地感线圈时，回馈相应变化的电信号；

第一地感线圈检测器负责给第一地感线圈发送固定频率电信号，并接收第一地感线圈回馈的电信号，判断出是否有车辆进入，并形成开关量信号；

第一动态汽车衡负责采集车辆经过第一动态汽车衡时得到的电荷信号，并将该电荷信号放大并转换成电压值；

第二地感线圈负责接收第二地感线圈检测器发送的固定频率电信号，且当有车辆驶出第二地感线圈时，回馈相应变化的电信号；

第二地感线圈检测器负责给第二地感线圈发送固定频率电信号，并接受第二地感线圈回馈的电信号，判断出是否有车辆离开，并形成开关量信号；

第二动态汽车衡负责采集车辆经过第二动态汽车衡时得到的电荷信号，并将电荷信号放大并转换成电压值；

摄像头负责接收信息处理模块（4000）的控制信号进行两次拍照，并将照片数据传给信息处理模块（4000）。

3.根据权利要求2所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：所述中央超声波探头的型号为DDY1CJC1；

第一地感线圈和第二地感线圈均由φ0.75mm的耐高温镀锡线绕成；第一地感线圈和第二地感线圈的尺寸均为2米长1米宽；在第一地感线圈、第二地感线圈的四角分别做有45°、20cm长的切角；

第一地感线圈检测器、第二地感线圈检测器的型号均为LD102单通道线圈车辆检测器；

第一动态汽车衡、第二动态汽车衡的型号均为GBS-30DZ动态汽车衡；第一动态汽车衡、第二动态汽车衡均包含石英晶体传感器、电缆、电荷放大器和称重控制器；

摄像头的型号为海康威视的DS-2CD986A。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：

所述车道车重信息监测模块（1000）包含2个车道信息监测单元，分别记为第一车道信息监测单元（1100）和第二车道信息监测单元（1200）；

第一车道信息监测单元（1100）包含第一车道车道中央超声波探头（1101）、第一车道第一地感线圈（1102）、第一车道第一地感线圈检测器（1103）、第一车道第一动态汽车衡（1104）、第一车道第二地感线圈（1106）、第一车道第二地感线圈检测器（1107）、第一车道第二动态汽车衡（1108）、第一车道摄像头（1109）；

第二车道信息监测单元（1200）包含第二车道车道中央超声波探头（1201）、第二车道第一地感线圈（1202）、第二车道第一地感线圈检测器（1203）、第二车道第一动态汽车衡（1204）、第二车道第二地感线圈（1206）、第二车道第二地感线圈检测器（1207）、第二车道第二动态汽车衡（1208）、第二车道摄像头（1209）；

所述第一车道信息监测单元（1100）安置在一条车道上，其中，第一车道第一地感线圈（1102）的地感线圈频率变化信号、第一车道第二地感线圈（1106）的地感线圈频率变化信号、第一车道车道中央超声波探头（1101）的超声波探头收发时间变化信号、第一车道第一动态汽车衡（1104）的电压信号、第一车道第二动态汽车衡（1108）的电压信号；

所述第二车道信息监测单元（1200）安置在相邻车道上，负责反馈该车道上第二车道第一地感线圈（1202）的地感线圈频率变化信号、第二车道第二地感线圈（1206）的地感线圈频率变化信号、第一车道车道中央超声波探头（1101）的超声波探头收发时间变化信号、第二车道第一动态汽车衡（1204）的电压信号、和第二车道第二动态汽车衡（1208）的电压信号；

轮胎识别模块（2000）包括轮胎识别器（2100）和轮胎识别控制器（2200）；轮胎识别器（2100）经轮胎识别控制器（2200）与信息处理模块（4000）相连接；

超声波监测模块（3000）包括道路间超声波探头（3100）和超声波检测主机（3200）；其中，道路间超声波探头（3100）安置在前述第一车道与第二车道分界的位置，负责检测单车辆跨车道行驶时的超声波探头收发时间变化信号，即检测因车辆跨车道行驶时，导致第一车道与第二车道内的车道车重信息监测单元的车道中央超声波探头检测不到的车辆信号；道路间超声波探头（3100）经超声波检测主机（3200）与信息处理模块（4000）相连接。

5.根据权利要求4所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：轮胎识别器（2100）的型号为LZ-A轮胎识别器；道路间超声波探头（3100）的型号为DDY1CJC1超声波探头；超声波检测主机（3200）的型号为DDY1CJC1超声波检测主机。

