一種自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：設(shè)于自卸載重車的車架中間縱梁上的電壓式二向應變片；用于接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸?shù)奶幚韱卧挥糜诮邮账鎏幚韱卧獋鬏敵龅男盘?，根?jù)該信號計算出自卸載重車載重狀態(tài)及運輸次數(shù)的監(jiān)控中心。該方法通過電壓式二向應變片實時獲取自卸載重車的信號，并通過GPRS/3G傳輸至監(jiān)控中心，能夠?qū)崟r、準確的獲得自卸載重車上的狀態(tài)，本發(fā)明方法不受環(huán)境的限制，適用范圍廣。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，所用各模塊均為現(xiàn)有元器件，各元器件的設(shè)置和連接均可通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，因此本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方便。
【專利說明】一種自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及自卸載重車的綜合監(jiān)控，具體地指一種自卸載重車自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]自卸載重車是工程中常用的大型運輸機械，在土石方開挖與填筑工程、混凝土工程中大量使用，對這些自卸載重車的實時負載、裝卸狀態(tài)信息進行全方位監(jiān)控，是動態(tài)優(yōu)化材料運輸調(diào)度方案，提高設(shè)備利用率的必要手段。
[0003]工程現(xiàn)場環(huán)境復雜，目前，仍缺乏對車輛的運輸過程綜合監(jiān)控的有效技術(shù)與手段，市面上已經(jīng)存在幾種車輛運行監(jiān)控的方法，均存在各種弊端與環(huán)境適用性問題。如:采用基于GNSS衛(wèi)星定位的車輛定位跟蹤技術(shù)，存在硐室內(nèi)無法定位、崎嶇道路定位不準、無法判斷車輛載重狀態(tài)的問題；采用基于壓力傳感器的載重狀態(tài)監(jiān)測方案，存在傳感器成本高、設(shè)備安裝復雜、穩(wěn)定性差、無法判斷卸料過程的問題；采用司機手工切換空滿載狀態(tài)的方法，受操作人員因素的影響大，無法大規(guī)模應用；基于地鎊的稱量方法能比較準確分析運輸趟次與工程量，但要求現(xiàn)場作業(yè)面與交通線路比較固定，無法靈活根據(jù)工程需要動態(tài)設(shè)置地鎊房，同時停車過鎊將導致通行效率降低。
[0004]上述現(xiàn)有技術(shù)均無法準確判斷車輛的載重狀態(tài)、自動統(tǒng)計運輸趟數(shù)，因此急需發(fā)展新的自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次統(tǒng)計相關(guān)的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)及方法，本發(fā)明能夠自動檢測到自卸載重車的空滿載狀態(tài)，并能自動檢測到自卸載重車裝卸料運輸?shù)奶舜危Y(jié)構(gòu)簡單，能夠適用各種環(huán)境，且檢測結(jié)果準確。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是:一種自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)，包括:
[0007]電壓式二向應變片，設(shè)于自卸載重車的車架中間縱梁上，用于獲取車架的變形電壓信號;
[0008]處理單元，用于接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸；
[0009]監(jiān)控中心，用于接收所述處理單元傳輸出的信號，根據(jù)該信號計算出自卸載重車載重狀態(tài)及運輸次數(shù)。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述處理單元包括:
[0011]采集器，用于采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號；
[0012]A/D轉(zhuǎn)換器，用于將所述變形電壓信號轉(zhuǎn)換為變形電壓數(shù)字信號；
[0013]處理器，利用連續(xù)多點中位數(shù)濾波的方法對所述變形電壓數(shù)字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號；
[0014]DTU傳輸模塊，接收所述濾波后的信號，通過GPRS/3G協(xié)議將所述濾波后的信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述監(jiān)控中心包括:
[0016]數(shù)據(jù)接入模塊，用于接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號；
[0017]規(guī)則設(shè)置模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態(tài)下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準；
[0018]狀態(tài)判斷模塊，用于根據(jù)所述判斷基準動態(tài)進行空滿載判斷，實時分析自卸載重車的狀態(tài)；
[0019]趟次分析模塊，用于根據(jù)所述狀態(tài)判斷模塊判斷得出的空滿載狀態(tài)信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次；
