公路交通載荷信息實時遠程監測系統的製作方法
2023-07-23 11:55:46
專利名稱：公路交通載荷信息實時遠程監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及交通運輸工程技術領域。
背景技術：
在我國近二十年的高速公路建設、使用和管理過程中，到目前為止尚沒有一條新建或改擴建高速公路投入使用以後曾積累了長期、完整、系統和詳細的交通荷載與路面使用性能方面的資料，尤其是交通信息資料(交通荷載大小、數量和分布)。如果交通荷載信息不清楚，對結構使用狀況的任何評判都是片面的。具體落實到路面結構，如果它承受過的和將要承受的荷載大小及其次數的準確數量都不清楚，那麼對路面狀況的分析、評價及預測都是不可靠的，更談不上為完善設計和修改設計規範、確定合理的養護對策提供依據。目前，我國高速公路的通車裡程越來越多，由於實際交通荷載與路面設計時的預測相差很大，加之路面材料和施工質量等原因，導致很多路段在遠沒有達到設計使用年限時就發生結構性破壞，大修時間提前，造成巨大的經濟損失和不良社會影響。目前，公路交通信息獲取主要來源於三種渠道固定交調站點、計重收費數據、人工觀測，這三種方式都各自存在很大的局限性，並且實現實時數據回傳和分析。固定交調站點沒有真實的荷載信息，人工觀測只能是臨時的並且效率低，不能長期連續觀測，計重收費數據無法分出車道，沒有專門的數據統計分析系統。事實上，對公路交通信息遠程實時檢測與分析系統的市場需求是很大的，符合推進管理信息化的要求，符合交通運輸部「國家高速公路網交通量調查觀測站點布局規劃」的要求。
發明內容
本發明為了解決現有公路交通信息獲取方式存在的數據獲取不及時、數據量有限的問題，尤其實際交通荷載信息採集不及時的問題，本發明提供了一種能夠實現遠程實時數據傳輸的公路交通載荷信息實時遠程監測系統。本發明所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統由多個數據採集端和中心伺服器組成，所述多個數據採集端通過3G網絡與中心伺服器實現數據傳輸；所述數據採集終端包括3G數據傳輸模塊、工控機、數據採集卡、信號放大器和一對動態稱重傳感器，所述每個動態稱重傳感器的信號輸出端分別與信號放大電路的兩個信號輸入端連接，所述信號放大電路的串行數據輸出端連接數據採集卡的模擬信號輸入端，所述數據採集卡的數位訊號輸出端與工控機的串行數據總線或並行數據總線連接，所述工控機上連接有與3G數據傳輸模塊；所述一對動態稱重傳感器相互平行埋設在同一個車行道的中心位置，並且兩個動態稱重傳感器相距5-7米。每個數據採集終端中還可以包括一對動態稱重傳感器，所述信號放大電路為多路信號放大電路，該對動態稱重傳感器的兩個信號輸出端分別連接信號放大電路的兩個信號輸入端；該對動態稱重傳感器與另一對動態稱重傳感器埋設在同一個行車道內，並且分別位於該行車道的兩個半幅車道內，位於同一個半幅車道內的兩個動態稱重傳感器之間相距 5-7米，所有動態稱重傳感器相互平行設置。所述兩對動態稱重傳感器的中心之間的距離為2. 5-3. 5米。每個數據採集終端還可以包括視頻採集設備和視頻採集卡，所述視頻採集設備的視頻信號輸出端連接視頻採集空的視頻信號採集端，所述視頻採集卡與工控機的並行數據總線或者串行數據總線連接。所述每個數據採集終端中還可以包括車輛檢測器，所述車輛檢測器與工控機的串行數據總線或並行數據總線相連接；所述車輛檢測器的感應線圈埋設在一個行車道的中間位置，所述感應線圈的埋設位置與其相鄰的一個動態稱重傳感器之間的距離大於M米。每個數據採集終端還可以包括一個車輛檢測器，所述車輛檢測器與工控機的串行數據總線或並行數據總線相連接；該車輛檢測器的感應線圈與另一個車輛檢測器的感應線圈埋設於同一個行車道的中間位置，並且與其臨近的動態稱重傳感器相距大於20米，所述兩個感應線圈沿車行方向分別位於動態稱重傳感器的兩側，並且相距大於50米，所述兩個車輛檢測器的感應線圈的工作頻率不相同。本發明所述的公路交通綜合信息實時遠程監測系統，實現了交通綜合信息的實時採集，並通過採用移動通信和網際網路技術，實現了高速公路交通綜合信息數據遠程傳輸，尤其是對車輛荷載情況的實時監測，能夠滿足公路交通綜合信息長期、實時監測的要求。採用本發明所述的公路交通綜合信息實時遠程監測系統為交通管理部門建立信息全面及時的高速公路交通綜合信息資料庫提供了可靠的數據採集系統，也為完成高速公路交通綜合信息數據分析軟體系統，進行多項交通數據分析工作提供了基礎數據。說明書附1是本發明所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統的結構示意圖。圖2是具體實施方式
