一种自供电免维护货车载重实时监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自供电免维护货车载重实时监测系统，包括用于获取货车车轴应变信息的转子载重测量系统、用于对货车载重信息进行计算分析处理的定子信息处理系统和用于给所述转子载重测量系统进行实时供电的供电系统；可满足货车在运行状态下随时随地监测的要求，其具有实时跟踪监控、运行成本低、节省了大量安装维护所需的人力物力、避免了因为静态测量造成的交通堵塞。

【技术实现步骤摘要】
一种自供电免维护货车载重实时监测系统
本专利技术涉及车辆违法管理
，具体涉及一种自供电免维护货车载重实时监测系统。
技术介绍
随着社会的发展与城市化进程的加快，各式各样的货车越来越多，它们在为经济发展城市建设助力的同时也带来了许多安全隐患。特别是超载问题，屡治不愈，虽然有关部门加强了管理力度，但仍难得到满意的效果。车辆过磅是目前公路上静态测量车辆载重的基本方式，但是这样方式存在着许多缺点：测量时间、地点受限，存在车辆绕行等情况；浪费人力物力；容易产生交通拥堵。因此，有必要设计一种实时跟随货车、免维护的货车载重监测系统解决上述问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术旨在提供一种自供电免维护货车载重实时监测系统，该系统可有效实时监测货车的载重，杜绝人为干预，通过北斗短报文通信将载重信息反馈到交通管理部门和公安部门。技术方案：一种自供电免维护货车载重实时监测系统，包括：用于获取货车车轴应变信息的转子载重测量系统、用于对货车车轴应变信息进行计算分析处理的定子信息处理系统和用于给所述转子载重测量系统进行实时供电的供电系统；所述转子载重测量系统包括设置在货车车轴上并用于监测货车车轴上的应变信息的应变片激励模块和用于采集和发送应变信息的转子微处理单元；所述定子信息处理系统包括通信模块和用于对货车车轴应变信息进行计算分析处理的定子微处理单元，所述通信模块用于接收所述转子载重测量系统传输的货车车轴应变信息和用于将货车车轴应变信息计算得到的货车载重信息发送至信息中心。r>进一步的，所述供电系统包括设置在货车车轴上的线圈组、固定在货车车体之上的永磁体和整流稳压电路，所述线圈组的线圈切割永磁体的磁感器，感应产生电能，所述整流稳压电路与线圈组连接，用于对电能进行整流、滤波、稳压和存储，产生所述转子载重测量系统所需的能量。进一步的，所述应变片激励模块包括用于产生与货车载重相关的微应变信号的应变片、用于放大微应变信号的放大器、用于将放大器输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器和用于提供基准电压的基准电压芯片；所述应变片水平固定在车轴上，所述放大器与应变片相连，所述模数转换器与放大器相连，所述基准电压芯片与模数转换器和转子微处理单元相连，所述转子微处理单元与模数转换器相连。进一步的，所述通信模块包括：无线通信模块，用于接收所述转子载重测量系统传输的货车车轴应变信息；北斗短报文通信模块，用于将货车车轴应变信息计算得到的货车载重信息发送至信息中心。进一步的，所述无线通信模块包括与所述转子微处理单元连接的无线数据发送模块和与所述定子微处理单元连接的无线数据接收模块。进一步的，所述定子微处理单元根据下式对货车车轴应变信息进行分析处理，获得货车载重信息：其中，G为车轴质量，L为车轴总长，X2k-1、X2k为任意一车轴受力端到车轴中点的距离，Y2k-1、Y2k为任意一车轴安装应变片的位置到该车轴中点的距离，M2k-1、M2k为任意一车轴由应变片测得的弯矩大小，F2k-1、F2k为任意一车轴受力大小，G车为车辆载重，n为车辆车轮数目，k为车辆车轴数目，且n＝2k，k＝1，2，...。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1、本专利技术针对货车载重难以跟踪监控的问题，提出了自供电免维护的实时监测系统，实时采集发送车辆的载重信息，并通过定子信息处理系统对数据进行处理与传输，对货车的载重实现了跟踪监控。2、本专利技术针对货车狭小空间下装置安装及供电问题作出了创新，利用短距离无线传输的优势，省去了不必要的接线麻烦，通过在车轴及减震器处增加发电装置实现系统自供电，既对系统的运行提供了保证，又方便了整个装置的安装，不必再接车载电源以及更换电池，可实现车辆运行情况下的永久实时测量与监控。3、本专利技术利用北斗卫星通信覆盖广的优势，完成数据的收发。北斗卫星通信满足了测载重数据收发频率不高的场合，同时北斗数据的收发延迟仅为3～4s，符合载重测量中数据传输的实时性要求。北斗卫星通讯的丢包率为5％左右，实际测量中通过多次发送保证数据的传输成功率。同时，本系统也利用了北斗短报文设备价格低廉，适合车载的特点，减少了系统的成本。附图说明图1为本专利技术系统示意图；图2为本专利技术的免维护自供电电源示意图；图3为本专利技术的转子载重测量系统示意图；图4为本专利技术的定子信息处理系统示意图；图5为车轴受力分析图。