CN104568093A - 一种多功能综合轨道衡*** - Google Patents

Abstract

一种多功能综合轨道衡***，包括位于两个承重轨下方的4个独立的称重单元、4个传感器单元、信号处理单元、以及车号识别单元、车辆定位单元；本发明公开的多功能综合轨道衡***，可以动、静态整车计量，精度达到国家Ⅲ级秤的标准，用于贸易结算，又可以轮轴计量用于超偏载检测，达到多功能的效果，减少了设备成本投入，又保证铁路外运车辆的安全运行。

Description

一种多功能综合轨道衡***

技术领域

本发明属于计量设备领域，具体涉及一种多功能综合轨道衡***。

背景技术

电子称重技术是集机械、电子、材料、信息、管理为一体的综合技术，是一项***工程。各工业发达国家长期以来，都把电子称重技术的研究及应用提高到电子称重设备制造工程的高度来认识。它们不约而同的将研究开发的重点，从单纯的称重转移到生产过程的称重***和自动控制领域，使称重计量的内涵不断扩展，由狭义到广义，由单项到***，新型的现代称重计量概念已脱颖而出，一跃成为当代世界瞩目的技术与行业。近年来电子称重技术和电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，总的发展趋势是：模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息与非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。

轨道衡是具有标准轨距设置在铁道线路上用以称量铁路货车装载的货物的大型衡器, 而动态轨道衡是按预定程序对行进中的铁路货车进行称量具有对称量数据进行处理存储管理等功能的大型衡器, 近百年来轨道衡从静止称量的静态轨道衡发展为行进中计量的动态轨道衡,从构成角度来看它由机械杠杆为主要计量器件的机械衡发展为以传感器为核心器件的电子轨道衡。

从轨道衡称重仪表发展看从初期采用的分立电子器件称重仪表到集成电路称重仪表直到采用超大集成电路及计算机结合的称重仪表, 由电子技术和计算机的发展轨道衡的输出从指针式到数字指示完成了一次又一次的大变革，从第一代模拟仪器—第二代分立元件式仪器—第三代数字化仪器—***智能仪器。

目前国内外用户主要拥有的轨道衡按功能来分为：静态轨道衡、动态轨道衡；按检测装置来分为：轨道衡计量装置、偏载检测装置。

目前我国大多数工矿企业铁路外运计量靠动、静态电子轨道衡，而动、静态电子轨道衡可以精确计量整车重量，车辆偏载现象无法检测，随着铁路提速和铁路货物超偏载检测管理的加强，为了杜绝铁路车辆偏载、超载现象，需要再增加投资，在原来的铁路线路上再增加偏载检测装置，这样就增加了成本，同时在铁路线路上重复投资不仅出现了浪费，也出现维护人员的浪费，也会出现更多的安全隐患。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术的不足而提供一种多功能综合轨道衡***，既可以对货车进行动、静态测量，又可以实现超偏载检测。

本发明的目的是以下述技术方案实现的：

一种多功能综合轨道衡***，包括位于两个承重轨下方的4个独立的称重单元、4个传感器单元、信号处理单元、以及车号识别单元、车辆定位单元；

所述4个独立的称重单元分别获取被检测车辆4个轮轴的重量信息；

所述4个传感器单元位分别与4个独立称重单元相连，用于将重量信号转换为模拟信号，每个传感器单元包括4个称重传感器；

所述信号处理单元为嵌入式***，具有4个通道分别与4个传感器单元相连接，用于对模拟信号进行调理放大转换为数字信号，并对数字信号进行分析，得到被检测车辆的车重和偏载信息；

所述车号识别单元、车辆定位单元与上位机相连。

所述多功能综合轨道衡***还包括均与上位机相连的视频监控单元、语音提示单元以及LED屏幕显示单元；所述视频监控单元用于监控被检测车辆信息；所述LED屏幕显示单元用于将被检测车辆信息实时显示；所述语音提示单元用于被检测车辆信息的语音提示播放。

