专利名称：公路交通载荷信息实时远程监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及交通运输工程技术领域。
背景技术：
在我国近二十年的高速公路建设、使用和管理过程中，到目前为止尚没有一条新建或改扩建高速公路投入使用以后曾积累了长期、完整、系统和详细的交通荷载与路面使用性能方面的资料，尤其是交通信息资料(交通荷载大小、数量和分布)。如果交通荷载信息不清楚，对结构使用状况的任何评判都是片面的。具体落实到路面结构，如果它承受过的和将要承受的荷载大小及其次数的准确数量都不清楚，那么对路面状况的分析、评价及预测都是不可靠的，更谈不上为完善设计和修改设计规范、确定合理的养护对策提供依据。目前，我国高速公路的通车里程越来越多，由于实际交通荷载与路面设计时的预测相差很大，加之路面材料和施工质量等原因，导致很多路段在远没有达到设计使用年限时就发生结构性破坏，大修时间提前，造成巨大的经济损失和不良社会影响。目前，公路交通信息获取主要来源于三种渠道固定交调站点、计重收费数据、人工观测，这三种方式都各自存在很大的局限性，并且实现实时数据回传和分析。固定交调站点没有真实的荷载信息，人工观测只能是临时的并且效率低，不能长期连续观测，计重收费数据无法分出车道，没有专门的数据统计分析系统。事实上，对公路交通信息远程实时检测与分析系统的市场需求是很大的，符合推进管理信息化的要求，符合交通运输部“国家高速公路网交通量调查观测站点布局规划”的要求。
发明内容
本发明为了解决现有公路交通信息获取方式存在的数据获取不及时、数据量有限的问题，尤其实际交通荷载信息采集不及时的问题，本发明提供了一种能够实现远程实时数据传输的公路交通载荷信息实时远程监测系统。本发明所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统由多个数据采集端和中心服务器组成，所述多个数据采集端通过3G网络与中心服务器实现数据传输；所述数据采集终端包括3G数据传输模块、工控机、数据采集卡、信号放大器和一对动态称重传感器，所述每个动态称重传感器的信号输出端分别与信号放大电路的两个信号输入端连接，所述信号放大电路的串行数据输出端连接数据采集卡的模拟信号输入端，所述数据采集卡的数字信号输出端与工控机的串行数据总线或并行数据总线连接，所述工控机上连接有与3G数据传输模块；所述一对动态称重传感器相互平行埋设在同一个车行道的中心位置，并且两个动态称重传感器相距5-7米。每个数据采集终端中还可以包括一对动态称重传感器，所述信号放大电路为多路信号放大电路，该对动态称重传感器的两个信号输出端分别连接信号放大电路的两个信号输入端；该对动态称重传感器与另一对动态称重传感器埋设在同一个行车道内，并且分别位于该行车道的两个半幅车道内，位于同一个半幅车道内的两个动态称重传感器之间相距 5-7米，所有动态称重传感器相互平行设置。所述两对动态称重传感器的中心之间的距离为2. 5-3. 5米。每个数据采集终端还可以包括视频采集设备和视频采集卡，所述视频采集设备的视频信号输出端连接视频采集空的视频信号采集端，所述视频采集卡与工控机的并行数据总线或者串行数据总线连接。所述每个数据采集终端中还可以包括车辆检测器，所述车辆检测器与工控机的串行数据总线或并行数据总线相连接；所述车辆检测器的感应线圈埋设在一个行车道的中间位置，所述感应线圈的埋设位置与其相邻的一个动态称重传感器之间的距离大于M米。每个数据采集终端还可以包括一个车辆检测器，所述车辆检测器与工控机的串行数据总线或并行数据总线相连接；该车辆检测器的感应线圈与另一个车辆检测器的感应线圈埋设于同一个行车道的中间位置，并且与其临近的动态称重传感器相距大于20米，所述两个感应线圈沿车行方向分别位于动态称重传感器的两侧，并且相距大于50米，所述两个车辆检测器的感应线圈的工作频率不相同。本发明所述的公路交通综合信息实时远程监测系统，实现了交通综合信息的实时采集，并通过采用移动通信和互联网技术，实现了高速公路交通综合信息数据远程传输，尤其是对车辆荷载情况的实时监测，能够满足公路交通综合信息长期、实时监测的要求。采用本发明所述的公路交通综合信息实时远程监测系统为交通管理部门建立信息全面及时的高速公路交通综合信息数据库提供了可靠的数据采集系统，也为完成高速公路交通综合信息数据分析软件系统，进行多项交通数据分析工作提供了基础数据。说明书附1是本发明所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统的结构示意图。图2是具体实施方式
