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摘要：快速动态车辆超限检测系统是在小店原有超限检测的基础上加以改进。利用车辆牌照识别系统，在检测时对所检测的车辆信息抓拍并自动识别，通过计算机工作站连同过磅重量一同送至路侧的显示大屏，司机不需停车，根据显示屏信息行驶，真正实现了快速动态超限检测。
关键词：不停车；快速；超限检测；应用
中图分类号：U412.366 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)29-0039-02
1 小店不停车快速超限检测系统方案的提出
快速动态车辆超限检测系统是对在公路行驶的车辆进行重量检测的设备系统，包括以下几部分：动态称重系统、图像监控系统(车牌识别系统)、计算机系统、报警及显示系统、语音告知系统及供电照明系统组成。
快速动态车辆超限检测系统是在小店原有超限检测的基础上加以改进，利用车辆牌照识别系统，在检测时对所检测的车辆信息抓拍并自动识别，通过计算机工作站连同过磅重量一同送至路侧的显示大屏，司机不需停车，根据显示屏信息行驶。(包括自动识别车辆车牌、车辆外观信息、车辆总重等)，通过计算机工作站把车辆的总体信息一同送至路侧的显示大屏，自动显示重量、车牌、轴型、超限率等并进行语音提示，不需停车，按显示屏信息行驶，真正实现了快速动态超限检测。同时，该系统还继承了小店原检测系统可靠、稳定，动态称量、静态复称等特点，通过线圈检测器及红外线车辆分离器增强了系统的抗干扰性，提高了传感器在雨季和上冻后的检测效率及有效性。
2 小店不停车快速超限检测系统的系统布置及工作原理
不停车快速超限检测系统称重属于动态称重，具有功能齐全、自动化程度高、动态计量准确等优势，主要由以下几部分构成：
2.1 系统的核心——称重检测设备
称重检测设备由称重平台、称重传感器、限位器、接线盒、电缆线及基础框架等部分组成。称重台由型钢和钢板焊接而成，用以支撑称重传感器，具有足够的强度、刚度和良好稳定性。称重台具有复位功能，当其受到水平外力作用发生微小摆动时，重力作用会使其很快恢复到原来的位置，而当其受到过大水平的冲击力而摆动幅度较大时，纵、横向限位装置会限制其摆动幅度，确保稳定和安全，当外力消失时，称重台会自动恢复。
称重传感器采用电阻应变式传感器，以压阻式应变片为核心，具有灵敏度高、分辨率高、测量元件频率响应等特点。那什么是压阻式应变片呢?半导体材料受到应力作用时，其电阻率就会发生变化，这种现象被称为压阻效应。压阻式应变片就是采用压阻效应，利用半导体材料的体电阻制成的粘贴式应变片。在测量应变时，把压阻式应变片牢牢地贴在承载件的测点上，以保证电阻片的应变与承载件的应变相等。当传感器受到外力作用时，承载件的变形会导致紧贴在其上的压阻式应变片同时变形。从而引起电阻的变化。电阻变化率的大小与电阻片下被覆盖的试件处的平均应变成正比。
传感器应选用优质、具有特殊弹性体结构的合金钢。一端固定、一端悬空，在各应受敏感区域表面分别粘上R1(上左)，R2(下左)，R3(上右)，R4(下右)四片压阻式应变片，这样就构成了惠斯顿电桥，当直流电桥供电时，当受外力F作用时，弹性体变形，引起应变片R1、R3受拉伸，电阻值变大；R2、R4受压缩，电阻值减少，使电桥失去平衡，输出与外力F成正比的电压信号。这些信号经差动电桥，信号调节电路，信号放大电路后进入MD转换模块然后进入嵌入式计算机进行数据处理。具体到系统测量时，当被称重汽车单轴(双轴)重量经两侧轮胎作用于称台台面上时，使称台台面受到一个垂直向下的力，此力通过称台框型结构使称重传感器弹性体产生微小变形，称重传感器内部电阻桥路阻抗失去平衡输出与重量成正比例的电信号，经线性放大器，A/D转换成数字信号，由微处理器处理后，在称重仪表上显示出单轴(双轴)重量，在软件的控制下，顺序记录汽车各轴轴重，当收到车辆分离器送来的分离信号后，将数据整理后进人FIFO堆栈队列，等待向上位机发出。
