一种车载称重模块制造技术

本发明专利技术提供一种车载称重模块，该模块包括ARM9微处理器单元、重量信号模数转换单元、倾角与速度测量单元、北斗与GPS定位单元、车载电源单元、数据存储单元、彩色触摸屏显示单元、WIFI及Zigbee短程无线数传单元、3G及GPRS远程无线数传单元，ARM9微处理器单元内嵌uC/OS-II操作系统。本发明专利技术通过在车辆上的称量传感装置获知车辆的载重信息，并利用对车辆行驶/停放倾角、行驶速度及加速度等测量到的参量进行修正与补偿，最终获得较高精度的车辆载荷测量值。能实现载重车辆自身载荷实时测量，能够进行载重数据现场标定和数据现场修正，定位准确，测量误差小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是基于Zigbee的一种载重车辆自身载荷实时测量的称重模块。
技术介绍
Zigbee是基于IEEE802. 15. 4标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线自组网通讯技术。当前也有研究机构或企业在进行车载称重模块的研制与开发，但其不具备局域网络能力，连接外设主要是基于有线信号传输技术，即称量信号的传输采用串行总线接口(常用的为RS232或CAN接口进行)，该方式由于必须使用电缆将信息传递设备进行互联，在进行现场标定，信息高效高速获取等操作中造成一定的不便。同时，使用Zigbee无线局域网技术，可以在物流车队集体行驶时，利用其多跳路由功能，将车队中每列车辆的载重数据由头车(指挥车)进行统一汇总，然后使用GPRS消息模式远传，从而节省短消息使用费；或当车队中某辆车的GPRS模块失效，利用Zigbee的路由功能，转而由其它GPRS模块有效的车辆代为发送，从而保障信息链路的畅通无阻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种车载称重模块，能实现载重车辆自身载荷实时测量，能够进行载重数据现场标定和数据现场修正，定位准确，测量误差小。本专利技术的技术方案是一种车载称重模块，其特征是该模块包括ARM9微处理器单元、重量信号模数转换单元、倾角与速度测量单元、北斗与GPS定位单元、车载电源单元、数据存储单元、彩色触摸屏显示单元、WIFI及Zigbee短程无线数传单元、3G及GPRS远程无线数传单元，ARM9微处理器单元内嵌uC/OS-1I操作系统；其中重量信号模数转换单元为安装在载重车辆轮轴上的多路应力应变传感器提供激励电源，同时实时地将多路应力应变传感器感知到的车辆轴载荷电信号进行调理、放大和快速高精度模数转换，并由ARM9微处理器单元实时地获取该数据；ARM9微处理器单元同时从倾角与速度检测单元获知当前车辆的行驶状态数据，并结合该数据对获得的载荷数据进行修正与补偿，最终得到载重车辆的载荷数据；ARM9微处理器单元同时从北斗与GPS定位单元获取地理定位信息，并将该信息和车辆载荷信息、行驶信息显示在液晶显示屏上，同样的，在设定好车辆识别码后，ARM9微处理器单元将按时把这些信息和车辆识别码通过3G/GPRS/WIFI/Zigbee通道无线传递至信息控制中心服务器；ARM9微处理器同时将车辆信息通过WIFI传递给驾驶室中的平板电脑。本专利技术的特点1、该模块能够实时对车辆载荷进行动态称量，并运用辅助信息(车辆行驶速度、爬坡/下坡角度或水平行驶等)对称量数据进行修正，使得称量误差优于2%。2、该模块能够同时使用GPS和北斗进行地理信息定位，定位误差小于50米。3、该模块能够通过3G或GPRS将数据进行无线远距离远传。4、该模块能够通过WIFI或Zigbee将数据进行无线近距离高速传输。5、该模块能够进行载重数据现场标定和数据现场修正。6、符合车辆仪表使用规范,抗震动、抗电磁干扰，可靠性高。与同类装置相比的不同点:1、使用辅助信息对称量信息进行修正和补偿。 2、同时使用GPS和北斗进行定位。3、具备WIFI或Zigbee将数据进行无线近距离高速传输功能。附图说明图1是本专利技术的系统结构图。图2是本专利技术的任务结构框图。图3是主函数流程图。图4是采样称重函数流程图。图5是速度与倾角测量流程图。图6是显示和触控流程图。图7是SD卡存储流程图。图8是地理定位流程图。图9是近距离无线通讯流程图。图10是远程无线通讯流程图。具体实施例方式如图1，该模块以嵌入式ARM芯片为核心，由具有500Hz采样率，16BIT分辨率的快速高精度重量信号模数转换单元、倾角与速度测量单元、GPS定位单元、适应汽车系统电源供电的扩40VDC宽输入电源单元、IG字节数据存储单元、4.3”彩色触摸屏显示单元、WIFI和3G数据无线传送单元组成。该装置安装在载重车辆的驾驶室内，电源单元与车辆的24V供电系统连接，重量信号转换单元与安装在载重车辆轮轴上的应力应变传感器相连接。当车辆电源接通后，车载电源单元将24VDC电源变换为系统工作需要的稳定电源(5VDC及3.3VDC)。以ARM9微处理器为核心的处理单元内嵌uC/OS-1I多任务操作系统，上电后，处理器单元在嵌入式多进程应用软件的控制下开展载重车辆重量综合测量以及车辆行驶坐标地理定位、系统状态显示、工作参数设定、系统信息数据无线传输的工作。系统各功能依托于基于uC/OS-1I操作系统平台开发的嵌入式多进程应用软件，7个主要任务分别以任务模块的形式协同工作，由操作系统来进行各任务的调度和管理，任务结构框图如图2所示。