[0020]存儲模塊，用于存儲狀態(tài)判斷模塊和趟次分析模塊得出的數(shù)據(jù)。
[0021]本發(fā)明還提供一種自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測方法，該方法包括:
[0022]通過設(shè)于自卸載重車的車架中間縱梁上電壓式二向應變片獲取車架的變形電壓信號;
[0023]處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸；
[0024]監(jiān)控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據(jù)該信號計算出自卸載重車載重狀態(tài)及運輸次數(shù)。
[0025]在上述技術(shù)方案中，所述處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸包括:
[0026]采集器采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號，并將該變形電壓信號傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器；
[0027]A/D轉(zhuǎn)換器將所述變形電壓信號轉(zhuǎn)換為變形電壓數(shù)字信號后傳輸至處理器；
[0028]處理器利用連續(xù)多點中位數(shù)濾波的方法對所述變形電壓數(shù)字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號，將濾波信號傳輸至DTU傳輸模塊；
[0029]DTU傳輸模塊接收所述濾波后的信號，通過GPRS/3G協(xié)議將所述濾波后的信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
[0030]在上述技術(shù)方案中，監(jiān)控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據(jù)該信號計算出自卸載重車載重狀態(tài)及運輸次數(shù)包括:
[0031]數(shù)據(jù)接入模塊接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號；
[0032]在始運行時或重新標定模式下，規(guī)則設(shè)置模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態(tài)下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準；
[0033]狀態(tài)判斷模塊根據(jù)所述判斷基準動態(tài)進行空滿載判斷，實時分析自卸載重車的狀態(tài)；
[0034]趟次分析模塊根據(jù)所述狀態(tài)判斷模塊判斷得出的空滿載狀態(tài)信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次。
[0035]存儲模塊存儲狀態(tài)判斷模塊和趟次分析模塊得出的數(shù)據(jù)。
[0036]進一步地，車輛空載時，電壓式二向應變片輸出初始的電壓Vm車輛滿載時，應變片處于受壓狀態(tài)，輸出電壓值V1;車輛卸貨時，液壓千斤頂頂起，應變片處于受拉狀態(tài)，此時輸出電壓值v2，規(guī)則設(shè)置模塊比較電壓式二向應變片獲得電壓值的差異及其所處的區(qū)間，得出車輛的狀態(tài)是空載、滿載還是正在卸貨。
[0037]進一步地，趟次分析模塊通過連續(xù)監(jiān)測一次原始狀態(tài)變化到受壓、拉壓及恢復到原始狀態(tài)的過程，判斷一次裝卸料運輸過程。
[0038]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0039]1.本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，所用各模塊均為現(xiàn)有元器件，各元器件的設(shè)置和連接均可通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，因此本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方便。
[0040]2.本發(fā)明方法簡單、實用，本方法所用的電壓式二向應變片、處理單元均可以方便地設(shè)于自卸載重車上，實時獲取自卸載重車的信號，并通過GPRS/3G傳輸至監(jiān)控中心，能夠?qū)崟r、準確的獲得自卸載重車上的狀態(tài)，本發(fā)明方法不受環(huán)境的限制，適用范圍廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0042]圖2為自卸載重車空載時結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖3為自卸載重車滿載時結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖4為自卸載重車卸料時結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖5為電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號示意圖。
[0046]圖6為均值濾波后的信號示意圖。
[0047]圖7為中值濾波后的信號示意圖。
[0048]圖8為自卸載重車滿載、空載和卸載的狀態(tài)圖。。

【具體實施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0050]如圖1所示，自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)包括電壓式二向應變片、處理單元和監(jiān)控中心，其中，
