超重車輛高速動態(tài)稱重系統(tǒng)設計方案

超重車輛高速動態(tài)稱重系統(tǒng)設計方案目錄一工程概述 4二超限超載治理手段現(xiàn)狀分析 4三系統(tǒng)應用介紹 53.1.系統(tǒng)應用對象和環(huán)境介紹 53.2.系統(tǒng)在超限超載治理和管理中的作用 5四系統(tǒng)設計方案 6五項目環(huán)境介紹 75.1安裝地點選擇標準 7六系統(tǒng)總體設計方案 76.1系統(tǒng)總體設計原則 76.2系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能 86.3系統(tǒng)設計拓撲圖 86.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖 106.5可擴展的系統(tǒng)網(wǎng)絡圖 11七稱重和抓拍系統(tǒng)介紹 127.1稱重系統(tǒng) 127.1.1稱重數(shù)據(jù)采集器的選型特點 127.1.2稱重采集器主要技術參數(shù) 137.1.3稱重采集器自帶軟件簡單介紹 147.1.4稱重傳感器的選型特點 207.1.5傳感器主要技術參數(shù) 227.2車輛監(jiān)控及車牌照自動識別系統(tǒng) 237.2.1抓拍系統(tǒng)構(gòu)成 237.2.2車牌識別視頻監(jiān)控拓撲圖 247.2.3車牌識別技術指標 247.2.4車牌照相機技術指標 257.2.5全景攝像機技術參數(shù) 267.2.6車牌抓拍打包工控機主要參數(shù) 287.2.7攝像機架技術參數(shù) 297.2.8戶外機柜及基礎圖紙 30八稱重采集器軟件功能介紹 318.1超重管理客戶端軟件主要功能 31一工程概述近年來由超重車輛導致的橋梁安全事故屢有發(fā)生，對公路的破壞日益嚴重，如錢塘江三橋引橋坍塌事故以及哈爾濱陽明灘大橋引橋傾覆事故。超重車輛除直接導致橋梁垮塌外還加劇了橋面和路面等設施破損，增加了養(yǎng)護維修量，對橋梁和公路等基礎設施的安全帶來極大的危害。超限車對大橋安全構(gòu)成嚴重威脅，且這些年車超限裝載，在行駛工程中，制動性等都會受到影響，對過完小車的行駛安全也不利；超限車裝的石子、渣土往往有拋灑滴漏現(xiàn)場，威脅過完車輛行車安全，同時也污染環(huán)境。為全面掌握各路和橋梁的超重車輛通行狀況，為行政執(zhí)法查處提供依據(jù)，超重車輛高速動態(tài)稱重管理系統(tǒng)基于壓電電纜傳感式動態(tài)稱重系統(tǒng)和視頻監(jiān)測技術的非現(xiàn)場超限超載執(zhí)法系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)對各種正常行駛車輛的動態(tài)稱重功能，能在10-200Km/h速度范圍內(nèi)檢測過往車輛的軸重、總重、車型、流量、速度及加速度等參數(shù)，可對貨運機動車超限超載進行有效治理。根據(jù)執(zhí)法需求，可依法對超限超載車輛進行治理。高速稱重能保證了整個超限超載檢測管理系統(tǒng)能夠在交通流量較大或車速較快的路段快速識別超限超載車輛而不影響正常交通；系統(tǒng)首次實現(xiàn)超限超載的非現(xiàn)場執(zhí)法，通過高速動態(tài)稱重和視頻監(jiān)測有機結(jié)合，提供了非現(xiàn)場執(zhí)法依據(jù)，大大節(jié)省了人力成本。此系統(tǒng)適用于車速較高的高等級公路、交通量較大的干線公路、以及道路橋涵等應用場合超限超載車輛的治理。