2022年公路车载动态称重系统的方案设计书与开发2.docx

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1、精品学习资源大路车载动态称重系统的设计与开发摘要大路车载动态称重系统的设计对于爱护大路的正常使用有着重要的经济意义和社会价值；随着大路运输工业生产和商业贸易的不断进展，产生了对大路车辆进行动态称重越来越严格的要求，动态称重是路政部门加强正常运输、强制超载超限、提高治理工作效率，实现路政系统治理现代化、科学化的一项关键技术；就大路车载动态称重系统而言，称重的精度是最重要的性能指标，它标志着大路车载动态称重系统的技术水平的高低；目前大路车载动态称重系统由于对采集的信号只能简洁的处理，加上建立的数学模型不适合非线性对象的特殊性，同时缺乏对干扰因素以及各种干扰因素之间的关系做深层次的讨论和处理，所以系

2、统的精度难以得到很大的提高；鉴于影响动态称重的干扰因素很多，而且这些因素之间不存在准确的函数关系，用传统的数学模型方法很难分析清晰这些干扰因素之间的关系，所以本文从理论基础方面入手，从提高称重精度的思想动身，介绍了应用于车载动态称重系统的各种智能算法模型，比较分析发觉对于非线性对象没有解决误差精度问题，最终提出善于非线性建模的BP 神经网络技术，包括网络的基本思想、运算过程、执行步骤、存在的问题，以及针对动态称重对象的非线性特点以及称重过程中存在的精度不精确问题实行了BP 算法的改进方法，进一步满意了现场环境的称重要求；通过分析大路车载动态称重对象，建立了 BP 神经网络动态称重系统模型，依据

3、现场采集的动态称重数据进行了网络模型的分析与数据训练，训练结果说明精度完全符合现场要求和国家标准；对于系统硬件方面，系统采纳单片机进行数据采集与传送，对单片机的挑选进行了介绍；用于数据处理的动态称重软件系统除了实现重量数据的处理、显示和查询等基本功能以外，它仍实现了将采集的数据储存于数据库中并能以报表的形式打印出来的功能，以便于统计和查阅；本文中主要用到的单片机开发工具是 C 语言， 工控机里的数据处理系统软件采纳 Visual C+ 6.0 编程语言，主要利用 RS-232 串行接口来供应串口通信，使用 BP 神经网络对称重采集的数据建仿照真的环境是 MA TLABR2007；关键词：动态称

4、重系统，单片机，数学模型，BP 神经网络DESIGNATION AND EMPOLDER OF HIGHWAY CAR-LOADING WEIGH-IN-MOTION SYSTEMABSTRACTThe Highway Car-loading Weigh-in-Motion system（ WIMS ）has undoubtedly played an antive electronic role and social value in the protection of highway trancport. Along with the development of the Highway

5、Transportation,Industrial production and Business Trade, it is required that the Highway WIMS needs to saticfy more qualification of modernization and scientization for the rapid automatically and the enforcement of the overloading rule.As to the Highway Car-loading WIMS, the weighing precision of t

6、he vehicle moving is the most important standard specification. It indicates the technical level of the HighwayCar-loading WIMS. While the weighing signal processing of the actual Weigh-in-Motion is simple digital filter and the model is not fit well with non-leneared object. Even further signalproc

7、essing technique of kinds of disturbing factors. So the WIM system s precision is hardly improved.Because there are so many factors affect the WIMS accuracy, and there are not exact function relations among these factors, this paper introduces some new arithmetic models to欢迎下载精品学习资源settle these fact

8、ors compared with other models.In theory of improving the WIM system s precision, final chance is choosing BP neural network. It mostly introduces the basic idea, calculated process, executes steps and existed problems of BP Neural Network, and Finally puts forward the improved method to satisfy wei

9、gh-in-motion requirement.Through analyzing Highway WIMS cars,this paper bases BP Neural Nerwork model.The weigh-in-motion datas, which gathered in scene and trained by the BP Neural Network model, indicate that the precision accords with practical requirement and international standard. In hardware,

