车载无线无源称重检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种车载无线无源称重检测系统及其检测方法，该系统包括：车载无线无源声表面波称重模块，包含单个或多个无线无源的SAW压力传感器，安装于车辆承载结构的承载结构内，测量车辆载荷重量；射频天线模块，安装于道路旁或道路上方的架杆上，便于查询所有通行车辆的压力传感器的信息；本发明专利技术可兼具多普勒测速功能，同时还具有结构简单、监控装置安装布置灵活性高、不影响道路正常通行、恶劣环境耐受能力强等特点，车辆可以保持高速通过监测点，从根本上解决了现有超载检测系统存在的诸多的问题。

Vehicle mounted wireless passive weighing detection system and detection method thereof

The invention provides a wireless passive vehicle weighing system and a method for detecting the system includes vehicle wireless passive surface acoustic wave weighing module, SAW pressure sensor contains one or more wireless passive, installed in the vehicle bearing structure of the bearing structure, vehicle load measurement; RF antenna module, frame rod is arranged on the upper part beside the road or on the road, to facilitate the query of pressure sensor information of all vehicles; the present invention has Doppler velocity function, but also has the advantages of simple structure, high flexibility monitoring device installation layout, without affecting the normal road traffic, bad environment tolerance ability, the vehicle can keep high speed through the monitoring point, fundamentally to solve many problems existing overload detection system.

【技术实现步骤摘要】
车载无线无源称重检测系统及其检测方法
本专利技术涉及一种检测系统及其检测方法，具体地，涉及一种车载无线无源称重检测系统及其检测方法。
技术介绍
一直以来，超载车辆都是交通安全和桥梁维护的严重威胁，由于超载车辆碾压，路面极易出现龟裂、坑槽、沉陷、翻浆、车辙、桥梁铺装破碎、板体断裂等病害，每年都要投入巨额资金进行维修，不仅是路政建设的极大负担，还造成了极大的交通安全隐患。重量测量和称重监测系统应用于现代社会生产生活的方方面面，尤其是在交通运输、工业生产线、仓储物流等领域有着不可替代的地位，在控制车辆超载、物流管理、工业生产线自动化运行过程中发挥了极其重要的作用。目前，大多数车辆载重检测都是通过设立专门的称重站卡，采用静态汽车衡或动态汽车衡进行称重，实现车辆重量检测。实际应用经验表明此类有线称重监测系统存在以下问题：一、称重仪表与计算机及其他附件之间的连接需要布线，布线的隐蔽性和维护方便性之间难以取舍，且线缆暴露在环境中存在受日晒、车辆碾压等风险，容易老化损坏，造成使用成本高昂。二、各种接口对线缆长度、传输性能及负载数量都有严格要求。在恶劣的电气、电磁等环境中，布线较长时则容易受到外界干扰，影响系统的精度和可靠性。三、设立专门站卡对车辆进行称重检测需要车辆停车或减速，会造成道路通行效率降低，易造成交通拥堵。同时也需要专人看守、操作，消耗更多人力，导致检测覆盖的时间、空间受限，不能实现全天候全路段的实时监控。相较于有线传输系统，采用无线传输的系统在长距离、多负载、环境恶劣的情况下有着安装布置灵活、更换维护方便、易于扩展等优势。现有的无线称重检测系统均是通过常规的测量方案结合无线数传模块实现的，这种方案也存在着如下问题：十一、没有线缆连接导致其供电必须依靠电池实现，称重设备的连续工作时间受到了电池电量的限制，当电池电量过低时就必须中止工作，更换电池或者进行充电，操作过程较为繁琐，而且频繁的更换电池和充放电操作也降低了设备的可靠性。十二、由于称重设备内部有电池设计，设备封装需要具有优良的防水、防尘设计，造成设备成本很高。