四所述的一種數據採集終端的安裝狀態示意圖。圖3是具體實施方式
五所述的一種數據採集終端的安裝狀態示意圖。圖4是本發明中車輛檢測器的感應線圈的形狀示意圖。圖5是本發明中車輛檢測器的感應線圈的埋設狀態示意圖。圖6是具體實施方式
二所述的一個數據採集終端中的兩對動態稱重傳感器的分布狀態示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統由多個數據採集端和中心伺服器組成，所述多個數據採集端通過3G網絡與中心伺服器實現數據傳輸；所述數據採集終端包括3G數據傳輸模塊、工控機、數據採集卡、信號放大器和一對動態稱重傳感器，所述每個動態稱重傳感器的信號輸出端分別與信號放大電路的兩個信號輸入端連接，所述信號放大電路的串行數據輸出端連接數據採集卡的模擬信號輸入端，所述數據採集卡的數位訊號輸出端與工控機的串行數據總線或並行數據總線連接，所述工控機上連接有與3G數據傳輸模塊。本實施方式中的數據採集終端中的稱重傳感器採用動態稱重傳感器，實現對高速運行的車輛的動態稱重功能。
所述一對動態稱重傳感器相互平行埋設在同一個車行道的中心位置，並且兩個動態稱重傳感器相距5-7米。該對動態稱重傳感器與其埋設的路面形成一個整體作為動態稱重平臺實現對行經該稱重平臺的汽車進行稱重。本實施方式中的數據採集終端中，採用工控機實現數據處理、存儲以及遠程傳輸， 能夠保證每個數據終端的數據採集和處理速度。本實施方式中的中心伺服器，用於收集所有數據採集終端傳輸的數據，並建立相應的資料庫，還可以安裝交通系統的分析軟體，利用資料庫中的數據對路況進行分析。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統的區別在於，每個數據採集終端還包括一對動態稱重傳感器，所述信號放大電路為多路信號放大電路，該對動態稱重傳感器的兩個信號輸出端分別連接信號放大電路的兩個信號輸入端。本實施方式的數據採集終端增加了一對動態稱重傳感器，該對動態稱重傳感器與另一對動態稱重傳感器埋設在同一個行車道內，並且分別位於該行車道的兩個半幅車道內，位於同一個半幅車道內的兩個動態稱重傳感器之間相距5-7米，所有動態稱重傳感器相互平行設置。兩對動態稱重傳感器的中心之間的距離為2. 5-3. 5米。圖6所示，是本實施方式所述的數據採集終端中的兩對動態稱重傳感器的分布狀態示意圖。
具體實施方式
一和二中所述的動態稱重傳感器的長度為1米至1. 6米。所述動態稱重傳感器可以採用壓電式的稱重傳感器，所述壓電式的稱重傳感器中主要使用的壓電材料一種天然晶體，例如石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺等。天然晶體是各向異性的，當沿著一定方向受到機械力作用時，就會產生壓電效應；當機械力撤掉之後，又會重新回到不帶電的狀態。壓電式傳感器就是根據這個原理研製的。這種傳感器一般為條狀，可以安裝到狹窄的路面凹槽中，因而很經濟。一般採用排列多個傳感器獲得動態信號平均值，同時計算車速、車輛類型等相關信息。針對該壓電式的稱重傳感器，所述信號放大電路由多個電荷放大器、多路A/D轉換器、信號處理器和內部數據存貯器組成，每個稱重傳感器的信號輸出端與一個電荷放大器的信號輸入端連接，多個電荷放大器的信號輸出端分別與多路A/D轉換器的一個模擬信號輸入端連接，所述A/D轉換器的數位訊號輸出端連接信號處理器的信號輸入端，內部數據存儲器的數據地址總線與信號處理器的數據地址總線連接。所述壓電式稱重傳感器可以採所以條狀壓電稱重傳感器實現，該種傳感器的性能數據見表1。表 權利要求
1.公路交通載荷信息實時遠程監測系統，該遠程監測系統由多個數據採集端和中心伺服器組成，其特徵在於，所述多個數據採集端通過3G網絡與中心伺服器實現數據傳輸；所述數據採集終端包括3G數據傳輸模塊、工控機、數據採集卡、信號放大器和一對動態稱重傳感器，所述每個動態稱重傳感器的信號輸出端分別與信號放大電路的兩個信號輸入端連接，所述信號放大電路的串行數據輸出端連接數據採集卡的模擬信號輸入端，所述數據採集卡的數位訊號輸出端與工控機的串行數據總線或並行數據總線連接，所述工控機上連接有與3G數據傳輸模塊；所述一對動態稱重傳感器相互平行埋設在同一個車行道的中心位置，並且兩個動態稱重傳感器相距5-7米。
