CN205388511U

CN205388511U - 一种车辆动态称重系统

Info

Publication number: CN205388511U
Application number: CN201620017713.3U
Authority: CN
Inventors: 董明望; 舒欣; 王家伟; 方明
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2026-01-08

Abstract

本实用新型公开了一种车辆动态称重系统，包括嵌入在地面内的多个秤台，在称重系统两端的地面上方，靠近秤台的位置分别设置有左对射光电开关和右对射光电开关；在车辆驶入称重系统的方向上，前两个秤台之间的地面上设置有测速装置；每个秤台下方均设置有一组称重传感器，每一组称重传感器均与一个用于将压力信号转化为电信号的接线盒相连，接线盒的另一端与称重仪表盘连接，每个称重仪表盘将采集到的每个秤台对应的车轴重量发送给上位机。本实用新型可以对动态行驶的车辆进行称重，提高了对车辆进行称重的速度，提高了工作效率；并且本实用新型不仅能够测量车辆的总重量，还能够测量出车辆各个轴所承受的重量。

Description

一种车辆动态称重系统

技术领域

本实用新型涉及汽车重量测量领域，尤其涉及一种车辆动态称重系统。

背景技术

集装箱运输在港口物流中占据非常大的比重，随着我国经济的快速增长及进出口贸易的不断增加，采用集装箱运送大宗货物越来越受青睐。然而，在运输中，集装箱的装船配载不均所带来的后果非常严重。因此，国内外一直在研究关于集装箱称重技术。各个港口大多采用的集装箱称重方法主要包括以下三种：一是采用专用的吊秤对集装箱进行分别称重；二是对整车采用整体静态称重，随后去皮重最终得出箱重，后期通过重心修正公式减少误差；三是采用动态汽车衡对集装箱进行动态称重，后期通过专业算法对称重信号进行处理以使称重结果更准确。上述方法中，专用的吊秤虽然相对精确，但对于堆场计划的制定和执行有延迟，最终造成码头生产效率的降低。整体静态称重方式精度虽高，但是效率太低，干扰正常交通，易造成交通堵塞。动态汽车衡称重方法相较其他两种方法，具有节省时间、效率高、不干扰正常交通等优点。因此这种方式成为港口集装箱称重系统的研究方向。

目前大多动态称重系统只是对汽车总重进行了测量，而忽略了汽车各个轴所承受的重量，有时候汽车整体载重没有超标，但是由于货物装载的不合理某个轴的承受重量可能超过载荷，容易导致单个轴寿命缩减，同时容易出现故障，所以需要测出各个轴所承受的重量，当轴承载载荷超过报警值，将报警告知操作人员。

在中国发明专利CN201310229310.6中公开了一种用于收费站的汽车静态连续称重方法，通过对前一辆汽车驶入静态汽车衡后停车进行称重，在该车称重完毕至驶出静态汽车衡期间，允许其他车辆依次驶入静态汽车衡，在每一辆汽车驶入静态汽车衡并停车后，静态汽车衡测量静态汽车衡上所有汽车的静态重量，每一辆汽车的重量为该车驶入静态汽车衡后测得的总静态重量减去静态汽车衡上其他汽车的静态重量。该发明虽然可以提高车辆称重的速度，但是需要等待车辆静态平衡后进行称重，无法进行动态称重，并且只能测量车辆的整体重量，无法测量车辆的各个轴所承受的重量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中车辆只能进行静态称重，且无法测量车辆的各个轴所承受的重量的缺陷，提供一种车辆动态称重系统，它不仅能对车辆各个轴所承受重量进行测量，还能为测量车辆整体重量创造条件。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种车辆动态称重系统，包括嵌入在地面内的多个秤台，在称重系统两端的地面上方，靠近所述秤台的位置分别设置有左对射光电开关和右对射光电开关；在车辆驶入称重系统的方向上，前两个所述秤台之间的地面上设置有测速装置；

