三臺面電子軌道衡稱重系統及其數據處理方法
2023-09-18 12:37:15 1
專利名稱：三臺面電子軌道衡稱重系統及其數據處理方法
技術領域：
本發明涉及的是一種鐵路車輛運動過程中的稱重裝置，特別涉及一種基於嵌入式系統實現對不同車長進行整車計量的三臺面電子軌道衡稱重系統。
背景技術：
一方面，對於鐵路貨運部門來說，對列車運輸的貨物進行稱重是一件重要的事，臺面軌道衡對罐裝車重量測量時，要求測量分析系統準確快速地判別車型和計算車重，傳統的測量分析系統需要一臺工業控制計算機完成分析計算，例如中國專利公開號為90222633.9，公開了一種鐵路貨物列車動態稱重裝置。採用安裝在鋼軌腰部錐孔內外殼帶凸臺的插銷式稱重傳感器，並包括有方向識別傳感器、放大器、方向識別及控制單元，模數轉換器、電子計算機，在放大器和模數轉換器之間設置與方向識別及控制單元相連的由多個切換開關構成的切換裝置，以及包括機車、煤水車排除單元及車型識別單元，可在列車運行速度為60km/h以下時自動稱量貨物列車重量，能自動識別運行方向和車速、車種，並能排除機車及煤水車，自動判別貨車超載和偏載狀況，構成一種稱重梢度較高的無基坑輪計量式貨物列車動態稱重裝置。這不僅浪費了計算機的資源，同時增加了成本，另一方面由於列車罐體中裝有氣體或液體物質，在列車運行的過程中其中心在運動，不能單靠靜態的成兩方法，這樣的精度是很難保證需要的。
另一方面隨著信息技術的不斷發展，鐵路貨運系統的不斷壯大，貨棧站點之間的信息交流，貨物的情況記載和查詢，進而方便了客戶對運輸貨物的運行情況具有及時的了解，也保證了對貨物流通環節的貨物情況進行適時地監控，提高運送的安全性，以及通過遠程管理達到集約化的效果。但是由於隨著貨運量的不斷加大，稱重的數據量非常巨大，而且還需要與其它信息結合達到計量工作的要求，如需要車號信號，收發貨站信息，稱重的日期時間信息等，這樣造成數據保存和管理帶來了一定的困難，同時也需要大量的人力和工序協同工作。
為了解決上述問題，本發明的創作者經過長期的研究和開發，終於獲得了此項成果。
發明內容
本發明的目的在於，為解決上述缺陷，提供一種三臺面電子軌道衡稱重系統，引入了嵌入式技術對量稱重數據的分析，實現了對不同心盤距罐裝車車型的判斷以及整車的稱重，在數據管理系統中採用了資料庫技術，實現了對大量稱重結果信息的保存和維護，不僅達到計量工作要求；同時節省了人力，通過網絡實現了數據共享，有利於集約化管理。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案在於，提供一種三臺面電子軌道衡稱重系統，其特徵在於，其包括稱重臺，數據處理單元、數據傳輸單元，其中，所述的稱重臺有三個，分為左稱重，中稱重以及右稱重，用以獲得列車重量測量信號，所述稱重臺包括臺本體、柱式傳感器，信號防雷器，數據採集卡；所述的數據處理單元為嵌入式系統用來處理所述列車重量測量信號；所述的數據傳輸單元用來連接各移動式稱重臺與數據處理單元，用以進行數據傳輸；同時也提供了一種三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理方法，其是利用所述的三臺面電子軌道衡稱重系統實現的，其中，其處理的流程步驟為a步驟獲得列車上稱、下稱信號；b步驟判斷車廂型號；c步驟獲得車廂重量；d步驟獲得列車速度；e步驟通過網絡外設實現信息的管理和共享；f步驟數據處理過程結束。
本發明的優點在於不僅能夠對車廂長度可變的列車測量，而且能夠對重心可變的灌裝車測量，同時對列車測量精度高，獲得的數據通過網絡共享有利於避免大量的重複測量。
圖1為本發明三臺面電子軌道衡稱重系統的功能結構簡圖；圖2為本發明三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理過程的流程圖；圖3為為發明三臺面電子軌道衡稱重系統的稱重臺稱重原理簡圖；圖4為本發明獲得本節車廂重量的過程流程圖。