同样由于电池性能受温度影响较大，设备对工作场合的环境温度要求较高，在极端环境下甚至可能无法正常工作。十三、同样由于常用的无线数传模块通信质量容易受到其他无线信号影响，系统可靠性不高。无源无线SAW(SurfaceAcousticWave，表面波)传感器具有诸多优良特性：无线、纯无源性(不需要供电)、抗干扰能力强、耐用性高、能忍受恶劣的环境(-200～1000℃)。因此，SAW压力传感器在恶劣环境的传感领域有较为广泛的应用。SAW压力传感器的压电基片受到外力作用，产生的应变会导致SAW压力传感器的谐振频率发生变化，测量其谐振频率的变化即可测得SAW压力传感器所受外力大小。通过无线称重模块的应变结构上安装无线无源SAW压力传感器，通过射频信号查询SAW压力传感器所处的应变结构压力信息，即可实时测出称重模块的受力情况。相较于其他有线称重检测系统，基于无线SAW压力传感器实现的称重系统具有更高的灵活性和可靠性，更容易实现模块化；且SAW压力传感器结构更为简单，其维护成本也更为低廉；同样地，相比于传统基于数传方案的无线称重检测系统，无线SAW压力传感器具有纯无源、无需电池供电等优良特性，使其安装后可以长时间使用免维护，维护成本更低，对恶劣环境的耐受能力也更强，系统可靠性更高。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种车载无线无源称重检测系统及其检测方法，其可兼具多普勒测速功能，同时还具有结构简单、监控装置安装布置灵活性高、不影响道路正常通行、恶劣环境耐受能力强等特点，车辆可以保持高速通过监测点，从根本上解决了现有超载检测系统存在的诸多的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种车载无线无源称重检测系统，其特征在于，包括：车载无线无源声表面波称重模块，包含单个或多个无线无源的SAW压力传感器，安装于车辆承载结构的承载结构内，测量车辆载荷重量，接收由射频天线模块发出的查询射频信号，并将含有载重、车辆编码等信息的射频信号反射回射频天线模块，完成对车辆的编码和载重的测量；射频天线模块，安装于道路旁或道路上方的架杆上，便于查询所有通行车辆的压力传感器的信息，与传感器阅读模块连接，发射由传感器阅读模块产生的SAW压力传感器查询射频信号，接收车辆上SAW压力传感器反射回来的射频信号；传感器阅读模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，与射频天线模块、控制模块连接，在控制模块的控制下，完成SAW压力传感器查询信号的产生、SAW压力传感器信号接收处理、SAW压力传感器信息提取的功能；控制模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，与传感器阅读模块和通信模块连接，存储有控制程序，从传感器阅读模块获取传感器的信息，完成传感器信息处理、重量计算、超载判决与记录、多普勒测速功能，并通过通信模块完成数据收发、远程控制监测功能；通信模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，通过网络与远程控制中心、所述控制模块连接，完成所述控制模块与远程控制网络数据交换的功能；电源模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，为射频天线模块、传感器阅读模块、控制模块、通信模块、远程控制中心供电的设备；远程控制中心，通过网络及通信模块与所述控制模块进行数据交换的设施，具备状态监视、应急处置、远程控制的功能。优选地，所述SAW压力传感器安装于车载无线无源声表面波称重模块的至少一个受力应变结构内。优选地，所述车载无线无源声表面波称重模块的受力应变结构采用受压式称重结构或采用受拉式称重结构。优选地，所述SAW压力传感器既可通过单个称重模块完成重量的测量，也可依据车辆车型特征，通过多个车载无线无源声表面波称重模块以阵列的形式安装，共同完成重量的称量，以适配不同尺寸、不同车型的载重称量。优选地，所述控制模块从传感器阅读模块得到传感器信息，测得车载无线无源声表面波称重模块的受力情况，计算得到车辆的载荷重量和车辆的实际重量，并判定车辆是否超载，同时通过通信模块与远程控制中心实时数据交换。优选地，所述电源模块包括将市电转换为直流电的交直流变换模块、直流电源稳压模块、UPS备用电源模块。优选地，所述SAW压力传感器具备编码性能，反射的射频信号携带编码信息。优选地，所述SAW压力传感器采用贴片方式贴于车载无线无源声表面波称重模块的至少一个受力应变结构内，作为车辆上的称重模块，可直接测量应变结构受力应变情况。优选地，所述SAW压力传感器是免维护的纯无源无线传感器。