CN207850503U - 一种行车重量智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种行车重量智能监控系统，所述系统包含第一称重传感器、分析装置和第二称重传感器；所述第一称重传感器用于采集车辆的第一参考重量数据；所述第二称重传感器埋设于道路材料内，且与路面和地底具有一定距离；所述第二称重传感器用于根据路面上的车辆对路面的压力产生形变，生成形变特征数据；所述分析装置用于给出根据待测车辆的所述形变特征数据与所述计算模型的待测车辆第二参考重量数据；基于第一称重传感器获得的待测车辆第三参考重量数据和/或所述第二称重传感器获得的待测车辆第二参考重量数据，分析装置给出待测车辆的重量。

Description

一种行车重量智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及动态称重领域，尤指一种行车重量智能监控系统。

背景技术

动态称重技术有低速称重和高速称重之分。低速称重目前的应用较为广泛，技术较为成熟，称重精度也较高，目前国内绝大部分计重收费站点采用的是低速称重设备及技术。高速动态称重技术在高速预检、非现场执法领域得到十分广泛的应用。高速称重设备主要应用在高速公路、国省道等自由流通行的道路断面上。其采用的传感器与低速设备不同，多为一体式的称重传感器，即：称体本身即为称重传感器。此类设备尺寸较小，多呈条状，一般其称重区域要远远小于车辆轮胎的接地面积，因此高速称重设备多为不完全称重设备。目前应用较为广泛的高速称重条状传感器有窄条、石英、压电膜等。图1为条状传感器采集到的一辆两轴车的波形信号。

由于高速设备的称重区域一般远小于轮胎的接地面积，故采集到的此类设备的波形一般较为陡峭，且有一个明显的波峰。图中，e点为车辆的上称点，f点为车辆的下称点。目前，多采用ef段波形的积分与车辆的速度的乘积来计算此段波形所反映的重量信息。

图2为一种典型高速称重设备的速度计算示意图。高速称重设备一般采用多根条状传感器联合布局的方式，由于条状传感器的称重区域面积要远小于轮胎的接地面积，故可以精确得到轮胎触发前后传感器的时刻t₁和t₂，其中，传感器#1 的触发时刻t₁＝(T₁+T₂)/2，T₁代表传感器#1的上称时刻，T₂代表传感器#1 的下称时刻，t₂的计算与之类似。有了t₁与t₂再结合传感器之间的固定距离L，很容易计算出车辆的精确速度v。同样的，

v＝L/(t₂-t₁)

针对高速动态称重系统，一方面由于其自身特点导致其精度不理想，另一方面由于其布置较为明显，司机往往会采取一定的作弊手段，导致称重误差的加大。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种肉眼无法察觉且测量准确的防作弊行车重量智能监控系统。

为达上述目的，本实用新型具体提供一种行车重量智能监控系统，所述系统包含第一称重传感器、分析装置和第二称重传感器；所述第一称重传感器用于采集车辆的第一参考重量数据；所述第二称重传感器埋设于道路材料内，且与路面和地底具有一定距离；所述第二称重传感器用于根据路面上的车辆对路面的压力产生形变，生成形变特征数据；根据待测车辆的所述形变特征数据，分析装置给出基于待测车辆第二参考重量数据的计算模型；基于第一称重传感器获得的待测车辆第三参考重量数据和/或所述第二称重传感器获得的待测车辆第二参考重量数据，分析装置给出待测车辆的重量。

在上述行车重量智能监控系统中，优选的，所述第二称重传感器包含弹性体、传感腔和至少一个应变片；所述弹性体用于根据路面上的车辆对路面的压力发生形变；所述传感腔用于为所述弹性体提供形变空间；所述应变片设置于所述弹性体上或所述弹性体中，用于获取所述弹性体形变特征数据。

在上述行车重量智能监控系统中，优选的，所述系统还包含环境数据采集模块，所述环境数据采集模块用于获取环境数据，并将所述环境数据发送至所述分析装置；分析装置根据所述第一参考重量数据、所述形变特征数据和所述环境数据的对应关系给出车辆重量。

在上述行车重量智能监控系统中，优选的，所述第一称重传感器还包含第一识别模块，其特征在于，所述第一称重传感器还包含第一识别模块，所述第一识别模块给出检测车辆的行驶状态，进而给出车辆是否作弊信息，并将作弊信息数据发送至分析模块。

