一种基于GSM的车载式防超载检测装置及检测方法与流程
本发明涉及一种防超载检测装置，尤其涉及一种基于gsm的车载式防超载检测装置及检测方法。
背景技术：
超载及超员历来是交通事故的一大诱导因素，特别是超载的大中型货车，是潜在的马路杀手，时刻威胁着所有交通参与者的安全。一些客车司机违规带客，公车私用，自谋福利，使得超员情况时有发生。客车超员后，在车辆行进过程中，如急转弯、刹车，很容易造成乘客在车厢内磕碰，容易发生“客伤”事故，一旦出现意外，后果将不堪设想。虽然交管部门强抓严打，但是货车超载具有隐匿性好，难于发现等特征，导致货车超载现象日益严重。而客车司机也经常会在出站后载客，而在目的地前提前下客来逃避检查。目前，国内一般还是在道路入口安装称重系统进行静态或动态称重作为主要手段，将检测到的数据在收费站液晶屏显示，无法利用无线通信设备将车辆超载信息发送给超载监督部门，达不到良好的超载防治效果；另一方面，车载超载监测系统在工作过程中的大量噪声与振动干扰，使得系统的称重准确度难以保证，不能很有效的检测到超载的违规信息。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于gsm的车载式防超载检测装置，该系统能够对车辆载重和实载人数进行实时监测，并在超载或超员时做出及时反应，降低行车隐患。
本发明的技术方案如下：一种基于gsm的车载式防超载检测装置，包括汽车节点、gsm总协调器模块和上位机，所述汽车节点包括arm控制器模块、传感器模块、放大及a/d转换模块、液晶显示模块和gsm模块，所述传感器模块包括称重传感器和红外传感器，所述称重传感器的输出端与放大及a/d转换模块的输入端相连接，所述放大及a/d转换模块的输出端与arm控制器模块的输入端相连接，所述红外传感器的输出端与arm控制器模块的输入端相连接，所述arm控制器模块的输出端与液晶显示模块和gsm模块相连，所述gsm模块通过网络将车辆信息数据传输至远端gsm总协调器，并在所述上位机端进行显示。
优选的，所述称重传感器采用应变电阻式称重传感器，安装在车架和车厢之间。
优选的，所述红外传感器的数量为两个，分别安装在上车门和下车门处。
优选的，所述汽车节点还包括有对称重传感器的温度进行补偿的温度传感器。
优选的，所述汽车节点还包括有加速度传感器。
优选的，所述arm控制器模块主控芯片采用stm32f103rbt6。
优选的，所述上位机内安装有上位机系统软件，所述上位机系统软件包括称重数据采集、人员计数采集、温度采集、倾角检测、液晶显示、数据通信等函数。
本发明还公开了一种基于gsm的车载式防超载检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）称量上客区上车的乘客总体重g1，并通过信号发射器将g1发送给arm控制器模块；称量下客区下车的乘客总体重g2，并通过信号发射器将g2发送给arm控制器模块；
2）利用所述arm控制器模块计算出车上乘客的总体重g=g1-g2，并向gsm模块发送承重信号；
3）所述gsm模块接收所述承重信号后，将g与预设的超载重量进行比较，当g大于或等于所述超载重量时发送超载信号；
4）通过红外传感器用于计算车辆载人数，温度传感器用于对称重传感器的温度补偿，通过加速度传感器可实时检测车辆加速度，同时判断称重平台是否水平，系统中的gsm模块通过网络将车辆信息数据传输至远端gsm总协调器，并在所述上位机端进行显示，所述上位机在超载或超员时做出及时反应，降低行车隐患。
本发明达到的有益效果是：本发明与现有技术相比，能够对车辆载重和实载人数进行实时监测，车辆当前信息可通过gsm模块发射至远程上位机端，并在超载或超员时做出及时反应，达到良好的防治超载的效果，降低行车隐患，且该系统能监测称重平台中小于1°的倾角变化，避免了倾斜引起的误差，保证了称重的准确性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明中硬件部分连接图；
图2是本发明中系统结构框图；
图3是本发明中汽车节点软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
如图1、图2和图3所示，一种基于gsm的车载式防超载检测装置，包括汽车节点、gsm总协调器模块和上位机，所述汽车节点包括arm控制器模块、传感器模块、放大及a/d转换模块、液晶显示模块和gsm模块，所述传感器模块包括称重传感器和红外传感器，所述称重传感器的输出端与放大及a/d转换模块的输入端相连接，所述放大及a/d转换模块的输出端与arm控制器模块的输入端相连接，所述红外传感器的输出端与arm控制器模块的输入端相连接，所述arm控制器模块的输出端与液晶显示模块和gsm模块相连，所述gsm模块通过网络将车辆信息数据传输至远端gsm总协调器，并在所述上位机端进行显示。
全球移动通信系统（gsm）是当前应用广泛的移动电话标准，本实施例采用了西门子公司的tc35igsm模块，stm32主控制器通过两根i/o口控制tc35i开关机、复位等，通过串口进行数据通信。