10、 the system use single-chip microcomputer and introduced the choosing condition of the single-ship microcomputer. The WIM system of the paper described can implement not only the basic function of gathering data, processing data, display data, and query data,but preserved the gathering data into the

11、 database and print in form. The system mainly use C language to write in the single-chip microcomputer, and use Visual C+ 6.0 to write in the computer for processing data. The RS-232 is used to communicate the serial.Otherwise, the paper use MATLAB R2007 language to model weighing system,simulink a

12、nd train the weighing datas.Key Words: Weigh-in-Motion System, Single-Chip Microcomputer, System Math Modeling, BP Neural Network目录第一章 绪论11.1 大路车载动态称重系统的意义11.1.1 汽车超限超载的危害11.1.2 大路车载动态称重课题讨论的意义21.2 大路车载动态称重系统的国外讨论现状31.3 大路车载动态称重系统的国内讨论现状41.4 大路车载动态称重系统的进展趋势51.5 本文讨论的主要内容及工作简述61.6 本章小结6其次章 大路车载动态称重系统

13、整体设计思想82.1 大路车载动态称重系统硬件系统82.1.1 称重板压力传感器82.1.2 数据采集系统102.1.3 运算机系统102.1.4 显示器系统、打印机系统122.1.5 动态称重系统一些帮助硬件设备132.2 大路车载动态称重系统软件系统132.2.1 数据采集软件程序设计142.2.2 数据预处理模块152.2.3 显示程序设计152.2.4 通信程序模块152.2.5 运算机上的软件设计162.3 本章小结16第三章 大路车载动态称重系统数学建模183.1 大路车载动态称重系统的传统建模方法183.1.1 机理模型18欢迎下载精品学习资源3.1.2 体会模型193.1.3

14、辨识模型203.2 大路车载动态称重系统的BP 神经网络建模方法213.2.1 BP 神经网络的结构213.2.2 输入层和输出层节点数的确定223.2.3 隐含层数和层内节点数的确定233.2.4 基本 BP 算法原理243.3 BP 神经网络建模方法和传统建模方法的比较283.3.1 传统建模方法的缺陷283.3.2 BP 改进算法的措施和方法283.4 本章小结31第四章 基于 BP 神经网络的动态称重系统模型设计与实现334.1 神经网络掌握概述334.1.1 用作掌握器的神经网络掌握334.1.2 用作被控对象模型的神经网络掌握结构344.2 基于 BP 神经网络的大路动态称重系统数

15、据处理374.2.1 动态称重数据处理方法比较与分析374.2.2 数据猎取与 BP 神经网络模型的建立384.2.3 BP 神经网络算法的实现444.2.4 试验结果分析464.3 本章小结47第五章 结论485.1 全文总结485.2 讨论展望48致谢50参考文献51附录一 动态称重现场采集部分数据53附录二 BP 神经网络模型数据训练仿真程序55简历 在读期间发表的学术论文57第一章 绪论1.1 大路车载动态称重系统的意义随着经济的进展和科技的进步, 各种运输车的数量和比重逐年递增,现代交通运输业得到飞速的进展；依据交通部规划，到2021 年，大路总里程要达到210 万至 230 万公里

16、，全面建成五纵七横 国道主干线，目前人口在20 万以上的城市高速大路连接率将达到 90%，高速大路总里程达到5 万公里；面对交通运输业的迅猛进展，汽车超限超载运输现象问题突出，并且变得越来越严峻，大路超限超载现象会造成路面、桥梁等公路交通设施的损坏，从而恶化了交通道路的服务水平和行车安全状况；为了有效地治理超限超载现象，交通部门普遍采纳了对动态车辆的重量进行计重收费来治理超限超载问题，这样大路车载动态称重系统就显得特别迫切和必要12；随着我国大路治理方法的不断进展和完善，治理手段日趋电子化和信息化，越来越多的先进技术被引用到大路的监督治理之中，检查车辆超载的方法也由固定地点称重检测进展到可随时

