一种车辆载重测量方法及装置与流程

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种车辆载重测量方法及装置。

背景技术：

货车超载是当前交通运输最为普遍的问题，也是导致交通事故的主要因素之一，杜绝货车超载是当前亟需解决的问题。

当前有多种方案对货车进行载重测量，但均或多或少存在着一些问题，不利于技术推广，比如测量不方便、测量精度不足、产品寿命不足、易损坏、安装维护要求较高等。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种车辆载重测量方法及装置。

第一方面，本发明实施例提供了一种车辆载重测量方法，包括：

接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据；

根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据；

将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况。

进一步地，在根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据之前，所述方法还包括：获取与每个板簧对应的预设载重应变标定系数的步骤，具体包括：

接收车辆在空载情况下各板簧上的应变传感器发送的第一应变传感数据；

接收车辆在额定载重情况下各板簧上的应变传感器发送的第二应变传感数据；

根据所述额定载重、所述第一应变传感数据和所述第二应变传感数据，获取与每个板簧对应的预设载重应变标定系数。

进一步地，所述方法还包括：定期对载重应变标定系数进行主动补偿的步骤，用于克服因机械疲劳引起的误差，具体包括：

确定当前使用的载重应变标定系数在获取时所对应的在车辆空载情况下每个板簧的载重数据和最新的在车辆空载情况下每个板簧的载重数据，根据每个板簧对应的两次载重数据判断每个板簧的两次载重数据的数据公差是否超过预设范围，若是，则根据每个板簧的两次载重数据以及当前使用的载重应变标定系数计算经补偿后的每个板簧最新的载重应变标定系数；

相应地，根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧最新的载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据，并将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况。

进一步地，每个板簧上均匀安装有多个应变传感器；

相应地，接收车辆每个板簧上均匀安装的多个应变传感器发送的应变传感数据，并分别对每个应变传感器进行卡尔曼滤波得到当前时间点的传感器数据，再持续比对每个传感器的变化率，当某个传感器的变化率方差超过预设值，则认定此传感器发生损坏或有异常，其数据无效，将其它传感器数据进行平均计算得到每个板簧的应变传感数据。

进一步地，在根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据之前，所述方法还包括：

通过加速度传感器判断车辆当前是否处于平稳状态，若是，则主机按接收到的安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据进行车辆载重测量，否则，暂时不进行车辆载重测量。

进一步地，所述接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据，具体包括：

主机通过无线射频方式接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据；

相应地，主机在将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况之后，通过联网模块将车辆的当前载重情况发送给云计算中心。

进一步地，所述定期对载重应变标定系数进行主动补偿的步骤由云计算中心实现；

相应地，主机将各应变传感器发送的应变传感数据以及应变传感器id、板簧id、车辆id和板簧当前的载重应变标定系数信息发送给云计算中心。

第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆载重测量装置，包括：

接收模块，用于接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据；

第一获取模块，用于根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据；

第二获取模块，用于将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述车辆载重测量方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述车辆载重测量方法的步骤。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的车辆载重测量方法及装置，根据安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据，并根据所有板簧的载重数据的相加总和获取车辆的当前载重情况。可见，由于本发明实施例在车辆板簧上安装应变传感器，利用车辆板簧变形情况测量车辆载重，因而可以很方便地得到车辆载重测量结果，且由于应变传感器反应较为灵敏，因此，测量得到的车载载重结果也较为精确。

此外，在本发明的其他实施例中，为精确测量载重重量，对板簧的载重应变系数进行了标定。

此外，在本发明的其他实施例中，通过定期结合新的数据与历史数据进行比对计算公差，及时补偿因机械疲劳引起的测量偏差，因而可以保证测量的精度。

此外，在本发明的其他实施例中，为避免因车辆停放不平稳而引起的测量偏差，在根据应变传感器发送的应变传感数据计算车辆的当前载重情况之前，先通过加速度传感器判断车辆当前是否平稳，若是，再进行载重测量，否则，暂时不进行载重测量。

此外，在本发明的其他实施例中，通过安装多个应变传感器弥补车辆重心偏移、板簧变形不一致等引起的测量偏差。

此外，在本发明的其他实施例中，采用无线射频通信技术减少线束的连接，一方面方便安装，另一方面也可以提升产品的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的车辆载重测量方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的应变传感器的结构组成示意图；

