不停車快速超限檢測系統(tǒng)在小店超限檢測點(diǎn)的應(yīng)用

摘要：快速動態(tài)車輛超限檢測系統(tǒng)是在小店原有超限檢測的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。利用車輛牌照識別系統(tǒng)，在檢測時對所檢測的車輛信息抓拍并自動識別，通過計(jì)算機(jī)工作站連同過磅重量一同送至路側(cè)的顯示大屏，司機(jī)不需停車，根據(jù)顯示屏信息行駛，真正實(shí)現(xiàn)了快速動態(tài)超限檢測。

關(guān)鍵詞：不停車；快速；超限檢測；應(yīng)用

中圖分類號：U412.366 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-8136(2009)29-0039-02

1 小店不停車快速超限檢測系統(tǒng)方案的提出

快速動態(tài)車輛超限檢測系統(tǒng)是對在公路行駛的車輛進(jìn)行重量檢測的設(shè)備系統(tǒng)，包括以下幾部分：動態(tài)稱重系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)(車牌識別系統(tǒng))、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、報(bào)警及顯示系統(tǒng)、語音告知系統(tǒng)及供電照明系統(tǒng)組成。

快速動態(tài)車輛超限檢測系統(tǒng)是在小店原有超限檢測的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，利用車輛牌照識別系統(tǒng)，在檢測時對所檢測的車輛信息抓拍并自動識別，通過計(jì)算機(jī)工作站連同過磅重量一同送至路側(cè)的顯示大屏，司機(jī)不需停車，根據(jù)顯示屏信息行駛。(包括自動識別車輛車牌、車輛外觀信息、車輛總重等)，通過計(jì)算機(jī)工作站把車輛的總體信息一同送至路側(cè)的顯示大屏，自動顯示重量、車牌、軸型、超限率等并進(jìn)行語音提示，不需停車，按顯示屏信息行駛，真正實(shí)現(xiàn)了快速動態(tài)超限檢測。同時，該系統(tǒng)還繼承了小店原檢測系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定，動態(tài)稱量、靜態(tài)復(fù)稱等特點(diǎn)，通過線圈檢測器及紅外線車輛分離器增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性，提高了傳感器在雨季和上凍后的檢測效率及有效性。

2 小店不停車快速超限檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)布置及工作原理

不停車快速超限檢測系統(tǒng)稱重屬于動態(tài)稱重，具有功能齊全、自動化程度高、動態(tài)計(jì)量準(zhǔn)確等優(yōu)勢，主要由以下幾部分構(gòu)成：

2.1 系統(tǒng)的核心——稱重檢測設(shè)備

稱重檢測設(shè)備由稱重平臺、稱重傳感器、限位器、接線盒、電纜線及基礎(chǔ)框架等部分組成。稱重臺由型鋼和鋼板焊接而成，用以支撐稱重傳感器，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好穩(wěn)定性。稱重臺具有復(fù)位功能，當(dāng)其受到水平外力作用發(fā)生微小擺動時，重力作用會使其很快恢復(fù)到原來的位置，而當(dāng)其受到過大水平的沖擊力而擺動幅度較大時，縱、橫向限位裝置會限制其擺動幅度，確保穩(wěn)定和安全，當(dāng)外力消失時，稱重臺會自動恢復(fù)。

稱重傳感器采用電阻應(yīng)變式傳感器，以壓阻式應(yīng)變片為核心，具有靈敏度高、分辨率高、測量元件頻率響應(yīng)等特點(diǎn)。那什么是壓阻式應(yīng)變片呢?半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時，其電阻率就會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象被稱為壓阻效應(yīng)。壓阻式應(yīng)變片就是采用壓阻效應(yīng)，利用半導(dǎo)體材料的體電阻制成的粘貼式應(yīng)變片。在測量應(yīng)變時，把壓阻式應(yīng)變片牢牢地貼在承載件的測點(diǎn)上，以保證電阻片的應(yīng)變與承載件的應(yīng)變相等。當(dāng)傳感器受到外力作用時，承載件的變形會導(dǎo)致緊貼在其上的壓阻式應(yīng)變片同時變形。從而引起電阻的變化。電阻變化率的大小與電阻片下被覆蓋的試件處的平均應(yīng)變成正比。