每个所述秤台下方均设置有一组称重传感器，每一组所述称重传感器均与一个用于将压力信号转化为电信号的接线盒相连，所述接线盒的另一端与称重仪表盘连接，每个所述称重仪表盘将采集到的每个所述秤台对应的车轴重量发送给上位机。

进一步地，本实用新型的每个所述秤台与下方的所述称重传感器之间均设置有拉杆限位装置。

进一步地，本实用新型的所述秤台的数量和间距根据集装箱卡车的车轮数量和轮间距进行设置。

进一步地，本实用新型的所述秤台设置有3个。

进一步地，本实用新型的每个所述秤台的下方均设置有4个所述称重传感器。

进一步地，本实用新型的所述左对射光电开关和所述右对射光电开关分别设置在与两端的所述秤台相距3m的位置。

进一步地，本实用新型的所述左对射光电开关和所述右对射光电开关均包括发光器和收光器。

进一步地，本实用新型的所述上位机还连接有报警装置。

进一步地，本实用新型的所述上位机还连接有打印装置。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的车辆动态称重系统，通过设置的多个连续排列的秤台，对以一定速度驶上秤台的车辆的前、中、后轴分别进行多次称重，从而得到车辆的各个轴所承受的重量，可避免单个轴所承受的重量超过载荷的情况。

另外，本实用新型的车辆动态称重系统上述测量结果输入上位机后，上位机可以对信号和数据进行处理，以得到车辆整体重量，为动态行驶的车辆测量车辆整体重量创造了条件。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例的车辆动态称重系统的秤台的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的车辆动态称重系统的的整体结构示意图；

图中，1-左对射光电开关，2-秤台，3-右对射光电开关，4-测速装置，5-拉杆限位装置，6-称重传感器，7-接线盒，8-称重仪表盘，9-上位机，10-报警装置，11-打印装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型实施例的车辆动态称重系统，包括嵌入在地面内的多个秤台2，秤台2的数量和间距根据集装箱卡车的车轮数量和轮间距进行设置，本实施例中秤台2设置有3个，秤台2的长度可以不相等。

在称重系统两端的地面上方，靠近秤台2的位置分别设置有左对射光电开关1和右对射光电开关3；在车辆驶入称重系统的方向上，前两个秤台2之间的地面上设置有测速装置4。

左对射光电开关1和右对射光电开关3分别设置在与两端的秤台2相距3m的位置，左对射光电开关1和右对射光电开关3均包括装在检测物通过路径两侧的发光器和收光器，检测物通过时阻挡光路，当车辆即将驶入称重台时，称台左边的对射型光电开关被遮挡，收光器就动作输出一个开关控制信号，使称重系统启动开始采集数据，当车行驶到称重台右边对射型光电开关时，发光器光路被遮挡，收光器动作输出一个开关信号，此时系统停止采集，保存并分析采集的数据，可避免系统一直工作采集数据。

如图2所示，称台2中部位置设置有测量速度与加速度的测速装置4，通过测速装置4测出车辆通过秤台2中间一小段距离内的速度曲线，计算出其平均速度，选择此平均速度对应的补偿系数，考虑将车辆行驶加速度与其阀值相对比，并选择加速度对应的补偿系数，计算总重量时乘以补偿系数。

每个秤台2下方均设置有一组称重传感器6，本实施例中每个所述秤台2的下方均设置有4个称重传感器6。秤台2与下方的称重传感器6之间均设置有拉杆限位装置5。每一组称重传感器6均与一个用于将压力信号转化为电信号的接线盒7相连，接线盒7的另一端与称重仪表盘8连接，由称重仪表盘8完成称重电信号的放大、滤波、模数转换，每个称重仪表盘8将采集到的每个秤台2对应的车轴重量发送给上位机9。

