高架桥违规车辆上行检测系统及方法与流程

本发明属于违规检测技术领域，特别涉及高架桥违规车辆上行检测系统及方法。

背景技术：

随着城市人口的急剧增加和人民生活水平的提高，城市中的车辆日益增多，日益增长的车辆使道路在早晚上下班时拥堵不堪，地面道路无法满足日益增长的车辆通行，高架道或立交桥路应运而生，他们形成多层立体的布局，有效提高了车速和通过能力，保证交通的畅通，已成为现代化城市的重要标志。

针对高架桥自身的承重性以及道路交通安全性，一些车辆不允许驶入高架桥，例如摩托车、燃油助力车、三轮汽车、中型(含)以上载货汽车等，但是很多交通法规意识淡薄的违规车辆经常驶入高架路，给高架桥交通和桥自身带来极大的威胁，同时也会造成交通事故的发生，为了减少事故的发生和保障高架桥的完整性，需要一种检测装置对即将驶入高架桥的车辆进行判别，方便尽早驱离违规车辆，降低事故发生。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，提供了高架桥违规车辆上行检测系统及方法，具体技术方案如下：

高架桥违规车辆上行检测系统，包括柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二，所述柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二电性连接有信号采集模块，所述信号采集模块电性连接有信息处理模块，所述信息处理模块分别电性连接有预警提醒模块和图像抓拍识别模块。

进一步的，所述柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二均包括柔性压力传感机构，所述柔性压力传感机构包括底板，所述底板的顶部开有线性分布的凹槽一，所述凹槽一的内部固定设置有柔性压力传感器，所述柔性压力传感器的上方设有缓冲组件，保护柔性压力传感器，所述柔性压力传感机构的两端固定设置有安装机构，安装固定柔性压力传感机构。

进一步的，所述缓冲组件包括凹槽二、活动块二、弹簧、活动块一和弧面块，所述凹槽一的内部设有活动块一，所述活动块一的顶部位于所述凹槽一外侧且与弧面块固定连接，所述凹槽一的两侧且位于所述底板顶部开有凹槽二，所述凹槽二的内部设有活动块二，所述活动块二的顶部与所述弧面块固定连接，所述活动块二底部与所述凹槽二之间设置有弹簧。

进一步的，所述缓冲组件还包括限位块和限位槽，所述凹槽二朝向所述凹槽一的一侧开有限位槽，所述限位槽的内部设有限位块，所述限位块与所述活动块二固定连接。

进一步的，所述凹槽一的底部开有多个纵截面为半圆形的引导槽一。

进一步的，所述底板包括连接部和弧面部，所述弧面部位于所述连接部两侧。

进一步的，所述安装机构包括安装板、安装孔和引导槽二，所述连接部背离所述弧面部的两侧固定设置有安装板，所述安装板的表面开有安装孔，所述安装板朝向所述连接部处开有横向截面为t型的引导槽二。

进一步的，所述安装机构还包括盖板、连接块、连接孔、弧形限位块、限位孔和限位件，所述安装板的顶部设有与所述引导槽二相匹配的盖板，所述盖板的底部两侧固定连接有连接块，所述连接块的表面开有连接孔，所述连接孔的内部设有限位件，所述安装板的侧壁开有与所述限位件相匹配的限位孔，所述限位孔的端口处固定连接有弧形限位块。

进一步的，所述限位件包括依次连接的圆块、杆体和凸块，所述圆块位于所述连接孔外侧，所述凸块固定于所述杆体背离所述圆块的一端侧壁。

高架桥违规车辆上行检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

s1、安装检测系统

将柔性压力传感模块一置于高架桥入口处前端，将柔性压力传感模块二置于高架桥入口处，令螺栓穿过柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二两端的连接孔，且与预埋好高架桥地面的螺纹部件螺纹连接，令柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二固定于高架桥表面；

将信息采集模块和信息处理模块固定安装于高架桥一侧车辆触及不到且具有防水措施的位置，接收柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二的信号；

