CN211124365U - 一种基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，包括均与信号处理装置连接的载重检测装置、数据采集装置和通行引导装置；在车辆载重检测过程中，通过两个摄像头及载重检测装置的配合使用，提高了对一辆车的载重数据采集的准确性；在车辆放行引导过程中，通过设置两个电控阻拦器，根据车辆是否超载的情况进行放行，提高了桥梁入口处车辆通行效率，减缓了车辆拥堵情况，增强了桥梁安全性能；将超载车辆情况实时上传至远程监控系统，使监控系统与交管部门连接，便于教官部门对超载车辆的处理，提高了工作效率。

Description

一种基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统

技术领域

本实用新型属于桥梁安全使用技术领域，具体涉及一种基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统。

背景技术

车辆超载问题已经引起公众越来越多的关注，在经济利益的驱使下众多载货卡车严重超载的现象处处可见，最为严重者，其最大超载高达114％以上，根据不完全统计，平均超载在60％以上。众所周知，车辆超载不仅对车辆自身存在很大的安全隐患，而且极易造成恶性交通事故，更为严重的是，会严重损坏沿途的路面与桥梁结构，理论分析可知，对韵混凝土桥梁结构而言，超载的危害是巨大的，会造成过大的挠度从而使得混凝土开裂，引起钢筋锈蚀；桥面混凝土破损、伸缩装置损坏；引起桥台填土沉降、桥头跳车；结构疲劳破损等伤害，严重危害桥梁的耐久性。严重超载还会导致桥梁结构破坏、倒塌、造成生命、财产的重大损失。治理超载是一个亟待解决的问题，需要很多部门的合作。除了对公路桥梁设置限载标志，是对治理超载问题有着重要的现实意义外，尚需依靠先进的技术手段从根本上来解决公路桥梁的安全问题以避免桥梁倒塌等悲剧的发生，并能够最大限度地保障经济的可持续增长。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统解决了现有的车辆载重监控系统中，载重检测效率低、易造成车辆拥堵其不能实时连接交管部门的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，包括载重检测装置、数据采集装置、通行引导装置和信号处理装置；

所述载重检测装置、数据采集装置和通行引导装置均与所述信号处理装置连接；

所述载重检测装置包括承重板和若干压力检测器，所述压力检测器均匀布设于所述承重板上并与所述信号处理装置连接，所述承重板设置于桥梁入口之前；

所述数据采集装置包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头设置于所述承重板入口上方，所述第二摄像头设置于所述承重板的出口上方；

所述通行引导装置包括均与所述信号处理装置连接的第一电控通行阻拦器和第二电控通行阻拦器，所述第一电控通行阻拦器和第二电控通行阻拦器均设置于桥梁入口和承重板出口之间。

进一步地，所述承重板的入口端设置有减速带。

进一步地，所述通行引导装置还包括显示屏，所述显示屏设置于承重板出口上方，并与所述信号处理装置连接。

进一步地，所述第一电控通行阻拦器设置于桥梁入口上；

所述第二电控通行阻拦器设置于桥梁分离车道入口上。

进一步地，所述信号处理装置包括控制器、通信单元和存储器；

所述存储器与所述控制器连接；

所述控制器通过通信单元与远程监控中心连接。

进一步地，所述存储器为cf闪存卡、sm闪存卡和/或sd闪存卡。

进一步地，所述通信单元为GPRS通信组件或4G通信组件。

进一步地，所述压力检测器为地磅传感器，其通过信号处理电路与所述信号处理装置连接；

所述信号处理电路包括电阻R5；

所述电阻R5的一端作为信号处理电路的输入端，所述电阻R5的另一端与运算放大器IC2的反相输入端以及电阻R6的一端连接，所述运算放大器IC2的同相输入端与接地电阻R11以及滑动变阻器R12的第一固定端连接，所述滑动变阻器R12的第二固定端与电源以及滑动变阻器R12的滑动端连接，所述运算放大器IC2的电源端与电源连接，所述运算放大器IC2的接地端接地，所述运算放大器IC2的信号输出端与电阻R16的一端连接；

