一种载重车超载限制系统

摘要

本发明公开了一种载重车超载限制系统。其中，该系统包括监控模块,传感器组和限制单元。监控模块包括第一MCU、信号滤波器、信号放大器，及分别与第一MCU并联的稳压模块、执行触发接口、液晶显示模块和声光报警模块。传感器组包括安装于车辆的每组钢板弹簧上且与信号放大器连接的称重传感器、与第一MCU连接的角度传感器，及分别与第一MCU并联的车辆行驶判断电路和车辆振动判断电路。限制单元包括与执行触发接口连接的串口通信、与串口通信连接的第二MCU、与第二MCU连接的CAN控制器和与CAN控制器连接的CAN收发器，及与CAN收发器连接的相关CAN节点。本发明具有成本低、性能稳定和便于推广的效果。

权利要求

1.一种载重车超载限制系统的应用，具体如下：(1)初始的准备状态；

(2)线路保护监测电路是否发生异常；

(3)正常时，判断本次称量获得的载荷为车辆静态载荷，如果车辆在行驶中，则液晶显示模块显示“行驶”，MCU不做判断；

(4)若车辆未在行驶，则判断车辆振动是否在合理范围内；1)若不在合理范围内，则称重传感器、角度传感器采集信号传送给MCU处理；2)MCU计算车辆瞬态轴载、瞬态总载荷，及比较判断超载情况；3)MCU将信息发送到液晶显示模块上，显示道路坡度角、显示瞬态总载荷、轴载显示超载情况；4)如此，判断出车辆超载；5)若没有超载，则返回初始的准备状态；

6)若有超载，限制执行模块MCU向CAN总线发送停油信号持续5秒；

(5)若在合理范围内，则称重传感器、角度传感器采集信号传送给MCU处理；

(6)MCU计算车辆静态轴载、静态总载荷，及比较判断超载情况；

(7)MCU将信息发送到液晶显示模块上，显示道路坡度角、显示静态总载荷、轴载显示超载情况；

(8)如此，判断出车辆超载；若没有超载，则返回初始的准备状态；

(9)若有超载，超载声光报警启动触发限制执行模块；

(10)之后，限制执行模块向CAN总线发送停油信号车辆拒启动；

上述的线路保护监测电路发生异常时，超载声光报警启动触发限制执行模块；之后，限制执行模块向CAN总线发送停油信号车辆拒启动。

说明书

一种载重车超载限制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种车辆载重技术领域，特别涉及一种载重车超载限制系统。

背景技术

[0002] 近年来，车辆超限超载违法运输现象十分严重，不仅损坏公路基础设施，引发大量的道路交通事故，而且直接导致道路运输市场的恶性竞争和车辆生产使用秩序的混乱。目前，市面上的载重车超限制系统，它能有效限制载重车辆的超载行为，对于当前国家、社会和民众都有着巨大的实际作用和现实意义，具体：第一，它能极大防止现在全国多发的因车辆超重而导致的车祸事故，保护人民群众生命财产安全；第二，它能极大减少现在全国常见的道路、桥梁因为车辆超重导致的道路龟裂和桥梁垮塌事故，保护公共财产安全；第三，它能极大减少行政成本方便交通部门对货车超第三，它能极大减少行政成本方便交通部门对货车超第三，它能极大减少行政成本方便交通部门对货车超第三，它能极大减少行政成本方便交通部门对货车超第三，它能极大减少行政成本方便交通部门对货车超载行为的监控管理，节约社会资源；第四，它能一定程度减少部分地区人员在审查货车运输时的人为因素所造成腐败现象，将判断转变计算机测量，为我党反腐败斗争贡献力；第五，它能随时地对车载货物进行称重，提高企业的运行效率，降低企业成本，助推经济增长。由此产生的社会效益是显而易见，既规范了汽车运输业，也为社会发展做出了显著的贡献。为实现对车辆超载的控制管理，通常是在车辆上安装防超载检测器、超载感应器或超载远程监控装置，但是这类方式都侧重于超载感应或后台监控，通过LED闪烁对超载情况进行报警，无法实时形象的显示车辆的载重信息，无法设置或查询相应的称重传感器，人机交互性较差。另外，存在成本高的缺陷。

