单向三车道车辆称重系统及称重方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010385092.5 (22)申请日 2020.05.09 (71)申请人 陕西四维衡器科技有限公司 地址 721013 陕西省宝鸡市高新开发区高 新大道195号院8号楼 (72)发明人 王建军邵敏李建军王飞 王毅蒙赵新琴王建云韩莉洁 吝晓龙李宝卫丁鑫 (74)专利代理机构 宝鸡市新发明专利事务所 61106 代理人 严翔 (51)Int.Cl. G01G 19/03(2006.01) (54)发明名称 一种单向三车道车辆称重系统及称重方法 (57)摘要 一种单向三车道车。

2、辆称重系统及方法， 包括 独立称重模块、 组合称重模块以及数据处理模 块， 外侧车道由一组独立称重模块依次拼接而 成， 中间车道由一组组合称重模块依次排列而 成， 多车道多车辆能够同时实现动态称重， 且由 于中间车道采用组合称重模块的形式， 即使两辆 车同时骑线行驶依然对车辆能够实现动态称重， 提高了称重效率， 满足实际行驶习惯下的动态称 重。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 111442823 A 2020.07.24 CN 111442823 A 1.一种单向三车道车辆称重系统， 包括独立称重模块(1)、 组合称重模块(2)以及数据 处理模块， 其特征在于： 外侧车道由一组独立。

3、称重模块(1)依次拼接而成， 中间车道由一组 组合称重模块(2)依次排列而成， 所述的独立称重模块(1)包括承载板(1-1)， 在所述的承载 板(1-1)底部设有的称重传感器(3)， 所述的承载板(1-1)宽度与所处车道宽度匹配， 所述的 组合称重模块(2)包括一对承重板(2-1)， 在各所述的承重板(2-1)底部设有称重传感器 (3)， 所述承重板(2-1)宽度为车道宽度一半， 两块所述的承重板(2-1)组合宽度与所处车道 宽度匹配； 各所述的称重传感器(3)分别与数据处理模块连接， 在所述的数据处理模块上还连接 有车辆识别模块， 所述的车辆识别模块包括图像识别装置(4)、 轴识别器(5)、。

4、 到位线圈(6) 以及结束线圈(7)， 所述的轴识别器(5)和到位线圈(6)于称重系统车道起始端， 结束线圈 (7)位于称重系统车道终止端， 所述的图像识别装置(4)架设在车道上方。 2.根据权利要求1所述的一种单向三车道车辆称重系统， 其特征在于： 所述的数据处理 模块包括数据采集系统和主控； 所述的数据采集系统， 用于采集全部称重传感器的重量数 据， 存储数据并将数据发送给主控模块； 所述的主控模块， 包括算法系统， 算法系统用于对 重量数据进行处理， 利用加权融合算法对多个称重传感器的数据进行融合， 得到权重系数； 通过判断车辆各个车轴的位置， 再将相应的称重传感器数值乘以权重系数进行相。

5、加， 获得 车辆的总重信息。 3.根据权利要求1所述的一种单向三车道车辆称重系统， 其特征在于： 所述的数据采集 系统包括放大电路、 模数转换器、 数据采集系统主控模块、 通讯模块及数据存储系统； 所述 的放大电路， 用于将采集的称重传感器原始重量数据进行放大； 所述的模数转换器， 用于将 放大后的数据进行模数转换； 所述的数据采集系统主控模块， 用于收集所有的模数转换后 的数据， 并发送至通讯模块及数据存储系统； 所述的数据存储系统， 用于对数据进行存储； 所述的通讯模块， 用于将数据发送至算法系统。 4.根据权利要求3所述的一种单向三车道车辆称重系统， 其特征在于： 所述的图像识别 装置(。

6、4)、 轴识别器(5)、 到位线圈(6)以及结束线圈(7)均与数据采集系统主控连接。 5.一种采用权利要求1称重系统的称重方法， 其特征在于： 当车辆行驶至称重系统上 后， 通过图像识别装置(4)对驶入车辆数量进行识别， 通过轴识别器(5)判断车辆轴数， 通过 到位线圈(6)判断车辆是否完全驶入称重系统， 结束线圈(7)则判断车辆是否驶离检测称重 系统， 各独立称重模块(1)和或组合称重模块(2)将数据传递给数据处理模块， 根据称重传 感器(3)采集数据的波形峰谷间隔、 时间信号及信号变化的相似性， 并结合图像识别装置 (4)的数据判断车辆所处模块位置； a、 当车辆规范行驶时， 车辆所处车道。