每个传感器单元的4个称重传感器分别位于称重单元中秤台的4个角，4个称重传感器单元通过接线盒汇集为4个独立信号，与称重显示控制单元中的四个通道相连。

所述信号处理单元为嵌入式智能称重仪，内含4个通道，包括信号调理板、A/D采集卡与嵌入式主机板，所述信号调理板包括放大器、滤波器，用于将传感器信号进行放大滤波调理，然后由A/D采集卡转换为数字信号。

所述嵌入式智能称重仪将4个通道数字信号汇集，并通过总线与嵌入式主机板相连，由嵌入式主机板处理数据，得到被检测车辆的车重和偏载信息。

所述嵌入式主机板设置以太网接口，用于连接上位机；所述上位机装有称重网络管理***和数据库服务***。

所述车号识别单元通过读出装置识别被检测车辆的电子标签，然后将车辆信息传输给上位机；读出装置包括读出装置主机和微波收发天线。

所述车辆定位单元包括车辆定位传感器，所述车辆定位传感器设置在火车承重轨的内侧，记录跟踪被检测车辆位置，并传输给上位机。

目前铁路货车超偏载检测装置，它是通过对运行货车的轮轴进行测量，进而判断货场是否超载和偏载，其误差与速度有关，速度越高误差越大，其主要应用在铁路站线、调运站。本发明公开的多功能综合轨道衡***，可以动、静态整车计量，精度达到国家Ⅲ级秤的标准，用于贸易结算，又可以轮轴计量用于超偏载检测，达到多功能的效果，减少了设备成本投入，又保证铁路外运车辆的安全运行。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

本发明公开的多功能综合轨道衡***，如图1所示，包括称重单元1、传感器单元2、信号处理单元3以及车号识别单元4、车辆定位单元5。轨道衡两个承重轨下方设置4个独立的称重单元，每个称重单元包括一个独立的秤台，分别用来计量车辆前后左右四个位置的车轮载重信息。每个秤台下方四个角各有一个称重传感器，在重力作用下，秤台将重力通过连接装置传递给传感器，传感器将此重量信号转换之与之成正比的电压信号，每个传感器单元的4个称重传感器信号通过接线盒汇集成一个信号，这样4个称重单元通过接线盒汇总为4个独立信号，然后与信号处理单元的四个通道相连。

信号处理单元单元为嵌入式智能称重仪，具有4个通道分别与4个传感器单元相连接，所述信号处理单元单元包括信号调理板、16位A/D采集卡及嵌入式主机板，信号调理板包括放大器、滤波器，用于将传感器模拟电压信号进行放大滤波调理，然后由16位A/D采集卡转换为数字信号；智能称重仪最终将4个通道数字信号汇集，并通过总线与嵌入式主机板连接。

嵌入式主机板设置以太网接口，用于连接上位机，嵌入式主机板处理采样数据，对数字信号进行分析，得到被检测车辆的车重和偏载信息，送到上位机显示器显示重量数据，同时上位机，留有RS232、RS422、20mA、电流环等标准接口，以便配大屏幕、打印机和网络管理***；所述上位机还安装有称重网络管理***和数据库软件***。本发明上位机指的工业控制机，为工业级计算机，其中安装了操作***、计量软件及网络数据软件。

车号识别单元、车辆定位单元与上位机相连；车号识别单元通过读出装置识别被检测车辆的电子标签，然后将车辆信息传输给上位机；读出装置包括读出装置主机和微波收发天线。车辆定位单元包括车辆定位传感器，所述车辆定位传感器设置在承重轨内侧，记录跟踪被检测车辆位置，并传输给上位机。

所述多功能综合轨道衡***还包括均与上位机相连的视频监控单元、语音提示单元以及LED屏幕显示单元。

所述视频监控***用于监控被检测车辆信息；所述LED屏幕显示单元用于将被检测车辆信息实时显示；所述语音提示单元用于被检测车辆信息的语音提示播放。

本发明公开的多功能综合轨道衡***既可以静态测量被检测车辆车重信息，又可以动态测量被检测车辆车重信息，同时还可以计算被检测车辆前后偏载、左右偏载的结果。***工作原理如下：

