本發(fā)明涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，具體地，涉及一種車載無(wú)線無(wú)源稱重檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

一直以來(lái)，超載車輛都是交通安全和橋梁維護(hù)的嚴(yán)重威脅，由于超載車輛碾壓，路面極易出現(xiàn)龜裂、坑槽、沉陷、翻漿、車轍、橋梁鋪裝破碎、板體斷裂等病害，每年都要投入巨額資金進(jìn)行維修，不僅是路政建設(shè)的極大負(fù)擔(dān)，還造成了極大的交通安全隱患。重量測(cè)量和稱重監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)生活的方方面面，尤其是在交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)線、倉(cāng)儲(chǔ)物流等領(lǐng)域有著不可替代的地位，在控制車輛超載、物流管理、工業(yè)生產(chǎn)線自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮了極其重要的作用。

目前，大多數(shù)車輛載重檢測(cè)都是通過(guò)設(shè)立專門的稱重站卡，采用靜態(tài)汽車衡或動(dòng)態(tài)汽車衡進(jìn)行稱重，實(shí)現(xiàn)車輛重量檢測(cè)。實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明此類有線稱重監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：

一、稱重儀表與計(jì)算機(jī)及其他附件之間的連接需要布線，布線的隱蔽性和維護(hù)方便性之間難以取舍，且線纜暴露在環(huán)境中存在受日曬、車輛碾壓等風(fēng)險(xiǎn)，容易老化損壞，造成使用成本高昂。

二、各種接口對(duì)線纜長(zhǎng)度、傳輸性能及負(fù)載數(shù)量都有嚴(yán)格要求。在惡劣的電氣、電磁等環(huán)境中，布線較長(zhǎng)時(shí)則容易受到外界干擾，影響系統(tǒng)的精度和可靠性。

三、設(shè)立專門站卡對(duì)車輛進(jìn)行稱重檢測(cè)需要車輛停車或減速，會(huì)造成道路通行效率降低，易造成交通擁堵。同時(shí)也需要專人看守、操作，消耗更多人力，導(dǎo)致檢測(cè)覆蓋的時(shí)間、空間受限，不能實(shí)現(xiàn)全天候全路段的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

相較于有線傳輸系統(tǒng)，采用無(wú)線傳輸?shù)南到y(tǒng)在長(zhǎng)距離、多負(fù)載、環(huán)境惡劣的情況下有著安裝布置靈活、更換維護(hù)方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有的無(wú)線稱重檢測(cè)系統(tǒng)均是通過(guò)常規(guī)的測(cè)量方案結(jié)合無(wú)線數(shù)傳模塊實(shí)現(xiàn)的，這種方案也存在著如下問(wèn)題：

十一、沒(méi)有線纜連接導(dǎo)致其供電必須依靠電池實(shí)現(xiàn)，稱重設(shè)備的連續(xù)工作時(shí)間受到了電池電量的限制，當(dāng)電池電量過(guò)低時(shí)就必須中止工作，更換電池或者進(jìn)行充電，操作過(guò)程較為繁瑣，而且頻繁的更換電池和充放電操作也降低了設(shè)備的可靠性。

十二、由于稱重設(shè)備內(nèi)部有電池設(shè)計(jì)，設(shè)備封裝需要具有優(yōu)良的防水、防塵設(shè)計(jì)，造成設(shè)備成本很高。同樣由于電池性能受溫度影響較大，設(shè)備對(duì)工作場(chǎng)合的環(huán)境溫度要求較高，在極端環(huán)境下甚至可能無(wú)法正常工作。