7、上的独立称重模块(1) 或组合称重模块(2)所采 集数据通过数据处理模块做加权融合算法， 计算出车辆整体重量； b、 当车辆骑线行驶时， 车辆两侧车轮分别压在独立称重模块(1)， 以及与该独立称重模 块(1)相邻的承重板(2-1)上， 数据处理模块则将所处各独立称重模块(1)以及承重板(2-1) 底部称重传感器(3)所采集的数据做加权融合算法， 计算出车辆整体重量； c、 当车辆斜线行驶时， 车辆两侧车轮分别压在独立称重模块(1)， 以及与该独立称重模 块(1)相邻的承重板(2-1)上， 数据处理模块则将所处各独立称重模块(1)以及承重板(2-1) 底部称重传感器(3)所采集的数据做加权融合算。

8、法， 计算出车辆整体重量； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111442823 A 2 在有多辆车并排行驶的情况下， 通过车辆识别模块判断车辆数量， 三辆车则不会有骑 线情况出现， 各车道上独立称重模块(1)或组合称重模块(2)通过a条件分别对所处车道车 辆进行重量计算； 车辆识别装置检测到车辆少于三辆时， 则在同向车道内行驶的车辆有可能会出现骑线 行驶的可能， 判断车辆是否骑线行驶通过图像识别装置(4)结合各车道上独立称重模块(1) 或组合称重模块(2)通过b条件分别对所处车道车辆进行重量计算， 当图像识别装置通过视 频分析判断车辆骑线行驶,且当两个不同车道上相邻承载板和承重板的称重传感器。

9、的同时 刻的连续波形变化具有极高相似性， 确认车辆骑线行驶,从而提取出这组承载板和承重板 上的称重传感器(3)的数据进行加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 车辆识别装置检测到车辆少于三辆时， 则在同向车道内行驶的车辆有可能会出现斜线 行驶的可能， 判断车辆是否斜线行驶通过图像识别装置(4)结合各车道上独立称重模块(1) 或组合称重模块(2)通过c条件分别对所处车道车辆进行重量计算， 当到位线圈(6)和结束 线圈(7)处于不同车道,图像识别装置通过视频分析判断车辆骑线行驶,且当两个不同车道 上相邻承载板和承重板的称重传感器的同时刻的连续波形变化具有极高相似性， 提取出这 组承载板和承重板上的称。

10、重传感器(3)的数据进行加权融合算法， 计算出车辆整体重量。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111442823 A 3 一种单向三车道车辆称重系统及称重方法 技术领域 0001 本发明涉及车辆称重领域， 尤其涉及动态车辆称重系统。 背景技术 0002 近年来， 路网超载超限非现场执法愈来愈普及， 已逐渐成为全国公路治超的重要 内容。 在路网超载超限非现场执法工作中， 需要对行驶中的车辆实现动态不停车称重检测。 0003 目前广泛应用于路网超载超限非现场执法的计重设备均采用轴载荷计量原理的 动态计量设备， 利用轴载荷累计计算车辆的总重量。 系统计量误差大、 计量稳定性差， 无法 对超载车辆做。

11、出准确判断、 难以做为执法依据等， 致使非现场执法工作的执法力度大打折 扣， 极大弱化了非现场执法工作的执法能力。 路网超载非现场执法要想获得准确可靠的称 重结果， 整车式动态称重设备就成了唯一选择。 发明内容 0004 为了解决现有技术中的不足， 提供一种能够对多辆车同时实施动态称重的车辆称 重系统， 本发明所采用的技术方案是： 0005 一种单向三车道车辆称重系统， 包括独立称重模块、 组合称重模块以及数据处理 模块， 外侧车道由一组独立称重模块依次拼接而成， 中间车道由一组组合称重模块依次排 列而成， 所述的独立称重模块包括承载板， 在所述的承载板底部设有的称重传感器， 所述的 承载板宽。

12、度与所处车道宽度匹配， 所述的组合称重模块包括一对承重板， 在各所述的承重 板底部设有称重传感器， 所述承重板宽度为车道宽度一半， 两块所述的承重板组合宽度与 所处车道宽度匹配； 0006 各所述的称重传感器分别与数据处理模块连接， 在所述的数据处理模块上还连接 有车辆识别模块， 所述的车辆识别模块包括图像识别装置、 轴识别器、 到位线圈以及结束线 圈， 所述的轴识别器和到位线圈于称重系统车道起始端， 结束线圈位于称重系统车道终止 端， 所述的图像识别装置架设在车道上方。 0007 进一步的， 所述的数据处理模块包括数据采集系统和主控； 所述的数据采集系统， 用于采集全部称重传感器的重量数据，。