所述电阻R6的另一端与滑动变阻器R8的第一固定端、滑动变阻器R8的滑动端以及滑动变阻器R7的第一固定端连接；

所述滑动变阻器R8的第二固定端通过电阻R10接地；

所述滑动变阻器R7的第二固定端与滑动变阻器R7的滑动端以及电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R16的一端连接；

所述电子R16的另一端与接地电容C3、电阻R17的一端以及滑动变阻器R19第一固定端连接；

所述电阻R17的另一端与运算放大器IC5的反相输入端以及电容C4的一端连接，电容C4的另一端与运算放大器IC5的信号输出端连接；

所述滑动变阻器R19第二固定端与滑动变阻器R19的滑动端以及运算放大器IC5的信号输出端连接；

所述运算放大器IC5的同相输入端与接地电阻R18连接；

所述运算放大器IC5的输出端与电源连接，运算放大器IC5的接地端接地，运算放大器IC5的作为信号处理电路的输出端与所述控制器连接。

进一步地，所述控制器的型号为STM32F767；

当所述通信单元为GPRS通信组件时，所述GPRS通信组件的型号为SIM900，当所述通信单元为4G通信组件时，所述4G通信组件的型号为M5311。

本实用新型的有益效果为：

(1)在车辆载重检测过程中，通过两个摄像头及载重检测装置的配合使用，提高了对一辆车的载重数据采集的准确性；

(2)在车辆放行引导过程中，通过设置两个电控阻拦器，根据车辆是否超载的情况进行放行，提高了桥梁入口处车辆通行效率，减缓了车辆拥堵情况，增强了桥梁安全性能；

(3)将超载车辆情况实时上传至远程监控系统，使监控系统与交管部门连接，便于教官部门对超载车辆的处理，提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统结构图。

图2为本实用新型提供的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统的布设示意图。

图3为本实用新型提供的信号处理电路原理图。

其中：1、第一摄像头；2、第二摄像头；3、减速带；4、压力检测器；5、第一电控通行阻拦器；6、第二电控通行阻拦器；7、承重板；8、桥梁入口；9、桥梁分离车道入口；10、显示屏。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

实施例1：

如图1-2所示，一种基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，包括载重检测装置、数据采集装置、通行引导装置和信号处理装置；

载重检测装置、数据采集装置和通行引导装置均与信号处理装置连接；

载重检测装置包括承重板7和若干压力检测器4，压力检测器4均匀布设于承重板7上并与信号处理装置连接，承重板7设置于桥梁入口8之前；

数据采集装置包括第一摄像头1和第二摄像头2，第一摄像头1设置于承重板7入口上方，第二摄像头2设置于承重板7的出口上方；

通行引导装置包括均与信号处理装置连接的第一电控通行阻拦器和第二电控通行阻拦器，第一电控通行阻拦器5和第二电控通行阻拦器6均设置于桥梁入口8和承重板7出口之间。

上述实施例中的承重检测装置用于检测需要进入桥梁的车辆载重是否超过设定阈值，并将检测结果传输至信号处理装置；数据采集装置用于采集车辆的车牌及车型信息，并传输至信号处理装置，通行引导装置基于承重检测装置检测的车辆载重结果，根据信号处理装置给出的通行信号，对车辆予以放行或扣留；信号处理装置用于根据载重检测装置和数据采集装置传输的信号控制通行引导装置的工作，并将接收到数据存储起来或传输至远程监控中心。

实施例2：

上述实施例1中的载重检测装置的中承重板7前端设置有减速带3，以提醒过往车辆减速通过载重板，便于其对车辆载重数据的准确测量；另外，载重检测装置中的压力检测器4为地磅传感器，其能承受的压力范围广，且每个传感器独立工作，个别传感器的损坏不会影响载重检测装置的整体功能，且信号处理装置能够根据传感器传输的压力数据信号知道损坏的压力传感器的位置，并将其传输至远程监控中心，方便工作人员的检修。

