專利名稱：基于can總線的車輛超載檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)檢測車輛超載的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在我國，車輛超載的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，超載造成公路和橋梁長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀 態(tài)，不僅嚴(yán)重影響功率和橋梁的使用壽命，而且還容易引發(fā)嚴(yán)重的交通事故。國家每年要投 入大量人力、物力、財(cái)力來修復(fù)因超載造成的路面損壞和治理超載行為，但效果仍不理想。目前對(duì)車輛超載的檢測方法是在國省道干線公路上，設(shè)置超載檢測點(diǎn)，采取固定 檢查與流動(dòng)巡查相結(jié)合的方式，以人工的方法進(jìn)行測量和識(shí)別。授權(quán)公告號(hào)CN100342223C、 授權(quán)公告日為2007年10月10日的發(fā)明專利《汽車超載自動(dòng)識(shí)別方法》介紹的識(shí)別方法為 首先通過設(shè)置在公路通道入口的兩個(gè)攝像頭采集汽車外形圖像，從而判別車型，然后利用 預(yù)置的汽車荷載檢測壓力傳感器檢測壓力，并根據(jù)軸載質(zhì)量與壓力的關(guān)系獲得軸載質(zhì)量； 根據(jù)汽車荷載檢測與汽車類型規(guī)格辨識(shí)的結(jié)果，在計(jì)算機(jī)運(yùn)算平臺(tái)上進(jìn)行計(jì)算和推理，獲 得被測汽車的實(shí)際荷載量、超載量、單位車身長度質(zhì)量，最終完成汽車超載識(shí)別，輸出被測 汽車是否超載以及當(dāng)前道路是否允許通過的結(jié)論。這種方法檢測超載的方法會(huì)對(duì)道路運(yùn)輸 造成影響，每輛通過公路通道入口的車輛都要停車接受檢查，若檢查到有車輛超載，則會(huì)耽 誤更長的時(shí)間，在公路運(yùn)輸量日益增加的今天，該方法會(huì)使車流量下降，影響道路的暢通。 并且，由于設(shè)置的超載檢測點(diǎn)數(shù)量有限，不能實(shí)現(xiàn)車輛通行全程的超載檢測。授權(quán)公告號(hào)為CN201173812Y、授權(quán)公告日為2008年12月31日的實(shí)用新型專利公 開了一種車輛超載自動(dòng)報(bào)警裝置，包括智能主控模組、汽車軸重傳感器模組和無線通訊模 組。汽車軸重傳感器模組設(shè)置在汽車鋼板彈簧上，采集汽車鋼板彈簧的形變量，然后由智能 主控模組判斷汽車是否超載，在超載時(shí)，由無線通訊模組發(fā)送信息通知遠(yuǎn)程終端，便于交管 部門及時(shí)執(zhí)法。本裝置能實(shí)時(shí)檢測車輛超載情況，但缺點(diǎn)是需要對(duì)汽車的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行改裝 和調(diào)整，工程量較大，維修成本也高，且存在汽車安全隱患，有一定風(fēng)險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于CAN總線的車輛超載檢 測系統(tǒng)，能對(duì)每輛車的超載情況進(jìn)行全程、實(shí)時(shí)、不間斷的監(jiān)控，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)車輛違規(guī)超 載情況，迅速做出警示和處理，排除超載事故隱患，且不影響其他車輛的正常通行。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)，包括安裝在 車輛上的車載跟蹤器，以及和車載跟蹤器進(jìn)行無線通信的監(jiān)控中心；其中，所述車載跟蹤器 包括處理器，以及和處理器分別相連的用于接收車輛實(shí)時(shí)位置信息并計(jì)算車速的GPS模塊，用于從CAN總線接收車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，并傳送給處理器的CAN總線通訊模塊，用于和監(jiān)控中心進(jìn)行無線通信的無線通信模塊，以及用于存儲(chǔ)車輛信息的存儲(chǔ)模塊。[0011]進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)中的車載跟蹤器還包括用于超 載提示的提示模塊，所述提示模塊和處理器相連。更進(jìn)一步的，上述基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)中的所述提示模塊是一個(gè)顯 示裝置，或是一個(gè)發(fā)聲裝置、或是一個(gè)顯示并發(fā)聲裝置。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.