17、变化地点的称重检测；车载称重系统，就是其中的一种改良技术，这套欢迎下载精品学习资源系统解决了以往车辆称重地点固定，不便利在大路全段随机检查的问题，也可以削减由于检查站空间狭小，通过才能有限而造成通行高峰时防止显现拥堵的现象，改善交通；本文设计的动态称重系统是江西省南昌市某公司自行设计和开发的大路车载动态称重 系统，已经应用于大路收费的路政执法部门中，用于治理大路交通运输，打击超速超载现象；同时提高车载动态称重系统的称重数据精度，降低称重系统的成本仍是一个未能解决的问题；国内外始终都在探究一种新型的动态称重方案：如何设计出速度快、抗干扰才能强、精确度高的新型动态称重系统，对交通相关部门有效地实施

18、超限治理，保证行车安全、延长大路的使用寿命、降低大路养护的成本、削减环境污染等方面有着显著的社会效益和经济效益；1.1.1 汽车超限超载的危害大路交通运输业的进展无疑对国民经济建设起到了积极的推动作用，但是号称大路隐形杀手的营运车辆超载现象屡禁不止，其危害是多方面的3；一、造成了大量道路交通安全事故据统计， 70%的道路安全事故是由于汽车超限超载引起的，多于50%的死伤性重大道路交通事故与超限超载有着直接或者间接的关系，汽车超限超载运输给人民生命财产 造成了庞大的缺失；二、超限超载汽车的荷载远远超过了大路和桥梁的设计承担荷载，致使路面损坏、桥梁断裂，大大缩短大路的正常使用年限，使其不得不提前进

19、行大修；交通部的试验说明，一辆超载100% 的车辆，通过沥青路面一次所造成的破坏程度，相当于核定载荷的标准车辆走 265 次；通过水泥路面一次造成的破坏程度，相当于核定荷载的标准车辆走6.55 万次；据有关专家介绍，超重10 吨的货车超载1 倍，对大路的破坏力相当于正常载重时的 16 倍；超载 2 倍，对大路的破坏力增加80 倍；而且核定载重量越大的车辆，超载对大路的破坏越严峻；三、导致了道路运输市场的恶性竞争货车车主竞相压价承揽货源，以超限超载的方式来猎取利润，结果超载的越多，赚钱就越多，形成了“压低价格-超限超载 -运力过剩 -在超限超载”这样的恶性循环；四、严峻污染大气环境由于超限超载车

20、辆燃油系统负荷过大，特殊是燃油净化系统不能正常运转，燃烧不完成的情形下，尾气严峻超标，导致车辆行驶过程中的黑烟尾气，对大路两旁四周环境造成了严峻的大气环境污染；鉴于超限超载运输车辆所造成的庞大危害，加强大路运输的治理、保证行车安全等问题也显得日趋重要；交通部2000 年 2 号令超限运输车辆行驶大路治理规定（以下简称规定）于 2000 年 4 月 1 日起执行，规定对各类车辆的轴载质量作了明确规定并指出“大路治理机构可依据需要在大路上设置车辆轴载质量及车辆总质量检测装置”，可见，有效治理超限超载问题迫在眉睫；1.1.2 大路车载动态称重课题讨论的意义鉴于国内车辆超载、超限的严峻性，大路交通治理

21、相关部门急于收集当前大路上行驶的车辆车型组成、轴载谱和超重程度、分析超重车辆对路面的损害影响程度，以便估算大路交通部门需为此增加的建设投资，并制定相应的治理措施和法规，为大路运营部门按车重收费供应有效技术手段；目前对车辆的超限超载检测有静态和动态两种方法：静态称重虽然精度高，但其规欢迎下载精品学习资源模较大，引人注目，往往使很多超限超载车辆易于躲避，同时静态称重仍简洁造成交通不通畅，难以发挥高速大路的优越性；而动态称重系统能实现超载治理和不停车计重收费系统的完善结合，因此动态称重是现代交通中超限超载运输测量的主要手段和进展方向，是不停车计重收费的基础；但由于影响动态称重精度的因素较多，例如，汽

