本发明专利技术公开的一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置及检测方法，面板和承载基体之间设置位移装置、压电模块和位移检测装置，压电模块将压力转化为电力为传感器和控制单元供电，并将各轴经过时的压电波形信号发送给控制单元，基于压电信号响应特征感知车辆轴数、轴重信息，输出敏感度高，波形响应特征显著，实时传输效果稳定，同时通过面板的位移量和加速度值表征车辆的称重时的状态，对车辆是否跳磅进行判定，避免车辆逃费，有效解决现有称重设备难以识别满载货车“跳磅”行为的弊端，通过压电发电技术实现检测设备自供能，有效拓宽道路工程领域清洁能源供给新途径，降低传统能耗。降低传统能耗。降低传统能耗。
【技术实现步骤摘要】
一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置及检测方法
[0001]本专利技术专利属于道路工程领域，涉及车辆称重检测，具体涉及一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置及检测方法。
技术介绍
[0002]为全面有效治理高速公路货车超限超载运输行为，进一步保障道路交通运输安全与便捷，自2020年起全国统一实施高速公路入口按照车(轴)型称重检测，目前轴组式称重检测设备凭借其称重范围大、精度高、适用广等优点被广泛应用。
[0003]现有的称重设备的工作依赖于传统电能供给，而且对满载货车“跳磅”行为有效识别能力较差的通病，“跳磅”是指车辆驾驶员通过精确控制车辆的离合器、油门和刹车系统，使轮胎经过称台时产生一个加速度，利用惯性原理改变称台的受力，达到减轻轴重的一种过磅手法，跳磅是计重收费过程中最常见的逃费方法，也最难界定的一种退费方法，现阶段对“跳磅”作弊行为的常规检测仍处于人工阶段。
[0004]因此，设计一种结构合理、易于操作，可满足精确、全自动检测的自供电式道路车辆称重设备显得尤为重要。
技术实现思路
[0005]针对现有车辆称重设备无法识别车辆跳磅以及测量不精确的问题，本专利技术提供一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置及检测方法，其结构简单操作方便，在保证车辆称重精确、全自动检测同时，能够通过自发电技术实现设备自供能，有效降低电网耗能，可应用推广于高速公路收费站入口称重检测。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置，包括控制单元、承载基体，以及设置在其顶部的面板，承载基体和面板之间设置位移装置、压电模块和位移检测装置；
[0008]所述承载基体两端分别设置位移装置，并沿车辆的行驶方向设置，位移装置为弹性部件，用于对面板受压后进行复位；
[0009]所述压电模块包括设置在承载基体上的外壳，以及填充在其内部的压电转换结构，压电转换结构的顶部设置应力保护垫块，压电转换结构用于将面板的压力转化为电力进行存储输出；
[0010]所述位移检测装置包括距离传感器、弹性部件、和触发构件；距离传感器与弹性部件连接，弹性部件的压缩方向沿车道线的方向设置，触发构件设置在面板的底部，用于面板移动时触发弹性部件使其压缩；
[0011]所述面板的底板设置加速度传感器，控制单元分别与加速度传感器、距离传感器和压电模块连接，控制单元用于接收面板的加速度至、位移量，以及压电模块输出的压电波形信号，并根据接收的参数确定车辆总轴重，以及输出车辆是否跳磅的判定结果。
[0012]优选的，所述位移装置包括上下叠置的水平位移装置和垂直位移装置；
[0013]所述垂直位移装置包括弹簧体，以及填充在弹簧内部的弹性填充体；
[0014]所述水平位移装置包括壳体，其内部填充高弹橡胶，高弹橡胶中预置动轴，动轴的上端与面板连接，下端与垂直位移装置滑动连接，壳体的宽度与动轴的直径相同，动轴的滑动方向沿车道线的长度方向设置。
[0015]优选的，所述动轴的两侧分别间隔设置有定轴，动轴的下端与垂直位移装置连接，上端与面板滑动连接。
[0016]优选的，所述压电转换结构为压电陶瓷。
[0017]优选的，所述面板的底部设置有传力传力装置，并位于压电模块的顶部，用于将面板的压力传导至应力保护垫块。
[0018]优选的，所述位移检测装置为两组，两组位移检测装置沿车道线的径向对称设置，并且弹性部件相对设置，触发构件设置在两个弹性部件之间。
[0019]优选的，所述弹性部件设置在导轨中，导轨用于控制弹性部件的压缩方向，位移传感器设置在弹性部件的端部。
[0020]优选的，所述触发构件为T型结构，其垂直壁的上端与面板连接，其水平臂的两端正对弹性部件的端部。
[0021]基于一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置的检测方法，获取车辆各轴经过面板时，压电模块的压电波形信号，以及面板的位移量和加速度值；
[0022]根据压电波形信号的数量确定车辆的轴数，同时根据各个压电波形信号的峰值确定车辆总轴重；
[0023]当加速度或/和位移量大于各自对应的阈值时，确定该车辆称重时跳磅。
[0024]优选的，所述车辆的重量的计算方法如下：
[0025][0026]G≤W
[0027]式中，G为车辆总轴重，W为车辆重量限值，i为车辆轴数，G