静态整车计量：被称量整车上秤台，在重力作用下，电子轨道衡秤体将重力传递给称重传感器，称重传感器将此重量信号转换成与之成正比例的电压信号，该电压信号通过接线盒汇总后送给嵌入式智能称重仪，由嵌入式智能称重仪进行数据采集，测量放大、滤波，A/D转换，再经嵌入式主机板进行数据处理，送到上位机显示器显示重量数据。

动态整车计量：车辆上衡前车号识别单元工作，识别当前车辆车号信息并在上位机中显示当前车号、车型、载重信息，车辆上衡，通过车辆定位传感器，这时上位机开始记录车辆定位传感器信号，跟踪当前车辆的位置，当车辆完全上衡时，电子轨道衡秤台将重力信号传递给称重传感器，称重传感器将此重量信号转换成与之成正比例的电压信号，该信号通过接线盒传给嵌入式智能称重仪，嵌入式主机板通过分析称重转换器传入的重量数据，进行动态逻辑判断，实时准确计算出每节车辆重量，同时将重量数据通过网络传送到数据库服务器中，当车辆后部通过车辆定位传感器时，即火车完全下秤台后，上位机就可确定车皮的长度。车号识别单元停止工作，嵌入式主机板自动完成逻辑判断，上位机通过称量传感器测定称量值，并根据已经测定的车位、车长和车速并保存车皮的实际重量存入数据库中，同时语音提示当前车辆的车号、车型、重量信息提醒操作人员注意，LED大屏幕同时将车号、车型、重量信息显示再次提醒操作人员注意。

根据信号处理单元得到的4个独立的电子轨道衡秤体的数据，将4个获得的数据相加即为整车重量，同时可知是否超载，根据单独的电子轨道衡秤体的数据可知偏载结果。

***可以通过打印机实时打印当前计量数据。当路局某些车辆由于标签老化或损坏，车号识别***无法识别时，可通过读取车号的状况决定通过视频监控***对没有车号的车辆进行车号图像抓拍，操作员在输入数据时如发现某节车没有车号，可以通过调视频图片查看没有车号的车辆，并及时的补入。

上位机称重网络管理***主要分为用户权限管理、每台衡计量数据查询、服务器参数设置、计量点参数设置、报表累计打印、数据库备份删除等功能。在用户管理中，管理员可对各点用户进行权限分配，限制其操作功能。在网络管理***中，可查看任意计量点的过衡数据，并可浏览视频录像，方便查询，同时也可将查询出的内容打印，生成磅单。报表累计功能可以任意选择累计项目，按时间段生成日报、月报、年报。还可对网络数据库进行管理，备份和删除某个时间段的数据。由于网络情况比较复杂，轨道衡***还考虑了网络通道的情况，当网络断开时，***会将数据自动保存在本地数据库中，并标记未传，当网络通畅后，***把本地数据传到服务器中，并标记已传，以免重复上传。

在整个称重网络管理***中，支持多台计算机管理轨道衡衡（同时向多个管理主机上传数据），也支持一台（或多台）计算机管理多台轨道衡。用户可选任意一个轨道衡称毛重或皮重，而不是象以往的称重程序中所采用的固定一台称毛重或称皮重，使用户可灵活过磅操作，只要***中有一个轨道衡计算机***可以正常工作，而其他轨道衡计算机***出现故障时，同样可以完成正常的称重过程。

本发明根据用户的需要增加了监控摄像机，LED大屏幕专用显示屏，语音提示，车辆定位***等设备，自动记录过衡车辆上衡位置，自动语音播报车辆信息，自动显示当前车号信息及重量信息等，也可向用户的管理***提供相应的、透明的数据接口，便于对数据进行更高层次的分析。