在上述行车重量智能监控系统中，优选的，所述第二称重传感器还包含第二识别模块，其特征在于，所述第二称重传感器还包含第二识别模块，所述第二识别模块给出检测车辆的行驶状态，进而给出车辆是否作弊信息，并将作弊信息数据发送至分析模块。

在上述行车重量智能监控系统中，优选的，所述分析装置包含判断模块，其特征在于，所述分析装置包含判断模块。根据车辆作弊情况，判断模块选择所述第一称重传感器获得的待测车辆的第三参考重量数据和所述第二称重传感器获得的待测车辆的第二参考重量数据中一个或两者之间的结合，进而给出待测车辆的重量。

对于上述的第二称重传感器，其特征在于：所述弹性体上表面与路面距离 5～40cm。

对于上述的第二称重传感器，其特征在于：所述传感腔可以填充柔性材料，也可以不做任何填充。

对于上述的第二称重传感器，其特征在于：所述应变片可以是金属电阻丝应变片，也可以是半导体应变片。

本实用新型的有益技术效果在于：通过本实用新型所提供的行车重量智能监控系统及方法可有效监测行车的质量，防止作弊等行为；同时，由于防作弊称重传感器嵌入在路面下，其不仅结构简单和无需维护，同时也不影响路面摩擦系数，不会对通过车辆的制动造成影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为一种高速称重设备采集到的两轴车的波形信号；

图2为一种典型高速称重设备的速度计算；

图3为行车重量智能监控系统示意图；

图4为第二称重传感器系统的结构示意图；

图5为第一称重传感器单独称重时的重量相对误差；

图6为第二称重传感器在未标定时的称重相对误差；

图7为第二称重传感器标定后的称重相对误差；

图8为基于传感器融合后的称重相对误差。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

请参考图3所示，本实用新型具体提供一种行车重量智能监控系统，所述系统包含第一称重传感器、分析装置和第二称重传感器；所述第一称重传感器用于采集车辆的第一参考重量数据；所述第二称重传感器埋设于道路材料内，且与路面和地底具有一定距离；所述第二称重传感器用于根据路面上的车辆对路面的压力产生形变，生成形变特征数据；根据待测车辆的所述形变特征数据，分析装置给出基于待测车辆第二参考重量数据的计算模型；基于第一称重传感器获得的待测车辆第三参考重量数据和/或所述第二称重传感器获得的待测车辆第二参考重量数据，分析装置给出待测车辆的重量。以此，通过上述系统，在实际道路车辆动态称重时，既可利用现有的第一称重传感器获得较为准确的车辆重量，又可以在车辆利用作弊通过第一称重传感器时，利用第二称重传感器进行辅助称重获得车辆的重量，防止作弊行为，值得说明的是，因第二称重传感器设置于道路材料内部，因此其无法从道路外部所发现，车辆在经过该第二称重传感器时，无法做出有效的作弊行为，同时，利用分析装置给出的计算模型，使得第二称重传感器得以通过该计算模型对路面车辆进行称重，后期也能有效帮助第二称重传感器提高其测量精度。在上述实施例中，所述第二称重传感器，可为低于GB/T 21296-2007 10级以下精度的称量系统，其是一种相对于第一称重传感器相比成本较低，但对压力变化具有较高灵敏度的、埋入地下的传感器；第一称重传感器则可为达到GB/T 21296-2007 10级及以上精度的称量系统；实际工作中，当第二称重传感器利用所述计算模型测得重量与第一称重传感器实际测得值如相差较小，低于一预定阈值时，则代表计算模型可用，此时第二称重传感器即可单独执行称重工作。

请参考图4所示，在本实用新型一优选的实施例中，所述第二称重传感器包含1、道路材料；2、弹性体；3、应变片；4、传感腔；所述弹性体用于根据路面上的车辆对路面的压力发生形变；所述传感腔用于为所述弹性体提供形变空间；所述应变片设置于所述弹性体上或所述弹性体中，用于获取所述弹性体形变特征数据；其中，所述传感腔设置于所述弹性体内部或设置于所述弹性体形变侧与地底之间；所述应变片包含半导体应变片和/或金属电阻应变片，且所述应变片沿道路车辆行驶方向贴设于所述弹性体表面，或所述应变片沿垂直所述道路车辆行驶方向贴设于所述弹性体表面；所述弹性体的上表面与所述路面的距离为 5cm至40cm之间。

在上述实施例中，所述第二称重传感器还包含惠斯通电桥和数模转换电路，所述惠斯通电桥用于将所述形变特征数据转换为模拟电信号；所述数模转换电路用于将所述模拟电信号转换为数字信号。