附圖標記說明11-左稱重臺；12-中稱重臺；13-右稱重臺；111、121、131-柱式傳感器；112、122、131-信號防雷器；113、123、133-數據採集卡；21-列車重量信息的通道；22-信號調理板；23-模/數轉換器；3-PC104總線；4-嵌入式系統；41-外設器件I/O埠；42-處理器；43-圖形控制器；44-存儲器；5-網絡傳輸設備；6-上位機；7-其他外置設備；8-列車；a～f-系統的數據處理過程步驟；c1～c7-本節車廂重量的過程步驟。
具體實施例方式
以下將結合附圖，對本新型上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。
請參閱圖1所示，其為本發明三臺面電子軌道衡稱重系統的功能結構簡圖，其包括稱重臺，數據處理單元、數據傳輸單元以及上位機6，其中所述的稱重臺為三個即左稱重臺11、中稱重臺12以及右稱重臺13，他們之間的距離是根據車型確定的，其中所述的稱重臺包括臺本體、柱式傳感器111、121、131，信號防雷器112、122、132，數據採集卡113、123、133，所述的數據處理單元為嵌入式系統4其包括處理器42、存儲器44及外設器件I/O埠41、圖形控制器43，所述的數據傳輸單元包括PC104總線3結構，當然也可以是CAN總線、PCI總線或RS232其中之一或者組合；還可以包括網絡傳輸設備5(ADSL等)，所述的上位機6為處於信息匯總端的計算機主機；還包括列車重量信息的通道21CH0～CH11、信號調理板22以及模/數轉換器23，其中柱式傳感器111、121、131採集的信號經過信息的通道21CH0～CH11傳入信號調理板22，對信號進行放大，然後傳入模/數轉換器23，得到嵌入式分析系統4中處理器42能夠處理的數位訊號，通過PC104總線3輸入嵌入式分析系統4的外設器件I/O埠41，所述嵌入式分析系統4中處理器42存在列車稱重算法的具體實現程序，所述程序通過對數據進行分析，識別出列車類型，根據列車8的前後轉向架在稱臺上的重量信號，計算出整車重量。嵌入式分析系統4具有存儲器42能夠對採集到的數據進行保存，這樣可以根據需要對採集數據進行分析，方便了分析算法的調試和改進。由於嵌入式分析系統4具有圖形控制器43可以對產生的採集信號進行觀察，來判斷柱式傳感器111、121、131是否有異常變化，便於即時發現問題，利用外設器件I/O埠41可以與其他外設7(如顯示器等)進行連接來擴展相應的功能，其與網絡傳輸設備5的連接，在得到稱重結果後，可以通過多種方式將結果上傳至上位機6的稱重數據管理系統中。數據管理系統可以將結果顯示在交互界面中，計量人員在相應管理軟體的引導下將其它信息依次輸入，確認無誤後，點擊保存將結果存入資料庫中。保存後的數據，可以隨時根據計量人員的查詢條件，將稱重結果從資料庫中調出，完成對各種數據的管理，這樣就實現了貨物的位置、重量、所乘列車的運行速度、車型等數據的共享，有利於實現集約化管理。
所述的稱重臺上設置的柱式傳感器111、121、131是測量列車重量獲得測量信號，通過信號防雷器112、122、132，傳入到數據採集卡113、123、133，由於鐵路貨棧往往雷電發生的頻率比較高，信號防雷器112、122、132的作用是防止雷擊對分析系統的損害和保證操作人員的安全；傳入數據採集卡113、123、133的列車重量信息的通道21的數量與柱式傳感器111、121、131的數量相同，在數據採集卡113、123、133中對每路信號進行模數轉換，測量信號的數字量通過符合PC104總線41技術的接口進入到嵌入式分析系統4。
請參閱圖2所示，其為本發明三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理過程的流程圖；其過程包括a步驟獲得列車上稱、下稱信號；b步驟判斷車型；c步驟獲得車廂重量；d步驟獲得列車速度；e步驟通過網絡外設實現信息的管理和共享；f步驟數據處理過程結束。