发明内容

[0003] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种成本低、性能稳定和便于推广的载重车超载限制系统。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供的一种载重车超载限制系统，其中，包括监控模块,与监控模块连接的传感器组和限制单元。监控模块包括第一MCU、与第一MCU连接的信号滤波器、与信号滤波器连接的信号放大器，及分别与第一MCU并联的稳压模块、执行触发接口(串口通信)、液晶显示模块和声光报警模块。传感器组包括安装于车辆的每组钢板弹簧上且与信号放大器连接的称重传感器、与第一MCU连接的角度传感器，及分别与第一MCU并联的车辆行驶判断电路和车辆振动判断电路。限制单元包括与执行触发接口连接的串口通信、与串口通信连接的第二MCU、与第二MCU连接的CAN控制器和与CAN控制器连接的CAN收发器，及与CAN收发器连接的相关CAN节点。

[0005] 在一些实施方式中，称重传感器为四个。

[0006] 一种载重车超载限制系统的应用，具体如下：

[0007] (1)初始的准备状态；

[0008] (2)线路保护监测电路是否发生异常；

[0009] (3)正常时，判断本次称量获得的载荷为车辆静态载荷，如果车辆在行驶中，则液晶显示模块显示“行驶”，MCU不做判断；

[0010] (4)若车辆未在行驶，则判断车辆振动是否在合理范围内；1)若不在合理范围内，则称重传感器、角度传感器采集信号传送给MCU处理；2)MCU计算车辆瞬态轴载、瞬态总载荷，及比较判断超载情况；3)MCU将信息发送到液晶显示模块上，显示道路坡度角、显示瞬态总载荷、轴载显示超载情况；4)如此，判断出车辆超载；5)若没有超载，则返回初始的准备状态；6)若有超载，限制执行模块MCU向CAN总线发送停油信号持续5秒；

[0011] (5)若在合理范围内，则称重传感器、角度传感器采集信号传送给MCU处理；

[0012] (6)MCU计算车辆静态轴载、静态总载荷，及比较判断超载情况；

[0013] (7)MCU将信息发送到液晶显示模块上，显示道路坡度角、显示静态总载荷、轴载显示超载情况；

[0014] (8)如此，判断出车辆超载；若没有超载，则返回初始的准备状态；

[0015] (9)若有超载，超载声光报警启动触发限制执行模块；

[0016] (10)之后，限制执行模块向CAN总线发送停油信号车辆拒启动；

[0017] 上述的线路保护监测电路发生异常时，超载声光报警启动触发限制执行模块；之后，限制执行模块向CAN总线发送停油信号车辆拒启动。

[0018] 本发明的有益效果是具有成本低、性能稳定和便于推广的效果。由于车辆超载限制装置是利用应变传感器监测重过程中钢板弹簧的质量，融合道路的坡度值计算车辆总载荷和轴变化情况。应用时，如果车辆未行驶并且车身振动情况在设定的合理范围内，则判断本次称量获得的载荷为车辆静态载荷，如果车辆在行驶中，则屏幕显示“行驶”，MCU不做判断。若车辆未行驶但振动超出了合理范围，则MCU进行动态称重。实现了本低、性能稳定和便于推广的效果。