i
为车辆第i个轴的轴重，U
i
为车辆第i轴碾压面板时对应产生的压电信号波形的电压峰值，η为压电转换结构的力电转换效率压应力与电压比值，k为压应力与轴载重量的修正系数，k＞1。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0029]本专利技术提供的一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置，面板和承载基体之间设置位移装置、压电模块和位移检测装置，车辆经过检测装置碾压面板时位移装置变形并支撑面板，并在检测接收后使面板快速复位，同时压电模块将压力转化为电力为传感器和控制单元供电，并将各轴经过时的压电波形信号发送给控制单元，同时通过加速度传感器和距离传感器获取称重时面板的位移量和加速度值，基于压电信号响应特征感知车辆轴数、轴重信息，输出敏感度高，波形响应特征显著，实时传输效果稳定，同时通过位移量和加速度值表征车辆的称重时的状态，对车辆是否跳磅进行判定，避免车辆逃费，有效解决现有称重设备难以识别满载货车“跳磅”行为的弊端，通过压电发电技术实现检测设备自供能，有效拓宽道路工程领域清洁能源供给新途径，降低传统能耗。
附图说明
[0030]图1为本专利技术检测装置的侧视图；
[0031]图2为本专利技术检测装置的内部结构示意图；
[0032]图3为本专利技术检测装置的上部面板结构示意图；
[0033]图4为本专利技术检测装置的水平位移装置的结构示意图；
[0034]图5为本专利技术外接显示器的示意图；
[0035]图6为本专利技术压电模块和控制单元的原理示意图。
[0036]图中：1、封装壳体；2、位移装置；3、传力装置；4、压电模块；5、位移检测装置；6、储能装置；7、信息显示器；1-1、面板；1-2、承载基体、 1-3；电缆输出端口；1-1-1、摩擦面板；1-1-2、触发构件；1-1-3、加速度传感器；2-1、弹性填充体；2-2、弹簧体；2-3、水平位移装置；2-3-1、定轴； 2-3-2、动轴；3-1、传力构件；3-2、作动压板；4-1、外壳；4-2、压电转换结构；4-3、绝缘垫层；4-4、应力保护垫块；5-1、距离传感器；5-2、弹性部件；5-3、导轨；5-2-1、弹簧弹片；6-1、电路板；6-2、端口；6-3、储能电容；6-4、导线；8-1、车辆轴数指示灯；8-2、显示屏。
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0038]参阅图1-6，一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置，包括封装壳体1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置，其特征在于，包括控制单元、承载基体(1-2)，以及设置在其顶部的面板，承载基体(1-2)和面板之间设置位移装置(2)、压电模块(4)和位移检测装置(5)；所述承载基体(1-2)两端分别设置位移装置(2)，并沿车辆的行驶方向设置，位移装置(2)为弹性部件，用于对面板受压后进行复位；所述压电模块(4)包括设置在承载基体上的外壳(4-1)，以及填充在其内部的压电转换结构(4-2)，压电转换结构(4-2)的顶部设置应力保护垫块(4-4)，压电转换结构(4-2)用于将面板的压力转化为电力进行存储输出；所述位移检测装置(5)包括距离传感器(5-1)、弹性部件(5-2)、和触发构件(1-1-2)；距离传感器(5-1)与弹性部件(5-2)连接，弹性部件(5-2)的压缩方向沿车道线的方向设置，触发构件设置在面板的底部，用于面板移动时触发弹性部件(5-2)使其压缩；所述面板的底板设置加速度传感器，控制单元分别与加速度传感器、距离传感器和压电模块(4)连接，控制单元用于接收面板的加速度至、位移量，以及压电模块输出的压电波形信号，并根据接收的参数确定车辆总轴重，以及输出车辆是否跳磅的判定结果。2.根据权利要求1所述的一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置，其特征在于，所述位移装置(2)包括上下叠置的水平位移装置(2-3)和垂直位移装置；所述垂直位移装置包括弹簧体(2-2)，以及填充在弹簧内部的弹性填充体(2-1)；所述水平位移装置(2-3)包括壳体，其内部填充高弹橡胶，高弹橡胶中预置动轴(2-3-2)，动轴(2-3-2)的上端与面板连接，下端与垂直位移装置滑动连接，壳体的宽度与动轴的直径相同，动轴的滑动方向沿车道线的长度方向设置。3.根据权利要求2所述的一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置，其特征在于，所述动轴的两侧分别间隔设置有定轴，动轴的下端与垂直...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋志，杨杰，卢旭东，冒维峰，李海滨，马先坤，王海阳，
申请(专利权)人：山东高速股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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