本发明专利技术公开一种基于超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法及监测设备，通过四个测距传感器测量货运车辆前后车轴两端钢板弹簧与大梁间的距离值。通过称重控制器采集货运车辆装载后四个测距传感器的测量值，结合预存装载前四个超声波测距传感器的测量值，得到前后车轴两端钢板弹簧形变量；通过预存载荷测量模型，以及标定得到的前后车轴两端钢板弹簧刚度值，得到被测货运车辆的总载重量；最终将货运车辆的总载重量与由GPS模块得到的货运车辆运行状态信息通过GPRS模块发送至上位机。本发明专利技术的优点为：操作简单，既节省了时间又避免了因多次加载、搬移货物而可能造成的人力物力财力资源的浪费；且载荷测量模型所需参数容易获得，载荷计算方式简单高效。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种基于超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法及监测设备，通过四个测距传感器测量货运车辆前后车轴两端钢板弹簧与大梁间的距离值。通过称重控制器采集货运车辆装载后四个测距传感器的测量值，结合预存装载前四个超声波测距传感器的测量值，得到前后车轴两端钢板弹簧形变量；通过预存载荷测量模型，以及标定得到的前后车轴两端钢板弹簧刚度值，得到被测货运车辆的总载重量；最终将货运车辆的总载重量与由GPS模块得到的货运车辆运行状态信息通过GPRS模块发送至上位机。本专利技术的优点为：操作简单，既节省了时间又避免了因多次加载、搬移货物而可能造成的人力物力财力资源的浪费；且载荷测量模型所需参数容易获得，载荷计算方式简单高效。【专利说明】基于超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法及监测设备
本专利技术涉及一种用于车辆载荷检测的装置，具体来说，是一种基于在货运车辆上安装用于载荷检测的超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法。技术背景测量车辆上所载货物重量，现有的方法主要是通过地磅或在地面铺设轴载传感器对车辆进行称重。目前这类车辆称重系统主要来自国外，产品存在价格昂贵、需要对路面进行施工、超限标准与国内法规不一致等缺陷。而车载的基于电阻应变片式传感器及电容传感器则存在结构复杂、成本高等问题，使得其实用性较差。目前尚未发现超声波测距传感器用于车辆载荷检测的相关资料和应用。
技术实现思路
为解决现有技术测量车辆载荷所存在的装置结构复杂、成本高、标定试验操作复杂等问题，本专利技术提出一种基于超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法及监测设备。本专利技术一种基于超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法，通过下述步骤实现:步骤1:安装测距传感器；通过第一测距传感器、第二测距传感器分别测量货运车辆前车轴左右两端的钢板弹簧与大梁间的距离值；通过第三测距传感器与第四测距传感器分别测量货运车辆后车轴左右两端的钢板弹簧与大梁`间的距离值。步骤2:对货运车辆进行标定，确定货运车辆前车轴与后车轴两端钢板弹簧的刚度值；A、将货运车辆的车厢空间沿纵向方向平均分为三块区域，再沿横向方向平均分为两块区域；令左上区域、右上区域、左中区域、右中区域、左下区域与右下区域分别为I区、2区、3区、4区、5区与6区。B、确定货运车辆空载时，第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器与第四测距传感器的测量值Y1、y2> y3> Y40在货运车辆的车厢中各个区域内分别加载相同重量M的货物，确定此时第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器与第四测距传感器的测量值Y !、Y 2、Y 3、Y 4。C、通过式(I)得到货运车辆前车轴两端的钢板弹簧对加载货物的共同支持力F1与货运车辆后车轴两端的钢板弹簧对加载货物的共同支持力F2 ；【权利要求】1.基于超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法，其特征在于:通过下述步骤实现: 步骤1:安装测距传感器； 通过第一测距传感器、第二测距传感器分别测量货运车辆前车轴左右两端的钢板弹簧与大梁间的距离值；通过第三测距传感器与第四测距传感器分别测量货运车辆后车轴左右两端的钢板弹簧与大梁间的距离值； 步骤2:对货运车辆进行标定，确定货运车辆前车轴与后车轴两端钢板弹簧的刚度值； A、将货运车辆的车厢空间沿纵向方向平均分为三块区域，再沿横向方向平均分为两块区域；令左上区域、右上区域、左中区域、右中区域、左下区域与右下区域分别为I区、2区、3区、4区、5区与6区； B、确定货运车辆空载时，第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器与第四测距传感器的测量值h、Y2> Y3> Y4;在货运车辆的车厢中各个区域内分别加载相同重量M的货物，确定此时第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器与第四测距传感器的测量值 Y Y '2> Y '3> Y '4 ； C、通过式(I)得到货运车辆前车轴两端的钢板弹簧对加载货物的共同支持力F1与货运车辆后车轴两端的钢板弹簧对加载货物的共同支持力F2 ； 2.