一种基于超声波的货车自适应载重检测系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超声波的货车自适应载重检测系统，包括主控处理器、超声波传感器、温度传感器、六轴加速度传感器、车辆CAN总线、通讯模组和后台数据中心，所述超声波传感器、温度传感器、六轴加速度传感器和车辆CAN总线分别连接主控处理器，主控处理器通过通讯模组连接后台数据中心。本发明专利技术还公开了一种基于超声波的货车自适应载重检测方法，空载时，发射超声波信号，并将返回信号传输到主控处理器，计算测量距离D；载重时，重复发射超声波信号，计算载重距离D′；根据距离变化量ΔD，计算载重值W。本发明专利技术具有安装方便、采集快速、数据精确等特点，能够实时检测货物重量变化、车辆倾斜状况，并实时上报，进行远程管理和监督。

A Freight Car Adaptive Load Detection System Based on Ultrasound and Its Method

The invention discloses an adaptive load detection system for Trucks Based on ultrasound, which comprises a main control processor, an ultrasonic sensor, a temperature sensor, a six-axis acceleration sensor, a vehicle CAN bus, a communication module and a background data center. The ultrasonic sensor, a temperature sensor, a six-axis acceleration sensor and a vehicle CAN bus are connected to the main control processor and the main control office respectively. The processor connects the background data center through the communication module. The invention also discloses an adaptive load detection method for Trucks Based on ultrasound, which transmits the ultrasonic signal at no load and transmits the return signal to the main control processor to calculate the measuring distance D; when the load is loaded, the ultrasonic signal is repeatedly transmitted to calculate the load distance D'; and according to the distance variation amount D, the load value W is calculated. The invention has the advantages of convenient installation, fast acquisition and accurate data, and can real-time detect cargo weight change, vehicle tilt status, and real-time report, remote management and supervision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波的货车自适应载重检测系统及其方法
本专利技术涉及载重测量
，具体涉及一种基于超声波的货车自适应载重检测系统及其方法。
技术介绍
随着物流行业的飞速发展，货车超限和超载现象已成为扰乱公共交通秩序和危害人身安全的主要原因之一，超限超载会产生以下问题：(1)诱发了大量道路交通安全事故，给人民生命财产造成了巨大损失；(2)严重损坏公路基础设施，给国家造成了巨额损失；(3)致使尾气噪音严重超标，污染环境；(4)导致了道路运输市场的恶性竞争；在传统的货车载重检测方法中，一种方案是将地磅安装在检测点的地面上，由监管人员对货车进行整体称重；由于地磅造价成本高，不能随处设置安装，而且检测结果与真实重量可能存在一定的误差，同时，因为地磅需要固定安装在地面，只能对当时的载重情况进行测量，其他时候装卸货并不能检测，对监管造成了一定的难度；另一种方案是在车身上加装设备，一般采用电子尺、激光传感器和反射板、应变电阻等方式；这些方式不但成本高昂，而且安装麻烦，需要对车体进行改造，不能大面积推广应用。