十三、同樣由于常用的無(wú)線數(shù)傳模塊通信質(zhì)量容易受到其他無(wú)線信號(hào)影響，系統(tǒng)可靠性不高。

無(wú)源無(wú)線saw(surfaceacousticwave，表面波)傳感器具有諸多優(yōu)良特性：無(wú)線、純無(wú)源性(不需要供電)、抗干擾能力強(qiáng)、耐用性高、能忍受惡劣的環(huán)境(-200～1000℃)。因此，saw壓力傳感器在惡劣環(huán)境的傳感領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用。

saw壓力傳感器的壓電基片受到外力作用，產(chǎn)生的應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致saw壓力傳感器的諧振頻率發(fā)生變化，測(cè)量其諧振頻率的變化即可測(cè)得saw壓力傳感器所受外力大小。通過(guò)無(wú)線稱重模塊的應(yīng)變結(jié)構(gòu)上安裝無(wú)線無(wú)源saw壓力傳感器，通過(guò)射頻信號(hào)查詢saw壓力傳感器所處的應(yīng)變結(jié)構(gòu)壓力信息，即可實(shí)時(shí)測(cè)出稱重模塊的受力情況。

相較于其他有線稱重檢測(cè)系統(tǒng)，基于無(wú)線saw壓力傳感器實(shí)現(xiàn)的稱重系統(tǒng)具有更高的靈活性和可靠性，更容易實(shí)現(xiàn)模塊化；且saw壓力傳感器結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，其維護(hù)成本也更為低廉；同樣地，相比于傳統(tǒng)基于數(shù)傳方案的無(wú)線稱重檢測(cè)系統(tǒng)，無(wú)線saw壓力傳感器具有純無(wú)源、無(wú)需電池供電等優(yōu)良特性，使其安裝后可以長(zhǎng)時(shí)間使用免維護(hù)，維護(hù)成本更低，對(duì)惡劣環(huán)境的耐受能力也更強(qiáng)，系統(tǒng)可靠性更高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種車載無(wú)線無(wú)源稱重檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，其可兼具多普勒測(cè)速功能，同時(shí)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、監(jiān)控裝置安裝布置靈活性高、不影響道路正常通行、惡劣環(huán)境耐受能力強(qiáng)等特點(diǎn)，車輛可以保持高速通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從根本上解決了現(xiàn)有超載檢測(cè)系統(tǒng)存在的諸多的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種車載無(wú)線無(wú)源稱重檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊，包含單個(gè)或多個(gè)無(wú)線無(wú)源的saw壓力傳感器，安裝于車輛承載結(jié)構(gòu)的承載結(jié)構(gòu)內(nèi)，測(cè)量車輛載荷重量，接收由射頻天線模塊發(fā)出的查詢射頻信號(hào)，并將含有載重、車輛編碼等信息的射頻信號(hào)反射回射頻天線模塊，完成對(duì)車輛的編碼和載重的測(cè)量；

射頻天線模塊，安裝于道路旁或道路上方的架桿上，便于查詢所有通行車輛的壓力傳感器的信息，與傳感器閱讀模塊連接，發(fā)射由傳感器閱讀模塊產(chǎn)生的saw壓力傳感器查詢射頻信號(hào)，接收車輛上saw壓力傳感器反射回來(lái)的射頻信號(hào)；

傳感器閱讀模塊，安裝于道路旁或道路上方的機(jī)柜內(nèi)，與射頻天線模塊、控制模塊連接，在控制模塊的控制下，完成saw壓力傳感器查詢信號(hào)的產(chǎn)生、saw壓力傳感器信號(hào)接收處理、saw壓力傳感器信息提取的功能；

控制模塊，安裝于道路旁或道路上方的機(jī)柜內(nèi)，與傳感器閱讀模塊和通信模塊連接，存儲(chǔ)有控制程序，從傳感器閱讀模塊獲取傳感器的信息，完成傳感器信息處理、重量計(jì)算、超載判決與記錄、多普勒測(cè)速功能，并通過(guò)通信模塊完成數(shù)據(jù)收發(fā)、遠(yuǎn)程控制監(jiān)測(cè)功能；

通信模塊，安裝于道路旁或道路上方的機(jī)柜內(nèi)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制中心、所述控制模塊連接，完成所述控制模塊與遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的功能；

