CN113066297A - 一种适用于主副钢板弹簧的半挂车车载称重*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于主副钢板弹簧的半挂车车载称重***，涉及车载称重领域，包括车载称重端和远程监控端，所述车载称重端安装于车辆，由测距装置、数据处理装置、供电装置和功能装置组成，用于实现数据采集、显示载重量、超载偏载报警、信息接收发送和播报后台指令的功能，所述远程监控端位于后台控制中心，用于监控车辆状况、下达相关指令、接收数据并保存数据，使用本车载称重***可以实时监控车辆运行状态并及时处理车辆违规行为，有利于物流行业的规范和管理。

Description

一种适用于主副钢板弹簧的半挂车车载称重***
技术领域
本发明涉及车载重量检测技术领域，具体涉及一种适用于主副钢板弹簧的半挂车车载称重***。
技术背景
数据表明，2018年我国货运量总计5,146,000万吨(+7.10％)，其中通过公路运输完成货运量3,959,000万吨(+7.38％)，占比达77％，占比自2013年稳步提升。这表明目前公路运输是我国货运的主要运输方式，并且发展前景巨大。其中公路运输大量货物，大部分物流公司选用半挂车运输。目前半挂车运输面临的问题：是称重不便，需要找有地磅的地方称重，费时费力；物流公司车辆数量多，每辆车可能运送货物的重量、线路不同，不方便实时掌握每辆车的运行状态，无法做到有效的集中管理；当前利用钢板弹簧实现称重的车载称重***都是针对单一钢板弹簧进行设计的，大量装备有主副钢板弹簧的车辆无法使用。
发明内容
为了解决上述技术背景中出现的问题，本发明设计了一种适用于主副钢板弹簧的半挂车车载称重***，本发明的半挂车车载称重***能够实现随时称重，不受地磅地点的限制；车载称重端和远程监控端实时通信，方便掌握每一辆车的动态；解决了现有车载称重***不能对带有主副钢板弹簧的车辆进行称重的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种适用于主副钢板弹簧的半挂车车载称重***，其特征是，所述称重***包括车载称重端和远程监控端，所述车载称重端安装于车辆，所述远程监控端位于后台控制中心。
所述称重***包括车载称重端和远程监控端，所述车载称重端安装于车辆，所述远程监控端位于后台控制中心。
所述的车载称重端由测距装置、数据处理装置、供电装置和功能装置组成。
所述远程监控端由监控显示屏、键盘控制器、语音播报器、麦克风、GPRS 模块和上位机组成。
所述车载称重端和远程监控端之间通过GPRS模块，以无线传输的方式进行通信；所述车载称重端的四个装置之间使用电源线和信号线，通过有线连接的方式实现供电和通信。
所述测距装置采集距离信号，通过信号线发送给数据处理装置；所述数据处理装置，将处理距离信号后得到的重量值通过信号线发送到功能装置；所述功能装置中的GPRS模块将重量值通过无线传输的方式发送至远程监控端；所述远程监控端各部分之间通过电源线和信号线，以有线连接的方式实现供电和数据传输；所述供电装置通过电源线与测距装置、数据处理装置、功能装置、车载蓄电池连接，通过降压处理后，为车载称重端供稳定电压。
所述测距装置由激光测距传感器和测距外壳组成，激光测距传感器内置于测距外壳，用于测量主副钢板弹簧承载后的下沉量。
所述测距外壳为圆柱型，由上下两硬质底座和中间连接装置构成，激光测距传感器安装于下底座内表面，下底座外表面固定于主副钢板弹簧最上片板簧的中心点处，上底座外表面固定于下底座的正上方的车架上，连接装置为不透光可伸缩的材料，用于连接上下底座。测距外壳用于保护测距传感器，用于隔绝外部光线和灰尘，从而保证激光测距传感器的测量精度。
所述数据处理装置通过CAN通信协议与测距装置进行通信，根据测距装置采集的数据计算车辆载重量，并判断车辆是否超载或偏载。
所述功能装置所述功能装置包括显示模块、报警模块、GPS模块和GPRS模块，用于接收数据处理装置发送的信号。所述显示模块用于显示车辆载重量和远程监控端发送的文字指令；报警模块包括指示灯和喇叭，根据数据处理装置的判断结果进行报警提醒，其中喇叭还用于播报远程监控端下达的语音指令；GPS模块记录车辆的行驶轨迹和车速；GPRS用于将上述信息上传至远程监控端并接收远程监控端发送的指令。
所述远程监控端监控显示屏用于实时显示车辆的位置、行车轨迹和载重信息；键盘控制器用于实现对车辆下达相关文字指令，语音播报器在车辆出现超载偏载、超速或偏离既定路线行驶时用于报警提醒后台管理人员；麦克风用于实现后台对车辆下达语音指令；GPRS模块用于实现远程监控端与车载称重端之间的无线通信；上位机用于运行操作程序和保存相关数据。
附图说明
图1为本发明半挂车车载称重***结构组成示意图；