22、车的振动、路面的不平整程度、汽车的通过速度等等；这些因素势必会使测量精度降低，使测量结果不精确、不具说服力；为了提高动态称重系统的测量精度，国内很多研发机构和公司长期致力于动态称重系统的讨论，但是始终以来并没有取得太大的突破和进展；而国外的设备价格特别昂贵而且没有学问产权，因此对动态称重系统进行进一步的讨论， 包括如何设计出速度快、抗干扰才能强、精确度高的新型全自动汽车动态称重超限治理系统，对交通部门有效地实施超限超重治理，保证行车安全、延长大路的使用寿命、降低大路养护的成本、削减环境污染等方面都有着显著的社会效益和经济效益；大路车载动态称重系统主要由动态称重系统和视频监控系统两个部分组成，其

23、总体系统实现原理就是将便携式称重仪器、监控摄像机、数字图像处理器等相关电子设备装配到改装车车身上，让现场的路政工作人员可以通过视频监控和称重系统测量出来的数据来监督整个车辆称重的过程；图1-1 是大路车载动态称重系统的总体设计框架图，本文的主要讨论内容就是对称重采集的数据进行处理，获得精度很高的称重结果；图 1-1 大路车载动态称重系统总体框架图Fig.1-1 Structure of Weigh-in-Motion System1.2 大路车载动态称重系统的国外讨论现状国外很多国家的大路交通运输也普遍存在超限超载现象；为了防止超限超载车辆引发的一系列危害，欧洲、美国、日本、加拿大等一些国家从

24、上个世纪50 岁月就开头对大路车载动态称重系统进行讨论并取得了一系列显著的成果，在改善称重环境和提高称重精度方面取得了很大的进步，如表1-1 所示是国外一些国家关于动态称重系统的讨论进展历程以及所取得的一些成果45；1.3 大路车载动态称重系统的国内讨论现状我国高等级大路的进展较国外晚一些，但是超载现象特殊严峻，特殊是在一些矿产资源富有的地区，为此，1987 年国务院颁布了中华人民共和国大路治理条例、1988年交通部颁布了中华人民共和国大路治理实施细就，2000 年交通部再次颁布了超限运输车辆行驶大路治理规定；我国于20 世纪 80 岁月显现了带基坑和无基坑两种电子汽车衡， 1994 年一种动

25、、静态两用电子轨道衡在太原钢铁公司通过了鉴定，该产品集动态和静态轨道衡的优点于一身，较好地解决了检测精度与汽车通过时速度之间的矛盾；作为国家八五重点科技工程，交通部重庆大路科学讨论所研制了一种固定式动态称重系统，该系统轴重误差小于+10%，置信度为 95%；云南航天新技术工程有限公欢迎下载精品学习资源司引进其技术并于 1999 年 8 月获得了国家技术监督局的计量器具型式批准证书；从 2003 年起，江苏、河南、山东、安徽等省份先后实施大路车载计重收费，鉴于以上进展速度和面临的情形，本文作者发觉到设计一套高精度高稳固性的大路车载动态称重系统，必将成为大路路政检测部门治理超限超载和实施计重收费供

26、应有效的技术手段；表 1-1 国外一些国家动态称重系统的讨论历程和成果展现电轴传感器，可以同时测量车速、车轴数、轴距并进行车型分类和动态称重Tab 1-1 research process and production revelation of weigh-in-motion system in foreign cuntries时间（年）国家动态称重的讨论进展及其突破1958美国开头了为期 16 年的 WIM 系统的讨论1968西德PAT 公司开头平板式动态车辆称重器的讨论1974美国首次在车辆载荷讨论中使用了WIM 系统1974法国取得了一项版电缆动态车辆称重器的专利，即1983法国Vib