通過車載跟蹤器和監(jiān)控中心之間實(shí)時(shí)、不間斷的通信，可對(duì)車輛超載情況實(shí)現(xiàn) 全程、實(shí)時(shí)、不間斷的監(jiān)控，監(jiān)控中心第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)車輛違規(guī)超載情況，迅速做出有針對(duì)性 的處理和優(yōu)化控制方案，迅速排除超載事故隱患，將超載的可能性降到最低，為提高道路交 通運(yùn)輸管理提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持；2.通過本實(shí)用新型的實(shí)施，不需要集中突擊行動(dòng)式的開展超載檢查，減低超載管 理的人力成本和提高道路交通運(yùn)輸管理的效率；3.本實(shí)用新型的實(shí)施不會(huì)影響汽車原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和正常運(yùn)行；4.本實(shí)用新型的實(shí)施不會(huì)對(duì)道路運(yùn)輸和道路的暢通造成任何影響，當(dāng)檢測到有超 載車輛時(shí)，也不會(huì)影響其他正常行駛車輛的通行，相反會(huì)因及時(shí)阻止超載車輛的上路，從而 提高道路的暢通性和車輛行駛的安全性。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述

圖1為為本實(shí)用新型實(shí)施例的車輛超載檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的車輛超載檢測系統(tǒng)的工作流程圖。其中1車載跟蹤器；IlGPS模塊；12處理器；13無線通信模塊；14CAN總線通訊模 塊；15存儲(chǔ)模塊；16提示模塊；2監(jiān)控中心。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)，包括固定安裝在每輛車輛上的車載 跟蹤器1，以及和所有車載跟蹤器1進(jìn)行無線通信的一個(gè)遠(yuǎn)端監(jiān)控中心2。本實(shí)用新型的基 本原理是立足于行駛中的各個(gè)車輛，以車為基本檢測單元，通過CAN總線與汽車電子系統(tǒng) 的通信，結(jié)合無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)采集與上傳，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)數(shù)，功率，扭 力，瞬間出油量等等)各種實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)的采集與上傳；通過GPS模塊和無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn) 車輛位置信息以及車速的采集與上傳；在監(jiān)控中心端，綜合各種與車輛行駛相關(guān)的實(shí)時(shí)信 息，通過能量守恒定律，推算出汽車的自重加上載重的總和質(zhì)量M,參考各種車輛允許載重 的標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崟r(shí)判斷行駛中的汽車是否超載。如圖1所示，每輛車上的車載跟蹤器1包括處理器12，以及和處理器分別相連的 GPS模塊11、CAN總線通訊模塊14、無線通信模塊13和存儲(chǔ)模塊15。GPS模塊11用于和定位衛(wèi)星進(jìn)行通信，得到車輛的實(shí)時(shí)位置信息，GPS模塊自帶有 車速計(jì)算裝置，可以根據(jù)車輛單位時(shí)間的位置變化，計(jì)算得到車輛的實(shí)時(shí)車速。無線通信模塊13可以是GPRS模塊、CDMA模塊、3G模塊、4G模塊、WiFI模塊或WiMAX 模塊等，從而分別通過GPRS網(wǎng)絡(luò)、CDMA網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)、WiFI網(wǎng)絡(luò)或WiMAX網(wǎng)絡(luò)與監(jiān) 控中心2通信。其中GPRS網(wǎng)絡(luò)最為常用，性價(jià)比較高。[0026]在介紹CAN總線通訊模塊14之前，首先介紹一下CAN總線。CAN是控制器局域網(wǎng) 絡(luò)(Controller Area Network)的簡稱，CAN總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線，它 具有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性、通訊可靠性和實(shí)時(shí)性，簡單實(shí)用，維護(hù)成本低，特別適用于汽車計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng)?；贑AN總線的優(yōu)點(diǎn)，CAN總線將在車輛車身控制系統(tǒng)中得到普及。發(fā)動(dòng)機(jī)和照明燈具組、雨刮器、轉(zhuǎn)向助力、搖窗電機(jī)、ABS等各種車身控制模塊掛載 在CAN總線上，會(huì)定時(shí)往CAN總線上發(fā)送運(yùn)行信息。CAN總線通訊模塊14用于從CAN總線 上實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成適合處理器接收的數(shù)據(jù)格式，然后傳輸給處理器12。一般的 CAN總線通訊模塊14包括CAN控制器和CAN收發(fā)器。