傳感器應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)、具有特殊彈性體結(jié)構(gòu)的合金鋼。一端固定、一端懸空，在各應(yīng)受敏感區(qū)域表面分別粘上R₁(上左)，R₂(下左)，R₃(上右)，R₄(下右)四片壓阻式應(yīng)變片，這樣就構(gòu)成了惠斯頓電橋，當(dāng)直流電橋供電時，當(dāng)受外力F作用時，彈性體變形，引起應(yīng)變片R₁、R₃受拉伸，電阻值變大；R₂、R₄受壓縮，電阻值減少，使電橋失去平衡，輸出與外力F成正比的電壓信號。這些信號經(jīng)差動電橋，信號調(diào)節(jié)電路，信號放大電路后進(jìn)入MD轉(zhuǎn)換模塊然后進(jìn)入嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。具體到系統(tǒng)測量時，當(dāng)被稱重汽車單軸(雙軸)重量經(jīng)兩側(cè)輪胎作用于稱臺臺面上時，使稱臺臺面受到一個垂直向下的力，此力通過稱臺框型結(jié)構(gòu)使稱重傳感器彈性體產(chǎn)生微小變形，稱重傳感器內(nèi)部電阻橋路阻抗失去平衡輸出與重量成正比例的電信號，經(jīng)線性放大器，A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由微處理器處理后，在稱重儀表上顯示出單軸(雙軸)重量，在軟件的控制下，順序記錄汽車各軸軸重，當(dāng)收到車輛分離器送來的分離信號后，將數(shù)據(jù)整理后進(jìn)人FIFO堆棧隊(duì)列，等待向上位機(jī)發(fā)出。

2.2 線圈及車輛分離設(shè)備

線圈用于在稱重系統(tǒng)中檢測車輛的出現(xiàn)以及控制稱重過程的開始和結(jié)束。其有效尺寸為2.4×0.8m(長×寬)，適用溫度范圍在45℃～+75℃，采用220VAC50 Hz電源，可以通過軟件設(shè)定線圈的頻率范圍，具有較高的抗干擾性和可靠性。

車輛分離器是車輛分離的主要設(shè)備。它是用來區(qū)分單車、掛車及前后車輛的一組設(shè)備，其有效長度為6m，采用紅外掃描進(jìn)行車輛分離，分離器箱體選用厚度不小于1.5mm的不銹鋼材料，可以保證在-40℃～+60℃溫度、0～95％相對濕度的環(huán)境下正常工作，箱體內(nèi)系統(tǒng)由發(fā)射器、接收器、控制盒、兩條5芯帶快速接插件的耐油線纜及一個帶加熱玻璃的紅外線車輛分離器防護(hù)罩構(gòu)成，其中52個光軸發(fā)射器和接收器是依靠其內(nèi)部的發(fā)光器件和受光器件同步觸發(fā)來確認(rèn)光路是否導(dǎo)通，系統(tǒng)隨即可檢測出車輛的分離，這就對設(shè)備的精密程度提出了一定要求，因此發(fā)射器和接收器應(yīng)按工作單元設(shè)置相應(yīng)的LED狀態(tài)指示燈，可以便于安裝和工作狀態(tài)的檢查。而光軸之間的間距可控制在24mm以內(nèi)，每束光的掃描時間為50us，這樣可使系統(tǒng)分辨率控制在40mm，而系統(tǒng)響應(yīng)時間則可小于10ms，而車可分離的最小間距小于等于200mm，可完全消除跟車現(xiàn)象，保證稱重檢測數(shù)據(jù)與車輛的一致性。控制盒是使紅外線車輛分離器適應(yīng)更寬電流范圍，提供多種輸出信號并實(shí)現(xiàn)對掃描模式和故障診斷功能的設(shè)備，加熱防護(hù)罩采用不銹鋼外殼，窗口采用恒溫控制的電加熱玻璃，可有效地保證系統(tǒng)在霜雪天氣的正常工作。在此值得注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中，超限檢測點(diǎn)出口車道經(jīng)常會由于各種原因出現(xiàn)島面被刮蹭的現(xiàn)象，因此為了確保車輛分離器的安全，有必要特別設(shè)置光柵防撞門架來做一定的保護(hù)。