优选的方案是，所述称重传感器采用应变电阻式称重传感器，安装在车架和车厢之间，通过称重传感器将重力信号转换为电信号，经过信号放大及a/d转换模块后将数据传送给arm控制器模块，从而判断汽车是否超载。
在本实施例中，我们采用小量程传感器模拟测试，采用台湾足力（mavin）公司的na1-6kg铝合金称重传感器，其输入阻抗为410
所述arm控制器模块主控芯片采用stm32f103rbt6，stm32f103自带的a/d转换器不能达到测量所需精度，本实施例采用了国产24位模数转换器hx711，可编程放大倍数最大可达到128。称重传感器输出的mv级差分信号先送到hx711，经过通道a的128倍增益放大及a/d转换后通过dout、pd_sck两线与stm32f103进行数据交换。
优选的方案是，所述红外传感器的数量为两个，分别安装在上车门和下车门处，用于计算车辆载人数。红外传感器的输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受vcc端电压值的限制。本系统采用两个红外传感器，安装在上下车门处以计算车辆载人数。
优选的方案是，所述汽车节点还包括有对称重传感器的温度进行补偿的温度传感器。所述温度传感器采用的是单线温度传感器ds18b20，其测量温度范围为-55℃~125℃，精度为±0.5℃，温度数据主要用于对称重传感器的温度补偿。
优选的方案是，所述汽车节点还包括有加速度传感器。加速度传感器可实时检测车辆加速度，同时判断称重平台是否水平。称重平台检测采用adxl345加速度传感器，该传感器能测量小于1°的倾角变化，可监测有无震动，当称重平台严重倾斜时，系统给出警告，从而避免倾斜引起的误差。
优选的方案是，所述arm控制器模块主控芯片采用stm32f103rbt6，该芯片的生产商是意法半导体公司，该芯片是基于cortex-m3内核的32位处理器，cortex-m3作为较好的armv7架构，具有低成本和低功耗等优势。stm32f103rbt6工作频率为32mhz，具有128kbflash、16kbsram、2个spi、rtc、51个可用io脚等。
优选的方案是，所述上位机内安装有上位机系统软件，所述上位机系统软件包括称重数据采集、人员计数采集、温度采集、倾角检测、液晶显示、数据通信等函数。该汽车节点采用arm处理器，采用结构化程序设计方法，在嵌入式系统mdk的开发环境下使用c语言编程。编译完成后可通过jtag接口进行实时下载和硬件仿真。程序包括称重数据采集、人员计数采集、温度采集、倾角检测、液晶显示、数据通信等函数。
如图3所示，称重数据采集函数主要负责采集载重值，并进行数据处理，人员计数函数检测红外触发顺逆序次数统计人数，温度采集、倾角检测函数则分别读取温度和倾角值。对于上位机端，在visualstudio2010开发环境下使用sqlserver2008r2数据库，系统以c#为编程语言，开发基于wpf的上位机软件。本系统能够实时地采集、处理汽车载重信息，满足了数据的解析、存储等要求，具有界面美观，功能强大，代码结构清晰等优势。
一种基于gsm的车载式防超载检测方法，
1）称量上客区上车的乘客总体重g1，并通过信号发射器将g1发送给arm控制器模块；称量下客区下车的乘客总体重g2，并通过信号发射器将g2发送给arm控制器模块；
2）利用所述arm控制器模块计算出车上乘客的总体重g=g1-g2，并向gsm模块发送承重信号；
3）所述gsm模块接收所述承重信号后，将g与预设的超载重量进行比较，当g大于或等于所述超载重量时发送超载信号；
4）通过红外传感器用于计算车辆载人数，温度传感器用于对称重传感器的温度补偿，通过加速度传感器可实时检测车辆加速度，同时判断称重平台是否水平，系统中的gsm模块通过网络将车辆信息数据传输至远端gsm总协调器，并在所述上位机端进行显示，所述上位机在超载或超员时做出及时反应，降低行车隐患。
本发明的工作原理是，通过称重传感器将重力信号转换为电信号，经过信号放大及a/d转换模块后将数据传送给arm控制器模块，从而判断汽车是否超载，通过红外传感器用于计算车辆载人数，温度传感器用于对称重传感器的温度补偿，通过加速度传感器可实时检测车辆加速度，同时判断称重平台是否水平，系统中的gsm模块通过网络将车辆信息数据传输至远端gsm总协调器，并在所述上位机端进行显示。
本发明的基于gsm的车载称重系统，在gsm传输下实现了对车辆的载重及人员数的实时监测，并可将车辆当前信息可通过gsm模块发射至远程上位机端，并在超载或超员时做出及时反应，达到良好的防治超载的效果，降低行车隐患，且该系统能监测称重平台中小于1°的倾角变化，避免了倾斜引起的误差，保证了称重的准确性。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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