2.2 线圈及车辆分离设备
线圈用于在称重系统中检测车辆的出现以及控制称重过程的开始和结束。其有效尺寸为2.4×0.8m(长×宽)，适用温度范围在45℃～+75℃，采用220VAC50 Hz电源，可以通过软件设定线圈的频率范围，具有较高的抗干扰性和可靠性。
车辆分离器是车辆分离的主要设备。它是用来区分单车、挂车及前后车辆的一组设备，其有效长度为6m，采用红外扫描进行车辆分离，分离器箱体选用厚度不小于1.5mm的不锈钢材料，可以保证在-40℃～+60℃温度、0～95％相对湿度的环境下正常工作，箱体内系统由发射器、接收器、控制盒、两条5芯带快速接插件的耐油线缆及一个带加热玻璃的红外线车辆分离器防护罩构成，其中52个光轴发射器和接收器是依靠其内部的发光器件和受光器件同步触发来确认光路是否导通，系统随即可检测出车辆的分离，这就对设备的精密程度提出了一定要求，因此发射器和接收器应按工作单元设置相应的LED状态指示灯，可以便于安装和工作状态的检查。而光轴之间的间距可控制在24mm以内，每束光的扫描时间为50us,这样可使系统分辨率控制在40mm，而系统响应时间则可小于10ms，而车可分离的最小间距小于等于200mm，可完全消除跟车现象，保证称重检测数据与车辆的一致性。控制盒是使红外线车辆分离器适应更宽电流范围，提供多种输出信号并实现对扫描模式和故障诊断功能的设备，加热防护罩采用不锈钢外壳，窗口采用恒温控制的电加热玻璃，可有效地保证系统在霜雪天气的正常工作。在此值得注意的是，在实际应用中，超限检测点出口车道经常会由于各种原因出现岛面被刮蹭的现象，因此为了确保车辆分离器的安全，有必要特别设置光栅防撞门架来做一定的保护。
2.3 数据采集及显示设备(系统)
2.3.1 图像摄像机是用来监视整个称重区域
抓拍所有进入称重区域车辆信息，同时在软件操作界面中显示并存储图像信息的设备。当称重信息传输到称重综合控制箱内时，便可完成信息的处理，度量和相应的程序控制。
2.3.2 路侧称重显示屏，是用于接收称重数据信息
显示测量车辆总重，超重轴序及超重率，并按称重结果指示车辆行驶方向的设备。数据接收控制电路是路侧称重显示屏的核心控制电路，在220VAC±15％、50Hz输入电压条件下。数据接收控制板接受CPU指令，完成与工控制机通信，指令接收及控制显示屏像素管。显示外屏由行驶车道指示、称重参数和红包警灯三部分组成，采用LED发光二极管作为发光器件，采集像素间距14mm，像素点组成为2红1绿的数据，并进行显示，显示行列数为48行×128列=6144点，显示汉字为2行×5列=10个，直观有效提供了被检测车辆的信息。
2.4 工控机是整个系统的中心控制装置
主要负责处理称重传感器和环形线圈传送的信息，及分析处理车辆载荷信息，将信息上传至路侧称重显示屏。
2.5 车牌自动识别器
其核心处理CPU采用高速多通道DSP，具有4800MIPS处理能力，设备内嵌识别软件包含视频采集，图像预处理，车牌检测，车牌切分，字符识别，跟踪比对，图像压缩、数据传输等模块，有效克服了外部触发(如地感线圈施工成本高，识别率低、识别速度慢等诸多弊端)，具有极高的识别精度和对复杂环境的适应力。
3 小店不停车快速超限检测系统流程
小店不停车快速超限检测系统通过上述超限检测点入口设备的轴重检测装置，红外线车辆分离器和车牌自动识别器等设备的联动工作，经数据采集，计算经过车辆每轴重量预检，联轴检测，区分前后车，采集并分析出每车每轴轴重、轴型、轴数、整车重量。并将车辆抓拍图片自动上传到检测室计算机，从而对车辆是否超重进行检测。具体流程如下，当有大型车辆根据标志牌指示进入称重车道后，按指示以5km/h速度通过称重平台，当车辆最后一轴通过称重平台后，路侧称重显示屏会显示相应车辆总重及超重率，同时检测室工控机显示车辆轴重和总重信息，如超重，则指示灯引导并有语音提示车辆驶出超限检测广场，如不超重且入口无车则引导其进入行驶车道。整个系统流程直观、准确、省时、高效。
