邱文貴（中聯(lián)環(huán)有限公司，福建廈門(mén) 361000）

自卸車(chē)自動(dòng)稱(chēng)重監(jiān)控系統(tǒng)

邱文貴
（中聯(lián)環(huán)有限公司，福建廈門(mén) 361000）

自卸車(chē)自動(dòng)稱(chēng)重監(jiān)控系統(tǒng)是一套以監(jiān)控平臺(tái)、GPS車(chē)載終端模塊、測(cè)量舉升油缸的壓力傳感器為核心，運(yùn)用了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專(zhuān)用分析和通訊網(wǎng)絡(luò)所組成的一個(gè)綜合性的在線監(jiān)控體系。系統(tǒng)具有車(chē)輛載重量實(shí)時(shí)顯示、超載信號(hào)顯示、載重量數(shù)據(jù)報(bào)表、車(chē)輛行程數(shù)據(jù)記錄等功能。自卸車(chē)自動(dòng)稱(chēng)重的監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)記錄每次載重量，時(shí)間、地點(diǎn)、累計(jì)載貨次數(shù)、超載量、累計(jì)超載率等資料。實(shí)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)目標(biāo)車(chē)輛的載重信息，掌握車(chē)輛行駛狀況、預(yù)警預(yù)報(bào)控制超載，更好管理車(chē)輛的目的。

GPS車(chē)載終端 傳感器 監(jiān)控平臺(tái) 自動(dòng)稱(chēng)重

1 引言

在傳統(tǒng)車(chē)輛自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)中，通常是采用車(chē)廂與大梁四個(gè)支點(diǎn)裝稱(chēng)重模塊或是測(cè)量車(chē)橋鋼板彈簧變形量或是監(jiān)測(cè)油氣懸掛壓力等方式，傳統(tǒng)的這些方法存在安裝傳感器數(shù)量多，成本高，工況惡劣條件下傳感器極易損壞，可靠性差，維護(hù)難度大。且一般車(chē)輛載重量只能在車(chē)載儀表顯示，數(shù)據(jù)采集難不易于統(tǒng)計(jì)及監(jiān)控車(chē)輛難的缺陷。具了解傳統(tǒng)的這些方法，目前一般僅在整車(chē)廠試用，沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。有鑒于此，為了提高系統(tǒng)的整體性、功能性、可靠性和易用性，對(duì)自卸車(chē)自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。在系統(tǒng)中測(cè)量舉升油缸油壓，GPS車(chē)載終端采集檢測(cè)到的油壓數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算處理后上傳至監(jiān)控平臺(tái)顯示。

2 系統(tǒng)介紹

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)中包括油壓傳感器，GPS車(chē)載終端，中心監(jiān)控平臺(tái)。

（1）油壓傳感器。壓力傳感器安裝在與車(chē)輛頂升機(jī)構(gòu)相連通的液壓閥油缸壓力表連接口，直接測(cè)量頂升油缸的液壓油壓力，在誤差允許范圍內(nèi)通過(guò)方程運(yùn)算間接計(jì)算車(chē)輛的載重量。油缸壓力最大值為350Bar，正常工作條件下不超出250Bar，故選用壓力量程為300Bar的壓力傳感器。

（2）GPS車(chē)載終端。GPS車(chē)載終端設(shè)備是一款集定位、控制、數(shù)據(jù)采集、A/D輸入、開(kāi)入量輸入的GPS設(shè)備。其本身具備了2路10位精度，0～3V輸入的模擬量和預(yù)留了模擬量一次函數(shù)（Y=aX+b）標(biāo)定方程，可以直接輸入壓力變送器的輸出電壓，并通過(guò)標(biāo)定參數(shù)轉(zhuǎn)化為車(chē)輛重量數(shù)據(jù)，進(jìn)而傳輸至中心主站系統(tǒng)，為用戶(hù)提供車(chē)輛的載重?cái)?shù)據(jù)。車(chē)載終端連接超載報(bào)警指示燈用于提醒駕駛員車(chē)輛是否有超載。