二超限超載治理手段現(xiàn)狀分析目前在道路上常見的治理手段主要是有人值守低速超限超載檢測系統(tǒng)和精確較低的高低速檢測系統(tǒng)，但是在橋梁、城市道路交通安全管理中，由于橋梁、城市道路、路線長、機動車流動性大，僅僅依靠職能部門攔截車輛進入治超站內(nèi)接受檢查當場處罰的工作方式，已不能適應當前道路交通安全管理形勢發(fā)展的需要。利用無人值守且能在車輛高速運行狀態(tài)下達到執(zhí)法要求的稱重精度的，便捷的超限超載檢測系統(tǒng)來查處交通超限超載違法行為，并輔之以非現(xiàn)場執(zhí)法手段，將成為整治超限超載、預防道路交通事故、保護路橋安全的重要手段。三系統(tǒng)應用介紹3.1.系統(tǒng)應用對象和環(huán)境介紹本系統(tǒng)克服了現(xiàn)有超限超載治理系統(tǒng)，適用環(huán)境和對象有限/場地投入大，人力成本高，需要大量人員現(xiàn)場值守等不足，其使用對象和環(huán)境廣泛：可在城市道路中應用，用于車輛的超限超載治理；可在高速公路、國/省道中應用，用于對超限超載車輛的治理；可用于道路橋梁等環(huán)境下，起到監(jiān)測和保護的作用。3.2.系統(tǒng)在超限超載治理和管理中的作用非現(xiàn)場執(zhí)法在高速公路交通管理工作中的作用主要有以下幾方面：彌補了交通安全管理空當，提高了交通安全管理工作效率，保護了路橋在使用中的安全。非現(xiàn)場執(zhí)法通過在重點路段設置前端檢測點，實現(xiàn)了對道路交通的全天候24小時不間斷數(shù)據(jù)采集與分析，解決了必須建立固有治超站的不足，同時節(jié)省了一定的人力投入，加強了路面管控力度。非現(xiàn)場執(zhí)法重證據(jù)、重事實，減少了人為因素的干擾，進一步促進了執(zhí)法公正。非現(xiàn)場執(zhí)法針對的是車輛的超限超載行為，不會因超限超載對象的身份不同而區(qū)別對待，不會出現(xiàn)執(zhí)法人員現(xiàn)場執(zhí)法時，司機討價還價，甚至阻撓、抗拒等干擾因素；采集的違法數(shù)據(jù)真實確鑿，錄入計算機系統(tǒng)后，經(jīng)管理部門嚴格設定管理權限，不能隨意更改、刪除違法數(shù)據(jù)；有效地避免了說情、走后門等不正之風，最大限度地保證了公正執(zhí)法。有效避免執(zhí)法過程中可能遇到的突發(fā)事件。非現(xiàn)場執(zhí)法最直接的優(yōu)點，就是減少了執(zhí)法與違法行為人的直接接觸。同時，在接受處罰時，由于重事實、重證據(jù)、重程序公開，當事人對此爭議較少，容易接受處罰，避免了少數(shù)違法人在直接面對站內(nèi)執(zhí)法人員時容易產(chǎn)生的對抗心理，從而在一定程度上避免了執(zhí)法過程中的突發(fā)事件的發(fā)生。四系統(tǒng)設計方案本套系統(tǒng)主要有兩部分構(gòu)成，前端車輛信息采集系統(tǒng)及后端非現(xiàn)場執(zhí)法管理平臺，如下圖：車輛信息采集系統(tǒng)，主要由稱重設備、高清車牌識別系統(tǒng)、車型檢測器、工控機、可變情報板、車輛信息檢測軟件以及相應的安裝輔材、線纜線材構(gòu)成。主要用于車輛重量數(shù)據(jù)、車輛圖片及車牌信息的采集，超限車輛的報警提示，以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)的上傳。