上位机9还连接有报警装置10，目前大多动态称重系统只是对汽车总重进行了测量，而忽略了汽车各个轴所承受的重量，有时候汽车整体载重没有超标，但是由于货物装载的不合理某个轴的承受重量可能超过载荷，容易导致单个轴寿命缩减，同时容易出现故障，本实用新型通过设置的多个连续排列的秤台，对以一定速度驶上秤台的车辆的前、中、后轴分别进行多次称重，从而得到车辆的各个轴所承受的重量，每个称台会进行多次称重，每一个称台都会分别测出集卡前、中、后轴的轴载荷曲线，选取三轴都在秤台上的时间段，得到每个轴在各秤台的真实轴重，最后通过平均等手段得到各轴所承受重量，此系统可测出各个轴所承受的重量，当轴承载载荷超过报警值，将报警告知操作人员。

上位机9还连接有打印装置11，将上位机9上的表格数据打印出来。

本实用新型实施例得到的测量信号输入上位机，高频噪声的组成成分比较复杂，经过实验分析，主要包括两部分：检测系统自身产生的测量误差(高于1000hz的信号)，车辆行进中由于发动机转动而带动的车身的转动产生的300-1000hz的信号噪声。此两种高频信号在本系统中采用小波分析方法去除。

数据处理过程中，分低频和高频分别处理。通过建立能够适应三测量点以及动态称重的新型算法，尽可能的降低外界环境因素对车辆载重的影响，从而得出每个车轴的静态近似载荷。主要包括如下三个过程：

①选择小波和小波分解的层次，计算信号s到第N层的小波分解。

②高频系数的阈值选择。对于从第一层到第N层的每一层,选择一个阈值，并且对高频系数用软阈值进行处理。

③根据第N层的低频系数和从第一层到第N层的经过修改的高频系数，计算出信号的小波重叠。

包含以下步骤：

采用了小波分解函数，对数据进行了5层小波分解：[CL]＝wavedec(x5，5，′db4′)；其中wavedec函数是一个小波分解函数,函数的第一个参数x5表示被分解的数据,第二个参数表示分解的层数，第三个参数表示采用的小波分解函数。与标准傅立叶变换相比，小波变换中所用到的小波函数并不是唯一的。目前主要是通过小波分析方法处理信号的结果与理论结果的误差来判定小波基的好坏,并由此选定小波函数。从对称性和正则性考虑选择db4小波函数正好符合条件。具体的操作步骤如下：

①提取近似与细节系数。从分解后的结构[C,L]中提取近似与细节系数cA5，cD5，cD4，cD3，cD2，cD1。

cA5＝appcoef(C,L,’db4’,5)；cD5＝detcoef(C,L,5)；cD4＝detcoef(C,L,4)；cD3＝detcoef(C,L,3)；cD2＝detcoef(C,L,2)；cD1＝detcoef(C,L,1)。