13、 存储数据并将数据发送给主控模块； 所述的主控模 块， 包括算法系统， 算法系统用于对重量数据进行处理， 利用加权融合算法对多个称重传感 器的数据进行融合， 得到权重系数； 通过判断车辆各个车轴的位置， 再将相应的称重传感器 数值乘以权重系数进行相加， 获得车辆的总重信息； 0008 进一步的， 所述的数据采集系统包括放大电路、 模数转换器、 数据采集系统主控模 块、 通讯模块及数据存储系统； 所述的放大电路， 用于将采集的称重传感器原始重量数据进 行放大； 所述的模数转换器， 用于将放大后的数据进行模数转换； 所述的数据采集系统主控 模块， 用于收集所有的模数转换后的数据， 并发送至通讯模块。

14、及数据存储系统； 所述的数据 存储系统， 用于对数据进行存储； 所述的通讯模块， 用于将数据发送至算法系统。 0009 进一步的， 所述的图像识别装置、 轴识别器、 到位线圈以及结束线圈均与数据采集 说明书 1/5 页 4 CN 111442823 A 4 系统主控连接。 0010 基于一种单向三车道车辆称重系统， 本发明还提供一种一种单向三车道车辆称重 方法， 当车辆行驶至称重系统上后， 通过图像识别装置对驶入车辆数量进行识别， 通过轴识 别器判断车辆轴数， 通过到位线圈判断车辆是否完全驶入称重系统， 结束线圈则判断车辆 是否驶离检测称重系统， 各独立称重模块和或组合称重模块将数据传递给数据。

15、处理模块， 根据称重传感器采集数据的波形峰谷间隔、 时间信号及信号变化的相似性， 并结合图像识 别装置的数据判断车辆所处模块位置； 0011 a、 当车辆规范行驶时， 车辆所处车道上的独立称重模块或组合称重模块所采集数 据通过数据处理模块做加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 0012 b、 当车辆骑线行驶时， 车辆两侧车轮分别压在独立称重模块， 以及与该独立称重 模块相邻的承重板上， 数据处理模块则将所处各独立称重模块以及承重板底部称重传感器 所采集的数据做加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 0013 c、 当车辆斜线行驶时， 车辆两侧车轮分别压在独立称重模块， 以及与该独立称重 模块相邻。

16、的承重板上， 数据处理模块则将所处各独立称重模块以及承重板底部称重传感器 所采集的数据做加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 0014 在有多辆车并排行驶的情况下， 通过车辆识别模块判断车辆数量， 三辆车则不会 有骑线情况出现， 各车道上独立称重模块或组合称重模块通过a条件分别对所处车道车辆 进行重量计算； 0015 车辆识别装置检测到车辆少于三辆时， 则在同向车道内行驶的车辆有可能会出现 骑线行驶的可能， 判断车辆是否骑线行驶通过图像识别装置结合各车道上独立称重模块或 组合称重模块通过b条件分别对所处车道车辆进行重量计算， 当图像识别装置通过视频分 析判断车辆骑线行驶,且当两个不同车道上相邻。

17、承载板和承重板的称重传感器的同时刻的 连续波形变化具有极高相似性， 确认车辆骑线行驶,从而提取出这组承载板和承重板上的 称重传感器的数据进行加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 0016 车辆识别装置检测到车辆少于三辆时， 则在同向车道内行驶的车辆有可能会出现 斜线行驶的可能， 判断车辆是否斜线行驶通过图像识别装置结合各车道上独立称重模块或 组合称重模块通过c条件分别对所处车道车辆进行重量计算， 当到位线圈和结束线圈处于 不同车道,图像识别装置通过视频分析判断车辆骑线行驶,且当两个不同车道上相邻承载 板和承重板的称重传感器的同时刻的连续波形变化具有极高相似性， 提取出这组承载板和 承重板上的称。

18、重传感器的数据进行加权融合算法， 计算出车辆整体重量。 0017 采用该称重系统， 多车道多车辆能够同时实现动态称重， 且由于中间车道采用组 合称重模块的形式， 即使两辆车同时骑线行驶依然对车辆能够实现动态称重， 提高了称重 效率， 满足实际行驶习惯下的动态称重。 附图说明 0018 图1为本发明称重系统结构示意图； 0019 图2为本发明独立称重模块结构示意图； 0020 图3为本发明组合成中模块结构示意图； 0021 图4为本发明称重系统模块化示意图。 说明书 2/5 页 5 CN 111442823 A 5 具体实施方式 0022 如图1所示该单向三车道车辆称重系统， 包括独立称重模块1。