图2为本发明半挂车车载称重***测距装置结构组成示意图；
图3为本发明半挂车车载称重***测距装置安装位置示意图；
图4为本发明半挂车车载称重***工作流程图。
具体实施方法下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种适用于主副钢板弹簧的半挂车车载称重***，其特征是，所述称重***包括车载称重端和远程监控端，所述车载称重端安装于车辆，所述远程监控端位于后台控制中心。
如图1所示，所述半挂车车载称重***的车载称重端由测距装置、数据处理装置、供电装置和功能装置四大部分组成；所述半挂车车载称重***的远程监控端由监控显示屏、键盘控制器、语音播报器、麦克风、GPRS模块和上位机组成。
所述车载称重端和远程监控端之间通过GPRS模块，以无线传输的方式进行通信；所述车载称重端的四个装置之间使用电源线和信号线，通过有线连接的方式实现供电和通信。
所述测距装置采集距离信号，通过信号线发送给数据处理装置；所述数据处理装置，将处理距离信号后得到的重量值通过信号线发送到功能装置；所述功能装置中的GPRS模块将重量值通过无线传输的方式发送至远程监控端；所述远程监控端各部分之间通过电源线和信号线，以有线连接的方式实现供电和数据传输；所述供电装置通过电源线与测距装置、数据处理装置、功能装置、车载蓄电池连接，通过降压处理后，为车载称重端供稳定电压。
如图2所示，所述测距装置由激光测距传感器和测距外壳组成，激光测距传感器内置于测距外壳，用于测量主副钢板弹簧承载后的下沉量，本***一共包含 10个测距装置，其中牵引车部分安装4个，半挂车部分安装6个。牵引车转向轴两侧板簧安装2个，后部的单点悬挂部分安装2个；半挂车后部3个车轴两侧板簧各安装2个。
所述测距外壳为圆柱型，由上下两硬质底座和中间连接装置构成，激光测距传感器安装于下底座内表面，如图3所示，下底座外表面固定于主副钢板弹簧最上片板簧的中心点处，上底座外表面固定于下底座的正上方的车架上，连接装置为不透光可伸缩的材料，用于连接上下底座。测距外壳用于保护测距传感器，用于隔绝外部光线和灰尘，从而保证激光测距传感器的测量精度。
所述数据处理装置通过CAN通信协议与测距装置进行通信，根据测距装置采集的数据计算车辆载重量，并判断车辆是否超载或偏载。
所述功能装置所述功能装置包括显示模块、报警模块、GPS模块和GPRS模块，用于接收数据处理装置发送的信号。所述显示模块用于显示车辆载重量和远程监控端发送的文字指令；报警模块包括指示灯和喇叭，根据数据处理装置的判断结果进行报警提醒，其中喇叭还用于播报远程监控端下达的语音指令；GPS模块记录车辆的行驶轨迹和车速；GPRS用于将上述信息上传至远程监控端并接收远程监控端发送的指令。
所述远程监控端监控显示屏用于实时显示车辆的位置、行车轨迹和载重信息；键盘控制器用于实现对车辆下达相关文字指令，语音播报器在车辆出现超载偏载、超速或偏离既定路线行驶时用于报警提醒后台管理人员；麦克风用于实现后台对车辆下达语音指令；GPRS模块用于实现远程监控端与车载称重端之间的无线通信；上位机用于运行操作程序和保存相关数据。
本车载称重***使用前需要进行标定，标定流程如下：
标定时需要将半挂车驾驶到水平的路面上，将本***安装到待测车辆上，一共安装10个测距装置，从车头开始对主副钢板弹簧进行编号，按照从前往后，从左往右的原则依次为1至10号主副钢板弹簧，每个主副钢板弹簧安装一个测距装置，编号为1至10号测距装置。在每个车轮下放置轴重仪。每个车轮对应的激光测距传感器采集的距离数据和轴重仪显示的重量数据为一组，首先记录车辆空载时每个激光测距传感器和对应轴重仪读数，然后向车辆以50千克为梯度施加载荷，一直施加到满载，期间记录下每次施加载荷时激光测距传感器和轴重仪的读数，一共会得到10组数据。
利用所得的每组数据分别绘制以重量为横坐标，距离为纵坐标的图像，可以发现图像为具有一个拐点的折线，其中拐点前部的直线为主钢板弹簧承载时的下沉量与载重量的对应关系，拐点后为主副钢板弹簧同时承载时的下沉量与载重量的对应关系，拐点处对应的距离为副钢板弹簧开始承载时测距装置测得的距离。记该距离为Sx，作为副钢板弹簧开始工作时的判断依据。
利用绘制的图像可以得出每个主副钢板弹簧主钢板弹簧承载时的刚度Kx1、主副钢板弹簧一起承载时的刚度Kx2和副钢板弹簧开始承载时测距装置测得的距离Sx，该距离为测距模块对应钢板弹簧中副钢板弹簧开始承载时的判断依据，其中x为测距装置的编号。将以上参数分别输入数据处理装置标定工作完成，***可以计算出车辆载重量。