将预警提醒模块安装于高架桥入口端，距离高架桥地面间隔一段距离，保证预警提醒模块能够使车主看到的同时不影响车辆穿过高架桥，令信息处理模块与预警提醒模块电性连接；

将图像抓拍识别模块置于高架桥入口深处，安装于高架桥的上方且具有高架桥地面一定距离倾斜安装，令图像抓拍识别模块与信息处理模块电性连接。

s2、判断违规车辆

柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二对行驶至高架桥入口的车辆进行感应，将车辆通行情况传递给信号采集模块，信息处理模块接收信号采集模块的信号对进行车型判别，计算得到某一时刻车胎的数目，宽度以及轴距，通过预先设置的阈值，判断是否存在摩托车，货车等违禁车辆在指定路段上行驶；

当柔性压力传感模块一感应到的信号经过处理后判断为违规车辆时，信息处理模块发送指令给预警提醒模块，令预警提醒模块对还未进入高架桥入口的车辆进行预警，使其驶离高架桥；

当柔性压力传感模块二感应到的信号经过处理后判断为违规车辆时，信息处理模块发送指令给图像抓拍识别模块，图像抓拍识别模块对车辆进行抓拍，并通过以太网输送图片给远端服务器，进行精细判别。

本发明的有益效果是：

通过设置多个柔性压力传感器置于高架桥上行前端检测驶入的车辆并对其进行判定是否为违规车辆，并尽早驱离降低违规车辆驶入高架桥，保障高架桥的完整性以及减少事故的发生，此外，将柔性压力传感器置于底板内部且固定于高架桥地面无法轻易移动，能够降低车辆对柔性压力传感器的影响，缓冲车辆行驶造成的冲击力，保护柔性压力传感器不受破坏。

附图说明

图1示出了本发明的高架桥违规车辆上行检测系统的结构示意图；

图2示出了本发明的柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二的俯视图；

图3示出了本发明的柔性压力传感机构的内部结构示意图；

图4示出了本发明的柔性压力传感机构和安装机构的连接示意图；

图5示出了本发明的安装机构结构示意图；

图6示出了本发明的安装机构侧视图；

图7示出了本发明的盖板结构示意图；

图8示出了本发明的限位件结构示意图；

图9示出了本发明的弧形限位块结构示意图；

图10示出了本发明的高架桥与检测系统安装示意图；

图11示出了本发明的检测系统的检测流程图；

图中所示：100、柔性压力传感模块一；200、柔性压力传感模块二；300、信号采集模块；400、信息处理模块；500、预警提醒模块；600、图像抓拍识别模块；1、柔性压力传感机构；11、底板；111、连接部；112、弧面部；12、引导槽一；13、凹槽一；14、柔性压力传感器；15、缓冲组件；151、凹槽二；152、活动块二；153、弹簧；154、活动块一；155、弧面块；156、限位块；157、限位槽；2、安装机构；21、安装板；22、安装孔；23、引导槽二；24、盖板；25、连接块；26、连接孔；27、弧形限位块；28、限位孔；29、限位件；291、圆块；292、杆体；293、凸块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，高架桥违规车辆上行检测系统及方法，包括柔性压力传感模块一100和柔性压力传感模块二200，所述柔性压力传感模块一100和柔性压力传感模块二200电性连接有信号采集模块300，所述信号采集模块300电性连接有信息处理模块400，所述信息处理模块400分别电性连接有预警提醒模块500和图像抓拍识别模块600。

如图2和图3所示，高架桥违规车辆上行检测装置，包括所述柔性压力传感模块一100和柔性压力传感模块二200均包括柔性压力传感机构1，所述柔性压力传感机构1包括底板11，所述底板11的顶部开有线性分布的凹槽一13，所述凹槽一13的内部固定设置有柔性压力传感器14，所述柔性压力传感器14的上方设有缓冲组件15，保护柔性压力传感器14，所述柔性压力传感机构1的两端固定设置有安装机构2，安装固定柔性压力传感机构1。