貨車超載超限非現(xiàn)場執(zhí)法管理平臺主要由數(shù)據(jù)庫服務器、數(shù)據(jù)接收和處理服務器、數(shù)據(jù)備份服務器、WEB服務器、數(shù)據(jù)備份服務器、WebService數(shù)據(jù)接收處理軟件、管理平臺WEB服務軟件、數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成。平臺可接收前端車輛信息采集系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行安全的存儲、管理，提供功能強大的WEB服務應用，包括數(shù)據(jù)車輛查詢、統(tǒng)計、執(zhí)法管理、站點管理等，并提供公眾信息查詢系統(tǒng)的演示功能。五項目環(huán)境介紹5.1安裝地點選擇標準安裝地點選擇標準：1）安裝在主干道處，安裝點車輛按正常速度行駛，各行其道。2）安裝點道路平直，路面平整，行駛車輛顛簸小，保證系統(tǒng)對車輛的檢測精度。3）安裝點位置圖及路面的照片示意如下六系統(tǒng)總體設計方案6.1系統(tǒng)總體設計原則本公司對建立高速稱重點的設計總體要求及相關模塊的技術參數(shù)要求突出以下重點：1）所用設備成熟性原則此方案所選用的相關硬件模塊，主要是國際國內(nèi)有名的品牌，如稱重模塊中稱重傳感器采用美國精量公司生產(chǎn)的壓電傳感器，此類傳感器至今已生產(chǎn)15年已上，已生產(chǎn)超過5萬條。此方案采用的稱重數(shù)據(jù)采集模塊設備使用的是國產(chǎn)自主研發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集儀。2）先進性原則。采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照國際上超載車檢測及管理的經(jīng)驗，系統(tǒng)稱重精度為先進水平，根據(jù)公司多年類似設計項目經(jīng)驗系統(tǒng)總重的誤差可控制在10%至內(nèi)，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)代表了當今國際國內(nèi)先進水平。3）省錢實用性原則。系統(tǒng)選用的稱重傳感器為具有世界先進水平的壓電薄膜傳感器，此類型傳感器具備對動態(tài)車輛的檢測響應快，稱重精度高，有具備成本相對低廉的特點。系統(tǒng)選用的稱重數(shù)據(jù)處理設備具有集成度高的特點，一臺設備不僅可以檢測處理稱重傳感器的信號，同時也可以檢測車進車出的信號。系統(tǒng)自帶車檢器的功能，一機二功能，比同類產(chǎn)品費用大大降低。4）開放的體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用模塊化設計，硬件模塊接口具備了目前流行的通用接口、軟件模塊化設計，使系統(tǒng)和其他相關系統(tǒng)連接或今后軟件、硬件升級變的容易。開放的體系結(jié)構(gòu)和使用當中具有科學性的系統(tǒng),可以無縫隙的與現(xiàn)治超系統(tǒng)相6.2系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能在主要干道上，安裝對車輛進行高速稱重的全自動化檢測設備，在不影響正常交通的基礎上，檢測出超載車。通過智超信息化網(wǎng)絡將超載車的信息實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心、超限檢測站、流動檢測站等，對進入城區(qū)的超重車可達到全面的掌控。