分析公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曹琦

摘 要：公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)作為一種具備科學(xué)化的技術(shù)手段，可以對通過公路的車輛開展動(dòng)態(tài)化稱重，并且具備省時(shí)高效性，在不影響正常交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)上，可以輕松實(shí)現(xiàn)對過往車輛重量測量。為了對我國基礎(chǔ)交通建設(shè)事業(yè)做出貢獻(xiàn)、精準(zhǔn)化對過往車輛進(jìn)行稱重，本文將針對公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)構(gòu)成與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行詳細(xì)分析，借助DSP芯片作為主控制器的CPU，充分借助軟件工程技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的軟件與硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：公路管理;車輛;動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)

我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程正在積極開展，社會(huì)對于交通運(yùn)輸需求日漸增多。在互聯(lián)網(wǎng)與電子商務(wù)的促使之下，物流運(yùn)輸行業(yè)正在如火如荼開展，在一定程度上為公路基礎(chǔ)設(shè)施帶來了一定壓力。公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)作為一種信息化動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，可以動(dòng)態(tài)化的對正在行駛的車輛進(jìn)行稱重，主要的原理便是通過動(dòng)態(tài)測量車輛的軸載，再由稱重系統(tǒng)來計(jì)算出整個(gè)車的重量。公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中具備高效性，不會(huì)影響正常的交通秩序，并且具備時(shí)變形、非線性等諸多特點(diǎn)。相比靜態(tài)重量測量來說，動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)更加具備復(fù)雜性，衡量公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)效率的指標(biāo)便是稱重精準(zhǔn)性、車輛通過速度以及其性能。本文將針對公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中具備極大優(yōu)勢，可以切實(shí)滿足我國公路管理的需求。借助公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)不僅可以強(qiáng)化公路管理水平，而且還可以促進(jìn)我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域的信息化發(fā)展。在進(jìn)行公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主要有兩個(gè)總體設(shè)計(jì)方面，分別是軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)。公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)目標(biāo)便是對傳統(tǒng)公路稱重系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，通過總結(jié)傳統(tǒng)簡單的濾波算法，提出一種具備動(dòng)態(tài)保護(hù)式的稱重系統(tǒng)。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)采用當(dāng)前運(yùn)行效率較高的DSP芯片來作為主控CPU，引入運(yùn)行速度極高的AD轉(zhuǎn)換器，結(jié)合公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)需求的搭建具備科學(xué)性的硬件系統(tǒng)平臺(tái)，對車輛數(shù)據(jù)信息采集與處理打下基礎(chǔ)。搭建平均值濾波和中位值濾波結(jié)合的算法，將其作為軟件設(shè)計(jì)的主體，以便于增強(qiáng)公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)運(yùn)行效率，滿足實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化對車輛重量檢測管控目標(biāo)，滿足當(dāng)前社會(huì)對交通運(yùn)輸領(lǐng)域的需求。

2 公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)構(gòu)成

針對車輛動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)來說，主要涵蓋了稱重平臺(tái)、稱重梁、稱重桿、傳感器、硬件控制單位等內(nèi)容。為了有效降低稱重臺(tái)造成的阻力，可以通過桿限制的方式，將稱重臺(tái)的位置在拉桿控制下，水平位置位移不超過2 cm，并且確保拉桿的方向施工保持不變。所以，在公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，稱重臺(tái)裝置和傳感器相裝置一般會(huì)藏在地下，并且通過混凝土澆筑的方式，借助傳感器的力量將采集到車輛重量信息。

3 公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（1）主要硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要涵蓋了數(shù)據(jù)信號處理器DSP、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、信號處理電路、人機(jī)接口電路、硬件時(shí)鐘模塊、通信模塊等項(xiàng)目構(gòu)建而成。在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，DSP作為公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)當(dāng)中的主要控制中心，其主要目的便是對硬件系統(tǒng)當(dāng)中不同硬件設(shè)備進(jìn)行控制，完成車輛數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)化采集，并且有效開展數(shù)據(jù)信息的數(shù)字濾波矯正、數(shù)字信息實(shí)施存儲(chǔ)和分析。借助有效的管控，完成對車輛數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)運(yùn)算、顯示、傳輸。此外，公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)硬件系統(tǒng)，還可以結(jié)合主機(jī)計(jì)算機(jī)所發(fā)出的指令要求，對被檢測對象開展壓力參數(shù)的數(shù)據(jù)調(diào)控，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面管理，完成圖形功能與參數(shù)設(shè)備、系統(tǒng)分析自主診斷。