需要说明的是，为了保证地磅传感器检测的压力数据更为准确，本实用新型中的地磅传感器通过信号处理电路与信号处理装置连接；如图3所示：信号处理电路包括电阻R5；电阻R5的一端作为信号处理电路的输入端，电阻R5的另一端与运算放大器IC2的反相输入端以及电阻R6的一端连接，运算放大器IC2的同相输入端与接地电阻R11以及滑动变阻器R12的第一固定端连接，滑动变阻器R12的第二固定端与电源以及滑动变阻器R12的滑动端连接，运算放大器IC2的电源端与电源连接，运算放大器IC2的接地端接地，运算放大器IC2的信号输出端与电阻R16的一端连接；电阻R6的另一端与滑动变阻器R8的第一固定端、滑动变阻器R8的滑动端以及滑动变阻器R7的第一固定端连接；滑动变阻器R8的第二固定端通过电阻R10接地；滑动变阻器R7的第二固定端与滑动变阻器R7的滑动端以及电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R16的一端连接；电子R16的另一端与接地电容C3、电阻R17的一端以及滑动变阻器R19第一固定端连接；电阻R17的另一端与运算放大器IC5的反相输入端以及电容C4的一端连接，电容C4的另一端与运算放大器IC5的信号输出端连接；滑动变阻器R19第二固定端与滑动变阻器R19的滑动端以及运算放大器IC5的信号输出端连接；运算放大器IC5的同相输入端与接地电阻R18连接；运算放大器IC5的电源端与电源连接，运算放大器IC5的接地端接地，运算放大器IC5的作为信号处理电路的输出端与控制器连接。

实施例3：

上述实施例1中的数据采集装置中的两个摄像头分设于承重板7的前后两端，其中第一摄像头1用于采集车辆进入时的车头的车牌信息，每当新采集到一个车牌信息时，压力检测器4持续记录当前所受压力，直到第二摄像头2采集到该车辆车尾的车牌信息，完成当前车辆的载重检测，并将载重数据传输至信号处理装置，该过程中，一辆车完全通过承重板7后，下一车辆才能进入承重板7；通过第一摄像头1和第二摄像头2的相互配合，能够准确检测一辆车的载重情况，避免车辆载重检测出现误差。

实施例4：

上述实施例1中的通行引导装置还包括显示屏10，该显示屏10用于显示当前经过载重检测装置的车辆载重及其车牌、车型信息，同时显示该车辆能否进入桥梁的结果，以指示车辆的通行方向；另外，通行引导装置中第一电控通行阻拦器设置于桥梁入口8上，第二电控通行阻拦器设置于桥梁分离车道入口9上；在具体工作时，若载重检测装置检测到当前车辆超载，显示器显示该车辆信息及通过第二电控通行阻拦器6的信息，此时，信号处理装置控制第二电控通行阻拦器3开启，让车辆沿着桥梁分离车道驶出，等待工作人员的检查，若载重检测装置检测到当前车辆未超载，能够通行进入桥梁，显示器显示该车辆信息及通过第一电控通行阻拦器5的信息，此时，信号处理装置控制蝶衣电控阻拦器开启，让车辆沿着桥梁入口8进行桥梁；通过分设不同的电控阻拦器，能够控制超载或未超重的车辆通行路线，提高了桥梁入口9车辆通行速度，一定程度上减缓了车辆拥堵情况。

需要说明的是，本实施例中的两个电控阻拦器类似于停车场或高速收费站的用于控制车辆通行与否的装置，属于本领域的公知结构，在此不再赘述。

实施例5：

上述实施例1中的信号处理装置包括控制器、通信单元和存储器；存储器与控制器连接；控制器通过通信单元与远程监控中心连接。其中，控制器根据载重检测装置传输的信号控制两个电控阻拦器的开闭，通信单元将载重检测装置和信息采集装置检测到的超载车辆的相关信息传输至远程监控中心，作为后期对超载车辆的进行惩罚的凭证，存储器用于存储经过当前监控系统的所有车辆信息，包括其车牌、车型和载重信息等。