关键词：不停车；快速；超限检测；应用
中图分类号：U412.366 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)29-0039-02
1 小店不停车快速超限检测系统方案的提出
快速动态车辆超限检测系统是对在公路行驶的车辆进行重量检测的设备系统，包括以下几部分：动态称重系统、图像监控系统(车牌识别系统)、计算机系统、报警及显示系统、语音告知系统及供电照明系统组成。
快速动态车辆超限检测系统是在小店原有超限检测的基础上加以改进，利用车辆牌照识别系统，在检测时对所检测的车辆信息抓拍并自动识别，通过计算机工作站连同过磅重量一同送至路侧的显示大屏，司机不需停车，根据显示屏信息行驶。(包括自动识别车辆车牌、车辆外观信息、车辆总重等)，通过计算机工作站把车辆的总体信息一同送至路侧的显示大屏，自动显示重量、车牌、轴型、超限率等并进行语音提示，不需停车，按显示屏信息行驶，真正实现了快速动态超限检测。同时，该系统还继承了小店原检测系统可靠、稳定，动态称量、静态复称等特点，通过线圈检测器及红外线车辆分离器增强了系统的抗干扰性，提高了传感器在雨季和上冻后的检测效率及有效性。
2 小店不停车快速超限检测系统的系统布置及工作原理
不停车快速超限检测系统称重属于动态称重，具有功能齐全、自动化程度高、动态计量准确等优势，主要由以下几部分构成：
2.1 系统的核心——称重检测设备
称重检测设备由称重平台、称重传感器、限位器、接线盒、电缆线及基础框架等部分组成。称重台由型钢和钢板焊接而成，用以支撑称重传感器，具有足够的强度、刚度和良好稳定性。称重台具有复位功能，当其受到水平外力作用发生微小摆动时，重力作用会使其很快恢复到原来的位置，而当其受到过大水平的冲击力而摆动幅度较大时，纵、横向限位装置会限制其摆动幅度，确保稳定和安全，当外力消失时，称重台会自动恢复。
称重传感器采用电阻应变式传感器，以压阻式应变片为核心，具有灵敏度高、分辨率高、测量元件频率响应等特点。那什么是压阻式应变片呢?半导体材料受到应力作用时，其电阻率就会发生变化，这种现象被称为压阻效应。压阻式应变片就是采用压阻效应，利用半导体材料的体电阻制成的粘贴式应变片。在测量应变时，把压阻式应变片牢牢地贴在承载件的测点上，以保证电阻片的应变与承载件的应变相等。当传感器受到外力作用时，承载件的变形会导致紧贴在其上的压阻式应变片同时变形。从而引起电阻的变化。电阻变化率的大小与电阻片下被覆盖的试件处的平均应变成正比。
传感器应选用优质、具有特殊弹性体结构的合金钢。一端固定、一端悬空，在各应受敏感区域表面分别粘上R1(上左)，R2(下左)，R3(上右)，R4(下右)四片压阻式应变片，这样就构成了惠斯顿电桥，当直流电桥供电时，当受外力F作用时，弹性体变形，引起应变片R1、R3受拉伸，电阻值变大；R2、R4受压缩，电阻值减少，使电桥失去平衡，输出与外力F成正比的电压信号。这些信号经差动电桥，信号调节电路，信号放大电路后进入MD转换模块然后进入嵌入式计算机进行数据处理。具体到系统测量时，当被称重汽车单轴(双轴)重量经两侧轮胎作用于称台台面上时，使称台台面受到一个垂直向下的力，此力通过称台框型结构使称重传感器弹性体产生微小变形，称重传感器内部电阻桥路阻抗失去平衡输出与重量成正比例的电信号，经线性放大器，A/D转换成数字信号，由微处理器处理后，在称重仪表上显示出单轴(双轴)重量，在软件的控制下，顺序记录汽车各轴轴重，当收到车辆分离器送来的分离信号后，将数据整理后进人FIFO堆栈队列，等待向上位机发出。
2.2 线圈及车辆分离设备