請參閱圖3所示，其為發明三臺面電子軌道衡稱重系統的臺面稱重原理簡圖，這樣對三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理過程的流程圖進一步的細化實現過程，由於列車前後轉向架依次通過左、中、右稱重臺11、12、13，一旦上臺就會產生測試信號，其經信號調理板22以及模/數轉換器23將數字量傳入嵌入式分析系統4中的外設器件I/O埠41，進入處理器42首先對採集數據進行列車相應的判斷和處理，如果列車8未上稱，則將採集數據放入存儲器44，否則將此前保存的採集數據進行平均處理作為零點，對數據濾波處理，去除幹擾信號，判斷同時產生上稱信號的稱臺編號，列車8是否上稱可以根據採集數據中是否出現跳變信號判斷出來，若採集數據中出現上升跳變信號則列車8上稱，產生下降跳變信號則列車8下稱。
請參閱圖4所示，其為本發明獲得本節車廂重量的過程示意圖，其包括的步驟為b1步驟獲得中稱重臺12柱式傳感器121從產生信號至信號消失經歷的時間T0；b2步驟獲得左稱重臺11柱式傳感器在111上述步驟b1時間T0中從產生信號至信號消失所經歷的時間T1；b3步驟獲得右稱重臺13柱式傳感器131在上述步驟b1時間T0中從產生信號至信號消失所經歷的時間T2；b4步驟判斷T1是否大於等於T2，若大於等於則執行下述步驟b5，相反則執行下述步驟b6；b5步驟左稱重臺11柱式傳感器111檢測到的重量與中稱重臺12柱式傳感器121檢測到的重量之和作為本節車廂的重量，執行b7；b6步驟右稱重臺13柱式傳感器131檢測到的重量與中稱重臺12柱式傳感器121檢測到的重量之和作為本節車廂的重量，執行b7；b7步驟本過程結束。
本數據處理過程詳解為以中稱重臺12的柱式傳感器121產生壓力開始至中稱重臺12的柱式傳感器121產生的壓力信號消失的這段時間T0中，對左右兩稱重臺連續進行採樣，左稱重臺11從其上的柱式傳感器111產生壓力信號到左稱重臺11從其上的柱式傳感器111產生壓力信號消失的時間長為T1，右稱重臺13從其上的柱式傳感器131產生壓力信號到右稱重臺13從其上的柱式傳感器131產生壓力信號消失的時間長為T2，通過比較T1與T2的大小來來判斷列車類型，也就是根據列車8轉向架在三個稱重臺上時間段的重疊度大小判斷列車8的前後轉向架是同時在中稱重臺12、左稱重臺11，還是在中稱重臺12、右稱重臺13，由此就可以判斷出列車類型，當T1大於T2時，此時為根據列車在相應稱重臺上重量信號的進行濾波，將在每個採樣周期中獲得的形變量求和然後平均的運算，得到每個稱臺上轉向架重量，這樣消除溫度等因素對稱重結果的影響，減小了柱式傳感器111、121、131受外界影響所產生的測量波動對測量結果的影響，從而減小了誤差，當T1大於T2時此時車重為左稱重臺11G左平與中稱重臺12G中平之和，當T2大於T1時此時車重為右稱重臺13G右平與中稱重臺12G中平之和，就為本車廂重量；將所有車廂的重量相加就為整個列車8的重量；
獲得列車速度的方法為由於中稱重臺12的傳感器測量長度L是已知的，通過L/T0就可以獲得此時列車8的時速；以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種三臺面電子軌道衡稱重系統，其特徵在於，其包括稱重臺，數據處理單元、數據傳輸單元，其中，所述的稱重臺有三個，分為左稱重臺，中稱重臺以及右稱重臺，用以獲得列車重量測量信號，所述稱重臺包括臺本體、柱式傳感器，信號防雷器，數據採集卡；所述的數據處理單元為嵌入式系統用來處理所述列車重量測量信號；所述的數據傳輸單元用來連接各稱重臺與數據處理單元，用以進行數據傳輸。
2.根據權利要求1所述的三臺面電子軌道衡稱重系統，其特徵在於，所述的三個稱重臺之間距離是根據車型設置的。
3.根據權利要求1所述的三臺面電子軌道衡稱重系統，其特徵在於，所述的嵌入式系統，其包括處理器、存儲器、外設器件I/O埠以及圖形控制器，其中，所述處理器用以處理獲得數據；所述存儲器用來存取數據；所述的外設器件I/O埠用來與數據傳輸單元相連，進行數據的輸入和輸出；所述的圖形控制器用來檢測採樣獲得的重量測量信號。
