提高动态汽车衡称重精度的算法设计分析
车辆超重超载是造成我国公 路损 坏的重要原因 , 也是引发交通事故的重要因素。 目前 , 经相关技术人员 研究得出一种车辆管理规范要求的 C W 公 路车辆超限 动态检测与计重收费系统 , 及动态汽车衡 , 成为目前控制车辆超重超载的重要技术手段。
1.动态汽车衡基本构成
动态汽车衡是公路车辆超载超重测量的一种先进的重要技术手段 , 而影响该系统计算设计的关键就是称重精度和其稳定性 , 因 此 , 要进一 步提高 FI R 称重算法的精准度 和稳定性 , 就必须 要全面掌握和分析系统结构。
CW 动态汽车衡主要是由动态轴重衡 、 轮轴识别器 、车辆分离器、 上位机 以及称重控制仪表构成。 其中动态轴重衡以称重轴的方式对车辆的各轴或轴组依次进行称重。车辆在行驶过程中只 要轮胎经过称重轴 , CW系统会将压力信号转换为轮胎数信号 , 然后利用 红外光对 车辆进行扫描 , 系统会自动将称重数量与车辆相对应 , 并且能自动化处理数据。 其中数据处理主要是利用 系统中称重控制仪表检测设备的工作状态 , 采集各种传感器上 的信号 , 处理数据 ; 上 位机的主要作 用 就是管理视频、 音频以及 智能的开关路闸、 声光报警器以及 大屏 幕显示器等设备 , 接收和处理仪表上 传的车辆信息 , 能根据系统中提供的车辆重量数值 , 超重情况下 , 控制路闸开关。 其智能化 程度 比较高 , 能生成和打 印各种报表 , 并且与控制中心直 接对接 , 远程通讯 , 具体构成如下图 所示。
2.系统功能
系统中主要功能就是动态称重信 号采集、 整理以及 分析 ,有数字滤波 FI R 计算 , 这两个方面是重要系统组成部分。 其中动态称重信号采集与分析主要是指收集传感器上 的信号 , 当车辆经过动态汽车衡时 , 车辆前轴经过汽车衡时 , 就会引起载荷。而在实际应用 中 , 影响动态载荷的因 素有很多 , 如车辆自身的各种因素引起的振动、 路面不平 造成的振动、 车辆与地表藕合 而产生的振动等。 信息采集是系统中一 个重要 的方面 , 此外 , 还有数字滤波的功能 , 数字滤波是一 种用 来过滤 时间离散信号的数字系统 , 通过对采样 数据进行数字化处理达到频域滤波 , C W 动态汽车衡中使用 的是一 种高效的有限 冲击响应 IF R 数字滤波方法，其稳定性非常强 , 并且对 信号 干扰处理法效果也比 一般的数字滤波方法要好。
3.系统运行难点
动态汽车衡采用 动态称重技术 , 即在车辆行驶状态下 进行称重 ,与静态称重相比 , 其主要特点就是节省时间、 效率高 , 并且不会影响正常交通环境。 这种系统对技术设备要求比较高 , 且对使用 环境有 一 定的 要求 , 由 于 安 装在外面 , 工 作环境比较恶劣 、称重时间短、 冲击力度 大、 干 扰因 素多 , 这都 会影响动态称重精度。因 此 , 技术人 员 必 须 要深入 研 究和分 析 , 寻 找克 服 外 界 随 机干扰的影响 , 准确称量车辆的重量。
4.提高动态汽车衡称重精度的算法设计措施
提高动态汽车衡称重精度 , 是为了 避免车辆超载超过 , 造成严重的道路破坏 或交通事故 , 下面 针对 C W 称重算法设计系
统进行优化和改进 , 取得了比较理想 的效果。
当信号的干 扰较小时 , 系统中 IF R 滤波基本算法的精度会提高 , 但是由于 动态汽车衡是安装在室外 , 经过风 吹雨洒之后 , 电磁干 扰以及 温度 影响 , 对滤波的冲击与振动影响都 比较严 重 , 称重信号会变得不稳定 , 甚至 无法发射信 号 , 这就必然导 致 IF R 基本算法无法剔除外 界噪 音 干 扰 。 而技术人 员 在实践和多次 研究之后 , 找到改造和优化的方法 , 极大地改善滤波性能 , 使动态汽车衡的技术指标设计达到要求。 首先 , 在 IF R 滤 波之前对采样数据进行一 次过滤 , 针对异常点进行处理。 选取两个采样 点 , 比较这两点的异常之处 , 重复采样 比较 , 发现异常点变化规律。 即两个数之差 的绝对值超过第一个数的绝对值 的 01 % , 就说明 这个样点存在异常 , 进而能通过反复验 证和计算 , 剔除汽车高速通过 C E 称重时噪 音对信号的干扰 , 提升信 号的精准度 , 进而能提计算的准确性。
滤波器的各种重要指标都是由窗函 数决定 , 为了 改善滤波器的性能 , 窗函 数的主瓣直 径应该减小 , 旁瓣峰值应该要尽量增
,以使滤波器形成一 个比较陡的过渡带 , 减少肩峰的振动情况 在实 际应 用 中应 该取两者的折 中处理方法 , 兼顾 各项 指 标 。
一般滤波在使用 过程中 , 告诉车道上 的噪 音会达到 0 . 1 , 而经过改进后的噪 音高峰值为 0 . 15 巧 左 右 , 说明 经过调整后 , 滤波器噪音控制性能明 显得到改善 , 降低 了信 号干 扰程度 , 将信号控制在一定的范围 内 , 为称重提供稳定而精确的信号 , 提高了 整个动态称重精度。
5.结束语
综上所述 , 动态汽车衡称重精 度计算设计系统 , 主 要 是利
可编程控制器模块的组合特点以及 其独特的开入和开出二次逻辑编程特点 , 能确保实现系统设计功能 , 并且减少系统主控制平台在 车辆开入开出功能 检测资 源开销 , 提升整个系统的 稳定性和可靠性。 未来 , 随着计算机技术水平 不断提高 , 尤其是可编控制器的核心模块 C P U 运算速度 的提升 , 最终必定能将可编控制期在其他领域推广开来。