②重构第五层近似和各层细节系数

A5＝wrcoef(’a’,C,L,’db4’,5)；D5＝wrcoef(’d’,C,L,’db4’,5)；

D4＝wrcoef(’d’,C,L,’db4’,4)；D3＝wrcoef(’d’,C,L,’db4’,3)；

D2＝wrcoef(’d’,C,L,’db4’,2)；D1＝wrcoef(’d’,C,L,’db4’,1)；

③显示信号的多层分解结果

Subplot(3,2,1)；plot(A5)；title(’近似A5’)；Subplot(3,2,2)；plot(D5)；title(’细节D5’)；

Subplot(3,2,3)；plot(D4)；title(’细节D4’)；Subplot(3,2,4)；plot(D3)；title(’细节D3’)；

Subplot(3,2,5)；plot(D2)；title(’细节D2’)；Subplot(3,2,6)；plot(D1)；title(’细节D1’)。

运行结果中可以看出小波分解对于迅速分离数据中的高频信号非常有效。分层的级数越高，高频的干扰越少，曲线越趋向于缓和。

④由五层小波分解后重构原始信号

A0＝waverec(C,L,’db4’)；显示重构信号和原始信号，如下所示

Subplot(2,1,1)；plot(A0)；title(’重构信号A0’)；Subplot(2,1,2)；plot(x)；title(’原始信号’)；

⑤信号的去噪

cD5soft＝wthresh(cD5,’h’,1000000)；cD4soft＝wthresh(cD4,’h’,1000000)；

cD3soft＝wthresh(cD3,’h’,1000000)；cD2soft＝wthresh(cD2,’h’,1000000)；

cD1soft＝wthresh(cD1,’h’,1000000)；

cc＝[cA5,cD5soft,cD4soft,cD3soft,cD2soft,cD1soft]；x1＝waverec(cc,L,’db4’)；

cd＝[cA5,cD5,cD4soft,cD3soft,cD2soft,cD1soft]；x2＝waverec(cd,L,’db4’)；

ce＝[cA5,cD5,cD4,cD3soft,cD2soft,cD1soft]；x3＝waverec(ce,L,’db4’)；

cf＝[cA5,cD5,cD4,cD,cD2soft,cD1soft]；x3＝waverec(cf,L,’db4’)；

根据以上小波分解及重构的方法，以15000kg重量的集装箱车辆为例，在不同车速(低、中、高)下进行试验，以近似值为衡量基准，比较小波去噪方法的效果，具体的实验数据如下表所示。

表1车重15000kg时小波分析方法处理效果对比

由上表可以看出，经过小波分解的方法对数据进行预处理，再对数据进行求值，所得结果的相对误差大部分要比没有经过小波预处理的结果大，说明小波分解对消除数据的噪声干扰是很有效的。同时，由表中可以看出，车辆处于低速行驶的时候，小波预处理后的数据结果跟小波预处理前的数据结果相对误差相差不大，主要是因为车辆处于低速行驶状况下，产生的动态荷载比较少，高频干扰也较少，用小波处理后进行数据处理，效果不是很明显。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种车辆动态称重系统，包括嵌入在地面内的多个秤台(2)，其特征在于，在称重系统两端的地面上方，靠近所述秤台(2)的位置分别设置有左对射光电开关(1)和右对射光电开关(3)；在车辆驶入称重系统的方向上，前两个所述秤台(2)之间的地面上设置有测速装置(4)；

每个所述秤台(2)下方均设置有一组称重传感器(6)，每一组所述称重传感器(6)均与一个用于将压力信号转化为电信号的接线盒(7)相连，所述接线盒(7)的另一端与称重仪表盘(8)连接，每个所述称重仪表盘(8)将采集到的每个所述秤台(2)对应的车轴重量发送给上位机(9)。

2.根据权利要求1所述的车辆动态称重系统，其特征在于，每个所述秤台(2)与下方的所述称重传感器(6)之间均设置有拉杆限位装置(5)。

3.根据权利要求1所述的车辆动态称重系统，其特征在于，所述秤台(2)的数量和间距根据集装箱卡车的车轮数量和轮间距进行设置。

4.根据权利要求3所述的车辆动态称重系统，其特征在于，所述秤台(2)设置有3个。

5.根据权利要求1所述的车辆动态称重系统，其特征在于，每个所述秤台(2)的下方均设置有4个所述称重传感器(6)。

6.根据权利要求1所述的车辆动态称重系统，其特征在于，所述左对射光电开关(1)和所述右对射光电开关(3)分别设置在与两端的所述秤台(2)相距3m的位置。

7.根据权利要求1所述的车辆动态称重系统，其特征在于，所述左对射光电开关(1)和所述右对射光电开关(3)均包括发光器和收光器。

8.根据权利要求1所述的车辆动态称重系统，其特征在于，所述上位机(9)还连接有报警装置(10)。

9.根据权利要求1所述的车辆动态称重系统，其特征在于，所述上位机(9)还连接有打印装置(11)。