無線便攜式車輛動態稱重系統的設計與實現

馬鴻旺

（海南師范大學 物理與電子工程學院，海南 ?？?571158）

無線便攜式車輛動態稱重系統的設計與實現

馬鴻旺

（海南師范大學 物理與電子工程學院，海南 ?？?571158）

無線便攜式車輛動態稱重系統，攜帶方便，使用可靠，而且，運用無線設備進行數據的傳輸，方便快速地操作，克服了有限傳輸容易受外界干擾損壞設備，不方便維護，安裝不便的缺陷。

無線便攜式；車輛動態稱重系統；設計

對車輛重量進行檢測的手段主要有兩種，靜態和動態稱重法，以前進行稱重的主要方式是靜態稱重，主要是讓車輛停在秤臺上，在靜止不動的情況下對其稱重，這種稱重方法的優點是可以確保稱量的準確性，因為車輛是靜止的，缺點主要是測量的速度較慢，工作效率不高，由于車輛的體積很大，需要投入大量的資金進行重量的檢測。動態稱重改變了以往靜止的方式，在車輛行進的過程中進行體重的稱量，它同樣也是優點和缺點兼有，優點是可以進行快速的測量，體積較小，花費較低，缺點主要是精確度降低了，車輛在行進的時候，會出現各種無法預期的問題，不利于后期對測量結果的分析和處理。動態稱重方法是未來的發展趨勢，因為這種方法可以在單位時間內對收費站的通行速度進行一個大幅度的提升，車輛通過稱重系統的速度大大提升，后期對測量結構的分析和處理難度降低。

傳統的儀表箱體積龐大，不方便進行攜帶，有線接口一旦受到污染就會導致數據不準確，出現錯誤的記錄。無線便攜式動態稱重系統由于自身的獨特性，能夠有效地避免這些問題，可以在公路上機動地對有問題的車輛進行超限檢查。

1 無線便攜式車輛動態稱重系統的組成

根據無線便攜式車輛動態稱重系統的功能劃分，下位機的主要功能是對各種數據進行采集，上位機的主要功能是進行儀表的測量。

當車輛開進稱重系統的時候，相關技術人員控制的上位機就會發送開始檢測命令，下位機進行即時的數據采集，車輛以較慢的速度行駛，當經過特定的稱重傳感器之后就會感受到動態車輛的車軸壓力信號，這些信號是模擬的，比較微弱，需要進行濾波、放大和干擾抑制等方式進行前期的處理，然后AD轉換器將其轉換成可以使用MCU處理的數字信號。車輛完全通過之后，下位機要對這種數字信號進行分析和計算，把獲得的軸的重量、軸的型號、車輛的速度等信息快速地傳輸到上位機。

下位機采集處理的信息數據主要通過無線模塊進行傳送，同時無線模塊還可以及時地接收到來自上位機的各種指令，起到了承上啟下的作用，上位機將接收到的車輛信息進行再次處理，之后進行數據的顯示，完成打印等功能。

2 硬件的設計與實現

無線便攜式車輛稱重系統要求系統的體積要小，單位時間內的功耗要低。因此，進行選擇時候，不僅考慮系統體積的大小是否合適，還要考慮系統功耗的高低，從這兩方面考慮，一般使用的是三星公司的S3C2400和T1公司的MSP430。

2.1 數據采集模塊

CS5530是一種集中程度較高的模數轉換器，在電平衡技術的作用下，具有較高的性能。這種模數轉換器可以用于對單極性或雙極性小信號進行測量，適用于稱重衡器、過程控制、科學和醫療應用等領域。轉換器內部集成了種類多樣的信號調理電路，比如32倍放大器、數字濾波器、60hz頻率抑制以及40倍的可控增益。

2.2 電源模塊

電源系統內部有電壓為3.7v和7.4v的兩種鋰電池，因為不同的設備組件需要不同的電壓和電流，所以，需要對電源電壓進行不同的處理。在具體使用的時候，下位機的3.7v鋰電池需先升壓升到傳感器激勵電源的電壓，然后下降到MSP430的電壓，使用MAX756的芯片，它的開關頻率是500khz。

2.3 復位及看門狗

外部復位和看門狗可以確保整個系統進行更加安全和有效的工作。選擇CAT1023的集成芯片，能夠進行手動復位，對看門狗進行監測。系統內部2kb的空間可以儲存數據。

3 軟件的設計與實現

上位機和下位機作為動態便攜式無線稱重系統的重要組成部分，進行軟件的設計也包括這兩部分。使用C語言對上位機和下位機的程序進行開發。

3.1 采集數據信息

信息的種類多種多樣，可以采集到電池電量和車軸壓力的模擬信息，模擬信息通過AD轉換器之后的數字信息，轉換的結果信息等。

3.2 對采集到的數據進行處理

數據的處理需要一步一步地進行計算，第一步要去掉極值，然后運用滑窗平均濾波法計算出軸數，再運用補償算法計算出軸的重量以及車輛的總體重量。第二步，進行無線發送。MPS430將信息打包，包括車輛信息和下位機參數信息，然后發送到上位機，接收之后，上位機就會返回確認的信號。

S3C2400是上位機運行的平臺，首先移植Linux嵌入式操作系統，其次移植CUI圖形用戶界面,在此基礎上接收下位機采集的軸的重量、軸的型號、車輛的速度等數據，經過處理之后，在圖形用戶界面就會顯示,確保了各項功能的實施。

4 結語

一般來說，和傳統使用的靜態稱重系統作對比的話，動態稱重系統是一種復雜程度更高的設計，需要尖端的技術要求。本文通過對便攜式動態稱重系統的分析和研究，能夠得知采用資金投入較少的CC1101無線模塊進行數據傳輸，人機接口采用寸觸摸屏，可以大大提高操作的便捷性和安全性。安裝的微型打印器，方便執法人員進行工作，可以及時打印出出現違章的車輛信息，進一步提高了工作的效率。動態便攜式無線稱重系統的功能多種多樣，功耗不高，操作容易，攜帶方便，花費比較低，適合的場所很多，具有很大的普及價值，對我國治理公路超載超限具有較大的實際意義。

雖然目前無線便攜式動態車輛稱重系統的研究取得了一定的進步，但是，需要注意在保證檢測精度的基礎上，提高檢測時候可以經過的車輛數量，進一步提高檢測效率。

TP31 文獻標識碼:A 文章編號：1003-5168(2014)02-0091-01