本发明半挂车车载称重***的工作流程如图4所示：***开机，电源装置为***供电，***初始化，测距装置记录初始值并采集数据，然后将数据发送到数据处理装置，数据处理装置对每个测距模块采集数据进行判断：如果得到的距离数据比Sx大，说明该测距模块对应的主副钢板弹簧只有主钢板弹簧在承载，***带入刚度系数Kx1计算载重量；如果得到的距离数据比Sx小，说明该测距模块对应的主副钢板弹簧主钢板弹簧和副钢板弹簧同时在承载，***带入刚度系数 Kx2计算载重量。
半挂车承载量计算可以用以下公式表示：
M＝K1y·S1+K2y·S2+K3y·S3+......+K10y·S10 (1)
式中：M为半挂车的承载重量；Kxy为主副钢板弹簧刚度系数，其中x为主副钢板弹簧编号，取1到10，y为刚度系数编号，取1或2，每个测量模块y的取值根据数据处理模块的判断来确定；Sx为激光测距模块采集的距离。
半挂车用以下公式判断车辆是否超载：
M1＝K1y·S1+K3y·S2+K5y·S3+K7y·S7+K9y·S9 (2)
M2＝K2y·S2+K4y·S4+K6y·S6+K8y·S8+K10y·S10 (3)
式中：M1和M2分别为车辆左右两侧的载荷。
如果M大于车辆规定的载重量，***判断车辆超载；如果M1和M2之间的重量值相差过多，***判断车辆偏载。当车辆超载或偏载，报警模块将会报警提醒，显示屏会显示超载或者偏载字样，以提醒驾驶员。
本发明半挂车车载称重***工作流程图如图4所示：***开机，由电源装置提供电源，***初始化，测距装置采集数据，然后将采集的数据发送到数据处理装置，数据处理装置根据距离S判断副钢板弹簧是否开始受力：距离大于S副钢板弹簧没有受力，车辆肯定不超载，仅判断是否偏载；距离小于S副钢板弹簧受力，处理处理装置判断车辆是否超载或偏载，最后功能模块根据数据处理装置的判断结果实现相应的功能，并将结果实时传输到远程监控端。

Claims (9)

1.一种适用于主副钢板弹簧的半挂车车载称重***，其特征在于，所述称重***包括车载称重端和远程监控端，所述车载称重端安装于车辆，所述远程监控端位于后台控制中心。
2.根据权利要求1所述的半挂车车载称重***，其特征在于，所述的车载称重端由测距装置、数据处理装置、供电装置和功能装置组成。
3.根据权利要求1所述的车载称重***，其特征在于，所述远程监控端由监控显示屏、键盘控制器、语音播报器、麦克风、GPRS模块和上位机组成。
4.根据权利要求1所述的半挂车车载称重***，其特征在于，所述车载称重端和远程监控端通过GPRS模块，以无线传输的方式进行通信；所述车载称重端的四个装置之间使用电源线和信号线，通过有线连接的方式进行供电和通信。所述测距装置采集距离信号，通过信号线发送给数据处理装置；所述数据处理装置，将处理距离信号后得到的重量值通过信号线发送到功能装置；所述功能装置中的GPRS模块将重量值通过无线传输的方式发送至远程监控端；所述远程监控端各部分之间通过电源线和信号线，以有线连接的方式实现供电和数据传输；所述供电装置通过电源线与测距装置、数据处理装置、功能装置、车载蓄电池连接，通过降压处理后，为车载称重端供稳定电压。
5.根据权利要求2所述的半挂车车载称重***，其特征在于，所述测距装置由激光测距传感器和测距外壳组成，激光测距传感器内置于测距外壳，用于测量主副钢板弹簧承载后的下沉量。
6.根据权利要求2所述的半挂车车载称重***，其特征在于，所述测距外壳为圆柱型，由上下两底座和中间连接装置构成，传感器安装于下底座内表面，下底座外表面固定于主副钢板弹簧最上片板簧的中心点处，上底座外表面固定于下底座的正上方的车架上，连接装置用于连接上下底座。
7.根据权利要求2所述的半挂车车载称重***，其特征在于，所述数据处理装置通过CAN通信协议与测距装置进行通信，根据测距装置采集的数据计算车辆载重量，并判断车辆是否超载或偏载。
8.根据权利要求2所述的半挂车车载称重***，其特征在于，所述功能装置所述功能装置包括显示模块、报警模块、GPS模块和GPRS模块，用于接收数据处理装置发送的信号。所述显示模块用于显示车辆载重量和远程监控端发送的文字指令；报警模块包括指示灯和喇叭，根据数据处理装置的判断结果进行报警提醒，其中喇叭还用于播报远程监控端下达的语音指令；GPS模块记录车辆的行驶轨迹和车速；GPRS用于将上述信息上传至远程监控端并接收远程监控端发送的指令。
9.根据权利要求3所述的半挂车车载称重***，其特征在于，所述远程监控端监控显示屏用于实时显示车辆的位置、行车轨迹和载重信息；键盘控制器用于实现对车辆下达文字指令，语音播报器在车辆出现超载偏载、超速或偏离既定路线行驶时用于报警提醒后台管理人员；麦克风用于实现后台对车辆下达语音指令；GPRS模块用于实现远程监控端与车载称重端之间的无线通信；上位机用于运行操作程序和保存相关数据。
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