四所述的一种数据采集终端的安装状态示意图。图3是具体实施方式
五所述的一种数据采集终端的安装状态示意图。图4是本发明中车辆检测器的感应线圈的形状示意图。图5是本发明中车辆检测器的感应线圈的埋设状态示意图。图6是具体实施方式
二所述的一个数据采集终端中的两对动态称重传感器的分布状态示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统由多个数据采集端和中心服务器组成，所述多个数据采集端通过3G网络与中心服务器实现数据传输；所述数据采集终端包括3G数据传输模块、工控机、数据采集卡、信号放大器和一对动态称重传感器，所述每个动态称重传感器的信号输出端分别与信号放大电路的两个信号输入端连接，所述信号放大电路的串行数据输出端连接数据采集卡的模拟信号输入端，所述数据采集卡的数字信号输出端与工控机的串行数据总线或并行数据总线连接，所述工控机上连接有与3G数据传输模块。本实施方式中的数据采集终端中的称重传感器采用动态称重传感器，实现对高速运行的车辆的动态称重功能。
所述一对动态称重传感器相互平行埋设在同一个车行道的中心位置，并且两个动态称重传感器相距5-7米。该对动态称重传感器与其埋设的路面形成一个整体作为动态称重平台实现对行经该称重平台的汽车进行称重。本实施方式中的数据采集终端中，采用工控机实现数据处理、存储以及远程传输， 能够保证每个数据终端的数据采集和处理速度。本实施方式中的中心服务器，用于收集所有数据采集终端传输的数据，并建立相应的数据库，还可以安装交通系统的分析软件，利用数据库中的数据对路况进行分析。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统的区别在于，每个数据采集终端还包括一对动态称重传感器，所述信号放大电路为多路信号放大电路，该对动态称重传感器的两个信号输出端分别连接信号放大电路的两个信号输入端。本实施方式的数据采集终端增加了一对动态称重传感器，该对动态称重传感器与另一对动态称重传感器埋设在同一个行车道内，并且分别位于该行车道的两个半幅车道内，位于同一个半幅车道内的两个动态称重传感器之间相距5-7米，所有动态称重传感器相互平行设置。两对动态称重传感器的中心之间的距离为2. 5-3. 5米。图6所示，是本实施方式所述的数据采集终端中的两对动态称重传感器的分布状态示意图。
具体实施方式
一和二中所述的动态称重传感器的长度为1米至1. 6米。所述动态称重传感器可以采用压电式的称重传感器，所述压电式的称重传感器中主要使用的压电材料一种天然晶体，例如石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺等。天然晶体是各向异性的，当沿着一定方向受到机械力作用时，就会产生压电效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态。压电式传感器就是根据这个原理研制的。这种传感器一般为条状，可以安装到狭窄的路面凹槽中，因而很经济。一般采用排列多个传感器获得动态信号平均值，同时计算车速、车辆类型等相关信息。针对该压电式的称重传感器，所述信号放大电路由多个电荷放大器、多路A/D转换器、信号处理器和内部数据存贮器组成，每个称重传感器的信号输出端与一个电荷放大器的信号输入端连接，多个电荷放大器的信号输出端分别与多路A/D转换器的一个模拟信号输入端连接，所述A/D转换器的数字信号输出端连接信号处理器的信号输入端，内部数据存储器的数据地址总线与信号处理器的数据地址总线连接。所述压电式称重传感器可以采所以条状压电称重传感器实现，该种传感器的性能数据见表1。表 权利要求
1.公路交通载荷信息实时远程监测系统，该远程监测系统由多个数据采集端和中心服务器组成，其特征在于，所述多个数据采集端通过3G网络与中心服务器实现数据传输；所述数据采集终端包括3G数据传输模块、工控机、数据采集卡、信号放大器和一对动态称重传感器，所述每个动态称重传感器的信号输出端分别与信号放大电路的两个信号输入端连接，所述信号放大电路的串行数据输出端连接数据采集卡的模拟信号输入端，所述数据采集卡的数字信号输出端与工控机的串行数据总线或并行数据总线连接，所述工控机上连接有与3G数据传输模块；所述一对动态称重传感器相互平行埋设在同一个车行道的中心位置，并且两个动态称重传感器相距5-7米。