電源模塊，安裝于道路旁或道路上方的機(jī)柜內(nèi)，為射頻天線模塊、傳感器閱讀模塊、控制模塊、通信模塊、遠(yuǎn)程控制中心供電的設(shè)備；

遠(yuǎn)程控制中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及通信模塊與所述控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)施，具備狀態(tài)監(jiān)視、應(yīng)急處置、遠(yuǎn)程控制的功能。

優(yōu)選地，所述saw壓力傳感器安裝于車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊的至少一個(gè)受力應(yīng)變結(jié)構(gòu)內(nèi)。

優(yōu)選地，所述車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊的受力應(yīng)變結(jié)構(gòu)采用受壓式稱重結(jié)構(gòu)或采用受拉式稱重結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述saw壓力傳感器既可通過(guò)單個(gè)稱重模塊完成重量的測(cè)量，也可依據(jù)車輛車型特征，通過(guò)多個(gè)車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊以陣列的形式安裝，共同完成重量的稱量，以適配不同尺寸、不同車型的載重稱量。

優(yōu)選地，所述控制模塊從傳感器閱讀模塊得到傳感器信息，測(cè)得車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊的受力情況，計(jì)算得到車輛的載荷重量和車輛的實(shí)際重量，并判定車輛是否超載，同時(shí)通過(guò)通信模塊與遠(yuǎn)程控制中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

優(yōu)選地，所述電源模塊包括將市電轉(zhuǎn)換為直流電的交直流變換模塊、直流電源穩(wěn)壓模塊、ups備用電源模塊。

優(yōu)選地，所述saw壓力傳感器具備編碼性能，反射的射頻信號(hào)攜帶編碼信息。

優(yōu)選地，所述saw壓力傳感器采用貼片方式貼于車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊的至少一個(gè)受力應(yīng)變結(jié)構(gòu)內(nèi)，作為車輛上的稱重模塊，可直接測(cè)量應(yīng)變結(jié)構(gòu)受力應(yīng)變情況。

優(yōu)選地，所述saw壓力傳感器是免維護(hù)的純無(wú)源無(wú)線傳感器。

本發(fā)明還提供一種車載無(wú)線無(wú)源稱重檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：在控制模塊的控制下，傳感器閱讀模塊定時(shí)產(chǎn)生saw壓力傳感器查詢信號(hào)，查詢信號(hào)通過(guò)射頻天線模塊發(fā)射出去，saw壓力傳感器受激勵(lì)后反射回相應(yīng)的射頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)傳感器閱讀模塊的接收、解調(diào)、處理后，提取出通過(guò)車輛的載重、編碼以及車速信息，控制模塊根據(jù)測(cè)得的載重信息和車速信息，判決車輛超載、超速情況，記錄并上報(bào)至遠(yuǎn)程控制中心。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：一，使用saw壓力傳感器進(jìn)行車輛稱重檢測(cè)，稱重結(jié)構(gòu)易于模塊化，且能耐受極端惡劣環(huán)境，純無(wú)源傳感器無(wú)需電池供電，安裝后免維護(hù)，降低了維護(hù)成本。多個(gè)saw壓力傳感器還能組成傳感器陣列，可以實(shí)現(xiàn)更靈活的配置，進(jìn)而能夠應(yīng)對(duì)各種車型以及各種應(yīng)用場(chǎng)合，進(jìn)一步降低了設(shè)計(jì)和應(yīng)用成本。二，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。所述一種新型無(wú)線超載檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)復(fù)雜布線結(jié)構(gòu)，能夠有效避免長(zhǎng)距離線纜帶來(lái)的干擾，實(shí)現(xiàn)更為靈活的系統(tǒng)安裝設(shè)置。同時(shí)也能避免傳統(tǒng)無(wú)線數(shù)傳方案中由電池帶來(lái)的受環(huán)境影響大，應(yīng)用續(xù)航短等問(wèn)題。三，抗干擾性強(qiáng)，適用范圍廣。所述系統(tǒng)(裝置)的傳感器元件封閉在稱重模塊內(nèi)部，由于無(wú)線聲表面波傳感器的優(yōu)良特性在高低溫環(huán)境下均可正常工作，測(cè)得數(shù)據(jù)可靠性高，能夠直接應(yīng)用于多種環(huán)境惡劣的特殊場(chǎng)合。四，狀態(tài)監(jiān)控遠(yuǎn)程化，智能化。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，遠(yuǎn)程控制信號(hào)也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給受控設(shè)備。五，車輛無(wú)需停車或減速即可完成測(cè)量，車輛可以高速通過(guò)檢測(cè)而不影響檢測(cè)結(jié)果，不影響道路通行。六，同時(shí)兼具多普勒測(cè)速功能，可以與電子警察等設(shè)備一樣靈活安裝，監(jiān)測(cè)覆蓋時(shí)間、空間范圍廣，可實(shí)現(xiàn)全路網(wǎng)的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明車載無(wú)線無(wú)源稱重檢測(cè)系統(tǒng)的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明車載無(wú)線無(wú)源稱重檢測(cè)系統(tǒng)包括以下模塊：