图3是本发明一实施例提供的一个板簧上安装有多个应变传感器的安装位置示意图；

图4是本发明一实施例提供的车辆载重测量方法的具体实现过程示意图；

图5是本发明一实施例提供的获取与每个板簧对应的预设载重应变标定系数的标定过程示意图；

图6是本发明一实施例提供的因补偿机械疲劳引起的测量偏差而进行的载重应变标定系数更新的处理过程示意图；

图7是本发明一实施例提供的利用加速度传感器进行车辆平稳判定以及车辆载重测量的处理示意图；

图8是本发明另一实施例提供的车辆载重测量装置的结构示意图；

图9是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的车辆载重测量方法，通过在车辆板簧上安装应变传感器，利用车辆板簧变形情况测量载重，本发明实施例通过安装多个传感器弥补车辆重心偏移、板簧变形不一致等引起的测量偏差；同时通过定期结合新的数据与历史数据进行比对计算公差，及时补偿因机械疲劳引起的测量偏差。本发明实施例采用射频无线通信技术减少线束的连接，提升产品的可靠性。下面将通过具体实施例对本发明提供的车辆载重测量方法进行详细说明。

图1示出了本发明实施例提供的车辆载重测量方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的车辆载重测量方法包括如下步骤：

步骤101：接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据。

在本步骤中，需要说明的是，车辆在空载以及在转载有货物时，都会对车辆板簧产生压力，而安装在车辆各板簧上的应变传感器能够检测到这个压力。位于车辆上的主机接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据。为方便数据传输，避免布线麻烦，优选通过短距离无线通信的方式(如射频rfid或rf433、rf2.4ghz等)接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据。

步骤102：根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据。

在本步骤中，在步骤101根据应变传感器的读数得到每个板簧的应变传感数据以后，根据预先标定的每个板簧对应的预设载重应变标定系数k，即可获取每个板簧的载重数据。举例来说，假设一个板簧的应变传感数据为f＝2，而与该板簧对应的预设载重应变标定系数k＝9，则与板簧对应的载重数据即为g＝2*9＝18t。

步骤103：将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况。

在本步骤中，将步骤102得到的所有单个板簧承载重量相加可以得出车辆的载重情况。

在本实施例中，先对本发明实施例提供的车辆载重测量方法的技术原理进行一个简单的介绍。在车辆的车箱装载货物后，会对车辆板簧产生压力，这个压力会导致板簧变形，变形的程度由压力的大小决定。应变传感器是测量板簧变形程度的一种传感器，通常为电阻式传感器。如图2所示，应变传感器由应力片、信号放大电路、ad转换、射频发送等构成，应力片主要用于测量板簧变形的程度，以电阻值的信号输出，信号放大电路将这一信号放大，通过ad转换为数字信号，经射频技术向外发送。一般地，通过对应变传感器的信号进行放大处理，再通过ad转换，由运算处理器计算，就可构成最基本的车辆载重测量系统。

需要说明的是，理论上来将，在每个板簧上设置一个应变传感器就可以获取每个板簧的应变传感数据，但是通过车辆的板簧是由多个长度不一的钢板弹簧重叠构成，不同种类、不同大小的车辆，板簧尺寸、数量、安装方式也不同；又因板簧制造并不能完全保证一致性，不同载重的情况板簧变形也有所区别，因此，为避免车辆载重分布不均匀或停放位置不平整等原因导致的重心偏移，需要在每个板簧上都安装多个应变传感器。具体地，可以根据板簧的长度，决定每个板簧安装多少个应变传感器。图3示意出了一种安装有5个应变传感器的板簧，其中这5个应变传感器优先均匀安装，以提高每个板簧的应变传感数据的准确性。

需要说明的是，当车辆每个板簧上均匀安装有多个应变传感器时，主机接收车辆每个板簧上均匀安装的多个应变传感器发送的应变传感数据，由于对于每个板簧均有对应的一组应变传感数据，而对于每个板簧来说，只需要一个最终的能够准确反映板簧形变的应变传感数据即可，因此，对于这种情况，可以采用对一组应变传感数据求均值的方式获取对应板簧的最终应变传感数据，也可以采用去除最大值和最小值，采用中位数的方式获取对应板簧的最终应变传感数据。这两种处理方式虽然操作起来较为简单，但是最后得到的最终应变传感数据的准确性不是特别高。在本实施例中，为提高测量精度，可以采用卡尔曼滤波的处理方式，分别对每个应变传感器进行卡尔曼滤波得到当前时间点的传感器数据，再持续经过卡尔曼滤波比对每个传感器的变化率，当某个传感器的变化率方差超过预设值，则认定此传感器发生损坏或有异常，将其数据进行丢弃，将其它传感器数据进行平均计算得到每个板簧的应变传感数据。其中，图4示出了实施例提供的车辆载重测量方法的具体实现过程示意图。也即增加有卡尔曼滤波处理的车辆载重测量方法的实现过程可参见图4所示，其中图4中的板簧系数实际上就是指本实施例中的载重应变标定系数，类似地，图5中的板簧系数也是指本实施例中的载重应变标定系数。