19、和组合称重模块2以 及数据处理模块， 独立称重模块1安装布置在两外侧车道， 组合称重模块2则安装布置在中 间车道， 各车道均由一组独立称重模块1或组合称重模块2依次排列而成， 如图2所示独立称 重模块1包括承载板1-1， 在承载板1-1底部设有称重传感器3， 承载板1-1宽度与车道宽度匹 配， 如图3所示组合称重模块2包括一对并排排列的承重板2-1， 在各承重板2-1底部分别设 有称重传感器3， 承重板2-1的宽度为所处车道宽度一半， 因此两块并排排列的承重板2-1与 所述车道宽度匹配； 0023 如图4所示位于承载板1-1以及承重板2-1底部的各称重传感器3均与数据处理模 块连接， 在数据处。

20、理模块上还连接有车辆识别模块， 如图1所示车辆识别模块包括图像识别 装置4， 轴识别器5、 到位线圈6以及结束线圈7， 图像识别装置4通过桁架架设在称重系统所 处车道末端， 且图像识别装置4设置有一组分别与各车道对应， 轴识别器5和到位线圈6设置 在称重系统所处车道起始端， 而结束线圈7则位于称重系统所处车道末端。 0024 如图4所示数据处理模块包括数据采集系统和主控； 所述的数据采集系统， 用于采 集全部称重传感器的重量数据， 存储数据并将数据发送给主控模块； 主控模块， 包括算法系 统， 算法系统用于对重量数据进行处理， 利用加权融合算法对多个称重传感器的数据进行 融合， 得到权重系数；。

21、 通过判断车辆各个车轴的位置， 再将相应的称重传感器数值乘以权重 系数进行相加， 获得车辆的总重信息。 其中数据采集系统包括放大电路、 模数转换器、 数据 采集系统主控模块、 通讯模块及数据存储系统。 放大电路与模数转换器连接， 模数转换器与 数据刺激系统主控模块连接， 数据采集系统主控再与通讯模块及数据存储系统连接。 其中 放大电路， 用于将采集的称重传感器原始重量数据进行放大； 模数转换器， 用于将放大后的 数据进行模数转换； 数据采集系统主控模块， 用于收集所有的模数转换后的数据， 并发送至 通讯模块及数据存储系统； 数据存储系统， 用于对数据进行存储； 通讯模块， 用于将数据发 送至算。

22、法系统。 0025 图像识别装置4、 轴识别器5、 到位线圈6以及结束线圈7均与数据采集系统主控模 块连接。 0026 对重量数据的算法系统描述: 0027 采用线性分析的方法对车轴信号的检测和识别: 0028 采样数值波形图记为： 0029 (t1,y1),(t2,y2),(t3,y3),.,(tn,yn) 0030 其中， tn表示自采样时刻起， 传感器采集到的第n个点， yn是第n个点的采样数值； 选择(t1， y1)作为起始点， 当后续点(tn+2,yn+2)与前点(tn+1,yn+1)的采样数值之差不超 过设置的 值时， 连接(tn,yn)与(tn+2,yn+2)替代(tn,yn)与。

23、(tn+1,yn+1)之间的线段； 当采 样数值之差超过 时， (tn,yn)与(tn+1,yn+1)之间的线段便终止于此， 以(tn+1,yn+1)为起 点， 重复这一过程； 0031 处理过后的采样数值波形图会被划为如下各段： 0032 S1， S2， .， Sk,.,Sn 0033 Sk(tkb,ykb),(tke,yke) 0034 其中， (tkb,ykb)代表线段k起点， (tke,yke)代表线段k终点； 通过上述算法， 计算 说明书 3/5 页 6 CN 111442823 A 6 出各线段的斜率， 然后选取斜率斜率的绝对值大的线段作为轴信号： kth的信号为轴上称 重块信号，。

24、 k为线段斜率， th为选取的正阈值； kts)的信号为轴下称重块信号， k为线段斜 率， ts为选取的正阈值； 为每辆车都设定一个自己的轴信号阈值， 获取车辆第一个轴上第一 个称重块前传感器的峰值yh， 令正阈值th0.13*yh， 令负阈值ts0.11*yh； 通过前后传感 器信号的斜率来判断车辆的行驶方向： 当前采集信号为轴上称重块信号或后传感器信号为 轴下块信号时， 车辆正向行驶； 当前采集信号为轴下称重块信号或后传感器信号为轴上块 信号时， 车辆反方向行驶； 利用设置的阈值， 将称重传感器信号转化为0-1信号。 0035 把车辆上称重块和下称重块的过程辨识， 提取出各个过程的特征值,。