車載跟蹤器1和汽車是一一對(duì)應(yīng)的，其存儲(chǔ)模塊15中存儲(chǔ)有每輛汽車唯一的ID 號(hào)，還可以存儲(chǔ)有該車輛的出廠技術(shù)參數(shù)。監(jiān)控中心可以根據(jù)汽車的ID號(hào)，從數(shù)據(jù)庫里查 詢到該車輛的所有技術(shù)參數(shù)，包括該汽車的型號(hào)、汽車的自重、汽車橫截面積、風(fēng)阻系數(shù)等 等。當(dāng)監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中缺少某項(xiàng)數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過給無線通信模塊13發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸 指令，由處理器12從存儲(chǔ)模塊15中提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心2。車載跟蹤器還包括用于超載提示的提示模塊16，提示模塊和處理器相連。提示模 塊可以是一個(gè)顯示裝置，或是一個(gè)發(fā)聲裝置，或者是一個(gè)既可以顯示又可以發(fā)聲的裝置。這種基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)的檢測方法，如圖2所示(1)首先，車輛運(yùn)行時(shí)，車載跟蹤器1的CAN總線通訊模塊14從車輛的CAN總線上 接收車輛運(yùn)行信息，并傳送給處理器12。車輛運(yùn)行信息包括發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和各種車身 用電器的用電功率，汽車的動(dòng)力來自發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率一部分用于驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)， 另一部分用于支持汽車上各種用電設(shè)備工作，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率減去各種車身用電 器的用電功率之和即為用于驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)的功率P。需要用電的車身用電器包括照明燈 具組、雨刮器、轉(zhuǎn)向助力、搖窗電機(jī)、ABS等等。在汽車不運(yùn)行時(shí)，GPS模塊11保持工作，位置信息不變，車速為0，控制器12會(huì)定 期將位置信息通過無線通信模塊12發(fā)送給監(jiān)控中心2，但發(fā)送頻率減慢，比如2秒一次。(2)GPS模塊11接收車輛實(shí)時(shí)位置信息，并計(jì)算出車速，然后將車輛實(shí)時(shí)位置信息 和車速信息傳送給處理器12。其實(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)發(fā)送車速信息到處理器12，監(jiān)控中心2將收到兩個(gè)車速信息，從 而可以進(jìn)行自校驗(yàn)，校驗(yàn)該車輛跟蹤器是否工作正常。(3)處理器12控制無線通信模塊13呼叫遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心2，無線通信模塊13和 遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心2建立無線通信。(4)處理器12將從存儲(chǔ)模塊15中提取的車輛ID號(hào)信息，從CAN總線通訊模塊14 提取的車輛運(yùn)行信息，以及從GPS模塊11提取的車輛實(shí)時(shí)位置信息和車速信息通過無線通 信模塊13發(fā)送給監(jiān)控中心2。其中的車輛運(yùn)行信息為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和各種車身用電器的 用電功率。(5)監(jiān)控中心2接收車載跟蹤器1發(fā)來的數(shù)據(jù)，計(jì)算該車輛的載重。由于發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)的功主要轉(zhuǎn)化成了汽車運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、汽車克服地面摩擦的耗能和克服空氣阻力 的耗能，因此有以下公式(1)
1 ,Pt = -(m + M)v2 +u(m + M)gs + fs(1)
5[0039]其中M為汽車載重，m為汽車自重，P為驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)的功率，t為時(shí)間，f為空氣 阻力，S為運(yùn)動(dòng)距離，U為車輛與地面的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，g為重力加速度，V為汽車實(shí)時(shí)速度。 公式變換得到汽車載重的計(jì)算公式1 2 監(jiān)控中心2根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和車身用電器的用電功率之和的差值計(jì)算得到 驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)的功率P。根據(jù)車輛實(shí)時(shí)位置信息和車速，查閱數(shù)據(jù)表，得到該車輛在該路段 的滾動(dòng)摩擦系數(shù)u，其中，根據(jù)車輛實(shí)時(shí)位置信息可以得到車輛所在路段的路面類型。例如， 在車速為50千米/小時(shí)時(shí)