27、racoaxVibracoax 动态称重系统在法国投入使用1983美国压电材料用作动态称重的讨论在美国开头；同年9月，美国联邦大路治理总署提议开头讨论“低成本动态车辆称重系统”1984美国36 个州均安装了 WIM 系统1985美国“低成本动态称量系统”在现场投入运行并交美国联邦大路部署推广使用1988英国讨论了一种性能优于Vibracoax 的新型称重压电传感器 Vebetek51990西德PAT 的平板式传感器性能较抱负；同时展现数种低成本的动态称重系统，他们主要基于压电缆，压电膜和电容传感技术；在安装条件很好的情形下，能使统计平均误差掌握在15% 左右1991英国Vebetek5 已经改

28、型为 Vibetek201994德国在中国举办的“国际交通自动化技术会议”上，展示了采纳平板式传感器的SAW100 动态称重系统及在自动收费站的应用1998瑞典闻名的 CET （ Cold Environment Test ）测试，结果表明德国 PAT、瑞士 Kistler 、美国 Mikros 等公司的称重产品处于领先水平2000ITS 年会上展出了由美国MSI 公司开发的共聚物压目前，国内动态称重讨论缺乏对影响汽车动态称重的干扰因素做系统分析，检测时又要求信号经过肯定时间衰减达到稳固后开头测量，使得称重物往往需要较长的受荷板或受制于较低的汽车通过速度，检测精度也不高，一般平均误差从+5%-

29、 +30% 不等，相应的置信度为 90% 或 95%；因此检测精度和汽车通过速度的问题始终未能在实际中得到很好地解决；1.4 大路车载动态称重系统的进展趋势综上所述，对于所谓的动态称重就是测量行使车辆的动态轮胎受力并运算相应的静态车辆重量的过程：一个大路动态称重系统是一套传感器和支持仪器，用来测量在特定 地点和特定时间一辆行驶车辆的显现及其动态轮胎受力，运算车辆的重量、车速、轴距、车辆类型以及有关车辆的其它参数并且处理好显示和储备这些信息；其主要特点是节约 时间，效率高，使得称重时不至于造成对正常交通的干扰；这对大路建设与治理有着极 为重要的意义，同时对车辆运输现代化治理也有较大的促进作用；欢

30、迎下载精品学习资源经过了几十年的讨论，现在的汽车动态称重系统已经取得了肯定的成果，但是汽车动态称重系统在国内的讨论应用时间仍很短，已有的动态称重系统主要是从国外引进的技术，做的二次开发，缺乏核心技术；同时，动态称重系统在国内外都处于比较前沿的位置，技术都仍没有完全成熟，特殊是测量的精度、汽车的通行速度、系统结构三方面都需要很大的改进；（1） 测量精度目前动态称重系统精确度低，主要是由于加在传感器平台上的力除了汽车的真实重量之外，仍有由很多因素引起的干扰力，加车速、车辆自身谐振、路面鼓励、轮胎驱动力等，汽车的真实重量有可能埋没在各种干扰信号中，如何从外界随机不确定的干扰力中猎取真实的车重，是动态

31、称重技术的难点和关键；国内研制出的固定式动态称重系统的轴重误差通常为（ 5%-10% ），但是在有些场合仍是不能满意，提高精确度是动态称重技术的迫切需要；（2） 汽车的通行速度现在的动态称重系统答应汽车的通行速度比较低，每小时5-10km ；但是随着不停车收费系统的普及，就要求在更高的汽车通行速度下精确测量，目前现有应用的动态称重 系统就不能符合要求；为了满意将来交通的需要，美国纽约州立高校的讨论人员已经研 制了在汽车时速高达88km ，路面应力达 10kg/cm2的情形下，其测量精度可保持在2%以内的动态称重系统，但是造价过高，目前仍不能推广使用；所以国内的科研人员也可以在引进的技术中加以突