25、 0036 构造两个队列： axleonblk、 waittocheck和一个数组： axle； 根据轴检测算法， 当获 得一个轴上称重块的信号时， 记录当前称重块的信息， 并压入axleonblk队列； 当获得一个 轴下块信号时， 将此车轴信号由axlenblk队列转移到waittocheck队列； 根据车辆分离器信 号的变化， 判断是否有车到来， 并根据车轴数， 构造一个车轴数*n的二维数组axle； 将 waittocheck队列中的车轴信号依此存入axle中， 进而相关信息都被存入到该数组中。 0037 车辆的整重、 轴重、 轴数和速度的计算 0038 车辆的总重通过判断车辆的各个车轴。

26、具体所在称重块， 再将相应的传感器数值相 加得到； 0039 车轴数通过第一个称重块在车辆分离器信号持续期间内前传感器上轴信号的次 数来获得； 0040 轴重是对应车轴上块后称重块的重量与上块前称重块的差值； 0041 车速是通过轴上称重块与下称重块带来突变的时间差， 得到轴速度， 车辆各个轴 速度的平均值即为车速。 0042 该称重系统对车辆进行动态称重过程如下， 当车辆行驶至称重系统上后， 通过图 像识别装置4对驶入车辆数量进行识别， 通过轴识别器5判断车辆轴数， 通过到位线圈6判断 车辆是否完全驶入称重系统， 结束线圈7则判断车辆是否驶离检测称重系统， 各独立称重模 块1和或组合称重模块。

27、2将数据传递给数据处理模块， 根据称重传感器3采集数据的波形峰 谷间隔、 时间信号及信号变化的相似性， 并结合图像识别装置4的数据判断车辆所处模块位 置； 0043 这里就会出现三种情况： 0044 a、 当车辆规范行驶时， 车辆所处车道的独立称重模块1或组合称重模块2所采集的 数据通过数据处理模块做加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 0045 b、 当车辆骑线行驶时， 车辆两侧车轮分别压在独立称重模块以及与该独立称重模 块1相邻的承重板2-1上， 数据处理模块则将所处各独立称重模块1以及承重板2-1底部称重 传感器3底部所采集的数据做加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 0046 c、 当。

28、车辆斜线行驶时， 车辆两侧车轮分别压在独立称重模块1， 以及与该独立称重 模块1相邻的承重板2-1上， 数据处理模块则将所处各独立称重模块1以及承重板2-1底部称 重传感器3所采集的数据做加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 0047 在有多辆车并排行驶的情况下， 通过车辆识别模块判断车辆数量， 三辆车则不会 有骑线情况出现， 各车道上独立称重模块1或组合称重模块2通过a条件分别对所处车道车 辆进行重量计算； 说明书 4/5 页 7 CN 111442823 A 7 0048 车辆识别装置检测到车辆少于三辆时， 则在同向车道内行驶的车辆有可能会出现 骑线行驶的可能， 判断车辆是否骑线行驶通过图。

29、像识别装置4结合各车道上独立称重模块1 或组合称重模块2通过b条件分别对所处车道车辆进行重量计算， 当图像识别装置通过视频 分析判断车辆骑线行驶,且当两个不同车道上相邻承载板和承重板的称重传感器的同时刻 的连续波形变化具有极高相似性， 确认车辆骑线行驶,从而提取出这组承载板和承重板上 的称重传感器3的数据进行加权融合算法， 计算出车辆整体重量； 0049 车辆识别装置检测到车辆少于三辆时， 则在同向车道内行驶的车辆有可能会出现 斜线行驶的可能， 判断车辆是否斜线行驶通过图像识别装置4结合各车道上独立称重模块1 或组合称重模块2通过c条件分别对所处车道车辆进行重量计算， 当到位线圈6和结束线圈7。

30、 处于不同车道,图像识别装置通过视频分析判断车辆骑线行驶,且当两个不同车道上相邻 承载板和承重板的称重传感器的同时刻的连续波形变化具有极高相似性， 提取出这组承载 板和承重板上的称重传感器3的数据进行加权融合算法， 计算出车辆整体重量。 0050 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均包含在本发明的保护范围内。 说明书 5/5 页 8 CN 111442823 A 8 图1 说明书附图 1/2 页 9 CN 111442823 A 9 图2 图3 图4 说明书附图 2/2 页 10 CN 111442823 A 10 。