[0051 ] 電壓式二向應變片安裝在自卸載重車的主車架縱梁下部，用于獲取車架的變形電壓信號，感知車架的變形狀態(tài)。
[0052]處理單元包括:采集器、A/D轉(zhuǎn)換器、處理器和電源模塊，從自卸載重車上引出12V電源到電源模塊，通過電源模塊為處理單元供電。采集器的輸入與電壓式二向應變片通過三芯電纜連接，采集器的輸出與A/D轉(zhuǎn)換器、處理器和DTU傳輸模塊依次電信號連接。
[0053]監(jiān)控中心包括:數(shù)據(jù)接入模塊、規(guī)則設(shè)置模塊、狀態(tài)判斷模塊、趟次分析模塊、存儲模塊，數(shù)據(jù)接入模塊與DTU傳輸模塊通過GPRS/3G進行數(shù)據(jù)連接，規(guī)則設(shè)置模塊和狀態(tài)判斷模塊分別與數(shù)據(jù)接入模塊連接，狀態(tài)判斷模塊還與規(guī)則設(shè)置模塊連接，趟次分析模塊與狀態(tài)判斷模塊連接，存儲模塊分別與狀態(tài)判斷模塊和趟次分析模塊連接。規(guī)則設(shè)置模塊、狀態(tài)判斷模塊、趟次分析模塊采用現(xiàn)有的單片機或者處理器進行數(shù)據(jù)處理和分析計算。
[0054]通過上述自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)進行狀態(tài)及運輸趟次檢測的方法如下:
[0055]S100、電壓式二向應變片獲取車架的變形電壓信號V。
[0056]自卸載重車的底盤鋼架收到不同的載荷時，會發(fā)生細微的變形，電壓式二向應變片能夠感知微弱的變形信號，其輸出的變形電壓信號與變形值線性相關(guān)。
[0057]將應變片安裝在自卸載重車車架縱梁下部，車輛空載時，如圖2所示，應變片處于非受力的原始狀態(tài)，輸出初始的電壓在車輛滿載運行時，如圖3所示，車輛的載荷分攤在縱梁兩端的車軸上方，應變片處于受壓狀態(tài)，輸出電壓值Vi (V^Vo);在車輛卸貨時，如圖4所示，液壓千斤頂頂起，應變片處于受拉狀態(tài)，此時輸出電壓值\ (V2<V0)。
[0058]S200、處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸，具體步驟如下:
[0059]S201、采集器采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號，將該變形電壓信號傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器。
[0060]S202、A/D轉(zhuǎn)換器將所述變形電壓信號轉(zhuǎn)換為變形電壓數(shù)字信號后傳輸至處理器。
[0061]S203、處理器利用連續(xù)多點中位數(shù)濾波的方法對所述變形電壓數(shù)字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號，將濾波信號傳輸至DTU傳輸模塊。
[0062]S204、DTU傳輸模塊接收濾波后的信號，通過GPRS/3G協(xié)議將所述濾波后的信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
[0063]S300、監(jiān)控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據(jù)該信號計算出自卸載重車載重狀態(tài)及運輸次數(shù)，具體步驟如下:
[0064]S301、數(shù)據(jù)接入模塊接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號；
[0065]S302、在始運行時或重新標定模式下，規(guī)則設(shè)置模塊比較電壓式二向應變片電壓值的差異及其所處的區(qū)間，就可以分析車輛的狀態(tài)是空載、滿載還是正在卸貨，根據(jù)數(shù)據(jù)接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態(tài)下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準，
[0066]S303、狀態(tài)判斷模塊根據(jù)步驟S302中所得的判斷基準動態(tài)進行空滿載判斷，對電壓式二向應變片實時獲取車架的變形電壓信號V進行分析自卸載重車的狀態(tài)。
[0067]S304、趟次分析模塊根據(jù)狀態(tài)判斷模塊判斷得出的空滿載狀態(tài)信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次，通過連續(xù)監(jiān)測一次原始狀態(tài)(y0)變化到壓應變(')、拉應變(v2)及恢復到原始狀態(tài)(V的過程，就可以判斷是一次裝卸料運輸過程。
[0068]S305、存儲模塊存儲狀態(tài)判斷模塊和趟次分析模塊得出的數(shù)據(jù)。
[0069]由于車輛在運行過程中環(huán)境不斷變換，如:上下坡、加速、剎車、顛簸等，會導致車架縱梁的受力及變形狀態(tài)發(fā)生跳變，影響狀態(tài)的分析與判斷，本發(fā)明方法提供的一種優(yōu)選實施方式是:對這些瞬時跳變的數(shù)據(jù)選擇合適的濾波窗口進行中值濾波處理，通過濾波過濾掉信號中的噪聲，以減少噪聲對提高本發(fā)明方法的影響，提高檢測效果。如圖5為電壓式二向應變片獲取車架的原始變形電壓信號，圖6是對原始變形電壓信號進行均值濾波后的示意圖，圖7是對原始變形電壓信號進行中值濾波后的示意圖，從圖5和圖6可以看出，濾波后的電壓信號減少了噪聲的干擾。圖8中從上至下的陰影部分分別為自卸載重車滿載、空載和卸載的狀態(tài)圖。
[0070]此外，本發(fā)明系統(tǒng)還可以與GPS或北斗衛(wèi)星定位監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)綜合的運行軌跡監(jiān)控與運輸趟次監(jiān)控。