根据uC/OS-1I操作系统的程序设定，TASK0^TASK6依次具有降低的优先级，即只有当TASKO的称重函数段运行结束，程序运行到节拍延时OSTimeDly ()时，操作系统才会执行TASKl，依次类推；而当高优先级的TASKO的节拍延时结束时，TASKO会强制剥夺另一个正在运行的低优先级的任务而进入运行状态，流程图如图3所示。从图2中可以看到，任务的执行有些像中断任务的操作。7个主要任务的优先级次序由高到低依次为TASKO、TASKU TASK2、TASK3、TASK4、TASK5、TASK6。各个任务的流程图分别如图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示。系统上电后，最先执行TASKO的任务，即进行任务初始化后，执行载重信号采样任务，并通过由公共数据交换区提供的车辆行驶的倾角与速度两个参量来对称量数据进行修正，并将修正后的车辆载重数据通过公共数据区提供给其它任务使用，然后，将系统控制权移交给下一优先权TASKl任务，以此类推，系统控制权最终将交给TASK7使用。然而，由于TASKO设有定时周期循环条件，因此当定时周期时刻到了后，会将系统控制权从正在使用该权利的其它TASKx任务中强行剥夺过来，直到完成TASKO周期采样任务后，再将控制权还给被剥夺控制权的TASKx任务。而其他任务并没有周期定时条件，因此将按照优先权顺序依次执行各个任务。本专利技术的重要特点是实现了可靠的车载称量技术，即使用通过在车辆上的称量传感装置获知车辆的载重信息，并利用对车辆行驶/停放倾角、行驶速度及加速度等测量到的参量进行修正与补偿，最终获得较高精度的车辆载荷测量值，该方法全国领先。载重信号具体的修正方法如下:a)事先确定一个固定的采集周期T，在该采集周期内，CPU模块通过解析由AD模块传递的数据实时获取传感器称重内码值，并通过二级平滑均值滤波算法滤除称重信号中高频噪声部分对信号的干扰，获得该周期内的实时动态载荷采样值y(t)；b) CPU模块通过解析速度模块传递的数据实时获取车辆的行驶速度信号，并通过简单平均计算出该周期内的平均速度v(t)； c)CPU模块通过解析加速度模块传递的数据实时获取车辆的加速度和倾角，并通过公式计算出取该周期内的倾斜角度V和加速度a(t)，其中加速度参量数a(t)=a0(t) + gsin￥,式中Btl(t)为车辆在坡度为0的路面行驶的加速度，V为路面坡度，-10。彡 V 彡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载称重模块，其特征是该模块包括ARM9微处理器单元、重量信号模数转换单元、倾角与速度测量单元、北斗与GPS定位单元、车载电源单元、数据存储单元、彩色触摸屏显示单元、WIFI及Zigbee短程无线数传单元、3G及GPRS远程无线数传单元，ARM9微处理器单元内嵌uC/OS?II多任务操作系统；其中重量信号模数转换单元：为安装在载重车辆轮轴上的多路应力应变传感器提供激励电源，同时实时地将多路应力应变传感器感知到的车辆轴载荷电信号进行调理、放大和快速高精度模数转换，并由ARM9微处理器单元实时地获取该数据；ARM9微处理器单元同时从倾角与速度检测单元获知当前车辆的行驶状态数据，并结合该数据对获得的载荷数据进行修正与补偿，最终得到载重车辆的载荷数据；ARM9微处理器单元同时从北斗与GPS定位单元获取地理定位信息，并将该信息和车辆载荷信息、行驶信息显示在液晶显示屏上，同样的，在设定好车辆识别码后，ARM9微处理器单元将按时把这些信息和车辆识别码通过3G/GPRS/WIFI/Zigbee通道无线传递至信息控制中心服务器；ARM9微处理器同时将车辆信息通过WIFI传递给驾驶室中的平板电脑。

【技术特征摘要】
1.一种车载称重模块，其特征是该模块包括ARM9微处理器单元、重量信号模数转换单元、倾角与速度测量单元、北斗与GPS定位单元、车载电源单元、数据存储单元、彩色触摸屏显示单元、WIFI及Zigbee短程无线数传单元、3G及GPRS远程无线数传单元，ARM9微处理器单元内嵌uC/OS-1I多任务操作系统； 其中重量信号模数转换单元:为安装在载重车辆轮轴上的多路应力应变传感器提供激励电源，同时实时地将多路应力应变传感器感知到的车辆轴载荷电信号进行调理、放大和快速高精度模数转换，并由ARM9微处理器单元实时地获取该数据； ARM9微处理器单元同时从倾角与速度检测单元获知当前车辆的行驶状态数据，并结合该数据对获得的载荷数据进行修正与补偿，最终得到载重车辆的载荷数据； ARM9微处理器单元同时从北斗与GPS定位单元获取地理定位信息，并将该信息和车辆载荷信息、行驶信息显示在液晶显示屏上，同样的，在设定好车辆识别码后，ARM9微处理器单元将按时把这些信息和车辆识别码通过3G/GPRS/WIFI/Zigbee通道无线传递至信息控制中心服务器； ARM9微处理器同时将车辆信息通过WIFI传递给驾驶室中的平板电脑。2.如权利要求1所述的车载称重模块，其特征是载重信号的修正方法如下: a)事先确定一个固定的采集周期T，在该采集周期内，CPU模块通过解析由AD模块传递的数据实时获取传感器称重内码值，并通过二级平滑均值滤波算法滤除称重信号中高频噪声部分对信号的干扰，获得该周期内的实时动态载荷采样值y(t)； b)CPU模块通过解析速度模块传递的数据实时获取车辆的行驶速度信号，并通过简单平均计算出该周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晨光，张伟，袁玉华，施红闫，李炜，窦丹丹，
申请(专利权)人：陕西电器研究所，
类型：发明
国别省市：