2、 方案设计

系统的组成框图如图1所示:

车辆动态轴重自动监测系统的软硬件设计

轴重传感器采用美国Measurement Specialties公司生产的Roadtrax BL压电薄膜交通传感器,该传感器被用于动态称重(WIM)、检测车轴数、轴距、车速监控、车型分类、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通信息采集(道路监控)。它具有电容式、无源、高信噪比、大信号等特点。

压电材料在受到外力时,会产生与作用力成正比的电荷信号。利用这一现象,我们将其埋设于路面内,让通过汽车碾压,车轮的重力使其产生输出信号。为了精确测量汽车轴重,必须尽可能使汽车一根车轴上的轮胎同时压上传感器,轴重传感器要垂直于车辆行进方向安装,曲线路面要沿着半径方向安装。

由于传感器的输出信号属电荷信号,非常微弱,内部阻抗极大,所以要通过场效应管对信号进行阻抗变换,然后进行信号的放大、滤波等,调理之后的信号送到PCI-6013数据采集卡,进行相应的A/D转换。

动态轴重测量系统需要长期运行,其计算机选用工业控制用机。数据采集选用美国NI公司生产的PCI-6013多功能数据采集卡。它的主要特性有: 200KS/S采样率,16位精度的16路模拟输入,2路模拟输出,8条数字I/O线(5VTTL/CMOS),2路24位的定时/计数器,数字触发,4 组不同的模拟输入范围,NI-DAQ驱动程序可简化配置过程。PCI-6013数据采集卡有100MΩ的输入阻抗,保证输入负载不会影响进入的信号,从而提高数据精确度。工控机上的数据采集软件对采集到的轴重信号进行分析处理,得到运载汽车的轴重、轴数、车速和轴距等活载信息,并将这些数据发送给服务器入库。