柔性压力传感模块一100和柔性压力传感模块二200均由柔性压力传感机构1和安装机构2构成，柔性压力传感机构1置于高架桥上行处，设置两个柔性压力传感机构1且具有一定间隔，且间隔大于车辆的长度，凹槽一13内部的柔性压力传感器14与缓冲组件15配合，当车辆驶过缓冲组件15顶部，缓冲组件15与柔性压力传感器14接触后，柔性压力传感器14能够对车辆进行感应并输出信号，且通过缓冲组件15接触车辆，避免车辆直接与柔性压力传感器14接触，从而保护柔性压力传感器14，通过安装机构2能将底板11固定于高架桥表面，从而使柔性压力传感机构1不受车辆行驶的影响。

柔性压力传感模块一100和柔性压力传感模块二200中的柔性压力传感器14与信号采集模块电性300连接，柔性压力传感器14由综合机械性能优异的聚酯薄膜、高导电材料和纳米级压感材料组成。底层是柔性薄膜和复合其上的导电层，顶层是柔性薄膜和复合其上的压杆材料。两者通过双面贴合，并隔离上下两层的感应区域。当感应区受压时，底层彼此分离的线路导通，金属端口的输出电阻随着压力不同发生相应变化。当车辆轮胎压上去的时候，传感器的电阻值变小，导致传感器电压随之变小，由信号采集模块采集压力传感模块的电压信号。

信号采集模块300使用lm393电压比较芯片，采集压力传感器的输出电压v1与设定电压v2进行比较，当有重物压在传感器上时，v1小于v2，lm393输出低电平给信息处理模块。

信息处理模块400采用stm32单片机作为控制单元，通过定时访问接收信号采集模块的信号输出，对柔性压力传感器14电压进行扫描，检测柔性压力传感器14的受力状态。在信息处理模块中构建柔性压力传感器14的受力模型，通过算法识别重构某一时刻车辆通行情况，与设定的阈值进行对比，若出现异常数值，即初步判定发现异常车辆，通过串口发送拍摄指令给图像抓拍识别模块，进行精细判别。

预警提醒模块500采用的是带有安装支架的显示屏，安装于高架桥上行处，当有车辆驶入时，柔性压力传感机构1进行感应，信息采集模块采集后反馈给信号处理模块，判断其为违规车辆后，发送指令给显示屏，令显示屏显示，对违规车辆进行预警。

图像抓拍识别模块600采用v5车牌识别相机，v5车牌识别相机是高清智能车牌识别一体机，采用百万像素高清相机，对车辆进行抓拍，并可将图片上传到远端服务器。当违规车辆驶入两个柔性压力传感机构1后，信号处理模块发送指令给图像抓拍识别模块600，图像抓拍识别模块600进行抓拍获取违规车辆信息。

此外，车型的判定依据违规车辆的车轮数量和轮距，柔性压力传感机构1内部的压力传感器假设数量为16个，线性分布且间隔相同，两组柔性压力传感机构1位于高架桥的上行前端，单个柔性压力传感器14的感应区受压时，底层彼此分离的线路导通，金属端口的输出电阻随着压力不同发生相应变化。当车辆轮胎压上去的时候，传感器的电阻值变小，导致传感器电压随之变小，传感器输出为低电平(输出为0)，反之输出为高电平(输出为1)。

具体判定方法如下：

(1)车轮数的判定：当没有车辆经过时，16个传感器输出均为高电平，即1111111111111111，当轮子轧到传感器后，对应的传感器输出从高电平变为低电平，从16个传感器的输出电平即可判别哪些传感器的位置有车轮轧过，也可以推算出轮子的个数以及轮子之间的轴距。例如，当检测到传感器输出为1111111110111111，则可以判别编号10的传感器位置有车轮轧过，进一步推算出有1个轮子轧过；当检测到传感器输出为1101111110111111，则可以判别编号3和编号10的传感器位置有车轮轧过，进一步推算出有两个轮子同时经过了，并且轮距距离为6a(假设传感器之间的距离为a)。