本专利技术还提供一种车载无线无源称重检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：在控制模块的控制下，传感器阅读模块定时产生SAW压力传感器查询信号，查询信号通过射频天线模块发射出去，SAW压力传感器受激励后反射回相应的射频信号，经过传感器阅读模块的接收、解调、处理后，提取出通过车辆的载重、编码以及车速信息，控制模块根据测得的载重信息和车速信息，判决车辆超载、超速情况，记录并上报至远程控制中心。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：一，使用SAW压力传感器进行车辆称重检测，称重结构易于模块化，且能耐受极端恶劣环境，纯无源传感器无需电池供电，安装后免维护，降低了维护成本。多个SAW压力传感器还能组成传感器阵列，可以实现更灵活本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载无线无源称重检测系统，其特征在于，包括：车载无线无源声表面波称重模块，包含单个或多个无线无源的SAW压力传感器，安装于车辆承载结构的承载结构内，测量车辆载荷重量，接收由射频天线模块发出的查询射频信号，并将含有载重、车辆编码等信息的射频信号反射回射频天线模块，完成对车辆的编码和载重的测量；射频天线模块，安装于道路旁或道路上方的架杆上，便于查询所有通行车辆的压力传感器的信息，与传感器阅读模块连接，发射由传感器阅读模块产生的SAW压力传感器查询射频信号，接收车辆上SAW压力传感器反射回来的射频信号；传感器阅读模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，与射频天线模块、控制模块连接，在控制模块的控制下，完成SAW压力传感器查询信号的产生、SAW压力传感器信号接收处理、SAW压力传感器信息提取的功能；控制模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，与传感器阅读模块和通信模块连接，存储有控制程序，从传感器阅读模块获取传感器的信息，完成传感器信息处理、重量计算、超载判决与记录、多普勒测速功能，并通过通信模块完成数据收发、远程控制监测功能；通信模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，通过网络与远程控制中心、所述控制模块连接，完成所述控制模块与远程控制网络数据交换的功能；电源模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，为射频天线模块、传感器阅读模块、控制模块、通信模块、远程控制中心供电的设备；远程控制中心，通过网络及通信模块与所述控制模块进行数据交换的设施，具备状态监视、应急处置、远程控制的功能。...

【技术特征摘要】
1.一种车载无线无源称重检测系统，其特征在于，包括：车载无线无源声表面波称重模块，包含单个或多个无线无源的SAW压力传感器，安装于车辆承载结构的承载结构内，测量车辆载荷重量，接收由射频天线模块发出的查询射频信号，并将含有载重、车辆编码等信息的射频信号反射回射频天线模块，完成对车辆的编码和载重的测量；射频天线模块，安装于道路旁或道路上方的架杆上，便于查询所有通行车辆的压力传感器的信息，与传感器阅读模块连接，发射由传感器阅读模块产生的SAW压力传感器查询射频信号，接收车辆上SAW压力传感器反射回来的射频信号；传感器阅读模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，与射频天线模块、控制模块连接，在控制模块的控制下，完成SAW压力传感器查询信号的产生、SAW压力传感器信号接收处理、SAW压力传感器信息提取的功能；控制模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，与传感器阅读模块和通信模块连接，存储有控制程序，从传感器阅读模块获取传感器的信息，完成传感器信息处理、重量计算、超载判决与记录、多普勒测速功能，并通过通信模块完成数据收发、远程控制监测功能；通信模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，通过网络与远程控制中心、所述控制模块连接，完成所述控制模块与远程控制网络数据交换的功能；电源模块，安装于道路旁或道路上方的机柜内，为射频天线模块、传感器阅读模块、控制模块、通信模块、远程控制中心供电的设备；远程控制中心，通过网络及通信模块与所述控制模块进行数据交换的设施，具备状态监视、应急处置、远程控制的功能。2.根据权利要求1所述的车载无线无源称重检测系统，其特征在于，所述SAW压力传感器安装于车载无线无源声表面波称重模块的至少一个受力应变结构内。3.根据权利要求2所述的车载无线无源称重检测系统，其特征在于，所述车载无线无源声表面波称重模块的受...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩韬，刘持超，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31