CN212889865U

CN212889865U - 一种车辆超载监测及预警系统

Info

Publication number: CN212889865U
Application number: CN202020980467.8U
Authority: CN
Inventors: 卢爱臣; 郑贵省; 郭强; 王鹏; 马文彬; 魏建宇
Original assignee: Army Military Transportation University
Current assignee: Army Military Transportation University
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2030-06-02

Abstract

本实用新型公开的一种车辆超载监测及预警系统，包括货运车辆信息监测子系统；货运车辆信息监测子系统包括：定位模块，安装在车辆上，用于采集车辆的位置信息，然后发送给第一中央控制器；油路电磁阀，安装在车辆的油路上，用于控制车辆的油路导通或者断开；多个重量传感器，安装在车辆的车架和车桥之间；第一中央控制器，分别与定位模块、油路电磁阀和多个重量传感器相连接。此外，本实用新型还包括数据处理子系统、NB‑IoT通信模块、云服务子系统和车辆信息推送子系统。本实用新型通过采用物联网技术，对运输车辆的载重量进行实时监测，有效避免由于车辆超载带来的重大伤亡事故。同时还可以在车辆启动前做出超载预警，防患于未然。

Description

一种车辆超载监测及预警系统

技术领域

本实用新型涉及公路交通安全运输术领域，特别是涉及一种车辆超载监测及预警系统。

背景技术

目前，车辆违法超限超载，极易引发重大道路交通事故，严重危害人民群众的生命财产安全。

由于超载车辆长期处于超负荷运转状态，车辆制动、操作等安全性能较低，极易发生爆胎、刹车失灵、钢板弹簧折断、半轴断裂等险情，给交通安全带来严重隐患。

目前，部分省市采取高速公路入口称重并劝返超重车辆，禁止驶入高速的措施，一些国道位置也设置了查超检测站。超载现象得到了一定程度的遏制，但不可否认的是，如果逢车必检，既无足够人力保障，还易造成道路拥堵，影响通行的效率。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其能够有效避免由于车辆超载带来的重大伤亡事故，规范公路正常的运输秩序。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种车辆超载监测及预警系统。

为此，本实用新型提供了一种车辆超载监测及预警系统，包括货运车辆信息监测子系统；

货运车辆信息监测子系统，包括定位模块、油路电磁阀、第一中央控制器、多个重量传感器，其中：

定位模块，安装在车辆上，用于采集车辆的位置信息，然后发送给第一中央控制器；

油路电磁阀，安装在车辆的油路上，用于控制车辆的油路导通或者断开；

多个重量传感器，安装在车辆的车架和车桥之间；

第一中央控制器，分别与定位模块、油路电磁阀和多个重量传感器相连接，用于接收定位模块发来的车辆位置信息和通过重量传感器采集车辆的载货重量信息，然后无线转发给数据处理子系统；以及在接收到数据处理子系统发来的油路切断指令后，实时转发给油路电磁阀，从而控制切断车辆的油路。

其中，还包括数据处理子系统、NB-IoT通信模块、云服务子系统和车辆信息推送子系统，其中：

货运车辆信息监测子系统，依次与数据处理子系统、NB-IoT通信模块、云服务子系统和车辆信息推送子系统相连接。

其中，货运车辆信息监测子系统上安装的Bluetooth蓝牙模块，与数据处理子系统上安装的Bluetooth蓝牙模块之间进行蓝牙无线连接。

其中，数据处理子系统上具有的USB接口，通过USB转串口模块，与 NB-IoT通信模块上的RS-232串口相连接。

其中，数据处理子系统，用于无线接收并存储货运车辆信息监测子系统发来的车辆位置信息和车辆载货重量信息，然后显示，以及将车辆载货重量与预设的车辆载货重量最大值进行比较，当大于预设的车辆载货重量最大值时，发送关闭控制指令给车辆的点火控制系统，触发关闭车辆的点火系统。

其中，NB-IoT通信模块，用于通过USB转串口模块，从其上的RS-232 串口接收数据处理子系统发来的信息，然后再通过WIFI模块上传到云服务子系统。

其中，云服务子系统，用于无线接收NB－IoT通信模块发送来的信息，然后无线转发给车辆信息推送子系统。

其中，NB-IoT通信模块包括微控制单元MCU；

微控制单元MCU，通过WIFI模块与云服务子系统相无线连接；

车辆信息推送子系统，包括第三中央控制器；

第三中央控制器，通过WIFI模块，与NB-IoT通信模块上的微控制单元MCU相无线连接。

其中，重量传感器，为ZZH-201型车辆载重传感器。

其中，定位模块为北斗定位模块或者GPS定位模块。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种车辆超载监测及预警系统，其通过采用物联网技术，对运输车辆特别是大型货运车辆的载重量进行实时监测，有效避免由于车辆超载带来的重大伤亡事故，规范公路正常的运输秩序。