由自動化的檢測設備及互聯(lián)網(wǎng)的技術建立全自動檢測點，代替靠人員的檢查點，可以減小人員配置及管理，同時用科技設備檢測為科學文明執(zhí)法提供手段。主要干道自動檢測點的設置，可以將超載監(jiān)控管理納入長效運行機制，通過廣泛宣傳使社會車輛道路上布有檢測網(wǎng)絡，建立不能超載的觀念。全自動檢測點可以自動檢測出超載車并同時檢測到此車的如下數(shù)據(jù)：全車圖片、車前臉特寫圖片、車牌照號、單軸重、軸數(shù)、軸組重、總車重、軸間距、總軸距、車長、高度、寬度、車速、車流量、車間距，行駛方向，車型，時間和日期。6.3系統(tǒng)設計拓撲圖6.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖6.5可擴展的系統(tǒng)網(wǎng)絡圖七稱重和抓拍系統(tǒng)介紹7.1稱重系統(tǒng)7.1.1稱重數(shù)據(jù)采集器的選型特點高速動態(tài)稱重系統(tǒng)是由我公司自主研發(fā)制造，產(chǎn)品是10年研發(fā)投入使用,這種系統(tǒng)每一車道安裝2條壓電軸載稱重傳感器及1個地感應線圈?？刂破髟O備安裝在路邊機箱內(nèi)并與道路上傳感器連接?？杀O(jiān)測到車輛通過壓電傳感器時所產(chǎn)生的信號，此信號可以用來計算軸負荷，車速及車輛軸距。地感線圈的信號用以判定當前是否有車輛通過，地感線圈的信號也可決定車輛底盤長度,也被系統(tǒng)用于檢測前后車。2）工作原理壓電稱重傳感器輸出的電壓信號與車輛壓過的壓力相對稱的。信號由控制器轉(zhuǎn)換成電壓。此電壓信號用來決定軸被檢測到的時間，電壓的大小計算出相應軸的重量，每車道2條壓電傳感器相距3米。地感線圈安裝為2米見方。線圈對稱在傳感器中間。同一車軸經(jīng)過2條壓電傳感器的時間被3米來除可以得出此車的速度。車的軸距是用分別通過一條壓電傳感器軸時間乘上速度來得出。系統(tǒng)給測出的軸距是兩條壓電傳感器分別計算的軸距的平均。當車輛通過線圈中感應區(qū)域時，安裝道路上地感應線圈的感應值發(fā)生改變（上圖中深藍色的長方框），引起控制器內(nèi)部感應探測器震動頻率的變化。這種頻率變化用于系統(tǒng)判定是否有車輛通過感應線圈。車輛的長度由其金屬底盤激活地感應線圈的時間長度而得出。感應信號也用來區(qū)別前車及后車。3）路面?zhèn)鞲衅骷霸O備安裝示意圖（4車道）7.1.2稱重采集器主要技術參數(shù)傳感器類型：壓電膜傳感器；總重誤差范圍：≤10%；置信度：95%；速度范圍：10—200km/h；荷載能力（單軸）：30t；過載能力（單軸）：200%；速度誤差：±2Km/h；流量誤差：小于5%；軸距誤差：±150mm；檢測信息：日期和時間、速度、車軸數(shù)量、車軸間距、車型、車軸重量、輪重、軸重、軸組重、車輛總重、分類類型、總軸距、車長、車道號和行駛方向、數(shù)據(jù)記錄序號、標準當量軸次、違例類型代碼、車輛加速度、車輛間隔時間（毫秒）等；儀器壽命：MTBF≥20，000h；工作電壓：AC220V±10%，50Hz±4Hz；環(huán)境溫度：-40～80℃；濕度：0～95%；安裝方式：在路面淺表層鑲嵌。信號范圍：±10mVDC；采樣速率：150kHz；信號傳輸方式：RS422/RS232/RS485多種接口實時傳輸。