32、破或者研制出具有自我学问产权的系统，在肯定的精度保证 下，降低价格，不断提高汽车的通行速度；（3） 动态称重系统的结构现有应用的动态称重系统，一般是固定安装，建设周期长，造价比较高，影响大路的正常运行；这就需要不断的改进系统的结构设计，即在不影响测量速度和精度的前提下，要尽量削减占地面积工程造价和安装要求，简化结构，缩短工期，最好能不影响大路的正常运行；总之，从进展的角度看，汽车动态称重系统今后的几年里可望在以下几个方面有所进展：（1） 称重时汽车的通行速度进一步提高，达到不停车就可以称重的目的要求，提高称重的效率；（2） 动态称重精度优于4%，并尽量提高，符合国际的称重标准要求，同时进一步优

33、化整个称重系统，使得系统达到正确使用寿命；（3） 尽量减小占地面积、工程造价和安装要求，考虑成本和现场的实际环境，对于路政部门也很重要，提高系统对外界环境的适应才能和抗干扰才能；1.5 本文讨论的主要内容及工作简述综上所述，现行的动态称重系统经过几十年的讨论，仍没有取得令人中意的进展；分析缘由，可以发觉以往的讨论存在着以下不足：（1） 对车辆的动态称重时的干扰因素缺乏完整的分析，以往的讨论主要致力于结构的改进，传感器的设计等硬件方面，使其动态称重性能得以改善，但是称重精度没有得到相应的回报；（2） 缺乏对动态称重系统设计理论的讨论，至今动态称重系统设计仍沿用静态称重设计方法；很多设计讨论方案只

34、是停留在对动态称重系统做一个简洁的模型搭建，没有针对称重对象的特性进行分析，使得称重数据明显不符合大路车载动态称重系统的具体要欢迎下载精品学习资源求，不能满意智能交通系统的进展要求；（3） 没有一个确定的公式、函数或依据来运算动态称重车辆的真实轴重值；所以对于称重数据的处理显得很抽象，讨论方法虽然很多，但深度不够，对于具体解决称重精度仍是没有有效的措施；本课题讨论主要从称重精度方面着手，通过对动态称重时的干扰因素分析来提高称重精度，鉴于影响动态称重的干扰因素很多，而且这些因素之间不存在准确的函数关系；用传统的数学方法很难分析这些干扰因素之间的关系，而挑选智能算法在处理非线性的、复杂的问题方面有

35、其特殊的优势，可以更好的解决称重精度的非线性问题；由于智能算法的局限性，以及称重模型的非线性等问题，所以本问经过智能算法优化掌握的动态称重数据仍具有较大的误差；为了进一步提高称重精度，本文对采集的称重数据进行BP 网络训练，将不同车速下的轴重信号与车辆的实际载荷进行非线性建模，由于BP 神经网络的收敛速度快、有唯独正确靠近点的特性以及无局部微小的优点，通过仿真结果说明称重成效良好，可用于实际的动态称重系统的讨论中；1.6 本章小结本章主要阐述了用于大路路政部门测量行驶车辆的动态重量值、速度等相关参数的大路车载动态称重系统的讨论目的和意义，通过分析目前关于大路车载动态称重系统的国外和国内的讨论现

36、状，进而探讨大路车载动态称重系统将来进展的趋势，最终提出了本课题讨论所需要做的主要工作；其次章 大路车载动态称重系统整体设计思想2.1 大路车载动态称重系统硬件系统大路车载汽车动态称重系统硬件系统主要包括以下几个部分：称重板压力传感器、数据采集系统、运算机系统、显示器系统和打印机系统，见图2-1 所示；其次仍有一些帮助的硬件设备，我们只做简洁的介绍；为了使硬件电路设计趋向合理，借鉴别人的成功体会，系统的电路设计着重考虑到以下几个方面67：（1） 尽可能挑选典型电路，并符合单片机的常规用法，以提高设计的胜利率；为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础；（2） 尽量选用功能强、集成度高的芯片；（3