数据库服务器安置在计算机中心机房，所有计量数据全部保存在服务器中，数据库服务器设有密码，数据库也设有密码，双重密码保证了数据安全可靠。

嵌入式智能称重仪把信号实时采集、处理与数据库管理及人机界面部分分开，提高采样、处理部分程序的可靠性，而不增加上位机的负担。 采用这种体系结构，把有实时性要求的工作由嵌入式***部分独立完成，所有的硬件资源如CPU时间、内存全部用于数据采集和处理，保证可靠、连续的采样。上位机的所有资源都可用于数据库管理和人机界面，没有实时性对要求，即使在称重的同时进行数据库查询等大量使用CPU时间的工作时也不会称重有任何影响。

嵌入式智能称重仪数据处理程序可以独占嵌入式***CPU、内存资源，可以使用多种高级算法，提高数据处理质量。一些效果较好的算法通常占用CPU时间比较多。利用嵌入式***来独立处理数据运算工作，由于整个***的资源都可以由数据采集、处理程序调度，可以完全控制并充分利用所有的***资源来完成数据采集、处理工作，提高数据采集、处理过程的能控性，提高***的可靠性。

本发明未详细描述的部分均为现有技术，这里不再赘述。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (8)

1.一种多功能综合轨道衡***，其特征在于：包括位于两个承重轨下方的4个独立的称重单元、4个传感器单元、信号处理单元、以及车号识别单元、车辆定位单元；

所述4个独立的称重单元分别获取被检测车辆4个轮轴的重量信息；

所述4个传感器单元位分别与4个独立称重单元相连，用于将重量信号转换为模拟信号，每个传感器单元包括4个称重传感器；

所述信号处理单元为嵌入式***，具有4个通道分别与4个传感器单元相连接，用于对模拟信号进行调理放大转换为数字信号，并对数字信号进行分析，得到被检测车辆的车重和偏载信息；

所述车号识别单元、车辆定位单元与上位机相连。

2.如权利要求1所述的多功能综合轨道衡***，其特征在于：所述多功能综合轨道衡***还包括均与上位机相连的视频监控单元、语音提示单元以及LED屏幕显示单元；所述视频监控单元用于监控被检测车辆信息；所述LED屏幕显示单元用于将被检测车辆信息实时显示；所述语音提示单元用于被检测车辆信息的语音提示播放。

3.如权利要求1所述的多功能综合轨道衡***，其特征在于：每个传感器单元的4个称重传感器分别位于称重单元中秤台的4个角，4个称重传感器单元通过接线盒汇集为4个独立信号，与称重显示控制单元中的四个通道相连。

4.如权利要求3所述的多功能综合轨道衡***，其特征在于：所述信号处理单元为嵌入式智能称重仪，内含4个通道，包括信号调理板、A/D采集卡与嵌入式主机板，所述信号调理板包括放大器、滤波器，用于将传感器信号进行放大滤波调理，然后由A/D采集卡转换为数字信号。

5.如权利要求4所述的多功能综合轨道衡***，其特征在于：所述嵌入式智能称重仪将4个通道数字信号汇集，并通过总线与嵌入式主机板相连，由嵌入式主机板处理数据，得到被检测车辆的车重和偏载信息。

6.如权利要求5所述的多功能综合轨道衡***，其特征在于：所述嵌入式主机板设置以太网接口，用于连接上位机；所述上位机装有称重网络管理***和数据库服务***。

7.如权利要求1所述的多功能综合轨道衡***，其特征在于：所述车号识别单元通过读出装置识别被检测车辆的电子标签，然后将车辆信息传输给上位机；读出装置包括读出装置主机和微波收发天线。

8.如权利要求1所述的多功能综合轨道衡***，其特征在于：所述车辆定位单元包括车辆定位传感器，所述车辆定位传感器设置在承重轨的内侧，记录跟踪被检测车辆位置，并传输给上位机。