7.1.3稱重采集器自帶軟件簡單介紹儀表開機后，系統(tǒng)自動加載檢測程序，主界面如圖1所示：圖1在主界面上可以看到日期，時間，溫度及一至四車道的檢測數(shù)據(jù)，包括軸重，速度，總重，線圈觸發(fā)及收尾的狀態(tài)，主界面的下部分顯示所有存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計功能：如圖2所示圖2根據(jù)上圖，可以選擇開始，截止日期，開始，截止序號，超限上下限，軸數(shù)，車道，方向等條件進行統(tǒng)計，得到不同條件下的統(tǒng)計記錄，點打印按鈕可以預覽統(tǒng)計報表，報名如圖3.圖3查詢功能：如圖4所示圖4選擇好日期時間范圍后，選擇下面的查詢條件，可以查詢出不同條件的結(jié)果，之后如圖5所示打印報表。圖5參數(shù)設置：如圖6所示圖6參數(shù)設置里主要的設置就是動態(tài)修正，在這里可以按重量，速度，溫度來對車重進行修正。舉例說明：修改重量在3000~5000KG以內(nèi)的軸重，可以選擇起點為3，終點為5，然后修改對應的系數(shù)，10000表示可以修正精度為萬分之一，9000相當于90%，8500相當于85%速度，溫度，調(diào)節(jié)方法相同。圖7如果此流量監(jiān)測軟件無法通過線纜連接到上位機，那么可以用U盤在這里對數(shù)據(jù)進行備份，然后在上位機進行恢復，把數(shù)據(jù)復制到上位機，以便進行統(tǒng)計及查詢工作。上位機串口號設置圖8在參數(shù)設置里，選擇站點設置，選擇好串口號后點設置，然后重新啟動上位機軟件，就可以正常接收儀表的稱重數(shù)據(jù)。7.1.4稱重傳感器的選型特點1）是全世界安裝最多的稱重傳感器開發(fā)和生產(chǎn)這種壓電薄膜軸交通傳感器的是美國MSI公司，這種傳感器目前已在世界上三十多個國家得到了廣泛的應用，安裝數(shù)量超過了55000根。該傳感器可以被用于檢測車軸數(shù)、軸距、軸荷、車速、輪距、輪胎數(shù)等各種參數(shù)，因而在車型分類、動態(tài)稱重(WIM)、收費站地磅、闖紅燈拍照、停車區(qū)域監(jiān)控、交通信息采集(道路監(jiān)控)及機場滑行道監(jiān)控等應用實例中都有用武之地。壓電薄膜的獨特結(jié)構(gòu)和工作原理造就了他在以下幾方面無與倫比的優(yōu)勢、精確的速度信號、可靠的觸發(fā)信號和按國際最新車型分類標準的分類信息采集及詳盡實時的車輛統(tǒng)計數(shù)據(jù)。傳感器圖片2）使用壽命長傳感器使用壽命達到1億次/等效軸次遠大于同類型使用穿感器2千萬/等效軸的使用壽命，使用壽命超過10年3）安裝簡單，施工快傳感器的獨特結(jié)構(gòu)可以使它直接以柔性的形式安裝在路上可以更好的配合路面的形狀。傳感器扁平的結(jié)構(gòu)可排斥駛進車輛對路面的行駛產(chǎn)生的固有的噪聲及臨近車輛的信號干擾。安裝傳感器時只需路面開19MM*19MM與路同寬的槽。這樣可以給路面帶來最小的損壞、施工時間短、安裝所需填料少。傳感器安裝剖面示意圖4）覆蓋整個車道，不漏檢單根稱重傳感器長度可達6米，標準長度3.5米，安裝時全長度覆蓋車道截面。傳感器現(xiàn)場安裝圖片7.1.5傳感器主要技術參數(shù)線芯： 16AWG扁平編織鍍銀銅芯線壓電材料： 極化壓電聚合物涂層P外護套： 0.4毫米黃銅管外形尺寸： 6.6*1.6毫米路面開槽尺寸：19寬*19深毫米（使用專用灌縫膠與路面填平）絕緣電阻： 〉500Mohm電壓常數(shù)： 200pC/N無源信號電纜： RG58精度誤差： 長度方向+-7%工作溫度： -40%80%溫度靈敏度： 0.2%/C傳感器壽命： 〉4000萬次~1億次（等效軸載）7.2車輛監(jiān)控及車牌照自動識別系統(tǒng)每一車道路開槽埋設2條相距3米車道等寬的壓電測重傳感器（3.5米長的壓電傳感器），在2條壓電傳感器之間開槽埋設2*2米方型車檢地感線圈，在地感線圈位置的路旁安置控制機柜，將傳感器電纜及地感線圈電纜開槽埋設引進控制機箱。