车辆动态称重控制器可行性研究报告

车辆动态称重控制器项目可行性研究报告目次1项目概述 (1)2 项目技术与产品实现 (1)2.1 项目技术方案 (1)2.2 项目产品化 (6)3 项目产品市场与竞争 (8)3.1行业及市场概述 (8)3.2项目产品的市场需求程度 (8)3.3项目产品的目标市场 (8)3.4项目产品的竞争分析 (8)3.5支持保障需求 (8)4商业模式分析 (9)4.1项目产品的开发、生产策略 (9)4.2项目产品的市场营销策略 (9)4.3项目获利方式 (9)4.4未来1-5年的定位及发展规划 (10)5项目投资概算 (10)5.1 项目投资 (10)5.2 项目经济效益分析 (10)1项目概述治理超限超载是一个世界性难题，各国政府都深深意识到超限超载车辆对人身安全、交通安全、环境和道路设施的巨大危害。

有关专家曾形象地将超限超载车辆比喻为“掠夺性命的武器，道路设施的天敌”。

随着《国务院办公厅关于加强车辆超限超载治理工作的通知》等一系列法律、法规和规范性文件的出台，治理超限超载得到各级政府的高度重视和大力支持。

治理车辆超限超载的重要技术手段为动态称重系统。

它可以在车辆正常行驶状态下，通过动态称重系统检测行驶中车辆的单轴重量和总重，配合车型识别系统，判断其正常装载还是超载。

目前国外产品存在价格昂贵，超限标准与国内法规不一致等问题。

国内动态称重系统的研究状况是起步晚，时间短，在研究过程中未能对行使车辆的干扰因素作深入系统的分析，对动态检测信号处理简单，为了提高检测精度，往往要求信号在经过一定时间衰减并达到稳定后开始测量。

使的这类产品往往需要较长的受荷板或受制于较低的车辆通过速度，检测精度也不高，一般平均误差为5%以上。

为了提高测量准确度和车辆过衡速度，减少干扰因素的影响，对于车辆动态称重系统，国内研究方向主要致力于传感器设计，忽略了对称重传感器获取的数据进行预处理。

即如何提高车辆通行速度的情况下，保证检测精度。

而要提高检测精度，就必须要有足够的检测数据量和先进的数据处理方法。

目前常规数据处理方法只能保证低速情况下的测量精度，因此动态称重数据处理方法的研究有广阔的发展前景。

同时，要运行复杂的数字算法和采集足够的有效数据，高速微处理器也必将在称重数据处理领域得到广泛应用。

解决上述问题的技术关键就是研发出一款高质量的车辆动态称重控制器。

2 项目技术与产品实现2.1 项目技术方案2.1.1项目总体技术概述2.1.1.1总体技术方案●项目所依据的技术原理车辆分离装置检测到车辆到达，产生一个信号，通知车辆动态称重控制器进入称重工作状态；每一轴重量经车轮轮胎作用于称台上，称重传感器输出与重量成正比例的电信号，经滤波、放大电路调理后输入A/D转换模块，A/D转换结果经数据采集单片机处理，完成一个轴重信号检测；当车辆完全驶过称台后，车辆动态称重控制器将各轴重累加，即得到车辆总重。

配合车型识别系统，判断其正常装载还是超限超载。

从而可以基本在不影响正常交通的情况下，对车辆实现全自动，不停车的检测。

●●项目实现的质量标准类型、标准名称系统设备的设计、加工制造、安装、材料、探伤、电气装置、检验、试验、验收等应参照以下相关标准规范、技术要求等（不限于）。

所有计量仪器必须符合国家法定计量标准。

JJG 539-1997 《动态公路车辆自动衡器》；JJG 907-2006 《数字指示秤检定规程》；GB/T14249.2 《电子衡器通用技术条件》GB/T17618 《信息技术设备的无线电骚扰阻值和测量方法》GB4208 《外壳防护等级的分类》GB4793 《电子测量仪器安全要求》GB 2423 《电工电子产品基本环境试验规程》GB50057－1994 《建筑物防雷设计规范》GA 173－1998 《计算机信息系统防雷保安器》GB50254－1996 《电气装置安装工程施工及验收规范》EIA-232-E 《RS232 串行接口标准》YD5103-2003 《通信管道工程施工及验收技术规范》●通过本项目实施企业需获得的相关资质证书等计量器具的生产、销售单位必须依法取得《制造计量器具许可证》或国家质量技术监督行政部门颁发的型式批准证书。

其他相关配套的有：软件产品等级证书；ISO-9001质量管理体系认证证书；2.1.1.2项目创新内容●创新类别应用创新。

●创新内容计量速度快：实现快速计量是我们研制动态称重控制器所追求的主要目标。

被检测物体的重量要通过计量系统中的称台、荷重传感器、显示仪表、采样、放大、A/D转换，数据传输等环节，最后数据结果反映出来，在信息传递过程中，每一个环节都需要一定的工作时间，被测物体运动过快，导致有效采集信息减少，计量准确度偏低，则必须通过提高计量系统的相应速度予以解决。

本项目动态称重控制器拟采用多CPU协同工作处理平台，数据通讯和数据处理各有专门的CPU负责处理，可以满足动态称重的快速要求。

数据滤波：由于车辆称重过程中，动态干扰因素很多，因此为了从称重数据中剔除干扰，提高测量精度，在数据处理前应对采集数据进行数字滤波。

对数据滤波可以通过数字滤波和模拟滤波来实现，该项目数字滤波采用软件滤波满足称重系统实时性的要求。

软件滤波相对硬件滤波有很多优点：软件滤波是用程序实现的，不需要增加硬件设备，可以多个采集通道公用一个滤波程序，节省费用；通过改写滤波程序，可以实现不同的滤波方法或改变滤波参数，这比硬件滤波要灵活方便；软件滤波不需要硬件设备，各回路之间不存在阻抗匹配等问题，因而可靠性高，稳定性好。