线圈用于在称重系统中检测车辆的出现以及控制称重过程的开始和结束。其有效尺寸为2.4×0.8m(长×宽)，适用温度范围在45℃～+75℃，采用220VAC50 Hz电源，可以通过软件设定线圈的频率范围，具有较高的抗干扰性和可靠性。
车辆分离器是车辆分离的主要设备。它是用来区分单车、挂车及前后车辆的一组设备，其有效长度为6m，采用红外扫描进行车辆分离，分离器箱体选用厚度不小于1.5mm的不锈钢材料，可以保证在-40℃～+60℃温度、0～95％相对湿度的环境下正常工作，箱体内系统由发射器、接收器、控制盒、两条5芯带快速接插件的耐油线缆及一个带加热玻璃的红外线车辆分离器防护罩构成，其中52个光轴发射器和接收器是依靠其内部的发光器件和受光器件同步触发来确认光路是否导通，系统随即可检测出车辆的分离，这就对设备的精密程度提出了一定要求，因此发射器和接收器应按工作单元设置相应的LED状态指示灯，可以便于安装和工作状态的检查。而光轴之间的间距可控制在24mm以内，每束光的扫描时间为50us,这样可使系统分辨率控制在40mm，而系统响应时间则可小于10ms，而车可分离的最小间距小于等于200mm，可完全消除跟车现象，保证称重检测数据与车辆的一致性。控制盒是使红外线车辆分离器适应更宽电流范围，提供多种输出信号并实现对扫描模式和故障诊断功能的设备，加热防护罩采用不锈钢外壳，窗口采用恒温控制的电加热玻璃，可有效地保证系统在霜雪天气的正常工作。在此值得注意的是，在实际应用中，超限检测点出口车道经常会由于各种原因出现岛面被刮蹭的现象，因此为了确保车辆分离器的安全，有必要特别设置光栅防撞门架来做一定的保护。
2.3 数据采集及显示设备(系统)
2.3.1 图像摄像机是用来监视整个称重区域
抓拍所有进入称重区域车辆信息，同时在软件操作界面中显示并存储图像信息的设备。当称重信息传输到称重综合控制箱内时，便可完成信息的处理，度量和相应的程序控制。
2.3.2 路侧称重显示屏，是用于接收称重数据信息
显示测量车辆总重，超重轴序及超重率，并按称重结果指示车辆行驶方向的设备。数据接收控制电路是路侧称重显示屏的核心控制电路，在220VAC±15％、50Hz输入电压条件下。数据接收控制板接受CPU指令，完成与工控制机通信，指令接收及控制显示屏像素管。显示外屏由行驶车道指示、称重参数和红包警灯三部分组成，采用LED发光二极管作为发光器件，采集像素间距14mm，像素点组成为2红1绿的数据，并进行显示，显示行列数为48行×128列=6144点，显示汉字为2行×5列=10个，直观有效提供了被检测车辆的信息。
2.4 工控机是整个系统的中心控制装置
主要负责处理称重传感器和环形线圈传送的信息，及分析处理车辆载荷信息，将信息上传至路侧称重显示屏。
2.5 车牌自动识别器
其核心处理CPU采用高速多通道DSP，具有4800MIPS处理能力，设备内嵌识别软件包含视频采集，图像预处理，车牌检测，车牌切分，字符识别，跟踪比对，图像压缩、数据传输等模块，有效克服了外部触发(如地感线圈施工成本高，识别率低、识别速度慢等诸多弊端)，具有极高的识别精度和对复杂环境的适应力。
3 小店不停车快速超限检测系统流程
小店不停车快速超限检测系统通过上述超限检测点入口设备的轴重检测装置，红外线车辆分离器和车牌自动识别器等设备的联动工作，经数据采集，计算经过车辆每轴重量预检，联轴检测，区分前后车，采集并分析出每车每轴轴重、轴型、轴数、整车重量。并将车辆抓拍图片自动上传到检测室计算机，从而对车辆是否超重进行检测。具体流程如下，当有大型车辆根据标志牌指示进入称重车道后，按指示以5km/h速度通过称重平台，当车辆最后一轴通过称重平台后，路侧称重显示屏会显示相应车辆总重及超重率，同时检测室工控机显示车辆轴重和总重信息，如超重，则指示灯引导并有语音提示车辆驶出超限检测广场，如不超重且入口无车则引导其进入行驶车道。整个系统流程直观、准确、省时、高效。