在本实施例中，需要说明的是，每个应变传感器为一个独立装置，可以采用钮扣电池为其供电，经信号放大，ad转换，再通过射频无线技术(rfid或rf433、rf2.4ghz等)发送给主机。此外，需要说明的是，在本发明的其他实施例中，也可以采用有线连接的方式，如果采用有线连接方式，则无需电池以及射频无线技术，通过can或485总线即可。

在本实施例中，主机通过射频接收所有已绑定的应变传感器发出的应变传感数据(也即板簧变形数据)，然后通过内置的算法(上述步骤102和步骤103已经描述)计算出当前的车箱载重情况。

在本实施例中，需要说明的是，主机还带有联网模块，通过联网模块可以将所有的应变传感数据发送到云计算中心，使得云计算中心可以通过积累的历史数据以及最新的数据，定期进行最小载重(空车)数据比对，进而得出因机械疲劳引起的公差，并转换为新的载重应变标定系数，下发给主机进行更新。此外，需要说明的是，载重应变标定系数的更新处理过程可以通过云计算中心来处理，也可以通过主机本身来处理(后面实施例将会对其进行介绍)，本发明对此不作限定，而且两种方式都属于本发明要保护的范围。需要说明的是，每个应变传感器都有唯一的id，安装到板簧上后，通过射频技术与主机绑定，主机将板簧与传感器进行绑定，同时将所有的传感器id与板簧、车辆等绑定信息都上报至云计算中心，并实时向云计算中心上报所有的传感器数据。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的车辆载重测量方法，根据安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据，并根据所有板簧的载重数据的相加总和获取车辆的当前载重情况。可见，由于本发明实施例在车辆板簧上安装应变传感器，利用车辆板簧变形情况测量车辆载重，因而可以很方便地得到车辆载重测量结果，且由于应变传感器反应较为灵敏，因此，测量得到的车载载重结果也较为精确。

基于上述实施例的内容，为精确测量载重重量，在本实施例中，在上述步骤101或步骤102之前，需要先对板簧的载重应变系数进行标定。具体地，在上述步骤101或步骤102之前，所述方法还包括：

步骤100：获取与每个板簧对应的预设载重应变标定系数。

在本步骤中，接收车辆在空载情况下各板簧上的应变传感器发送的第一应变传感数据；接收车辆在额定载重情况下各板簧上的应变传感器发送的第二应变传感数据；根据所述额定载重、所述第一应变传感数据和所述第二应变传感数据，获取与每个板簧对应的预设载重应变标定系数。举例来说，假设对于某一板簧，车辆在空载情况下其对应的应变传感数据为f1，车辆在额定载重g0情况其对应的应变传感数据为f2，则与该板簧对应的预设载重应变标定系数k＝g0/(f2-f1)。

在本实施例中，为精确测量载重重量，需要对载重应变标定系数进行标定，参见图5所示的标定处理过程，首先让车辆空载、平放，主机通过射频接收所有的应变传感器的数据，以单个板簧为单位，通过卡尔曼滤波，对每个板簧的传感数据进行滤波得到最终的传感数据；而后将车箱均匀地载入额定重的载物，同样对每个板簧的传感数据进行卡尔曼滤波，得到额定重量下的传感数据；最后根据已知的额定载重量以及这两组传感数据计算出每个板簧对应的预设载重应变标定系数，并将每个板簧对应的预设载重应变标定系数设置到主机的计算公式中。

基于上述实施例的内容，为避免出现因机械疲劳引起的测量偏差，在本实施例中，通过定期结合新的数据与历史数据进行比对计算公差，及时补偿因机械疲劳引起的测量偏差，因而可以保证测量的精度。具体地，在上述步骤103之后，所述方法还包括：

步骤104：定期对载重应变标定系数进行主动补偿，用于克服因机械疲劳引起的误差。

在本步骤中，参见图6所示的补偿处理过程，首先确定当前使用的载重应变标定系数在获取时所对应的在车辆空载情况下每个板簧的载重数据和最新的在车辆空载情况下每个板簧的载重数据，然后根据每个板簧对应的两次载重数据判断每个板簧的两次载重数据的数据公差是否超过预设范围(可根据需要进行设定)，若是，则根据每个板簧的两次载重数据以及当前使用的载重应变标定系数计算经补偿后的每个板簧最新的载重应变标定系数；举例来说，假设对于某一板簧，经判断获知两次载重数据的数据公差超过预设范围，则说明应该对其进行补偿，以保证最终的车辆载重结果的测量精度。具体地，假设两次载重数据，历史空载数据为f1，历史标定系数为k1，当前空载数据为f2，当前标定系数为k2，那么f1*k1＝f2*k2，由此可知当前新的标定系数k2＝f1*k1/f2。