此外，对于本实用新型，还可以在车辆启动前做出超载预警，防患于未然，通过为用户提供车辆载重量的实时数据，发出预警信息，预防事故发生。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种车辆超载监测及预警系统的整体结构图；

图2为本实用新型提供的一种车辆超载监测及预警系统，在具体实施例中的模块安装使用布局示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1、图2，本实用新型提供了一种车辆超载监测及预警系统，该系统是基于物联网的车辆超载监测及预警系统，显著特点是：利用物联网对货运车辆载重数据实现自动、实时、有效地监测、传输，并且进一步还可以通过车辆载重信息及设定的门限值，判定相应的预警等级，提升运输的安全性。

本实用新型提供的种车辆超载监测及预警系统，包括货运车辆信息监测子系统100；

货运车辆信息监测子系统100，包括定位模块、油路电磁阀、第一中央控制器CPU1、多个重量传感器(即载重传感器)，其中：

定位模块，安装在车辆上，用于采集车辆的位置信息，然后发送给第一中央控制器CPU1；

多个重量传感器(即载重传感器)，安装在车辆的车架和车桥之间，用于通过采集车架和车桥之间的距离变化，来判断获得车辆的载货重量；

第一中央控制器CPU1，分别与定位模块、油路电磁阀和多个重量传感器相连接，用于接收定位模块发来的车辆位置信息和通过重量传感器采集车辆的载货重量信息，然后无线转发给数据处理子系统200；以及在接收到数据处理子系统200发来的油路切断指令后，实时转发给油路电磁阀，从而控制切断车辆的油路。

在本实用新型中，具体实现上，重量传感器(即载重传感器)，采用 ZZH-201型车辆载重传感器，整体采用压电电容式测量原理，传感器安装在车斗的正下方的车架(车盘下方支撑架)上，位置靠近车桥(两侧车轮的连接桥)的中间部位，这样可以尽量避免道路不平对测量产生的影响。

在本实用新型中，具体实现上，定位模块可以为北斗定位模块或者GPS 定位模块。

在本实用新型中，具体实现上，本实用新型提供的种车辆超载监测及预警系统，还包括数据处理子系统200、NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)通信模块300、云服务子系统400和车辆信息推送子系统500，其中：

货运车辆信息监测子系统100，依次与数据处理子系统200、NB-IoT通信模块300、云服务子系统400和车辆信息推送子系统500相连接。

在本实用新型中，具体实现上，货运车辆信息监测子系统100上安装的 Bluetooth蓝牙模块，与数据处理子系统200上安装的Bluetooth蓝牙模块之间进行蓝牙无线连接。

在本实用新型中，具体实现上，数据处理子系统200上具有的USB接口，通过USB转串口模块，与NB-IoT通信模块300上的RS-232串口相连接。

在本实用新型中，具体实现上，对于货运车辆信息监测子系统100，具有下述功能：

1、车辆载重信息监测，实时采集车辆载重信息，最多支持32路重量传感器；

2、车辆位置、状态、运动参数等信息的获取；

3、油路电磁阀监测，获取油耗信息。终端在收到平台下发的切断油路指令后，在30S之内安全切断油路；

4、各监测模块通过无线方式进行通信，利用Bluetooth将采集的信息上传到数据处理子系统。

5、对于本实用新型，货运车辆信息监测子系统100，基于低功耗的物联网监测技术，包含载重量监测模块、油路监测模块、定位模块等。监测模块采用压电电能收集模块供电，无需铺设电源线缆，使系统部署更加灵活。

在本实用新型中，具体实现上，数据处理子系统200，其是车载的终端模块，用于无线接收并存储货运车辆信息监测子系统100发来的车辆位置信息和车辆载货重量信息，然后在LCD显示屏上进行显示，以及将车辆载货重量与预设的车辆载货重量最大值(即预设的门限值)进行比较，当大于预设的车辆载货重量最大值时，发送关闭控制指令给车辆的点火控制系统，从而触发关闭车辆的点火系统。