具体实施方式本专利技术提供自供电免维护货车实时载重监测系统和监测装置，针对货车载重监测的方式进行全新的设计，以满足货车在运行状态下对于载重随时随地监测的要求，并可以把相关信息数据传输到外部的信息中心，有着传统的静态测量载重方式不具有的优点。下面通过说明书附图和具体实施例对本专利技术进行详细和具体的介绍，以使更好地理解本专利技术，但是下述实施例并不限制本专利技术范围。实施例1参阅图1所示，本实施例提供一种自供电免维护货车实时载重监测系统，用于载重货车在全球任意地点的实时载重监测与数据汇总，包括：一转子载重测量系统1，用于检测车轴的微应变信号，并将检测的微应变信号通过无线通信模块21(Zigbee无线模块)发送至定子信息处理系统2，其包括用于产生与货车载重相关的微应变信号的应变片11、用于放大微应变信号的放大器12、用于将放大器输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器13、用于提供精确基准电压的基准电压芯片14和用于采集和发送应变信息的转子微处理单元15，应变片11水平固定在车轴上，放大器12与应变片11相连，模数转换器13与放大器12相连，基准电压芯片14与模数转换器13和转子微处理单元15相连，转子微处理单元15与模数转换器13相连，具体连接关系可参见图3；在一些实施例中，采用应变片、24-Bit超高精度AD转换器ADS1255、高精度电压基准芯片REF192及仪器用信号放大芯片INA128。一定子信息处理系统2，参阅图4所示，其包括：一无线通信模块21、一定子微处理单元22和一北斗短报文通信模块23，定子微处理单元22通过无线通信模块21与转子微处理单元15连接，用于接受微应变信号，并对微应变信号进行计算分析处理，以获得货车的载重信息并通过北斗短报文通信模块23将货车的载重信息实时发送至信息中心；北斗短报文通信模块23直接连接到定子微处理单元22，接收需要传输的载重信息，通过低噪声放大器24、射频芯片25、基带芯片26和功率放大器27将信息发送至信息中心。在一些实施例中，无线通信模块21采用Zigbee无线模块，定子微处理单元22采用基于Arm核心的STM32微处理器。一免维护自供电电源3，包括线圈组31、永磁体32和整流稳压电路33，其中线圈组间隔相同角度缠绕在车轴上，该线圈组31与整流稳压电路33连接，用于产生转子载重测量系统1所需能量；永磁体32固定在车体上，用于使线圈切割其磁感线，产生感应电流；整流稳压电路33由整流稳压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自供电免维护货车载重实时监测系统，其特征在于：包括：用于获取货车车轴应变信息的转子载重测量系统、用于对货车车轴应变信息进行计算分析处理的定子信息处理系统和用于给所述转子载重测量系统进行实时供电的供电系统；/n所述转子载重测量系统包括设置在货车车轴上并用于监测货车车轴上的应变信息的应变片激励模块和用于采集和发送应变信息的转子微处理单元；/n所述定子信息处理系统包括通信模块和用于对货车车轴应变信息进行计算分析处理的定子微处理单元，所述通信模块用于接收所述转子载重测量系统传输的货车车轴应变信息和用于将货车车轴应变信息计算得到的货车载重信息发送至信息中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种自供电免维护货车载重实时监测系统，其特征在于：包括：用于获取货车车轴应变信息的转子载重测量系统、用于对货车车轴应变信息进行计算分析处理的定子信息处理系统和用于给所述转子载重测量系统进行实时供电的供电系统；
所述转子载重测量系统包括设置在货车车轴上并用于监测货车车轴上的应变信息的应变片激励模块和用于采集和发送应变信息的转子微处理单元；
所述定子信息处理系统包括通信模块和用于对货车车轴应变信息进行计算分析处理的定子微处理单元，所述通信模块用于接收所述转子载重测量系统传输的货车车轴应变信息和用于将货车车轴应变信息计算得到的货车载重信息发送至信息中心。


2.根据权利要求1所述的一种自供电免维护货车载重实时监测系统，其特征在于：所述供电系统包括设置在货车车轴上的线圈组、固定在货车车体之上的永磁体和整流稳压电路，所述线圈组的线圈切割永磁体的磁感器，感应产生电能，所述整流稳压电路与线圈组连接，用于对电能进行整流、滤波、稳压和存储，产生所述转子载重测量系统所需的能量。


3.根据权利要求1所述的一种自供电免维护货车载重实时监测系统，其特征在于：所述应变片激励模块包括用于产生与货车载重相关的微应变信号的应变片、用于放大微应变信号的放大器、用于将放大器输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器和用于提供基准电压的基准电压芯片；
所述应变片水平固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙燈峰，李响，赖华楷，徐佳文，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32