相应地，根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧最新的载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据，并将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况。

根据上面的描述可知，本实施例提供的车辆载重测量方法，测量精度高，可对机械疲劳引起的误差可主动进行补偿。

基于上述实施例的内容，为避免因车辆停放不平稳而引起的测量偏差，在本实施例中，在根据应变传感器发送的应变传感数据计算车辆的当前载重情况之前，先通过加速度传感器判断车辆当前是否平稳，若是，再进行载重测量，否则，暂时不进行载重测量。具体地，在本实施例中，在执行上述步骤102之前，所述方法还包括：

步骤102’：通过加速度传感器判断车辆当前是否处于平稳状态，若是，则执行步骤102和步骤103的相关处理，否则，暂时不进行车辆载重测量。

在本实施例中，参见图7所示的增加有加速度传感器的车载载重测量方法的实现示意图。首先主机内置有3轴加速度传感器，用于测量车辆停放是否平稳，并在确定车辆停放平稳时根据应变传感器发送的应变传感数据计算车辆的当前载重情况。否则，暂时不进行载重测量。

基于上述实施例的内容，为方便安装，同时也为了提升产品的可靠性，在本实施例中，在应变传感器和主机之间采用无线射频通信技术减少线束的连接，具体地，上述步骤101可通过如下方式实现：

主机通过无线射频方式接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据；

相应地，主机在将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况之后，通过联网模块将车辆的当前载重情况发送给云计算中心。

根据上面的描述可知，本实施例提供的车辆载重测量方法，没有线束，安装方便，且产品可靠性高。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述定期对载重应变标定系数进行主动补偿的步骤由云计算中心实现；

相应地，主机将接收到的各应变传感器发送的应变传感数据以及应变传感器id、板簧id、车辆id和板簧当前的载重应变标定系数信息发送给云计算中心。

根据上面的描述可知，在本实施例中，主机将所有的传感器id与板簧id、车辆id和板簧当前的载重应变标定系数等信息都上报至云计算中心，并实时向云计算中心上报所有的传感器数据，云计算中心定期将历史的最小载重(即空载)数据与最新的最小载重(即空载)数据进行对比，如果二者数据公差超出一定范围，则根据这个公差重新计算载重应变标定系数，并下发至主机。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的车辆载重测量方法，通过定期结合新的数据与历史数据进行比对计算公差，及时补偿因机械疲劳引起的测量偏差，因而可以保证测量的精度。此外，本发明实施例提供的车辆载重测量方法，为避免因车辆停放不平稳而引起的测量偏差，在根据应变传感器发送的应变传感数据计算车辆的当前载重情况之前，先通过加速度传感器判断车辆当前是否平稳，若是，再进行载重测量，否则，暂时不进行载重测量。此外，本发明实施例提供的车辆载重测量方法，通过安装多个应变传感器弥补车辆重心偏移、板簧变形不一致等引起的测量偏差。此外，本发明实施例提供的车辆载重测量方法，采用无线射频通信技术减少线束的连接，一方面方便安装，另一方面也可以提升产品的可靠性。

图8示出了本发明实施例提供的车辆载重测量装置的流程图。如图8所示，本发明实施例提供的车辆载重测量装置包括：接收模块21、第一获取模块22和第二获取模块23，其中：

接收模块21，用于接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据；

第一获取模块22，用于根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据；

第二获取模块23，用于将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况。

由于本发明实施例提供的车辆载重测量装置，可以用于执行上述实施例所述的车辆载重测量方法，其工作原理和有益效果类似，故此处不再详述，具体内容可参见上述实施例的介绍。

基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种电子设备，参见图9，所述电子设备具体包括如下内容：处理器301、存储器302、通信接口303和通信总线304；

其中，所述处理器301、存储器302、通信接口303通过所述通信总线304完成相互间的通信；所述通信接口303用于实现各建模软件及智能制造装备模块库等相关设备之间的信息传输；

所述处理器301用于调用所述存储器302中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述车辆载重测量方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述过程：接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据；根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据；将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况。

基于相同的发明构思，本发明又一实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述车辆载重测量方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述过程：接收安装在车辆各板簧上的应变传感器发送的应变传感数据；根据每个板簧的应变传感数据以及与每个板簧对应的预设载重应变标定系数，获取每个板簧的载重数据；将所有板簧的载重数据相加获取车辆的当前载重情况。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的车辆载重测量方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。