路邊控制機箱分為3層，上面放置高速稱重主機，中間層放置車輛抓拍及牌照識別主機及光端機，下層放置備用電源及接線盒。在離第一條傳感器安裝位置后16米處設置路旁車牌攝像機及監(jiān)控攝像機架，車牌攝像機使用一臺300萬像素高清攝像機抓拍二個車道車前臉照片，此照片用于車牌照自動識別。每個車道帶有補光燈，用于晚間對車輛前牌照進行補光。監(jiān)控攝像機使用一臺130萬像素的高清攝像機監(jiān)控車輛實時畫面。攝像機用數(shù)據(jù)線與路邊機箱中的工控機相連。高速稱重數(shù)據(jù)和視頻通過光端機光纜連接到監(jiān)控中心服務器。7.2.1抓拍系統(tǒng)構(gòu)成由車牌抓拍攝像機，LED補光燈及附屬器件，全景攝像機及支架，車牌抓拍打包計算機等組成1）每條兩個車道一臺抓拍攝像機和一臺全景球形攝像機，攝像機采用500萬高清攝像機，用于抓拍車輛彩色特寫圖像，并識別車牌號；球機為130萬高清攝像機，用于實時監(jiān)控路面車輛全景畫面。2）采用獨立的識別模塊，保證識別速度。3）每個識別系統(tǒng)具有獨立的100M網(wǎng)口，以提高可靠性和速度，和后臺管理機組成一個局域網(wǎng)；5）輔助光源對車道上的車頭進行輔助照明，以減小汽車大燈的干擾；6）車牌照的識別率>97%（按交通部相關標準）；7）車牌照的識別時間<200毫秒；7.2.2車牌識別視頻監(jiān)控拓撲圖7.2.3車牌識別技術指標1）整牌識別率： 含漢字:(晝)>92%2）拒識率： (晝)<0.1%(夜)<0.5%3）車牌識別時間： 不高于200毫秒4）彩色圖片分辨率： 768x57624bit真彩色注：以上識別率為標準測試環(huán)境。7.2.4車牌照相機技術指標組件產(chǎn)品指標攝像機DS-2CD9131-SECU-7XXX-T、EVU-2BXX-T系列采用；傳感器類型：1/1.8"ProgressiveScanCCD；最小照度：0.1Lux@(F1.2,AGCON)；快門：1/25秒至1/100，000秒；鏡頭接口類型：C/CS接口；自動光圈：DC驅(qū)動；視頻壓縮標準：H.264/MJPEG；壓縮輸出碼率：32Kbps~16Mbps；圖像格式：JPEG；圖片質(zhì)量可設；最大圖像尺寸：2048(H)×1536(V)；幀率：25fps(2048×1536)；圖像設置：飽和度，亮度，對比度，白平衡，增益，3D降噪通過軟件可調(diào)；存儲功能：支持SD/SDHC，USB存儲設備；支持協(xié)議：TCP/IP，HTTP,DHCP,DNS,RTP,RTSP,NTP,支持FTP上傳圖片；通用功能：心跳，密碼保護,NTP校時；智能識別：車牌識別、車型識別、車輛檢測；補光燈控制：閃光燈自動控制、時控可選；支持多種補光方式：獨立閃、不閃、關聯(lián)閃、輪閃和頻閃等；專用功能：支持視頻觸發(fā)、外部I/O觸發(fā)、網(wǎng)絡觸發(fā)、RS-485觸發(fā)，支持紅綠燈狀態(tài)輸入，支持JPEG抓圖功能，支持電源同步，支持IO測速功能；支持外接USB存儲設備本地圖片存儲、自動覆蓋、自動上傳；通訊接口：1個10M/100M/1000M自適應RJ45接口，1個RS-485接口；觸發(fā)輸入：4路外部觸發(fā)輸入；觸發(fā)輸出：3路(光耦隔離2500VAC),可作為閃光燈同步輸出控制；同步輸入：SYNC信號燈電源同步輸入；視頻輸出：1Vp-pCompositeOutput(75Ω/BNC