附图说明

[0019] 图1为本发明的系统方框图；

[0020] 图2为本发明的系统工作流程图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

[0022] 如图1所示，一种载重车超载限制系统，包括监控模块,与监控模块连接的传感器组和限制单元。监控模块包括第一MCU、与第一MCU连接的信号滤波器、与信号滤波器连接的信号放大器，及分别与第一MCU并联的稳压模块、执行触发接口(串口通信)、液晶显示模块和声光报警模块。传感器组包括安装于车辆的每组钢板弹簧上且与信号放大器连接的称重传感器、与第一MCU连接的角度传感器，及分别与第一MCU并联的车辆行驶判断电路和车辆振动判断电路。限制单元包括与执行触发接口连接的串口通信、与串口通信连接的第二MCU、与第二MCU连接的CAN控制器和与CAN控制器连接的CAN收发器，及与CAN收发器连接的相关CAN节点。称重传感器为四个。上述传感器组为应变式传感器，本方案选择了粘贴式应变传感器，应变传感器通过测量车辆钢板弹簧表面应变值即可计算出簧载质量，进而得到车辆总载荷和各轴轴载质量。粘贴式应变传感器的优点主要有如下几：侧量应精度和灵敏较高，性能可靠且稳定；应变片使用非常方便、质量轻、响速度快，尺寸小、结构相对比较简单，既可应用于动态测量，又可应用于静态测量；检测范围广，即可测塑性变形，也可检测弹性变形，变形量在1％-20％之间；对外界环境适应性很强，可在高低温、水下压、核辐射以及强磁场等环境十分恶劣的条件使用。应变传感器由应变片和测量电路两部分组成。本方案选择金属箔式应变片，因为金属箔栅比较薄，能够很好地和弹性体一同工作，因此测量精度很高。表面积大，利于散热，最大工作电流较大，可以输出更强的电压信号，应用范围较大。柔韧度好，能够被粘贴在各种形状带测上。在实际应用中，机械应变往往都比较小，有的甚至无法直接测量。如果要把十分微小的电阻变化量检测出来，同时又要把电阻相对变化量△R/R转化为电流或电压的变化，就需要有专门测量试件应变变化所产生阻路或电压的变化，就需要有专门测量试件应变变化的测量电路，通常采用交流电桥或直流电桥。电桥电路具有很高的灵敏度，并且测量范围较宽等，因此在实际测量中广泛应用电桥电路。目前主要有恒压和恒流两种电桥电路的供电方式，考虑到车辆源为恒压电源，所以采用恒压全桥电路，全桥电路不仅电桥灵敏度高，而且当负载趋于无穷时,不会产生非线性误差,同时还具有温度补偿的功能。上述角度传感器通过测量重力加速的变化量，进而转换成角度的变化。
测量输出传感器两相互垂直轴(X,Y轴)相对于水平面的角度值，传感器输出电压模拟量，通过A/D转换后送达MCU。上述车辆行驶判断电路如果超载限制系统在车辆行驶过程中对其进荷检测，当MCU判断车辆超载后，限制执行模块就会做出相应的措施，这样势必给行车安全带来很大的影响。并且车辆在行驶过程中会存在很多振动，钢板弹簧上货物处于超重或失重状态，从而称重传感器测得的数值就会偏大或偏小。基于以上两种影响因素，超载限制系统工作前必须判断车辆是否行驶。车辆行驶判断电路的基本原理为霍尔效应，霍尔效应是指当半导体膜片或金属置入磁场中，有电流通过半导体膜片金时,会在垂直于电流和磁场的方向上产生感应电动势。霍尔转速传感器主要由永磁体齿轮(安装在传动轴上)、霍尔元件和相关电子线路等构成。当车辆静止时，汽传动轴不转，通过霍尔元件的磁通不会改变，此时车辆行驶判断电路输出TTL低电平，单片机判断车辆未行驶，并进数据的采集。当车辆行驶时，汽传动轴转动，通过霍尔感器的磁会交替变化，此时车辆行驶时，汽传动轴转动，通过霍尔感器的磁通会交替变化，此时，车辆行驶判断电路输出TTL高电平，单片机判断车辆行驶中，超载监测与限制系统暂停工作。上述车体振动判断电路虽然车辆行驶判断电路己经判断车辆的行驶状态，但对于货而言，即使是停车状态下，货物装载后启动前也存在着微小振，此时将会对称重传感器的测量产生影响，所以在货物装载后要进行振动检测。车体振动判断电路安装在身底部，振动传感器选用801S振动检测探头，其优点是振动检测范围宽、无方向限制，并且灵敏度可由电路控。此车体振动判断电路的原理就是，当车体有振动时,输出高平给MCU，MCU进行动态称重，当振动传感器没有检测到时输出低电平给MCU，MCU进行静态称重。超载监测模块主要负责各传感器数据的采集、车辆总载荷和轴计算显责各传感器数据的采集、车辆总载荷和轴计算、显示测量值、判断车辆超载情况以及控制限模块。