技术实现思路
基于此，针对上述问题，有必要提出一种具有安装方便、采集快速、数据精确等特点，能够实时检测货车装卸货时货物重量变化、车辆倾斜状况，并通过网络实时上报远程监控平台，可进行远程管理和监督的基于超声波的货车自适应载重检测系统及其方法。本专利技术公开了一种基于超声波的货车自适应载重检测系统，其的技术方案如下：一种基于超声波的货车自适应载重检测系统，包括主控处理器、超声波传感器、温度传感器、六轴加速度传感器、车辆CAN总线、通讯模组和后台数据中心，所述超声波传感器的信号输出端连接主控处理器的第一信号输入端，所述温度传感器的信号输出端连接主控处理器的第二信号输入端，所述六轴加速度传感器的信号输出端连接主控处理器的第三信号输入端，所述车辆CAN总线的信号输出端连接主控处理器的第四信号输入端，所述主控处理器的信号输出端通过通讯模组连接后台数据中心的信号输入端。在本技术方案中，利用超声波脉冲回波法测量发射脉冲和回波脉冲之间的时间差和当前环境温度共同确定目标的距离，然后通过货车车厢下降高度、货车倾斜度、货车状态等信息进行数据融合计算得到货物重量，最后将数据实时上传至后台数据中心进行记录、保存，调度中心或货主通过网页、APP进行远程管理和监督；其具有安装方便、采集快速、数据精确等特点，能够实时检测货车装卸货时货物重量变化、车辆倾斜状况，并通过网络实时上报远程监控平台，供调度中心或货主进行远程管理和监督。优选的，所述超声波传感器为4个，4个超声波传感器均布于车厢底部的四周，且每个超声波传感器包括发送端和接收端。优选将4个超声波传感器分别安装在车厢底部四周，获取车厢底部到车桥的平均距离D，因车厢下层高度和载重基本成线性关系，使得对货物重量的测量更精确。优选的，所述主控处理器上设有UART接口、IIC接口、CAN数据接口和SIM900通讯接口，所述主控处理器通过UART接口连接超声波传感器，用于控制超声波传感器收发操作；所述主控处理器通过IIC接口连接温度传感器和六轴加速度传感器，用于实时检测空气温度和车厢倾斜度信息；所述主控处理器通过CAN数据接口连接车辆CAN总线，实时获取车辆行车数据；所述主控处理器SIM900通讯接口连接通讯模组，用于将检测数据实时回传后台数据中心。主控处理器为STM32单片机控制终端，包含有UART接口、IIC接口、CAN数据接口和SIM900通讯接口，UART接口连接超声波传感器，用于控制超声波传感器收发操作；IIC数据接口用于连接温度传感器和六轴加速度传感器，实时检测空气温度和车厢倾斜度信息；CAN数据接口连接车辆CAN总线，实时获取车辆行车数据；SIM900通讯接口连接数据通讯模块，用于将检测数据实时回传后台数据中心；将其余模块集成于主控处理器上，可提高数据采集、检测、计算以及通讯的效率。本专利技术还公开了一种基于超声波的货车自适应载重检测方法，其的技术方案如下：一种基于超声波的货车自适应载重检测方法，包括以下步骤：a、当空载时，控制超声波传感器发送端发射超声波信号，并将超声波传感器接收端接收到的返回信号传输到主控处理器，计算测量距离D；b、当载重时，控制超声波传感器发送端发射超声波信号，并将超声波传感器接收端接收到的返回信号传输到主控处理器，计算载重距离D′；c、根据测量距离D和载重距离D′之间的距离变化量ΔD，计算载重值W。在本技术方案中，每个超声波传感器有两个探头，一个接收一个发送；探头方向垂直于地面，主控处理器控制超声波探头发射超声波，经地面反射回来，再由超声波探头接收，此时，发送接收一个来回，获取超声波经过的距离，同时，主控处理器记录从发射到接收超声波间隔的时间，因而，可以计算得出测量距离，计算该测量距离只需要在第一次空载时得出即可，其后只需计算载重时的距离；然后，根据空载时车厢到车桥的距离与载重时车厢到车桥的距离之间的高度变化量，计算出载重值，整个检测过程科学、有效，安装方便，测量简单，降低了成本，适宜推广应用。优选的，所述步骤a包括以下步骤：a101、记录超声波信号从发送到接收之间的传播时间t，获取超声波距离L＝vt/2，且v＝v0+(0.607·T)，因此，L＝[v0+(0.607·T)]t/2；其中，v0为常规声波速度，T为空气温度，v为超声波在空气中的传播速度，t为传播时间；a102、根据公式获得超声波传感器的测量距离D；其中，L为超声波距离，H为同一超声波传感器发送端和接收端之间的距离；a103、若D＞＞H，则D≈L＝[v0+(0.607·T)]t/2。