具体实现上，数据处理子系统200包括第二中央控制器CPU2，第二中央控制器CPU2分别与LCD显示屏、TF卡和供电电源相连接。

具体实现上，数据处理子系统200，具体包括下述功能：

1、对获取的信息进行实时分析，根据预设的门限值决定预警等级，相关信息可在显示终端显示；

2、当数据通信网络无信号时，缓存定位数据，以便进行数据补传；

3、用于通过USB接口，将数据传送到NB-IoT通信模块；

4、将载重信息转换成电压信号，反送至车辆的点火控制系统，当载重量超过额定载重时，闭锁点火系统。

在本实用新型中，具体实现上，NB-IoT通信模块300，用于通过USB 转串口模块，从其上的RS-232串口接收数据处理子系统200发来的信息，然后再通过WIFI模块上传到云服务子系统400(即云平台)，比如OneNET、华为云等。

具体实现上，NB-IoT通信模块300包括微控制单元MCU；

微控制单元MCU，通过WIFI模块与云服务子系统400相无线连接。

具体实现上，NB-IoT通信模块300，可以通过配置全网通的SIM卡，可随时随地联网到云平台，不受时间、环境和位置的限制。NB-IoT通信模块支持多种传输协议，利用数据处理子系统下发命令可实现网上注册，自动登录，数据上传。通过数据处理子系统，可设置数据上传的时间及间隔。

在本实用新型中，具体实现上，云服务子系统400(即云平台)，依托中国移动、华为等运营商，用于无线接收NB－IoT通信模块发送来的信息，然后无线转发给车辆信息推送子系统500。

具体实现上，云服务子系统400(即云平台)，其具体包括以下功能：

1、利用收集到的信息进行分析，分析车辆当前的载重量，上传交通监管部门。当超过额定载重时，根据超载等级发出相应的报警信息。根据车辆位置、运行情况，发送警告信息，并采取拦截、远程控制油路电磁阀强制停车等措施；

2、将车辆载重量、位置等信息推送到货运场所、运输企业等用户安装的车辆信息推送子系统500，从而可以跟踪货物运输过程，科学组织运输，防止超载，同时可以预防驾驶员中途拉私活，增加运输成本和危险系数；

3、启动应急事件响应；

4、通过云服务平台，可以将数据可视化，进行数据展示，为货运场所、运输企业、驾驶员等提供信息实时查询及大数据分析服务。

在本实用新型中，具体实现上，车辆信息推送子系统500，用于过滤及接收云服务子系统400(即云平台)推送来的车型、号牌、载重量、位置、货物种类等信息，并以文本、图形等直观的方式，通过LCD显示屏进行可视化展示。

具体实现上，车辆信息推送子系统500，包括第三中央控制器CPU3；

第三中央控制器CPU3，分别与LCD显示屏和供电电源相连接；

第三中央控制器CPU3，通过WIFI模块，与NB-IoT通信模块300上的微控制单元MCU相无线连接。

需要说明的是，具体实现上，交通监管人员、运输企业责任人、货运场所监控人员及驾驶员，可依权限在手机等终端，实时查看载重、位置、预警等情况，也可通过添加微信公众号的方式关注推送的信息，为车辆监管、使用提供便利，提供个性化服务。

参见图2所示，对于货运车辆信息监测子系统100，监测终端利用电能收集部件供电，通过相应的监测设备及传感器：北斗/GPS定位模块、采集油路电磁阀位置的位移传感器、重量传感器，来监测车辆信息及载重信息。获取的数据通过Bluetooth蓝牙模块传输至车载终端模块(即数据处理子系统200)。载重传感器安装在车架和车桥之间，通过采集车架与车桥间距离变化判断车辆载货重量。例如ZZH-201型载重传感器，安装和操作简便，不必改变车辆结构，采用柔性连接，能彻底防止车辆侧倾，左右晃动对传感器造成的损伤。

具体实现上，多个点位的载重传感器，可以串联的方式部署成总线结构，和GPS车载定位终端配合使用，组成准确的车辆定位及载重监测子系统。可以实时监控车辆的载货状态，监控在外装货卸货情况，杜绝偷货、换货、绕路、拉私活、公车私用等现象。

具体实现上，数据处理子系统200，即车载终端模块，通过Bluetooth 模块获得车辆的位置及载重信息，并对载重进行判定与预警，同时将相关参数存储在TF卡中，在车载显示终端的LCD显示屏上可显示相关信息。此外，通过USB转串口模块，可以可靠地将数据传输到NB-IoT通信模块上。

具体实现上，NB-IoT通信模块300带有全网通的SIM卡，并内置独立的MCU，可以和数据处理子系统200部署在一起。NB-IoT通信模块300，可以将接收的信息通过命令传至云服务子系统400，以待进一步的分析、处理。目前，NB-IoT通信模块通过低功耗的技术手段供电，在使用频率较低的情况下，可自动进入睡眠模式。