基于权利要求1所述基于超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法的监测设备，其特征在于:包括四个超声波测距传感器、称重控制器、GPS模块与GPRS模块； 令四个超声波测距传感器为第一超声波测距传感器、第二超声波测距传感器、第三超声波测距传感器与第四超声波测距传感器，均安装在货运车辆大梁上；使第一测距传感器与第二测距传感器的探头分别垂直朝向货运车辆前车轴左右两端的钢板弹簧顶部簧片上表面中心点；使第三测距传感器与第四测距传感器的探头分别垂直朝向货运车辆后车轴左右两端的钢板弹簧顶部簧片上表面中心点； 称重控制器采集被测货运车辆装载后，四个超声波测距传感器的测量值，结合称重控制器内预存的被测货运车辆空载时，四个超声波测距传感器的测量值，得到被测货运车辆前后车轴两端钢板弹簧形变量；随后，将被测货运车辆前后车轴两端钢板弹簧形变量，与称重控制器内预存被测货运车辆对应的前车轴与后车轴左右两端钢板弹簧的刚度值，通过称重控制器内预存的载荷测量模型进行运算处理，得到被测货运车辆的总载重量，实现货运车辆钢板弹簧形变量到车辆载重量的数值变换。 所述GPS模块用来实现货运车辆的远距离定位；GPRS模块用来实现数据与信息的传递，将货运车辆载重量信息与位置信息通过GPRS网络发送到远程上位机。【文档编号】G01B17/04GK103822692SQ201410073484【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日 【专利技术者】余贵珍, 韩蕾, 王云鹏, 于海洋, 刘浩 申请人:北京航空航天大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于超声波测距传感器的货运车辆载荷监测方法，其特征在于：通过下述步骤实现：步骤1：安装测距传感器；通过第一测距传感器、第二测距传感器分别测量货运车辆前车轴左右两端的钢板弹簧与大梁间的距离值；通过第三测距传感器与第四测距传感器分别测量货运车辆后车轴左右两端的钢板弹簧与大梁间的距离值；步骤2：对货运车辆进行标定，确定货运车辆前车轴与后车轴两端钢板弹簧的刚度值；A、将货运车辆的车厢空间沿纵向方向平均分为三块区域，再沿横向方向平均分为两块区域；令左上区域、右上区域、左中区域、右中区域、左下区域与右下区域分别为1区、2区、3区、4区、5区与6区；B、确定货运车辆空载时，第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器与第四测距传感器的测量值γ1、γ2、γ3、γ4；在货运车辆的车厢中各个区域内分别加载相同重量M的货物，确定此时第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器与第四测距传感器的测量值γ`1、γ`2、γ`3、γ`4；C、通过式（1）得到货运车辆前车轴两端的钢板弹簧对加载货物的共同支持力F1与货运车辆后车轴两端的钢板弹簧对加载货物的共同支持力F2；G1+G2+G3=F1+F2(56L1+L3)*G1+(12L1+L3)*G2+(16L1+L3)*G3=F2---(1)]]>式（1）中，G1为货运车辆的车厢中1区、2区的质量总和；G2为货运车辆的车厢中3区、4区的质量总和；G3为货运车辆的车厢中5区、6区的质量总和；L1为货运车辆的车厢的长度；L2为货运车辆前车轴至后车轴间的距离；L3为车辆前车轴至车厢前端的水平距离；D、通过式（2）、式（3），得到货运车辆前车轴左右两端钢板弹簧的刚度值C1、C2，以及货运车辆后车轴左右两端钢板弹簧的刚度值C3、C4：C1*(γ1-γ1′)+C2*(γ2-γ2′)=F1---(2)C3*(γ3-γ3′)+C4*(γ4-γ4′)=F2---(3)]]>式（2）、（3）中，若γ1‑γ`1＝γ2‑γ`2，则可知前轴左侧板簧与右侧板簧的钢板弹簧刚度相等，将数值带入公式（2），可直接求得前轴左侧板簧与右侧板簧的钢板弹簧刚度为同理，若γ3‑γ`3＝γ4‑γ`4，则可知后轴左侧板簧与右侧板簧的钢板弹簧刚度相等，将数值带入公式（3），即可求得后轴左侧板簧与右侧板簧的钢板弹簧刚度为C3=C4=F22(γ3-γ3′)=F22(γ4-γ4′);]]>若γ1‑γ`1≠γ2‑γ`2或者γ3‑γ`3≠γ4‑γ`4，则沿横向方向移动1区、2区、3区、4区、5区、6区中一个或1个以上区域内摆放的货物，改变货物位置后，通过各个测距传感器再次进行测量，令各个测距传感器的测量值为γ``1、γ``2、γ``3、γ``4；此时，可得到：C1*(γ1-γ1′′)+C2*(γ2-γ2′′)=F1---(4)C3*(γ3-γ3′′)+C4*(γ4-γ4′′)=F2---(5)]]>联立式（2）与式（4），即可得到C1与C2的值；同理联立式（3）与式（5）即可得到C3与C4的值；步骤3：根据式（6），确定货运车辆载荷：G=Σi=1Gi=C1χ1+C2χ2+C3χ3+C4χ4---(6)]]>其中，G为货运车辆总载重量；Gi为第i个钢板弹簧的承重量；i=1、2、3、4；χ1、χ2、χ3、χ4分别为货运车辆前车轴与后车轴左右两端钢板弹簧的形变量，C1、C2、C3、C4分别为货运车辆前车轴与后车轴左右两端钢板弹簧的刚度值；步骤4：将步骤3中得到的货运车辆载重量与货运车辆的位置信息，实时发送至上位机，通过上位机即可实现货运车辆载重量及运行状态信息的监测。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余贵珍，韩蕾，王云鹏，于海洋，刘浩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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