2.根据权利要求1所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，每个数据采集终端还包括一对动态称重传感器，所述信号放大电路为多路信号放大电路，该对动态称重传感器的两个信号输出端分别连接信号放大电路的两个信号输入端；该对动态称重传感器与另一对动态称重传感器埋设在同一个行车道内，并且分别位于该行车道的两个半幅车道内，位于同一个半幅车道内的两个动态称重传感器之间相距5-7米，所有动态称重传感器相互平行设置。
3.根据权利要求2所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，两对动态称重传感器的中心之间的距离为2. 5-3. 5米。
4.根据权利要求1所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，每个数据采集终端还包括视频采集设备和视频采集卡，所述视频采集设备的视频信号输出端连接视频采集空的视频信号采集端，所述视频采集卡与工控机的并行数据总线或者串行数据总线连接。
5.根据权利要求1所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，所述每个数据采集终端还包括车辆检测器，所述车辆检测器与工控机的串行数据总线或并行数据总线相连接；所述车辆检测器的感应线圈埋设在一个行车道的中间位置，所述感应线圈的埋设位置与其相邻的一个动态称重传感器之间的距离大于M米。
6.根据权利要求5所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，每个数据采集终端还包括一个车辆检测器，所述车辆检测器与工控机的串行数据总线或并行数据总线相连接；该车辆检测器的感应线圈与另一个车辆检测器的感应线圈埋设于同一个行车道的中间位置，并且与其临近的动态称重传感器相距大于20米，所述两个感应线圈沿车行方向分别位于动态称重传感器的两侧，并且相距大于50米，所述两个车辆检测器的感应线圈的工作频率不相同。
7.根据权利要求5或6所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，所述的车辆检测器的感应线圈的形状是带有45度倒脚的矩形线圈，所述矩形的两个边长分别为1-2米和2-8米，所述线圈有两条相互平行的边平行与行车方向。
8.根据权利要求5或6所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，所述感应线圈采用大于或等于1. 5平方毫米的多芯铜线缠绕，当所述感应线圈的面积小于3平方米时，匝数为4-6匝；当所述感应线圈的面积大于或等于3平方米时，匝数为3-5匝。
9.根据权利要求5或6所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，所述感应线圈的埋设深度位于路面下5mm-10mm。
10.根据权利要求5或6所述的公路交通载荷信息实时远程监测系统，其特征在于，所述的车辆检测器的感应线圈的信号传输线也埋设在道路内，并且该信号传输线为双绞线； 所述信号传输线的互绞大于每米60圈。
全文摘要
公路交通载荷信息实时远程监测系统涉及交通运输工程技术领域。它解决了现有公路交通信息获取方式存在的数据获取不及时、数据量有限以及实际交通荷载信息采集不及时的问题。本发明中的多个数据采集端通过3G网络与中心服务器实现数据传输；所述数据采集终端中的每个动态称重传感器的信号输出端分别与信号放大电路的两个信号输入端连接，所述信号放大电路的串行数据输出端连接数据采集卡的模拟信号输入端，所述数据采集卡的数字信号输出端与工控机的串行数据总线或并行数据总线连接，所述工控机上连接有与3G数据传输模块；所述一对动态称重传感器相互平行埋设在同一个车行道的中心位置。本发明能够满足公路交通综合信息长期、实时监测的要求。
文档编号G01G19/03GK102542802SQ20111043881
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者李新凯, 王彩霞, 马松林 申请人:哈尔滨工业大学