37、） 系统扩展与外围设备的配置水平应充分满意应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发；（4） 硬件结构应结合应用软件方案一起考虑，硬件结构与软件方案会产生相互影响， 考虑的原就是：软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构；但必需留意，由软件实现的硬件功能，其响应时间要比直接用硬件实现来得长，而且占用CPU 的时间， 应当充分考虑两者速度匹配的问题；（5） 在电路设计时，充分考虑应用系统各部分的驱动才能；不同的电路有不同的驱 动才能，对后级系统的输入阻抗要求也不一样，试验说明，假如阻抗匹配不当，系统的驱动才能不够，将导致系统工作不行靠甚至无法工作；而且这种不行靠很难通过一般的测

38、试手段来确定；因此，在电路设计时，留意增加系统的驱动才能和削减系统的功耗；（6） 牢靠性及抗干扰设计是硬件系统设计不行缺少的一部分，它包括芯片、器件挑选、印刷电路板布线、通道隔离等等；欢迎下载精品学习资源图 2-1 动态称重系统硬件结构框图Fig.2-1 Structure of Weigh-in-Motion Hardware System2.1.1 称重板压力传感器称重板主要是一块内置肯定数量压力传感器的刚性金属板，金属板的宽度不超过车辆轮胎的直径，以保证同一时刻只有车辆的一个承重轴作用于称重平台之上，同时金属板的长度超过车辆承重轴的长度，以保证同一时刻，车辆的一个承重轴完全作用于称重平台

39、之上；金属板的底部附着数量不等分布平稳的压力传感器，刚性的金属板使车辆称重轴作用于板上，称重轴的重量通过金属板传递到压力传感器，经过压力传感器以后转换成电信号传入称重系统的数据采集和处理系统；称重板压力传感器是构成系统信息输入的主要窗口，为系统供应赖以处理和决策掌握所必需的原始信息；它将车重信号转换成电压信号，其性能好坏直接影响整个系统的计量精度和稳固性；测量重量的传感器有很多种，按工作原理分有弹性力平稳式压力传感器、感应式传感器、应变式传感器、压电式传感器、霍尔式压力传感器、电容式传感器、光纤式传感器、数字式传感器等等；挑选传感器要考虑以下几点：（1） 数量的挑选依据电子称重系统的用途、称重

40、板需要支撑点数而定，一般讲称重板有几个支撑点就挑选几个传感器，使用时依据实际情形来确定；（2） 量程的挑选依据被测压力的大小确定传感器的量程；依据体会，一般应使传感器工作在其30%-70% 量程内，但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的动态称重系统，在挑选传感器时，一般要扩大其量程，使传感器工作在其量程的20%-30% 之内，以增大传感器称重储备量，保证传感器的使用安全和寿命；（3） 精确度的挑选称重传感器精确度等级的挑选，以满意称重系统的精确度要求为准，切不行片面追求高的精确度等级；如在同一称重系统内使用n 只并联使用的结构相同、型式相同、额定负荷相同的称重传感器，就由误差传递公式可得，其综

41、合误差r 为： r = n， 式中： 表示单个称重传感器的综合误差；n 表示称重传感器的个数，因此，由上式可以看出， n 个称重传感器并联后，其总的综合误差r 是单个称重传感器综合误差的1 n 倍；就总的综合误差反而小了；这是由于单个称重传感器的误差可看作是听从统计规律的，它有大、有小、有正、有负；并联后，其误差相互抵消了一部分，所以总的综合误差反而小了；（4） 使用环境及介质性能的考虑欢迎下载精品学习资源依据环境条件和被测介质的性能综合挑选；（5） 传感器型号传感器型号的挑选要考虑各种类型传感器的适用范畴；这主要取决于称量的类型和安装空间，保证安装合适，称量安全牢靠；综合环境、使用条件要求和

42、性价比等技术指标，我们在实践中挑选电阻应变片式压力传感器；电阻应变片式压力传感器的特点如下；精度高，测量范畴广；使用寿命长，性能稳固牢靠；可在高低温、高速、高压、剧烈振动、强磁场、潮湿等恶劣环境下正常工作；结构简洁，体积小，重量轻；价格廉价，品种多样，便于挑选和大量使用；频率响应较好，即可用于静态测量又可用于动态测量8；2.1.2 数据采集系统数据采集如图 2-2 所示是指将速度、加速度、压力等模拟量采集、经过处理后转换成数字信号，并传入运算机进行储备、处理和输出结果的过程；由此可见，数据采集系统的任务就是将传感器输出的模拟信号经过单片机转换成数字信号，然后送入运算机或其它设备进行处理；模拟信