2.根據權利要求1所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，每個數據採集終端還包括一對動態稱重傳感器，所述信號放大電路為多路信號放大電路，該對動態稱重傳感器的兩個信號輸出端分別連接信號放大電路的兩個信號輸入端；該對動態稱重傳感器與另一對動態稱重傳感器埋設在同一個行車道內，並且分別位於該行車道的兩個半幅車道內，位於同一個半幅車道內的兩個動態稱重傳感器之間相距5-7米，所有動態稱重傳感器相互平行設置。
3.根據權利要求2所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，兩對動態稱重傳感器的中心之間的距離為2. 5-3. 5米。
4.根據權利要求1所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，每個數據採集終端還包括視頻採集設備和視頻採集卡，所述視頻採集設備的視頻信號輸出端連接視頻採集空的視頻信號採集端，所述視頻採集卡與工控機的並行數據總線或者串行數據總線連接。
5.根據權利要求1所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，所述每個數據採集終端還包括車輛檢測器，所述車輛檢測器與工控機的串行數據總線或並行數據總線相連接；所述車輛檢測器的感應線圈埋設在一個行車道的中間位置，所述感應線圈的埋設位置與其相鄰的一個動態稱重傳感器之間的距離大於M米。
6.根據權利要求5所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，每個數據採集終端還包括一個車輛檢測器，所述車輛檢測器與工控機的串行數據總線或並行數據總線相連接；該車輛檢測器的感應線圈與另一個車輛檢測器的感應線圈埋設於同一個行車道的中間位置，並且與其臨近的動態稱重傳感器相距大於20米，所述兩個感應線圈沿車行方向分別位於動態稱重傳感器的兩側，並且相距大於50米，所述兩個車輛檢測器的感應線圈的工作頻率不相同。
7.根據權利要求5或6所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，所述的車輛檢測器的感應線圈的形狀是帶有45度倒腳的矩形線圈，所述矩形的兩個邊長分別為1-2米和2-8米，所述線圈有兩條相互平行的邊平行與行車方向。
8.根據權利要求5或6所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，所述感應線圈採用大於或等於1. 5平方毫米的多芯銅線纏繞，當所述感應線圈的面積小於3平方米時，匝數為4-6匝；當所述感應線圈的面積大於或等於3平方米時，匝數為3-5匝。
9.根據權利要求5或6所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，所述感應線圈的埋設深度位於路面下5mm-10mm。
10.根據權利要求5或6所述的公路交通載荷信息實時遠程監測系統，其特徵在於，所述的車輛檢測器的感應線圈的信號傳輸線也埋設在道路內，並且該信號傳輸線為雙絞線； 所述信號傳輸線的互絞大於每米60圈。
全文摘要
公路交通載荷信息實時遠程監測系統涉及交通運輸工程技術領域。它解決了現有公路交通信息獲取方式存在的數據獲取不及時、數據量有限以及實際交通荷載信息採集不及時的問題。本發明中的多個數據採集端通過3G網絡與中心伺服器實現數據傳輸；所述數據採集終端中的每個動態稱重傳感器的信號輸出端分別與信號放大電路的兩個信號輸入端連接，所述信號放大電路的串行數據輸出端連接數據採集卡的模擬信號輸入端，所述數據採集卡的數位訊號輸出端與工控機的串行數據總線或並行數據總線連接，所述工控機上連接有與3G數據傳輸模塊；所述一對動態稱重傳感器相互平行埋設在同一個車行道的中心位置。本發明能夠滿足公路交通綜合信息長期、實時監測的要求。
文檔編號G01G19/03GK102542802SQ20111043881
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者李新凱, 王彩霞, 馬松林 申請人:哈爾濱工業大學