●项目技术先进性称重数据预处理：由于称重传感器获取的称重数据存在动态荷载干扰因素，用重力称重数据直接推算重量存在较大误差，仅仅改进算法本身无法取得令人满意的结果。

比较可行的方案就是对称重传感器获取的数据进行预处理，排除动态干扰因素，以获取稳态荷载信号，为后续处理做好准备。

建立数学模型：目前大多数动态称重控制器仅对轴载信号做简单的数字滤波，如中值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、加权递推平均滤波法等。

对于低速的动态称重系统这些滤波方法还是有效的，而当车速提高时，车辆通过称台的时间减少，得到的有效数据相应减少，达不到常用滤波算法所需的数据量，因此在较高速时仅对信号作简单的滤波是不够的。

本项目采用建立数学模型的方法，根据测量数据估计出模型的参数，从而达到抑制干扰、提高精度的作用。

2.1.2项目技术开发可行性2.2.2.1项目技术发展现状近年来，随着传感器技术，计算机技术，微电子技术，测量和控制技术，信息处理技术，制造与工艺技术和管理技术的发展，现代电子称重技术水平不断提高。

车辆动态称重已经实现全电子化和数字智能化。

车辆动态称重制造技术及应用得到了新发展。

电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。

通过分析近年来车辆动态称重产品的发展情况及国内外市场的需求，车辆动态称重总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。

2.2.2.2项目主要研究开发内容●申报项目研究内容及涉及的关键技术项目研究内容：车辆动态称重控制器；关键技术：数据采集、数据滤波、数据处理、硬件电路设计、软件设计等工作。

1)数据采集数据采集就是把称重传感器的模拟信号经过采样转换为采样信号，然后再进行量化和编码处理得到离散的数字信号，最后把数字信号送到控制器进行相应的处理。

2)数据滤波由于车辆称重过程中，动态干扰因素很多，因此为了从称重数据中剔除干扰，提高测量精度，在数据处理前应对采集数据进行数字滤波。

3)数据处理称重数据预处理：对称重传感器获取的数据进行预处理，排除动态干扰因素，以获取稳态荷载信号，为后续处理做好准备。

数据二次处理：处理数据信号可根据车辆通过称重板的速度不同，采用不同的方法：低速区域（1-5Km/h），低速区域可以取两个峰值之间的平均值，当车辆行驶速度较慢时，车轴上、下板的时候冲击力不是很大，加上车轴没有完全在称重板上，传感器获取得重量会小于轴载；当车轴完全上、下板的瞬间产生的冲击力却很大，形成两个峰值，车轴完全行驶在称重板上时，车轴的整个载荷都会在板上，称得的重量会逐渐趋向真值，但由于车辆不是匀速运动，称得的重量总是有波动，在两个峰值之间取平均值更接近于真值；中速区域（5-20Km/h），车轴上、下板的时候，车轴没有完全在称重板上的时候，动力载荷产生的干扰不大，称得的重量小于车轴稳态载荷；当车轴完全上、下板的瞬间的冲击力却很大，称得的重量为车轴稳态载荷和冲击力产生的动态载荷之和，形成两个峰值。

车辆处于中速行驶的状态下，产生的冲击力大于汽车处于低速行驶的冲击力，所以产生的峰值会比较大，在两个峰值之间产生一个凹形，可以用求正弦曲线平均值的方法处理数据求出的结果。

高速区域（20Km/h以上），高速区域采用峰值作为处理结果，当车速很快时，车轴在称台上的时间很短，能够较为精确的反应真实重量的只有图形的峰值部分。

4)硬件电路设计车辆动态称重控制器硬件电路是系统实现其功能的载体，一个稳定、可靠的硬件电路是系统成功的关键。

本项目硬件电路主要有轴重荷载检测、开关量输入输出通道、通讯接口、主控单元等电路组成。

5)软件设计软件设计是控制器的重要组成部分。

该部分软件采用汇编语言进行编写，采用模块化设计，有利于程序的进一步扩充，而且有利于程序的修改和维护。

主要功能模块包括：主程序模块、轴重数据采集模块、滤波模块、中断模块、看门狗设计等。

申报项目研究开发中所采用的技术指标描述。

车辆动态称重控制器是整个动态称重系统的控制装置，负责处理称重传感器和其他辅助设备送来的信息，经过分析和处理得出车辆的载荷信息。

1)采用总线结构设计，A/D转换模块、电源模块、CPU模块、键盘显示模块、通讯模块、打印、I/O模块，以及防电涌、防雷和防电磁辐射的装置。

2)采用32位CPU，具有处理速度快、信息处理量大、性能可靠、维护方便等特点。

3)具有串行接口，可与管理机进行通讯，并可根据要求提供各种通讯方式和接口。

4)采用防雷保护设计，能有效避免空气潮湿及温度变化的影响，充分考虑野外工作的恶劣环境。

5)供电方式：220VAC，50Hz供电。

6)防护等级： IP65。

2.2.2.3项目技术路线描述项目技术路线描述。

包括工艺流程图、产品结构图、框架图等。

产品结构图如下：图1：称重控制器结构框图按照上面结构图中对称重控制器功能的划分，制定产品的整体技术方案，对各个功能模块进行相应的硬件和软件设计，在实现功能组态之后，进行前期试验仿真，对存在的问题进行相应的设计调整。