在本实用新型中，具体实现上，云服务子系统400包括至少一台具有数据处理和WIFI通信功能的计算机。

具体实现上，货运车辆信息监测子系统中的MCU，可以采用CC2650 系列的CC2650F128RGZR或CC2650F128RSMR芯片。

具体实现上，数据处理子系统200，可以采用Raspberry Pi系列的 Raspberry Pi4Model B、Raspberry Pi 3B+等型板，包括LCD显示屏。

具体实现上，NB-IoT通信模块300，可以采用M5310-A模组或者M5311 模组，也可以采用BC20等模组。

具体实现上，车辆信息推送子系统500，可以采用Raspberry Pi系列的 RaspberryPi 4Model B、Raspberry Pi 3B+等型板，包括LCD显示屏。此外，也可以是4G手机等手持终端。

需要说明的是，对于本实用新型，采用物联网技术对运输车辆特别是大型货运车辆的载重量进行实时监测。在车辆的装载、启动、行驶和停靠的整个运行过程中，从运输的源头开始就对车辆采取限制措施，彻底触及终端，在车辆启动前做出超载预警，防患于未然。为驾驶员、运输企业、货运场所经营者提供车辆载重量的实时数据，发出预警信息，预防事故发生；同时可以为交通监管部门提供车辆的位置、车型、牌照、所有人、驾驶员等相关信息，及时进行精确治超，利用大数据分析超载规律，改进管控策略，提升交通安全系数。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种车辆超载监测及预警系统，其通过采用物联网技术，对运输车辆特别是大型货运车辆的载重量进行实时监测，有效避免由于车辆超载带来的重大伤亡事故，规范公路正常的运输秩序。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种车辆超载监测及预警系统，其特征在于，包括货运车辆信息监测子系统(100)；

货运车辆信息监测子系统(100)，包括定位模块、油路电磁阀、第一中央控制器、多个重量传感器，其中：

多个重量传感器，安装在车辆的车架和车桥之间；

第一中央控制器，分别与定位模块、油路电磁阀和多个重量传感器相连接，用于接收定位模块发来的车辆位置信息和通过重量传感器采集车辆的载货重量信息，然后无线转发给数据处理子系统(200)；以及在接收到数据处理子系统(200)发来的油路切断指令后，实时转发给油路电磁阀，从而控制切断车辆的油路。

2.如权利要求1所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，还包括数据处理子系统(200)、NB-IoT通信模块(300)、云服务子系统(400)和车辆信息推送子系统(500)，其中：

货运车辆信息监测子系统(100)，依次与数据处理子系统(200)、NB-IoT通信模块(300)、云服务子系统(400)和车辆信息推送子系统(500)相连接。

3.如权利要求2所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，货运车辆信息监测子系统(100)上安装的Bluetooth蓝牙模块，与数据处理子系统(200)上安装的Bluetooth蓝牙模块之间进行蓝牙无线连接。

4.如权利要求2所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，数据处理子系统(200)上具有的USB接口，通过USB转串口模块，与NB-IoT通信模块(300)上的RS-232串口相连接。

5.如权利要求2所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，数据处理子系统(200)，用于无线接收并存储货运车辆信息监测子系统(100)发来的车辆位置信息和车辆载货重量信息，然后显示，以及将车辆载货重量与预设的车辆载货重量最大值进行比较，当大于预设的车辆载货重量最大值时，发送关闭控制指令给车辆的点火控制系统，触发关闭车辆的点火系统。

6.如权利要求2所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，NB-IoT通信模块(300)，用于通过USB转串口模块，从其上的RS-232串口接收数据处理子系统(200)发来的信息，然后再通过WIFI模块上传到云服务子系统(400)。

7.如权利要求2所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，云服务子系统(400)，用于无线接收NB－IoT通信模块发送来的信息，然后无线转发给车辆信息推送子系统(500)。

8.如权利要求2所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，NB-IoT通信模块(300)包括微控制单元MCU；

微控制单元MCU，通过WIFI模块与云服务子系统(400)相无线连接；

车辆信息推送子系统(500)，包括第三中央控制器；

第三中央控制器，通过WIFI模块，与NB-IoT通信模块(300)上的微控制单元MCU相无线连接。

9.如权利要求1至7中任一项所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，重量传感器，为ZZH-201型车辆载重传感器。

10.如权利要求1至8中任一项所述的车辆超载监测及预警系统，其特征在于，定位模块为北斗定位模块或者GPS定位模块。