在本实用新型一优选的实施例中，所述系统还包含环境数据采集模块，其特征在于，所述系统还包含环境数据采集模块，所述环境数据采集模块用于获取环境数据，并将所述环境数据发送至分析装置。

在本实用新型一优选的实施例中，所述第一称重传感器还包含第一识别模块，所述第一识别模块用于检测车辆的行驶状态，并将所述行驶状态与预定阈值比较，根据比较结果获得车辆作弊情况数据，并将作弊信息数据发送至分析模块。

同理，在本实用新型一优选的实施例中，所述第二称重传感器还包含第二识别模块，所述第二识别模块用于检测车辆的行驶状态，并将所述行驶状态与预定阈值比较，根据比较结果获得车辆作弊情况数据，并将作弊信息数据发送至分析模块。

进一步的，所述分析装置包含判断模块，其特征在于，所述分析装置包含判断模块。根据车辆作弊情况，判断模块选择所述第一称重传感器获得的待测车辆的第三参考重量数据和所述第二称重传感器获得的待测车辆的第二参考重量数据中一个或两者之间的结合，进而给出待测车辆的重量。

请参考图5至图8所示的效果图，本实用新型所提供的行车重量智能监控系统能够防止司机在作弊时的车重数据流失，并提高了传统单种感器的重量计算精度；当第一称重传感器判断车辆作弊时，可采用第二称重传感器计算结果，其相对误差基本在10％以内。当车辆没有作弊时，采用传感器数据融合后的方法计算车重，其相对误差基本保证在3％以内。

通过本实用新型所提供的行车重量智能监控系统可有效监测行车的质量，防止作弊等行为；同时，由于防作弊称重传感器嵌入在路面下，其不仅结构简单和无需维护，同时也不影响路面摩擦系数，不会对通过车辆的制动造成影响。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种行车重量智能监控系统，其特征在于，所述系统包含第一称重传感器、分析装置和第二称重传感器；

所述第一称重传感器用于采集车辆的第一参考重量数据；

所述第二称重传感器埋设于道路材料内，且与路面和地底具有5-40CM的距离；所述第二称重传感器用于根据路面上的车辆对路面的压力产生形变，给出形变特征数据；

所述分析装置用于根据待测车辆的形变特征数据，得出待测车辆第二参考重量数据的计算模型；

基于第一称重传感器获得的待测车辆第三参考重量数据和/或所述第二称重传感器获得的待测车辆第二参考重量数据，分析装置给出待测车辆的重量。

2.根据权利要求1所述的行车重量智能监控系统，其特征在于，所述第二称重传感器包含弹性体、传感腔和至少一个应变片；

所述弹性体用于根据路面上的车辆对路面的压力发生形变；

所述传感腔用于为所述弹性体提供形变空间；

所述应变片设置于所述弹性体上或所述弹性体中，用于获取所述弹性体形变特征数据。

3.根据权利要求1所述的行车重量智能监控系统，其特征在于，所述系统还包含环境数据采集模块，所述环境数据采集模块用于获取环境数据，并将所述环境数据发送至分析装置。

4.根据权利要求1所述的行车重量智能监控系统，其特征在于，所述第一称重传感器还包含第一识别模块，所述第一识别模块给出检测车辆的行驶状态，进而给出车辆是否作弊信息，并将作弊信息数据发送至分析模块。

5.根据权利要求1所述的行车重量智能监控系统，其特征在于，所述第二称重传感器还包含第二识别模块，所述第二识别模块给出检测车辆的行驶状态，进而给出车辆是否作弊信息，并将作弊信息数据发送至分析模块。

6.根据权利要求4所述的行车重量智能监控系统，其特征在于，所述分析装置包含判断模块，根据车辆作弊情况，判断模块选择所述第一称重传感器获得的待测车辆的第三参考重量数据和所述第二称重传感器获得的待测车辆的第二参考重量数据中一个或两者之间的结合，进而给出待测车辆的重量。

7.根据权利要求2所述的行车重量智能监控系统，其特征在于：所述弹性体上表面与路面距离5～40cm。

8.根据权利要求2所述的行车重量智能监控系统，其特征在于：所述传感腔可以填充柔性材料，也可以不做任何填充。

9.如权利要求2所述的行车重量智能监控系统，其特征在于：所述应变片可以是金属电阻丝应变片，也可以是半导体应变片。