車載無(wú)線無(wú)源聲表面波(surfaceacousticwave,saw)稱重模塊，包含單個(gè)或多個(gè)無(wú)線無(wú)源的saw壓力傳感器，安裝于車輛承載結(jié)構(gòu)的承載結(jié)構(gòu)內(nèi)，測(cè)量車輛載荷重量，接收由射頻天線模塊發(fā)出的查詢射頻信號(hào)，并將含有載重、車輛編碼等信息的射頻信號(hào)反射回射頻天線模塊，完成對(duì)車輛的編碼和載重的測(cè)量；

射頻天線模塊，安裝于道路旁或道路上方的架桿上，便于查詢所有通行車輛的壓力傳感器的信息，與傳感器閱讀模塊連接，發(fā)射由傳感器閱讀模塊產(chǎn)生的saw壓力傳感器查詢射頻信號(hào)，接收車輛上saw壓力傳感器反射回來(lái)的射頻信號(hào)；

傳感器閱讀模塊，安裝于道路旁或道路上方的機(jī)柜內(nèi)，與射頻天線模塊、控制模塊連接，在控制模塊的控制下，完成saw壓力傳感器查詢信號(hào)的產(chǎn)生、saw壓力傳感器信號(hào)接收處理、saw壓力傳感器信息提取的功能；

控制模塊，安裝于道路旁或道路上方的機(jī)柜內(nèi)，與傳感器閱讀模塊和通信模塊連接，存儲(chǔ)有控制程序，從傳感器閱讀模塊獲取傳感器的信息，完成傳感器信息處理、重量計(jì)算、超載判決與記錄、多普勒測(cè)速功能，并通過(guò)通信模塊完成數(shù)據(jù)收發(fā)、遠(yuǎn)程控制監(jiān)測(cè)功能；

通信模塊，安裝于道路旁或道路上方的機(jī)柜內(nèi)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制中心、所述控制模塊連接，完成所述控制模塊與遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的功能；

電源模塊，安裝于道路旁或道路上方的機(jī)柜內(nèi)，為系統(tǒng)內(nèi)各有源模塊(除車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊)供電的設(shè)備；

遠(yuǎn)程控制中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及通信模塊與所述控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)施，具備狀態(tài)監(jiān)視、應(yīng)急處置、遠(yuǎn)程控制的功能。

車載無(wú)線無(wú)源聲表面波(surfaceacousticwave,saw)稱重模塊是基于saw壓力傳感器實(shí)現(xiàn)的，具有免維護(hù)、純無(wú)源無(wú)線的特點(diǎn)。所述saw壓力傳感器安裝于車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊的至少一個(gè)受力應(yīng)變結(jié)構(gòu)內(nèi)。車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊安裝于車輛的承載結(jié)構(gòu)上，對(duì)車輛載重變化敏感，可在車輛高速運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)車輛載重稱量。