【權(quán)利要求】
1.一種自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 電壓式二向應變片，設(shè)于自卸載重車的車架中間縱梁上，用于獲取車架的變形電壓信號; 處理單元，用于接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸； 監(jiān)控中心，用于接收所述處理單元傳輸出的信號，根據(jù)該信號計算出自卸載重車載重狀態(tài)及運輸次數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元包括: 采集器，用于采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號； A/D轉(zhuǎn)換器，用于將所述變形電壓信號轉(zhuǎn)換為變形電壓數(shù)字信號； 處理器，利用連續(xù)多點中位數(shù)濾波的方法對所述變形電壓數(shù)字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號； DTU傳輸模塊，接收所述濾波后的信號，通過GPRS/3G協(xié)議將所述濾波后的信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控中心包括: 數(shù)據(jù)接入模塊，用于接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號； 規(guī)則設(shè)置模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態(tài)下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準； 狀態(tài)判斷模塊，用于根據(jù)所述判斷基準動態(tài)進行空滿載判斷，實時分析自卸載重車的狀態(tài)； 趟次分析模塊，用于根據(jù)所述狀態(tài)判斷模塊判斷得出的空滿載狀態(tài)信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次； 存儲模塊，用于存儲狀態(tài)判斷模塊和趟次分析模塊得出的數(shù)據(jù)。
4.一種自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測方法，其特征在于，包括: 通過設(shè)于自卸載重車的車架中間縱梁上電壓式二向應變片獲取車架的變形電壓信號; 處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸；監(jiān)控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據(jù)該信號計算出自卸載重車載重狀態(tài)及運輸次數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測方法，其特征在于所述處理單元接收所述變形電壓信號，并將所述變形電壓信號處理后進行遠程傳輸包括: 采集器采集電壓式二向應變片獲取的變形電壓信號，并將該變形電壓信號傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器； A/D轉(zhuǎn)換器將所述變形電壓信號轉(zhuǎn)換為變形電壓數(shù)字信號后傳輸至處理器； 處理器利用連續(xù)多點中位數(shù)濾波的方法對所述變形電壓數(shù)字信號進行濾波處理，得到濾波后的信號，將濾波信號傳輸至DTU傳輸模塊； DTU傳輸模塊接收所述濾波后的信號，通過GPRS/3G協(xié)議將所述濾波后的信號傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測方法，其特征在于監(jiān)控中心接收所述處理單元傳輸出的信號，根據(jù)該信號計算出自卸載重車載重狀態(tài)及運輸次數(shù)包括: 數(shù)據(jù)接入模塊接收所述DTU傳輸模塊傳輸出的信號； 在始運行時或重新標定模式下，規(guī)則設(shè)置模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)接入模塊接收的信號分析得出空載、滿載、卸貨狀態(tài)下的電壓閥值及有效范圍，并作為車輛空滿載的判斷基準； 狀態(tài)判斷模塊根據(jù)所述判斷基準動態(tài)進行空滿載判斷，實時分析自卸載重車的狀態(tài)；趟次分析模塊根據(jù)所述狀態(tài)判斷模塊判斷得出的空滿載狀態(tài)信號，得出自卸載重車載重的運輸趟次； 存儲模塊存儲狀態(tài)判斷模塊和趟次分析模塊得出的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測方法，其特征在于: 車輛空載時，電壓式二向應變片輸出初始的電壓Vtl;車輛滿載時，應變片處于受壓狀態(tài)，輸出電壓值V1;車輛卸貨時，液壓千斤頂頂起，應變片處于受拉狀態(tài)，此時輸出電壓值V2，規(guī)則設(shè)置模塊比較電壓式二向應變片獲得電壓值的差異及其所處的區(qū)間，得出車輛的狀態(tài)是空載、滿載還是正在卸貨。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述自卸載重車載重狀態(tài)及運輸趟次檢測方法，其特征在于: 趟次分析模塊通過連續(xù)監(jiān)測一次原始狀態(tài)變化到受壓、拉壓及恢復到原始狀態(tài)的過程，判斷一次裝卸料運輸過程。
【文檔編號】G05B19/048GK104460477SQ201410625916
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】林恩德, 戴洪義 申請人:武漢英思工程科技股份有限公司