(2)轮胎宽度的判别：可以通过连续传感器的输出个数来判别，由于存在单个轮子同时轧到两个传感器的边缘的情况，这时两个相邻的传感器会同时输出低电平，如果是货车或大客车的双后轮，则一定会有连续三个以上的传感器输出为低电平，因此当有1个或者两个连续的低电平则判别为一个轮子，如果有连续三个或以上的低电平则判别为货车或大客车的双后轮，例如传感器输出为1001110111111111则只能判别为两个轮子，如果为1000111111000111，则可以判别为两个双轮轧过，即为货车或大客车的双轮。

(3)车型判定：可通过轮子个数、轴距、轮胎宽度可以判别车的类型。例如，当轮子个数为奇数时，则可以判别出有摩托车(或其他两轮车)通过，当轮子的轴距大于常规轿车时，则可以判别出为大型车辆(货车或大型客车)，当轮胎宽度大于两个轮胎，则可以判别为货车或大型客车。当出现双轮的情况，则直接判断为货车或大客车。

如图3和图4所示，所述缓冲组件15包括凹槽二151、活动块二152、弹簧153、活动块一154和弧面块155，所述凹槽一13的内部设有活动块一154，所述活动块一154的顶部位于所述凹槽一13外侧且与弧面块155固定连接，所述凹槽一13的两侧且位于所述底板11顶部开有凹槽二151，所述凹槽二151的内部设有活动块二152，所述活动块二152的顶部与所述弧面块155固定连接，所述活动块二152底部与所述凹槽二151之间设置有弹簧153。

凹槽一13的宽度大于凹槽二151，因而活动块一154大于活动块二152，弧面块155的长度与底板11长度一致，弧面块155的宽度小于底板11的宽度，且弧面块155的顶部为弧面设计，因而弧面块155的顶部为圆滑，能够在车辆驶入时不对车轮造成影响。

弹簧153能够将活动块二152向上顶，弧面块155随活动块二152一起向上移动，因而当无车辆驶过时，弧面块155和底板11之间具有间隙不接触，当车辆驶入时，弧面块155受到车辆的挤压向下移动，弹簧153被压缩，活动块一154随弧面块155一起向下移动并接触柔性压力传感器14，对柔性压力传感器14施加力，当车辆驶过后，在弹簧153的伸展推动作用下弧面块155再次向上移动，与底板11之间具有间隔。

如图3所示，所述缓冲组件15还包括限位块156和限位槽157，所述凹槽二151朝向所述凹槽一13的一侧开有限位槽157，所述限位槽157的内部设有限位块156，所述限位块156与所述活动块二152固定连接。

限位块156位于限位槽157内，限位块156和限位槽157之间配合能够对活动块二152进行限位，从而使活动块二152无法脱离凹槽二151，限位块156的活动范围即为活动块二152的活动范围，决定着弧面块155的活动范围，因此弧面块155无法脱离底板11。

如图3所示，所述凹槽一13的底部开有多个纵截面为半圆形的引导槽一12。

引导槽一12位于凹槽一13的底部，引导槽一12用于柔性压力传感器14的线路铺设，能够使柔性压力传感器14的导线位于凹槽一13下方，从而使导线不受到活动块一154的挤压。

如图3所示，所述底板11包括连接部111和弧面部112，所述弧面部112位于所述连接部111两侧。

连接部111为矩形状，弧面部112位于连接部111两侧，且弧面部112的顶部也为弧状，弧面部112能够平缓连接部111和地面之间的间隙，因而车辆驶入时能够降低底板11对车辆的影响，弧面块155位于连接部111的上方。

如图5所示，所述安装机构2包括安装板21、安装孔22和引导槽二23，所述连接部111背离所述弧面部112的两侧固定设置有安装板21，所述安装板21的表面开有安装孔22，所述安装板21朝向所述连接部111处开有引导槽二23。