（3）監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)顯示車(chē)輛的載重?cái)?shù)據(jù)，對(duì)采集的載重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，匯總生成報(bào)表供下載和打印。監(jiān)控平臺(tái)還可以對(duì)GPS車(chē)載終端發(fā)送控制指令，對(duì)終端控制程序的升級(jí)及參數(shù)設(shè)置等。當(dāng)車(chē)輛載重量超過(guò)設(shè)定的超載閾值時(shí)，平臺(tái)產(chǎn)生報(bào)警信息，形成相應(yīng)的報(bào)警記錄，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間超載的車(chē)輛進(jìn)行提醒，警告或可對(duì)該車(chē)輛斷油和斷電。保證車(chē)輛的使用安全。

2.2 系統(tǒng)測(cè)量原理

自卸車(chē)卸載時(shí)，其載重量與舉升油缸的油壓相關(guān)，通過(guò)檢測(cè)油缸油壓，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，即可將其轉(zhuǎn)換成載重量。油壓分析情況如下：

舉升機(jī)構(gòu)至距離約為10～20cm，舉升裝置已經(jīng)完成舉升加速進(jìn)入勻速舉升狀態(tài)，同時(shí)車(chē)廂處于相對(duì)水平狀態(tài)，傾斜角對(duì)K（頂升系數(shù)）的舉升受力如圖1所示。

載重量：G頂升力：

圖1

圖2

F=P * S

在起始部分勻速頂升過(guò)程有：

F*L2=G*L1

則：G=（F*L2）/L1

=P*（S*L2/L1）

所以：載重G=P*K（頂升系數(shù)）K=（S*L2/L1）；

頂升過(guò)程的壓力曲線如圖2：

①舉升起始加速段。

②勻速舉升起始段。

③舉升后續(xù)段。

載重需要測(cè)量的是②段的誤差影響不大，此時(shí)測(cè)量的油缸壓力P值能夠間接的真實(shí)反映載重狀態(tài)。

設(shè)備可以連續(xù)測(cè)量（采樣速率16點(diǎn)/每秒）油缸的壓力，組成壓力曲線并通過(guò)GPS車(chē)載終端處理器進(jìn)行程序分析，比較，計(jì)算，進(jìn)而從曲線中分離出②段曲線，進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算后獲得誤差較小的P值。

2.3 安裝及校準(zhǔn)

傳感器可以安裝在液壓舉升系統(tǒng)的液壓閥預(yù)留的壓力表位置，同一車(chē)型安裝后需要進(jìn)行一次載重實(shí)測(cè)校準(zhǔn)，以確定這個(gè)車(chē)型的舉升系數(shù)K。

校準(zhǔn)過(guò)程可以使用主站系統(tǒng)的傳感器標(biāo)定程序以確定舉升系數(shù)K。

2.4 數(shù)據(jù)傳輸

GPS車(chē)載終端處理器在運(yùn)行過(guò)程中連續(xù)測(cè)量油缸的壓力，在油缸壓力超過(guò)10Bar（可定義）時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)監(jiān)測(cè)過(guò)程，測(cè)量完成并分離出②段曲線（約0.5S）后根據(jù)設(shè)定的舉升系數(shù) K進(jìn)行計(jì)算載重量并存儲(chǔ)到GPS設(shè)備中，同時(shí)加上時(shí)間標(biāo)記和地點(diǎn)標(biāo)記發(fā)回主站系統(tǒng)，由主站系統(tǒng)進(jìn)行記錄。

2.5 誤差分析

測(cè)量誤差：傳感器本身的測(cè)量誤差。

模型誤差：②段曲線數(shù)學(xué)分離誤差。

裝載平衡：由于裝載與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型不一致的中心偏離誤差，這個(gè)是系統(tǒng)的主要誤差。

3 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)可應(yīng)用、安裝于自卸車(chē)，其具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，成本低，且在惡劣的工況條件下運(yùn)行可靠。監(jiān)測(cè)到的車(chē)輛載重量通過(guò)GPS車(chē)載終端傳送至中心監(jiān)控平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的載重量情況，并對(duì)車(chē)輛載重?cái)?shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確及時(shí)捕捉預(yù)警信號(hào)并及時(shí)進(jìn)行匯報(bào)，提醒駕駛員是否有超載信息。系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，能夠及時(shí)反饋車(chē)輛的的運(yùn)行狀況，及時(shí)有效控制車(chē)輛超載，對(duì)駕駛員安全駕駛，對(duì)自卸車(chē)整車(chē)制造廠、車(chē)隊(duì)，對(duì)車(chē)輛的管理具有舉足輕重的作用。

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