分析公路動態稱重系統的設計與實現

曹琦

摘 要：公路動態稱重系統作為一種具備科學化的技術手段，可以對通過公路的車輛開展動態化稱重，并且具備省時高效性，在不影響正常交通運輸的基礎上，可以輕松實現對過往車輛重量測量。為了對我國基礎交通建設事業做出貢獻、精準化對過往車輛進行稱重，本文將針對公路動態稱重系統構成與基礎設計思路進行詳細分析，借助DSP芯片作為主控制器的CPU，充分借助軟件工程技術手段，實現對公路動態稱重系統的軟件與硬件設計。

關鍵詞：公路管理;車輛;動態稱重系統

我國城鎮化進程正在積極開展，社會對于交通運輸需求日漸增多。在互聯網與電子商務的促使之下，物流運輸行業正在如火如荼開展，在一定程度上為公路基礎設施帶來了一定壓力。公路動態稱重系統作為一種信息化動態稱重系統，可以動態化的對正在行駛的車輛進行稱重，主要的原理便是通過動態測量車輛的軸載，再由稱重系統來計算出整個車的重量。公路動態稱重系統在應用的過程中具備高效性，不會影響正常的交通秩序，并且具備時變形、非線性等諸多特點。相比靜態重量測量來說，動態稱重系統更加具備復雜性，衡量公路動態稱重系統效率的指標便是稱重精準性、車輛通過速度以及其性能。本文將針對公路動態稱重系統設計與實現進行詳細分析。

1 公路動態稱重系統總體設計思路

公路動態稱重系統在實際運用當中具備極大優勢，可以切實滿足我國公路管理的需求。借助公路動態稱重系統不僅可以強化公路管理水平，而且還可以促進我國交通運輸領域的信息化發展。在進行公路動態稱重系統設計時，主要有兩個總體設計方面，分別是軟件設計與硬件設計。公路動態稱重系統主要設計目標便是對傳統公路稱重系統進行優化，通過總結傳統簡單的濾波算法，提出一種具備動態保護式的稱重系統。在進行總體設計時，會采用當前運行效率較高的DSP芯片來作為主控CPU，引入運行速度極高的AD轉換器，結合公路動態稱重系統需求的搭建具備科學性的硬件系統平臺，對車輛數據信息采集與處理打下基礎。搭建平均值濾波和中位值濾波結合的算法，將其作為軟件設計的主體，以便于增強公路動態稱重系統運行效率，滿足實時動態化對車輛重量檢測管控目標，滿足當前社會對交通運輸領域的需求。

2 公路動態稱重系統構成

針對車輛動態稱重系統來說，主要涵蓋了稱重平臺、稱重梁、稱重桿、傳感器、硬件控制單位等內容。為了有效降低稱重臺造成的阻力，可以通過桿限制的方式，將稱重臺的位置在拉桿控制下，水平位置位移不超過2 cm，并且確保拉桿的方向施工保持不變。所以，在公路動態稱重系統運行時，稱重臺裝置和傳感器相裝置一般會藏在地下，并且通過混凝土澆筑的方式，借助傳感器的力量將采集到車輛重量信息。

3 公路動態稱重系統硬件設計

（1）主要硬件電路結構設計。公路動態稱重系統的硬件設計，主要涵蓋了數據信號處理器DSP、數據采集與存儲、信號處理電路、人機接口電路、硬件時鐘模塊、通信模塊等項目構建而成。在硬件系統設計當中，DSP作為公路動態稱重系統當中的主要控制中心，其主要目的便是對硬件系統當中不同硬件設備進行控制，完成車輛數據信息的動態化采集，并且有效開展數據信息的數字濾波矯正、數字信息實施存儲和分析。借助有效的管控，完成對車輛數據信息實時動態化數據運算、顯示、傳輸。此外，公路動態稱重系統硬件系統，還可以結合主機計算機所發出的指令要求，對被檢測對象開展壓力參數的數據調控，進一步實現人機交互界面管理，完成圖形功能與參數設備、系統分析自主診斷。

（2）軟件、抗干擾設計。在公路動態稱重系統軟件設計工作當中，軟件設計內容主要涵蓋了頂層文件、鍵盤輸入管理項目、時鐘管理項目、數據信息讀寫處理項目、聲光報警管理項目、數據項目顯示管理、通信項目等內容。在公路動態稱重系統運行的過程中，因為被檢測的重量是直流信號，所以在進行動態化實時檢測時，直流信號很容易受到外界噪聲的干擾，直接影響了車輛檢測信息的精準性。為此，可以通過減小傳感器漂移的手段，借助數字濾波來消除干擾信號。在開展減少傳感器漂移設計時，可以在硬件設置當中增加凋零電路，這樣在系統運作的過程中，便可以促使傳感器空載時的傳出模擬電壓U0為0，但是傳感器輸出漂移相對較大，為了防止空載輸出位負電壓，那么便可以將U0調節為正值，構建出W與U的線性關系，確保“U=K·W+U0”。那么在進行干擾信號消除具體實施時，便可以對多次采樣結果進行合理排序，通過由小到大排序的形式，將最大的2個和最小的2個去掉，然后對剩下的數據信息取平均值，確保公路動態稱重系統運行的穩定性與高效性。

4 公路動態稱重系統實驗分析

為了確保優化后的公路動態稱重系統運行效率，通過不通過車輛現場走車實驗的方式，對車輛的軸重進行稱重。車輛的總體重量等于前車軸重量+后車軸重量。選擇不同類型的車以不同速度勻速通過行駛臺，每次試驗開展10次，通過對稱重數據信息進行處理，分析公路動態稱重系統的應用效率。當中的數據信息分析，被測量車輛最低時速為8.5 km/h 時，最大相對誤差為-0.94%。通過數據分析可以看出，公路動態稱重系統傳感器精準度較高。被測量車輛最高時速為19.1 km/h，最大相對誤差為3.52%，這表示了傳感器測量精度在該車速情況下有所降低，但是仍在可以應用的范圍當中。這表明了，車速通過行駛臺速度越低，那么測量精準度越高;車速通過行駛臺速度越高，那么測量精準度越低，但是總體來說該公路動態稱重系統具備極大應用性。

5 結束語

總而言之，公路動態稱重系統展現著我國公路工程發展水平以及軟件工程發展水平。當前我國公路工程當中已經普遍應用了公路動態稱重系統，但是其性能和使用效率還存在很大的提升空間。公路車況對稱重結果也有著直接影響，車輛振動頻率、車輛輪胎特性、車速等因素，都對公路動態稱重處理帶來了影響，為此我國相關領域研究人員，必須要積極創新，對原本的公路動態稱重系統進行優化，在提升測量精準度的基礎上，促進我國公路管理事業穩定、信息化發展。

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