路面類型滾動(dòng)阻力系數(shù)良好的浙青或混凝土路面0. 010—0. 018一般的浙青或混凝土路面0. 018—0. 020碎石路面0. 020—0. 025良好的卵石路面0. 025—0. 030坑洼的卵石路面0. 035—0. 050空氣阻力f是空氣對(duì)前進(jìn)中的汽車形成的一種反向作用力，計(jì)算公式為/ = ^-A-Cw-V2(3)監(jiān)控中心2根據(jù)車輛ID號(hào)查閱數(shù)據(jù)庫得到該車輛的橫截面面積A、風(fēng)阻系數(shù)Cw， 并根據(jù)車速ν計(jì)算該車輛受到的空氣阻力f。監(jiān)控中心2根據(jù)車輛ID號(hào)查閱數(shù)據(jù)庫還能得到該車輛的汽車自重信息m，從而可 以根據(jù)公式2得到汽車的載重M。在監(jiān)控中心2計(jì)算得到該車輛載重超標(biāo)時(shí)，發(fā)送超載提示指令給車載跟蹤器1的 無線通信模塊13，處理器12收到該指令后，控制提示模塊16對(duì)超載信息進(jìn)行提示，比如顯 示屏顯示超載重量，或發(fā)聲裝置進(jìn)行語音提示，使駕駛員能及時(shí)了解車輛的載重情況，若超 載時(shí)，及時(shí)卸貨，保證車輛能安全上路。監(jiān)控中心還可以發(fā)送超載預(yù)警信息給車輛所在路段的公路管理人員，由相關(guān)的公 路管理人員在車輛所在路段對(duì)該超載車輛進(jìn)行攔截。比如給相關(guān)路段的公路管理人員的手 機(jī)或其他通信設(shè)備發(fā)送消息，告知超載車輛的型號(hào)、位置和超載信息，使管理人員能及時(shí)到 現(xiàn)場處理，對(duì)超載車輛進(jìn)行制止。以上所述，僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不能以此限定本實(shí)用新型實(shí)施的范 圍，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求及說明書內(nèi)容所作的簡單的變換，皆應(yīng)仍屬于本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)，其特征在于包括安裝在車輛上的車載跟 蹤器(1)，以及和車載跟蹤器(1)進(jìn)行無線通信的監(jiān)控中心(2)；其中，所述車載跟蹤器(1) 包括處理器(12)，以及和處理器分別相連的用于接收車輛實(shí)時(shí)位置信息并計(jì)算車速的GPS模塊(11)，用于從CAN總線接收車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，并傳送給處理器(12)的CAN總線通訊模塊(14)， 用于和監(jiān)控中心(2)進(jìn)行無線通信的無線通信模塊(13)， 以及用于存儲(chǔ)車輛信息的存儲(chǔ)模塊(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)，其特征在于所 述車載跟蹤器(1)還包括用于超載提示的提示模塊(16)，所述提示模塊(16)和處理器 (12)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)，其特征在于所 述提示模塊(16)是以下裝置中的一種或兩種顯示裝置、發(fā)聲裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于CAN總線的車輛超載檢測系統(tǒng)，包括安裝在車輛上的車載跟蹤器，以及和車載跟蹤器進(jìn)行無線通信的監(jiān)控中心，車載跟蹤器包括處理器、GPS模塊、CAN總線通訊模塊、無線通信模塊和存儲(chǔ)模塊。本實(shí)用新型通過CAN總線采集車輛實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，通過GPS模塊采集車輛位置信息和車速，并將數(shù)據(jù)通過無線通信模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心綜合車輛行駛信息，通過能量守恒定律，推算出汽車的載重，實(shí)時(shí)判斷行駛中的汽車是否超載。本實(shí)用新型能對(duì)每輛車的超載情況進(jìn)行全程、實(shí)時(shí)、不間斷的監(jiān)控，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)車輛違規(guī)超載情況，迅速做出警示和處理，排除超載事故隱患，且不影響其他車輛的正常通行。
文檔編號(hào)G01G19/03GK201780152SQ20102023713
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者吳建國, 鄒平 申請(qǐng)人:蘇州位置科技有限公司