2.3 數(shù)據(jù)采集及顯示設(shè)備(系統(tǒng))

2.3.1 圖像攝像機(jī)是用來監(jiān)視整個稱重區(qū)域

抓拍所有進(jìn)入稱重區(qū)域車輛信息，同時在軟件操作界面中顯示并存儲圖像信息的設(shè)備。當(dāng)稱重信息傳輸?shù)椒Q重綜合控制箱內(nèi)時，便可完成信息的處理，度量和相應(yīng)的程序控制。

2.3.2 路側(cè)稱重顯示屏，是用于接收稱重?cái)?shù)據(jù)信息

顯示測量車輛總重，超重軸序及超重率，并按稱重結(jié)果指示車輛行駛方向的設(shè)備。數(shù)據(jù)接收控制電路是路側(cè)稱重顯示屏的核心控制電路，在220VAC±15％、50Hz輸入電壓條件下。數(shù)據(jù)接收控制板接受CPU指令，完成與工控制機(jī)通信，指令接收及控制顯示屏像素管。顯示外屏由行駛車道指示、稱重參數(shù)和紅包警燈三部分組成，采用LED發(fā)光二極管作為發(fā)光器件，采集像素間距14mm，像素點(diǎn)組成為2紅1綠的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示，顯示行列數(shù)為48行×128列=6144點(diǎn)，顯示漢字為2行×5列=10個，直觀有效提供了被檢測車輛的信息。

2.4 工控機(jī)是整個系統(tǒng)的中心控制裝置

主要負(fù)責(zé)處理稱重傳感器和環(huán)形線圈傳送的信息，及分析處理車輛載荷信息，將信息上傳至路側(cè)稱重顯示屏。

2.5 車牌自動識別器

其核心處理CPU采用高速多通道DSP，具有4800MIPS處理能力，設(shè)備內(nèi)嵌識別軟件包含視頻采集，圖像預(yù)處理，車牌檢測，車牌切分，字符識別，跟蹤比對，圖像壓縮、數(shù)據(jù)傳輸?shù)饶K，有效克服了外部觸發(fā)(如地感線圈施工成本高，識別率低、識別速度慢等諸多弊端)，具有極高的識別精度和對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)力。

3 小店不停車快速超限檢測系統(tǒng)流程

小店不停車快速超限檢測系統(tǒng)通過上述超限檢測點(diǎn)入口設(shè)備的軸重檢測裝置，紅外線車輛分離器和車牌自動識別器等設(shè)備的聯(lián)動工作，經(jīng)數(shù)據(jù)采集，計(jì)算經(jīng)過車輛每軸重量預(yù)檢，聯(lián)軸檢測，區(qū)分前后車，采集并分析出每車每軸軸重、軸型、軸數(shù)、整車重量。并將車輛抓拍圖片自動上傳到檢測室計(jì)算機(jī)，從而對車輛是否超重進(jìn)行檢測。具體流程如下，當(dāng)有大型車輛根據(jù)標(biāo)志牌指示進(jìn)入稱重車道后，按指示以5km/h速度通過稱重平臺，當(dāng)車輛最后一軸通過稱重平臺后，路側(cè)稱重顯示屏?xí)@示相應(yīng)車輛總重及超重率，同時檢測室工控機(jī)顯示車輛軸重和總重信息，如超重，則指示燈引導(dǎo)并有語音提示車輛駛出超限檢測廣場，如不超重且入口無車則引導(dǎo)其進(jìn)入行駛車道。整個系統(tǒng)流程直觀、準(zhǔn)確、省時、高效。