本实施例中的存储器为cf闪存卡、sm闪存卡和/或sd闪存卡，主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取，存储器是具有“记忆”功能的设备，它采用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。

本实施例中的通信单元为GPRS通信组件获4G通信组件，当通信单元为GPRS通信组件时，GPRS通信组件的型号为SIM900，该模块板载SIMCOM公司的工业级双频GSM/GPRS模块：SIM900A，工作频段双频：900/1800Mhz，可以低功耗实现语音、SMS(短信，彩信)、数据和传真信息的传输；支持RS232串口和LVTTL串口，并带硬件流控制，支持5V～24V的超宽工作范围，使得本模块可以非常方便的与您的产品进行连接，从而给您的产品提供包括语音、短信和GPRS数据传输等功能；另外该模块要求5V供电，电脑调试初期电脑USB供电可以满足要求，因为加了1000UF的大电容。长时间传输数据用电量大推荐1A以上的直流，TTL电平串口自适应兼容3.3V和5V单片机，可以直接连接单片机。

当通信单元为4G通信组件时，4G通信组件的型号为M531，，M5311是一款高性能、低功耗NB-IoT无线通信模组，满足中国移动蜂窝物联网通用模组技术规范。尺寸为16mm×18mm×2.2mm，能够最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，有效地帮助客户减小产品尺寸并优化产品成本。M5311采用LCC封装，可通过标准SMT设备实现模块的快速生产，为客户提供可靠的连接方式，并满足苛刻环境下的应用需求。M5311供电电压低至2.1V，支持AA干电池，能够最大限度地压榨电池，获得更长的终端寿命。M5311提供丰富的外部接口和协议栈，支持外接传感器设备，为用户的产品开发提供了极大的便利。同时支持OneNET云平台协议，真正实现无缝对接，快速开发。

本实施例中的控制器的型号为STM32F767；该芯片为32位MCU+FPU采用高性能

32位RISC内核，工作频率高达216MHz。Cortex-M7内核具有单浮点单元(SFPU)精度，支持所有的ARM单精度数据处理指令和数据类型，还能实现完整的DSP指令集和增强应用安全性的存储器保护单元(MPU)。

实施例6：

本实例中提供了该车辆通行监控系统的工作过程：需要进入桥梁的车辆首先通过减速带后，减速进入承重板，在第一摄像头采集到车辆车头的车牌信息时，承重板上的地磅传感器持续记录所受压力数据，直到第二摄像头采集到该车辆车尾的车牌信息，此时，承重检测装置完成对一辆车的载重检测，并将载重检测结果传输至信号处理装置，根据信号处理装置中涉及的载重阈值，判断该车辆是否超载，若超载，则控制第二电控通行阻拦器开启，并在显示屏上显示该车辆的通行方向，使车辆沿着桥梁分离车道驶出，等待工作人员的检查，若未超载，则控制第一电控通行阻拦器监控系统开启，并在显示屏上显示该车辆的通行方向，使车辆沿着桥梁入口通行；在系统的整个工作过程中，存储器实时摄像头和地磅传感器采集的数据，并将监控过程中超载的车辆信息通过通信单元上传至远程监控中心，使交管部门对超载车辆进行处罚。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明的技术特征的数量。因此，限定由“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。

本实用新型的有益效果为：

(1)在车辆载重检测过程中，通过两个摄像头及载重检测装置的配合使用，提高了对一辆车的载重数据采集的准确性；

(2)在车辆放行引导过程中，通过设置两个电控阻拦器，根据车辆是否超载的情况进行放行，提高了桥梁入口处车辆通行效率，减缓了车辆拥堵情况，增强了桥梁安全性能；

(3)将超载车辆情况实时上传至远程监控系统，使监控系统与交管部门连接，便于教官部门对超载车辆的处理，提高了工作效率。

Claims (9)