安装板21为矩形设计，位于底板11的连接部111两端，安装孔22的数量至少为两个，通过螺栓穿过安装孔22能够将安装板21固定于高架桥地面上，引导槽二23能够与引导槽一12配合，从而使柔性压力传感器14的导线顺着引导槽一12和引导槽二23位于底板11外侧，与其他模块连接。

如图6、图7和图9所示，所述安装机构2还包括盖板24、连接块25、连接孔26、弧形限位块27、限位孔28和限位件29，所述安装板21的顶部设有与所述引导槽二23相匹配的盖板24，所述盖板24的底部两侧固定连接有连接块25，所述连接块25的表面开有连接孔26，所述连接孔26的内部设有限位件29，所述安装板21的侧壁开有与所述限位件29相匹配的限位孔28，所述限位孔28的端口处固定连接有弧形限位块27。

盖板24的纵向截面类似于u性，能够将安装板21顶部的引导槽二23盖住，避免引导槽二23暴露在外，连接块25位于盖板24的侧壁底部且不遮挡引导槽二23，因而连接块25的宽度小于盖板24的宽度，连接孔26的直径与限位孔28的直径匹配，因而限位件29能够穿过连接孔26进入到限位孔28内，弧形限位块27的端口之间具有间隙，弧形限位块27的外径与限位孔28的直径一致，弧形限位块27的内径小于限位孔28的直径，弧形限位块27端口之间的间隙能够使限位件29进入。

如图8所示，所述限位件29包括依次连接的圆块291、杆体292和凸块293，所述圆块291位于所述连接孔26外侧，所述凸块293固定于所述杆体292背离所述圆块291的一端侧壁。

杆体292的直径能够与弧形限位块27的内径匹配，因而杆体292能够进入到弧形限位块27，弧形限位块27之间的间隙大于凸块293，因而凸块293能够穿过弧形限位块27，当凸块293进入到限位孔28内部时，受到重力的作用下凸块293向下移动，凸块293脱离弧形限位块27的端口使得限位件29无法脱离限位孔28，此时盖板24无法脱离安装板21，达到对盖板24固定的目的，圆块291的直径大于连接孔26和限位孔28的直径，因而圆块291无法进入到连接孔26内。

高架桥违规车辆上行检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

s1、安装检测系统

将柔性压力传感模块一置于高架桥入口处前端，将柔性压力传感模块二置于高架桥入口处，令螺栓穿过柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二两端的连接孔，且与预埋好高架桥地面的螺纹部件螺纹连接，令柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二固定于高架桥表面；

将信息采集模块和信息处理模块固定安装于高架桥一侧车辆触及不到且具有防水措施的位置，接收柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二的信号；

将预警提醒模块安装于高架桥入口端，距离高架桥地面间隔一段距离，保证预警提醒模块能够使车主看到的同时不影响车辆穿过高架桥，令信息处理模块与预警提醒模块电性连接；

将图像抓拍识别模块置于高架桥入口深处，安装于高架桥的上方且具有高架桥地面一定距离倾斜安装，令图像抓拍识别模块与信息处理模块电性连接。

s2、判断违规车辆

柔性压力传感模块一和柔性压力传感模块二对行驶至高架桥入口的车辆进行感应，将车辆通行情况传递给信号采集模块，信息处理模块接收信号采集模块的信号对进行车型判别，计算得到某一时刻车胎的数目，宽度以及轴距，通过预先设置的阈值，判断是否存在摩托车，货车等违禁车辆在指定路段上行驶；

当柔性压力传感模块一感应到的信号经过处理后判断为违规车辆时，信息处理模块发送指令给预警提醒模块，令预警提醒模块对还未进入高架桥入口的车辆进行预警，使其驶离高架桥；

当柔性压力传感模块二感应到的信号经过处理后判断为违规车辆时，信息处理模块发送指令给图像抓拍识别模块，图像抓拍识别模块对车辆进行抓拍，并通过以太网输送图片给远端服务器，进行精细判别。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。