通常情况下测量距离是远大于同一超声波传感器两个探头之间距离的，所以测量距离可以近似等于超声波传输的距离，由于超声波在空气中传播速度受空气温度影响，所以需要靠温度传感器将检测到的空气温度数据传输给主控处理器进行综合计算处理，使得最终计算出的测量距离更具可靠性。优选的，所述步骤c包括以下步骤：c101、获取测量距离D和载重距离D′，计算得出ΔD＝|D-D′|；c102、测量车厢与水平面的夹角β，计算载重值W≈k·ΔD·cosβ；其中，k为弹簧系数。将超声波传感器安装在车厢底部，获取车厢到车桥的平均距离D，将六轴加速度传感器安装在车厢底部中心，获取车厢与水平面的夹角β，因车厢下层高度和载重基本成线性关系，可得公式：W≈k·ΔD·cosβ(其中ΔD为载重时车厢距车桥的高度变化量，W为载重值，k为弹簧系数)，充分保证了载重值的计算精确度，既提高了重量检测的效率，又避免了交通拥堵的现象。优选的，还包括以下步骤：判断载重值W与实际载重值W′的误差是否超过20％，如果是，则结合车辆CAN数据和后台数据中心数据进行综合处理和滤波，对弹簧系数k和测量距离D进行自适应数据补偿校正；如果否，则不进行自适应数据补偿校正。在本技术方案中，考虑到车辆新旧、使用时长等因素，弹簧系数k和空载时的测量距离D并非不变的常量；所以可能存在误差，在载重货物运输前，会有员工录入这个货物的大概重量(实际载重值)，如果最终计算的载重值和这个人工录入的实际载重值存在较大误差，则会自动执行数据补偿校正，保证计算的载重值足够准确性；因此，对第一次安装的系统将自动进行数据自检，得到一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声波的货车自适应载重检测系统，其特征在于，包括主控处理器、超声波传感器、温度传感器、六轴加速度传感器、车辆CAN总线、通讯模组和后台数据中心，所述超声波传感器的信号输出端连接主控处理器的第一信号输入端，所述温度传感器的信号输出端连接主控处理器的第二信号输入端，所述六轴加速度传感器的信号输出端连接主控处理器的第三信号输入端，所述车辆CAN总线的信号输出端连接主控处理器的第四信号输入端，所述主控处理器的信号输出端通过通讯模组连接后台数据中心的信号输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波的货车自适应载重检测系统，其特征在于，包括主控处理器、超声波传感器、温度传感器、六轴加速度传感器、车辆CAN总线、通讯模组和后台数据中心，所述超声波传感器的信号输出端连接主控处理器的第一信号输入端，所述温度传感器的信号输出端连接主控处理器的第二信号输入端，所述六轴加速度传感器的信号输出端连接主控处理器的第三信号输入端，所述车辆CAN总线的信号输出端连接主控处理器的第四信号输入端，所述主控处理器的信号输出端通过通讯模组连接后台数据中心的信号输入端。2.根据权利要求1所述的基于超声波的货车自适应载重检测系统，其特征在于，所述超声波传感器为4个，4个超声波传感器均布于车厢底部的四周，且每个超声波传感器包括发送端和接收端。3.根据权利要求2所述的基于超声波的货车自适应载重检测系统，其特征在于，所述主控处理器上设有UART接口、IIC接口、CAN数据接口和SIM900通讯接口，所述主控处理器通过UART接口连接超声波传感器，用于控制超声波传感器收发操作；所述主控处理器通过IIC接口连接温度传感器和六轴加速度传感器，用于实时检测空气温度和车厢倾斜度信息；所述主控处理器通过CAN数据接口连接车辆CAN总线，实时获取车辆行车数据；所述主控处理器SIM900通讯接口连接通讯模组，用于将检测数据实时回传后台数据中心。4.一种基于超声波的货车自适应载重检测方法，其特征在于，包括主控处理器、超声波传感器、温度传感器、六轴加速度传感器、车辆CAN总线、通讯模组和后台数据中心，其包括以下步骤：a、当空载时，控制超声波传感器发送端发射超声波信号，并将超声波传感器接收端接收到的返回信号传输到主控处理器，计算测量距离D；b、当载重时，控制超声波传感器发送端发射超声波信号，并将超声波传感器接收端接收到的返回信号传输到主控处理器，计算载重距...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏畅，
申请(专利权)人：四川驹马科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51