4.根據權利要求1所述的三臺面電子軌道衡稱重系統，其特徵在於，所述的數據傳輸單元為PC104總線、CAN總線、PCI總線或RS232其中之一或者組合。
5.根據權利要求1所述的三臺面電子軌道衡稱重系統，其特徵在於，還包括網絡輸出設備，將數據處理單元與上位機連接在一起，所述的上位機設有資料庫系統。
6.一種三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理方法，其是利用所述的三臺面電子軌道衡稱重系統實現的，其特徵在於，其處理數據的流程步驟為a步驟獲得列車上稱、下稱信號；b步驟判斷車型；c步驟獲得本節車廂重量；d步驟獲得列車速度；e步驟通過網絡外設實現信息的管理和共享；f步驟數據處理過程結束。
7.根據權利要求6所述的三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理方法，其特徵在於，所述的獲得列車上稱、下稱信號，是通過設置在稱重臺臺本體上的柱式傳感器產生測試信號，經模數轉換將數字量傳入嵌入式分析系統中的外設器件I/O埠，進入處理器，所述處理器對採集的數據進行判斷，若採集數據中出現上升跳變信號則列車上稱，產生下降跳變信號則列車下稱。
8.根據權利要求6所述的三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理方法，其特徵在於，所述的獲得本節車廂重量，其實現的步驟為b1步驟獲得中稱重臺傳感器從產生信號至信號消失經歷的時間T0；b2步驟獲得左稱重臺傳感器在上述步驟b1時間T0中從產生信號至信號消失所經歷的時間T1；b3步驟獲得左稱重臺傳感器在上述步驟b1時間T0中從產生信號至信號消失所經歷的時間T2；b4步驟判斷T1是否大於等於T2，若大於等於則執行下述步驟b5，相反則執行下述步驟b6；b5步驟左稱重臺傳感器檢測到的重量與中稱重臺傳感器檢測到的重量之和作為本節車廂的重量，執行b7；b6步驟右稱重臺傳感器檢測到的重量與中稱重臺傳感器檢測到的重量之和作為本節車廂的重量，執行b7；b7步驟本過程結束。
9.根據權利要求6或8所述的三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理方法，其特徵在於，所述的判斷車型，是指將每節車廂的型號辨識出來，根據T1與T2的關係，若執行步驟b5則車型由左、中稱重臺的距離決定，若執行b6車型由中、右稱重臺的距離決定；所述的獲得列車速度，是通過中稱重臺的傳感器測量長度除以T0。
10.根據權利要求6所述的三臺面電子軌道衡稱重系統的數據處理方法，其特徵在於，所述通過網絡外設實現信息的管理和共享，是通過一個具有資料庫系統的上位機，將從數據處理單元獲得數據進行分類儲存，通過網絡傳輸供不同終端調用查詢。
全文摘要
本發明提供了一種三臺面電子軌道衡稱重系統及其數據處理方法，本系統包括稱重臺，數據處理單元、數據傳輸單元，其中，所述的稱重臺有三個，分為左稱重臺，中稱重臺以及右稱重臺，用以獲得列車重量測量信號，所述稱重臺包括臺本體、柱式傳感器，信號防雷器，數據採集卡；所述的數據處理單元為嵌入式系統用來處理所述列車重量測量信號；所述的數據傳輸單元用來連接各稱重臺與數據處理單元，用以進行數據傳輸，從而實現了對不同心盤距車型的判斷以及整車的稱重，實現了對大量稱重結果信息的保存和維護，不僅達到計量工作要求，同時節省了人力，通過網絡實現了數據共享，有利於集約化管理。
文檔編號G01G19/06GK1924529SQ20061011335
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月25日 優先權日2006年9月25日
發明者王興武, 佟祥國 申請人:北京東方瑞威科技發展有限公司