1.一种基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，包括载重检测装置、数据采集装置、通行引导装置和信号处理装置；

所述载重检测装置、数据采集装置和通行引导装置均与所述信号处理装置连接；

所述载重检测装置包括承重板(7)和若干压力检测器(4)，所述压力检测器(4)均匀布设于所述承重板(7)上并与所述信号处理装置连接，所述承重板(7)设置于桥梁入口(8)之前；

所述数据采集装置包括第一摄像头(1)和第二摄像头(2)，所述第一摄像头(1)设置于所述承重板(7)入口上方，所述第二摄像头(2)设置于所述承重板(7)的出口上方；

所述通行引导装置包括均与所述信号处理装置连接的第一电控通行阻拦器(5)和第二电控通行阻拦器(6)，所述第一电控通行阻拦器(5)和第二电控通行阻拦器(6)均设置于桥梁入口(8)和承重板(7)出口之间。

2.根据权利要求1所述的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，所述承重板(7)的入口端设置有减速带(3)。

3.根据权利要求1所述的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，所述通行引导装置还包括显示屏(10)，所述显示屏(10)设置于承重板(7)出口上方，并与所述信号处理装置连接。

4.根据权利要求1所述的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，所述第一电控通行阻拦器设置于桥梁入口(8)上；

所述第二电控通行阻拦器设置于桥梁分离车道入口(9)上。

5.根据权利要求1所述的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，所述信号处理装置包括控制器、通信单元和存储器；

所述存储器与所述控制器连接；

所述控制器通过通信单元与远程监控中心连接。

6.根据权利要求5所述的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，所述存储器为cf闪存卡、sm闪存卡和/或sd闪存卡。

7.根据权利要求5所述的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，所述通信单元为GPRS通信组件或4G通信组件。

8.根据权利要求5所述的基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，所述压力检测器(4)为地磅传感器，其通过信号处理电路与所述信号处理装置连接；

所述信号处理电路包括电阻R5；

所述电阻R5的一端作为信号处理电路的输入端，所述电阻R5的另一端与运算放大器IC2的反相输入端以及电阻R6的一端连接，所述运算放大器IC2的同相输入端与接地电阻R11以及滑动变阻器R12的第一固定端连接，所述滑动变阻器R12的第二固定端与电源以及滑动变阻器R12的滑动端连接，所述运算放大器IC2的电源端与电源连接，所述运算放大器IC2的接地端接地，所述运算放大器IC2的信号输出端与电阻R16的一端连接；

所述电阻R6的另一端与滑动变阻器R8的第一固定端、滑动变阻器R8的滑动端以及滑动变阻器R7的第一固定端连接；

所述滑动变阻器R8的第二固定端通过电阻R10接地；

所述滑动变阻器R7的第二固定端与滑动变阻器R7的滑动端以及电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R16的一端连接；

所述电阻 R16的另一端与接地电容C3、电阻R17的一端以及滑动变阻器R19第一固定端连接；

所述电阻R17的另一端与运算放大器IC5的反相输入端以及电容C4的一端连接，电容C4的另一端与运算放大器IC5的信号输出端连接；

所述滑动变阻器R19第二固定端与滑动变阻器R19的滑动端以及运算放大器IC5的信号输出端连接；

所述运算放大器IC5的同相输入端与接地电阻R18连接；

所述运算放大器IC5的输出端与电源连接，运算放大器IC5的接地端接地，运算放大器IC5的作为信号处理电路的输出端与所述控制器连接。

9.根据权利要求7所述基于桥梁承重检测的车辆通行监控系统，其特征在于，所述控制器的型号为STM32F767；

当所述通信单元为GPRS通信组件时，所述GPRS通信组件的型号为SIM900，当所述通信单元为4G通信组件时，所述4G通信组件的型号为M5311。

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