43、号处理，主要涉及到改善传感器输出的模拟信号的质量而采纳的一系列措施，如放大、滤波、函数拟和、非线性补偿、信号的压缩与绽开等，模拟信号处理后，需要将模拟信号转化成数字量以便于运算机系统作进一步的处理、分析和储备等操作；数据采集的结果直接影响数据处理的成效；此数据采集应保证所采集数据的精确性和实时性；为了使得系统稳固、高效的地运行，系统采纳单片机的大容量数据采集系统来实现数据的采集；图 2-2 数据采集系统结构图Fig.2-2 Structure of Data Collection System单片机挑选：该硬件电路系统实际上是一个数据采集系统，任务是把由传感器输出的小电压信号（通常是3-5mV

44、 左右）传送给模数转换器，然后单片机将该模拟信号转换为 00H FFH 的数字信号，当其转换终止时通过串口发送给运算机进行处理和储存；综合数据采集系统模块完成的主要功能有以下三点：（1） 放大电路负责将称重平台传送过来的模拟小电压信号放大；（2） A/D 转换单元负责将放大后的模拟小电压信号采样，采样后的离散信号转换成了数字信号，通过输入通道传送到运算机，进行数据的优化处理；（3） 动态称重系统的数据处理模块中仍有硬件滤波单元，滤波单元可以将车辆经 过称重平台时产生的高频噪声以及称重系统本身内部工作电路工作时产生的高频率噪声滤除，减小运算机个模块之间处理的负担，增加动态称重系统的数据测量和稳固

45、性和精确度910；2.1.3 运算机系统运算机系统也称为数据处理系统，运算机系统的主要作用是对传输的经过离散化的电信号进行各种数据预处理，处理完成的信号经过某种智能算法，产生动态称重的欢迎下载精品学习资源数据输出结果，也就是整个动态称重过程的结果动态车辆的静态重量值；软件系统的运算结果传入显示输出设备系统；运算机的另一主要功能是实现对监控场景图像数据的采集、录像、回放、动态侦测，以及完成称重数据的传输，通过视频监控系统远程传输到路政部门指挥中心；该模块是整个硬件设计的中心部分，它可以完成多种功能，如；串口数据的读取、数据的处理、数据库记录的添加、删除、查询等，它仍可以对数据库中的记录进行拜访、

46、统计、并能以报表的形式打印出来；在该模块设计中，数据库部分占有极其重要的位置， 它不仅影响整个系统的实现方法和运行效率，仍关系到数据的安全性、完整性和一样性；该部分也采纳模块化设计，依据程序的功能可以分为：数据的存取与传输、数据的处理、数据的显示和打印等模块；（1） 数据的存取与传输数据的存取是运算机通过通信协议从串口读取数据，所读取的数据经过神经网络技术处理后储备到数据库中；由于单片机发送数据和运算机读取数据的速度与神经网络处理数据的速度不匹配，为了防止数据的丢失、保证数据的完整性和一样性，该系统在接受数据和处理数据之间建立一个“虚拟中间站”，即建立一个数据缓冲区，读取的数据先送往缓冲区里边，数据处理模块不停的从缓冲区取数据进行处理；通信协议：由运算机承担主控任务，单片机接受运算机指令，并依据指令信息发送数据；通信协议如下： 采纳 PS-232 串口异步通信， 1 位起始位， 8 位数据位， 1 位停止位，无奇偶校验， 波特率 9600b/s；传输数据采纳二进制模式；m_ctrlComn.SetInputPort1: / 挑选 COM1 m_ctrlComn.Settings “ 9600,n,8,1”