（2）軟件、抗干擾設(shè)計(jì)。在公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容主要涵蓋了頂層文件、鍵盤輸入管理項(xiàng)目、時(shí)鐘管理項(xiàng)目、數(shù)據(jù)信息讀寫處理項(xiàng)目、聲光報(bào)警管理項(xiàng)目、數(shù)據(jù)項(xiàng)目顯示管理、通信項(xiàng)目等內(nèi)容。在公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，因?yàn)楸粰z測的重量是直流信號，所以在進(jìn)行動(dòng)態(tài)化實(shí)時(shí)檢測時(shí)，直流信號很容易受到外界噪聲的干擾，直接影響了車輛檢測信息的精準(zhǔn)性。為此，可以通過減小傳感器漂移的手段，借助數(shù)字濾波來消除干擾信號。在開展減少傳感器漂移設(shè)計(jì)時(shí)，可以在硬件設(shè)置當(dāng)中增加凋零電路，這樣在系統(tǒng)運(yùn)作的過程中，便可以促使傳感器空載時(shí)的傳出模擬電壓U0為0，但是傳感器輸出漂移相對較大，為了防止空載輸出位負(fù)電壓，那么便可以將U0調(diào)節(jié)為正值，構(gòu)建出W與U的線性關(guān)系，確保“U=K·W+U0”。那么在進(jìn)行干擾信號消除具體實(shí)施時(shí)，便可以對多次采樣結(jié)果進(jìn)行合理排序，通過由小到大排序的形式，將最大的2個(gè)和最小的2個(gè)去掉，然后對剩下的數(shù)據(jù)信息取平均值，確保公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與高效性。

4 公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析

為了確保優(yōu)化后的公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)運(yùn)行效率，通過不通過車輛現(xiàn)場走車實(shí)驗(yàn)的方式，對車輛的軸重進(jìn)行稱重。車輛的總體重量等于前車軸重量+后車軸重量。選擇不同類型的車以不同速度勻速通過行駛臺(tái)，每次試驗(yàn)開展10次，通過對稱重?cái)?shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，分析公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的應(yīng)用效率。當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息分析，被測量車輛最低時(shí)速為8.5 km/h 時(shí)，最大相對誤差為-0.94%。通過數(shù)據(jù)分析可以看出，公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)傳感器精準(zhǔn)度較高。被測量車輛最高時(shí)速為19.1 km/h，最大相對誤差為3.52%，這表示了傳感器測量精度在該車速情況下有所降低，但是仍在可以應(yīng)用的范圍當(dāng)中。這表明了，車速通過行駛臺(tái)速度越低，那么測量精準(zhǔn)度越高;車速通過行駛臺(tái)速度越高，那么測量精準(zhǔn)度越低，但是總體來說該公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)具備極大應(yīng)用性。

5 結(jié)束語

總而言之，公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)展現(xiàn)著我國公路工程發(fā)展水平以及軟件工程發(fā)展水平。當(dāng)前我國公路工程當(dāng)中已經(jīng)普遍應(yīng)用了公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，但是其性能和使用效率還存在很大的提升空間。公路車況對稱重結(jié)果也有著直接影響，車輛振動(dòng)頻率、車輛輪胎特性、車速等因素，都對公路動(dòng)態(tài)稱重處理帶來了影響，為此我國相關(guān)領(lǐng)域研究人員，必須要積極創(chuàng)新，對原本的公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在提升測量精準(zhǔn)度的基礎(chǔ)上，促進(jìn)我國公路管理事業(yè)穩(wěn)定、信息化發(fā)展。

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