車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊的受力應(yīng)變結(jié)構(gòu)包括多種形式，根據(jù)量程、靈敏度等需求進(jìn)行選擇，既可采用受壓式稱重結(jié)構(gòu)(如橋式、懸臂梁式、柱式等)，也可采用受拉式稱重結(jié)構(gòu)。

saw壓力傳感器既可通過(guò)單個(gè)稱重模塊完成重量的測(cè)量，也可依據(jù)車輛車型特征，通過(guò)多個(gè)車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊以陣列的形式安裝，共同完成重量的稱量，以適配不同尺寸、不同車型的載重稱量。

射頻天線模塊以合適的角度安裝于便于維護(hù)管理的合適位置，也可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成可移動(dòng)式小型天線便于系統(tǒng)靈活設(shè)置，其發(fā)射的射頻信號(hào)能覆蓋所有通行車輛。

傳感器閱讀模塊在控制模塊的控制下合成無(wú)線saw壓力傳感器查詢信號(hào)，接收并處理無(wú)線聲表面波傳感器反射信號(hào)，提取saw壓力傳感器的信息。

控制模塊從傳感器閱讀模塊得到傳感器信息，測(cè)得車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊的受力情況，計(jì)算得到車輛的載荷重量和車輛的實(shí)際重量，并判定車輛是否超載，同時(shí)通過(guò)通信模塊與遠(yuǎn)程控制中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

電源模塊包括將市電轉(zhuǎn)換為直流電的交直流變換模塊、直流電源穩(wěn)壓模塊、ups備用電源模塊，這樣保證實(shí)時(shí)供電。

車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊是純無(wú)源設(shè)備，不需外接電源供電。

車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊是安裝于待測(cè)車輛上的，隨車輛移動(dòng)，其余設(shè)備(模塊)可以采用道路架桿的方式安裝，對(duì)通行車輛實(shí)行定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，也可作為手持式或車載式方式進(jìn)行安裝，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)監(jiān)測(cè)；

系統(tǒng)根據(jù)saw壓力傳感器反射回波信號(hào)的多普勒效應(yīng)，可在完成載重檢測(cè)的同時(shí)，對(duì)經(jīng)過(guò)車輛實(shí)現(xiàn)測(cè)速功能。

saw壓力傳感器可以具備編碼性能，反射的射頻信號(hào)攜帶編碼信息，這樣提高安全性。所述saw壓力傳感器工作在ism頻段，有433mhz、915mhz兩個(gè)頻段可選。saw壓力傳感器采用貼片方式貼于車載無(wú)線無(wú)源聲表面波稱重模塊的至少一個(gè)受力應(yīng)變結(jié)構(gòu)內(nèi)，作為車輛上的稱重模塊，可直接測(cè)量應(yīng)變結(jié)構(gòu)受力應(yīng)變情況。saw壓力傳感器是免維護(hù)的純無(wú)源無(wú)線傳感器，這樣不需要電源模塊進(jìn)行供電。

電源模塊將220v市電轉(zhuǎn)換為直流電，通過(guò)直流穩(wěn)壓電源后給各個(gè)模塊供電；發(fā)生斷電時(shí)，將自動(dòng)啟用ups備用電源，維持系統(tǒng)正常工作。

控制模塊用于從傳感器閱讀模塊獲得相應(yīng)車載稱重模塊的受力信息和回波信號(hào)的多普勒信息，進(jìn)而計(jì)算出相應(yīng)車輛的載重信息和車速信息。

本發(fā)明車載無(wú)線無(wú)源稱重檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法包括以下步驟：在控制模塊的控制下，傳感器閱讀模塊定時(shí)產(chǎn)生saw壓力傳感器查詢信號(hào)，查詢信號(hào)通過(guò)射頻天線模塊發(fā)射出去，saw壓力傳感器受激勵(lì)后反射回相應(yīng)的射頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)傳感器閱讀模塊的接收、解調(diào)、處理后，提取出通過(guò)車輛的載重、編碼以及車速信息，控制模塊根據(jù)測(cè)得的載重信息和車速信息，判決車輛超載、超速情況，記錄并上報(bào)至遠(yuǎn)程控制中心。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。