[0023] 如图2所示，一种载重车超载限制系统的应用，具体如下：(1)初始的准备状态；(2)线路保护监测电路是否发生异常；(3)正常时，判断本次称量获得的载荷为车辆静态载荷，如果车辆在行驶中，则液晶显示模块显示“行驶”，MCU不做判断；(4)若车辆未在行驶，则判断车辆振动是否在合理范围内；1)若不在合理范围内，则称重传感器、角度传感器采集信号传送给MCU处理；2)MCU计算车辆瞬态轴载、瞬态总载荷，及比较判断超载情况；3)MCU将信息发送到液晶显示模块上，显示道路坡度角、显示瞬态总载荷、轴载显示超载情况；4)如此，判断出车辆超载；5)若没有超载，则返回初始的准备状态；6)若有超载，限制执行模块MCU向CAN总线发送停油信号持续5秒；(5)若在合理范围内，则称重传感器、角度传感器采集信号传送给MCU处理；(6)MCU计算车辆静态轴载、静态总载荷，及比较判断超载情况；(7)MCU将信息发送到液晶显示模块上，显示道路坡度角、显示静态总载荷、轴载显示超载情况；(8)如此，判断出车辆超载；若没有超载，则返回初始的准备状态；(9)若有超载，超载声光报警启动触发限制执行模块；(10)之后，限制执行模块向CAN总线发送停油信号车辆拒启动；上述的线路保护监测电路发生异常时，超载声光报警启动触发限制执行模块；之后，限制执行模块向CAN总线发送停油信号车辆拒启动。

[0024] 本发明的设计原理：车辆称重是载运货物超限制系统的主要内容，只有在准确量货车载荷的前提之下，才能够精准的判断汽车超载与否。车辆载荷分析对于车载称重至为重要，车辆载荷分析包括静态和动重要，车辆载荷分析包括静态和动态。1)车辆静态载荷分析。假设车辆静止在道路坡度角的面上。2)车辆动态载荷分析。对称重原理分析后可知，车辆沿着垂直路面方向上的位移对称重的准确性影响较大，而造成车辆沿垂直路面方向产生位移的主要因素就是振动。引起车辆振动的因素主要有，车辆由于自身各种因素而造成的振动、车辆通过凹凸不平的路面而产生的振动以及路面与车辆通过耦合效应而产生的振动。由此可见，难以对振动造成的影响进行定量计算。并且考虑到如果车辆在静止时检测并未超载，但在车辆行驶过程中由于剧烈振动产生瞬间重状态，此时超载监测系统就有可能判定车辆超载，并作出相应的处理措施，这样一来会给行车安全带来巨大的隐患，所以超载监测系统必须在停车时进行超载监测。虽然振动对称重精度有一定的影响，但是不能将系统设计成车辆有振动时时就不工作，这是为了防止有些货车司机对怠速车辆进行装。所以本方案的系统设计成在车辆行驶时不对车辆进行超载监测，但车辆怠速与连续装载时对车辆行驶进行态称重，需要说明，由于动态称重中振干扰比较大，所以动态稳重测量出的载荷不作为车辆超载判定依据，需要系统采取相应措施控制使其稳再进行静态称重从而判断超载情况。由于本方案设计的超载限制系统只有当车辆怠速或连续装时才对其进行动态称重，所以动态稳重数据处理方法选用平均值法，因为这种方简单，而且在车辆怠速时精度较高。载运货车超限制系统主要由传感器组、监控单元和执行单元构成。传感器组由任意多个稳重传感器(即在每组钢板弹簧上安装一个稳重传感器)、角度传感器、车辆行驶判断电路和车辆振动判断电路构成。稳重传感器测量车辆每组钢板弹簧的簧载质量，角度传感器测量车辆所在坡路的坡度角，车辆行驶判断电路和车体振动判断电路用于判断车辆称重过程中的车辆行驶与振动状态。如果车辆未行驶并且车身振动情况在设定的合理范围内，则判断本次称量获得的载荷为车辆静态载荷，如果车辆在行驶中，则屏幕显示“行驶”，MCU不做判断。若车辆未行驶但振动超出了合理范围，则MCU进行动态称重。监控单元由稳压电源、信号处理、微处理器、液晶显示模块和声光报警等模块构成。(1)四路称重传感器数据经由信号滤波和放大两个模输入MCU的A/D口(即模数转换器即A/D转换器)。(2)传感器判断电路的信号以TTL电平形式输入微控制器，角度传感信号通过MCU的A/D口输入。(3)MCU融合各传感器信息，计算车辆总载荷、轴载，并判断车辆超载情况，液晶显示模块显示车辆载荷信息。当车辆超载时，MCU通过串口发送信息给超载限制执行模块。超载限制执行模块由MCU,CAN控制器以及CAN控制器以及CAN收发器构成，当接收到超载信号后，控制车辆相应CAN节点，限制车辆启动。

[0025] 以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。