超限超载一直都是世界范围内公路普遍存在的问题。为了解决这一问题，20世纪中旬，美国、法国、德国等运输业发展较快的国家开始对汽车动态称重系统进行研究。但早期的动态车辆称重技术一直局限于对硬件的研究，在传感器及承载器如何精确地反应车辆对其压力的问题上举步维艰。直到1976年春，日本的小野敏郎于第七届IMEKO TC3会议上发表《动态称重问题估算理论的应用》.为车辆动态称重提出了不同于以前的软件解决方案。

20世纪80年代，随着国内高速公路路网建设与货运业的迅速发展，国内对车辆动态称重技术的需求日益迫切，中国开始对动态汽车衡进行研究。随着科学技术的不断发展.国内厂家不断的推陈出新，动态汽车衡完成了从模拟式到数字化的转变，与动态汽车衡相匹配的称重控制器即称重仪表也完成从模拟仪表到数字式仪表的转化，并正在向智能仪表发展。智能仪表即保留了传统仪表实时性高、稳定性好的优点，又提供了更加多元的信息化和智能化的功能。

一、传统称重仪表的功能与特点

    (一)传统称重仪表的功能

    称重仪表是称重系统的控制核心，传统的称重仪表一般集合数据采集、数据处理、数据上传、数据存储、外设控制、人机交互等多项功能，具体介绍如下。

    1、数据采集

    采集称重传感器、胎型传感器、光栅、线圈等设备的数据。

    2、数据处理

    处理车辆通过过程中各传感器信号，获得称重结果;检测外部设备的信号变化并进行简单的故P}诊断和排查，如车辆分离器、栏杆机等。

    3、数据上传

    将称重结果数据通过外部通信端口上传至上位机软件。

    4、数据存储

    存储相关系统参数、证据链信息、历史数据等。

    5、外设控制

    通过外设接口与外设进行连接，并对外设执行相应指令以完

成特定操作，如栏杆机的抬起与落下等。

    6、人机交互

    提供简单的显示界面，显示车辆的称重结果、设备状态信息等，供相关人员查阅;提供简单的输入功能，在衡器调试、计量检定过程中通过鼠标或键盘等输入设备调整与计量性能相关的参数。

    (二)传统称重仪表的特点

称重仪表的实时性和稳定性是动态称重领域两个最基本的要求。所谓的“实时性”是指能够快速的响应各个外部设备的中断，在车辆行进过程中“实时”地采集并处理车辆数据，并能够及时地给出处理结果，以保证收费系统的高效性;所谓的“稳定性”是指仪表应符合相关国家标准、检定规程的要求，在温湿度变化、电源不稳、电磁干扰等条件下仪表软硬件功能应该能够长时间保持在正常工作状态，以保证收费车道的正常运行，应避免因为软件、硬件故障导致的收费车道关闭，进而造成车辆拥堵等问题。由于传统仪表使用单CPU+实时操作系统架构，结构和功能较为简单，具有高稳定性和高实时性的特点。

• 智能仪表在动态称重系统中的应用

    (一)智能化的概念及特点

当今社会科学技术不断进步，并且已经渗透到许多行业，传统的行业壁垒正在打破.新形式、新技术产品正在成为潮流并被人们所接受，尤其是智能化产品发展迅猛。所谓的智能化可以简单的理解为“智慧十能力”，即，在掌握相关数据的基础上，通过自主的思维分析、综合判断、智慧理解，坡终做出相应决断，并进一步给出与决断相配合的行为，从而体现出解决问题或者应对问题的能力。总之，智能化是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用。智能化一般具有如下特点:一是具有感知能力，即具有能够感知外部世界、获取外部信息的能力，这是产生智能活动的前提条件和必要条件;二是具有记忆和思维能力，即能够存储感知到的外部信息及由思维产生的知识，同时能够利用已有的知识对信息进行分析、计算、比较、判断、联想、决策;三是具有学习能力和自适应能力，即通过与环境的相互作用，不断学习积累知识.使自己能够适应环境变化;四是具有行为决策能力，即对外界的刺激作出反应，形成决策并传达相应的信息。具有上述特点的系统则为智能系统或智能化系统。

    (二)智能称盆仪裹的特征擂求

    在智能处理领域，“大数据存储”+“分析算法”是实现智能化的必要条件。这就要求控制设备能够存储大量的历史数据，并能够对这些海量的数据用复杂的学习算法进行特征提取与数据分析，进而得到相对准确的结论。上述行为要求控制仪表具备较高的处理能力与处理速度、能够挂载大容量的存储设备、能够对历史数据进行“分时”分析。作为动态称重系统中的智能仪表，还必须满足高实时性和高稳定性的要求。

通过上文所述.“实时性”‘稳定性”“高性能”“复杂的学习算法”等关键特征需要智能称重仪表同时具备，而传统称重仪表采用单芯片但单系统的布局无法同时满足高稳定性和高性能的需求。

    (三)智能称重仪表的设计理念及特点

为了满足智能仪表特征需求，智能仪表应采用“双主控芯片+双操作系统”的核心设计理念。“双一双”结构打破了传统仪表单芯片单系统的旧式布局，极大程度上满足了称重仪表对“高性能和高稳定性”的双方面需求。其中，主控制芯片可采用ARMCortex-A系列等高性能芯片，运行分时操作系统Linux，主要实现人机交互、界面显示、数据传输与存储、外接模块控制、定制性应用开发等功能，很好地满足了客户的对称重仪表的人机交互界面友好、高性能、可定制应用等需求;协控制芯片采用ARMCortex-M系列等低功耗、高性价比芯片，运行实时操作系统ucos.主要处理秤台的数据采集、逻辑处理、算法计算等工作，很好地满足了称重系统对仪表的稳定性要求。二者通信技术实现既独立运行又互相配合的运行机制，从而实现了高性能与高稳定性的统一。