6.根据权利要求4所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：

信息处理模块（4000）包括第一摄像头（4100）、第二摄像头（4200）、第一单片机（4100）、第二单片机（4200）、网络通信处理模块（4300）；其中，

第一摄像头（4100）、第二摄像头（4200）、第一单片机（4100）和网络通信处理模块（4300）分别与第二单片机（4200）连接；

第一单片机（4100）分别与轮胎识别控制器（2200）、第一车道信息监测单元（1100）、第二车道信息监测单元（1200）、超声波检测主机（3200）连接；由第一单片机（4100）分别获取轮胎识别控制器（2200）反馈的轮胎数量和轮胎位置信息、第一车道信息监测单元（1100）反馈的第一车道上所有轮胎经过时刻以及轮胎负荷对应的电压值、第二车道信息监测单元（1200）反馈的第二车道上所有轮胎经过时刻以及轮胎负荷对应的电压值、超声波检测主机（3200）反馈的将反映有车辆进入和离开的超声波收发时间变化形成的开关量数据，并传递至第二单片机（4200）；

所述第一车道信息监测单元（1100）中的摄像头（1109）负责拍摄第一车道信息监测单元（1100）所在车道上的车辆的车牌照片，并反馈至第二单片机（4200）；

所述第二车道信息监测单元（1200）中的摄像头（1209）负责拍摄第二车道信息监测单元（1200）所在车道上的车辆的车牌照片，并反馈至第二单片机（4200）；

所述第一单片机（4100）为称重控制器，负责给第二单片机发送拍照控制信号并对前置传感器的数据进行判断和汇总处理；第一单片机（4100）的处理结果传递至第二单片机（4200）进行进一步处理；

所述第二单片机（4200）为图像处理模块，负责接收第一单片机的拍照控制信号并控制摄像头进行拍照并对照片进行车牌识别并将车牌信息存储到对应的车重信息下；

所述网络通信处理模块（4300）负责将第二单片机（4200）的处理结果传递至远程服务器。

7.根据权利要求6所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：第一单片机（4100）的型号为STM32F103RBT6。

8.根据权利要求6所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：第二单片机（4200）的型号为ARM9内核的AT91SAM9G45。

9.根据权利要求6所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：网络通信处理模块（4300）的型号为ZHD750T的嵌入式3GDTU。

10.根据权利要求4所述的一种不停车车辆车重信息采集与匹配的系统，其特征在于：

在单向的双车道上设置本不停车车辆车重信息采集与匹配的系统；记单向的双车道的一条车道为第一车道，另一条车道为第二车道；

在第一车道上设置有第一车道信息监测单元（1100）；在第二车道上设置有第二车道信息监测单元（1200）；在第一车道与第二车道上共同设有轮胎识别器（2100）；在在第一车道与第二车道之间设有道路间超声波探头（3100）；其中，

在第一车道的行车方向依次布置第一车道信第一地感线圈（1002）、第一车道中央超声波探头（1101）、第一车道第一动态汽车衡（1104）、第一车道第二动态汽车衡（1108）、第一车道第二地感线圈（1106）和第一车道摄像头（1109）；

在第二车道的行车方向依次布置第二车道第一地感线圈（1202）、第二车道中央超声波探头（1201）、第二车道第一动态汽车衡（1204）、第二车道第二动态汽车衡（1208）、第二车道第二地感线圈（1206）和第二车道摄像头（1209）；

第一车道第一地感线圈（1102）、第一车道中央超声波探头（1101）、第一车道第一动态汽车衡（1104）、第一车道第二地感线圈（1106）、第一车道第二动态汽车衡（1108）、第一车道第二地感线圈（1106）和第一车道摄像头（1109）的安装位置分别与第二车道第一地感线圈（1202）、第二车道中央超声波探头（1201）、第二车道第一动态汽车衡（1204）、第二车道第二动态汽车衡（1208）、第二车道第二地感线圈（1206）和第二车道摄像头（1209）的安装位置相互对齐；

轮胎识别器（2100）的安装位置在第一车道中央超声波探头（1101）与第一车道第一动态汽车衡（1004）之间的区域；

道路间超声波探头（3100）安装在第一车道与第二车道的分界处，且道路间超声波探头（3100）的安装位置与第一车道中央超声波探头（1101）的安装位置、第二车道中央超声波探头（1201）的安装位置相互平齐；

第一车道第一地感线圈检测器（1103）、第一车道第二地感线圈检测器（1107）、第二车道第一地感线圈检测器（1203）、第二车道第二地感线圈检测器（1207）、第一单片机（4100）、第二单片机（4200）、网络通信处理模块（4300）、轮胎识别控制器（2200）、超声波检测主机（3200）均设置在双车道的边上。