    智能化仪表应该具备以下特点。

    1、强大的数据处理能力和外部设备挂载能力。仪表能够挂载称重传感器、车辆分离器、相机、栏杆机等所有外部设备，进而实现对外部设备的实时监测。

    2、丰富的外部接口。智能仪表不仅应具有串口和SD卡接口等传统接口，还应具有Can总线、网口、VGA、音视频、USB等主流接口。接口的可扩展性为后续的新技术应用提供了强大的支持。

    3、灵活性和兼容性高。通过智能仪表的自身结构和丰富的功能选择实现一机适应多种称重称台，无需其他操作，可直接与称台、联体称、整车、轴组称组合使用。

    4、良好的设备状态监控、故障自诊断与一定的自修复

能力。

    (四)智能仪表在动态称，系统中的应用

    智能化仪表引入了多项先进技术，另外人机交互和车辆检测的分离使不同部分的性能都达到了最佳运行效果，进而对功能的持续改进提供了更坚实的基础。

    1、自主学习能力

    配合丰富的外部传感设备、强大的硬件处理能力和完善的软件支持，智能化仪表将体现越来越强大的学习能力。这主要体现在两个方面，一是车道环境学习，随着计重收费设备的安装使用，车道环境在时刻变换，称台本身的结构、水平、高度、电气性能以及外部的雨、雪、雾等自然天气的变化都给设备的使用带来影响，而智能化仪表则能够自主记录、存储不同情况下的相关参数，自主学习调整，使系统的各个部分组件调整到最适应于现在环境的状态;二是车辆行为的学习，每天都有大量车流经过计重收费设备，通过对每一辆车过车数据的记录和行为的监控，仪表可以自主学习行为相似车辆的共同点，进而提炼相关特征参数，从而对一类车辆能够形成相对准确的特征数据库，对车辆防作弊等功能具有重大意义。

    2、数字化组网

    数字化组网包括两个方面:第一，实现单一计重设备各个模块的数字化组网，例如，实现数字传感器的引入，完成传感器内部组网，进而替代模拟传感器等，进一步提高传感器的抗千扰能力，保证秤量的准确性和稳定性;第二，在国家计量相关法律允许情况下通过无线网络技术完成不同车道、不同收费站乃至不同省份的在运行动态称重设备的数字化组网。数字化组网技术实现了同一计重设备的各个模块以及不同计重设备之间的互联互通，从而能够有效地进行数据交互，实现资源共享、数据整合、故障诊断的目的。

    3、设备监控、故障自诊断与自修复

    在完成数字化组网之后，可以实时地监控现场每一个设备的运行状态。以仪表自身强大的数据处理能力为依托采用先进的识别技术，对采集到的外部设备数据进行分析，实现对设备的自动故障检测和报带功能。例如，可以对传感器的零点、瞬时值、阻抗等关键参数进行诊断分析，当某些参数开始出现异常时，可提前预苦并自动启动自适应补偿机制，当某一传感器彻底损坏时，系统可实现让步接收，自动识别、报带并屏蔽已损坏的传感器，可以在一定程度上确保称重系统正常工作，同时可自主指导人员进行故障排查和修复，有效减少了设备维护费用。

三、结束语

    智能称重仪表采用“双主控芯片+双操作系统”的核心设计理念，满足了称重仪表对“高性能和高稳定性”的双方面需求。自主学习功能的支持使仪具有更强的环境自适应能力与防车辆作弊能力。故障自诊断与自适应功能可大大地减少设备维护成本。数字化组网技术的应用实现对各设备运行状态的实时监控，实现故障的提前发布与预带。智能仪表应采用当今主流技术，为未来新技术的引入提供了很好的基础，保证了其在未来很长一段时间内的适应性。

四、项目应用成效

    本系统于2016年开始在福泉高速公路试点开发应用，收费管理部门实现了对费源动态的实时掌握，摆脱基于纸质报表的费源统计报表，提高了管理水平，增强了对突发费源异动的反应能力，以科学的、可量化的方式实现年度工作目标的规划与分解。向车道端收费辅助子系统发布收费车型异判数据9188条，提示并协助纠正2524趟次客车收费，挽回费源流失182077.20元。发布客货判识数据10684条，提示并协助纠正客货车判别6993趟次，挽回费源流失35910.45元。该系统的推广应用，不仅降低了收费员的工作压力，也杜绝了因车型11伍界不清及人为失误造成的费源流失。

    近年来，互联网技术及AI技术发展迅猛。公众出行对高速公路的移动支付、自助缴费以及无感支付呼声强烈。在运营层面，降本增效、精细化管理也逐步成为管理工作的重心。要实现真正意义上的糟细化管理，就要建立一套行之有效的闭环式决策辅助系统，即通过前端生产数据的充分采集，利用后端大数据分析技术，实时地、全面地展现企业运营动态，收费管理层可以通过这些直观的图表，发现存在的问题，明确发展的趋势，继而利用各种信息化渠道下达经营策略，前端设备接获这些经营参数后，能迅速准确调整收费及监管行为。同时，相对于人工收费，无人值守的移动支付其难点在于收费类型、特殊车情的人工判断，建立起相关判断的自动化业务模型是将先进的互联网及AI技术引进高速公路行业的必由之路。本系统建立了一个符合高速行业的业务信息化模型.以期为行业发展提供借鉴。

 

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除