关于图像处理技术的车辆动态称重系统的分析与实现

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1、万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论1．1课题背景1．1．1引言第1章绪论近年来，各地道路都不同程度的存在运输车辆超限超载的现象，在一些地区，绝大部分的货运车辆都存在超限超载的行为。但由于超限超载车辆众多，大家怀着法不责众的心态，因此治理难度非常大。再加上，超载的利益驱动，不超载几乎不能盈利，使超限超载成为难以根治的道路问题，且有愈演愈烈之势【1J。公路运输车辆超限超载对道路交通安全、运输市场和路桥基础设施造成了极大危害。其一，它直接或间接造成了大量公路交通事故，经统计，50％的造成群死群伤的特大交通事故与车辆超载有直接的

2、关联，70％的道路安全事故是车辆超限超载导致的，车辆超限超载运输严重威胁着人民的生命财产安全；其二，它造成了路桥基础设施的严重损坏，超限超载车辆的重量远远超过了公路和桥梁的设计承受荷载，导致路面严重损坏给行驶车辆造成安全隐患，同时也使道路的寿命大大缩短。全国因为车辆超载造成的直接或间接经济损失高达300公亿元，超载不但对个人有安全威胁，还给国家财产造成了巨额损失；其三，它导致了道路运输市场的恶性竞争，以竞相压价承揽货源，以超限超载来获取利润，要想赚的多则必须超载，形成了超限超载导致运力过剩，运力过剩再超限超载的恶性循环，通常

3、正常使用年限在10年左右的货运车辆，因为超限超载2至3年后即变得破旧不堪；其四，它造成车辆大吨小标泛滥，为迎合车辆超限超载运输的需求，一些车辆生产厂商竞相生产大吨小标汽车，一些车辆改装厂和修理厂也纷纷非法改装车辆，影响了汽车工业的健康发展【2J。为了抑制车辆超载给道路设施造成损害，有关部门和地方先后开展了一系列治理工作，取得了一定效果。目前，国内治理超载问题的主要手段包括：静态称重或低速动态称重、计重收费等，其中静态称重是在高速公路上设置超载检测站，利用静态称重设备或低速称重设备对超载车辆进行检测，针对检测结果进行处治；计重

4、收费是车辆通过收费站出口时按照实际载重进行阶梯式收费。基于静态称重和计重收费的超载治理方法过程复杂、检测工作量大，由于对超载车辆的检测时间较长，容易引发高速公路在超载检测站的交通拥堵现象；另一方面现有的很多高速公路在建设期没有预留用地建设超载检测站，也没有多余的空地安置超载货物，人员配备也比较缺乏。这些问题在短时间内无．1．万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论法解决，因此迫切需要一种新的超载治理模式【4]。然而，传统上车辆的称重系统需要车辆以较低车速通过且检测精度不高，易造成漏检，其耐用性也不能满足实际工作的需要。动态称重

5、系统WIM(Weigh-In—Motion)作为一种新的称重技术，在国外得到了广泛采用，WIM的定义为：针对行进中的车辆，测量其动态轮胎压力，估计静止车辆的重量的技术。很多国家都在致力推广WIM系统，但是由于高精度的WIM系统硬件设备成本较高，导致在实际应用中难以普及，相关研究人员也在不断的探索降低高精度WIM系统成本的技术和方法【3】。1．1．2光纤传感器动态称重的意义动态称重系统的原理各异，目前在车辆动态称重系统中比较常用的动态称重传感器主要有应变片和电类传感器。电类传感器利用车辆轴重引起传感器输出电压(电流)的变化，测

6、量出车辆的重量。大多数电类传感器，在使用过程中存在易腐蚀、适用速度范围小、易受电磁干扰、测量精度低等问题，而且传感器体积过于庞大，安装旌工以及系统维护不方便，产品价格价较高。应变片称重系统是利用下方粘结有应变传感器的金属板进行测量，这种传感器响应速度较慢，误差较大(测量准确度一般为±5％)，只适合测量低速行驶时的车辆。随着光纤传感技术的发展，光纤传感器因具有高灵敏度，抗电磁干扰，耐高温，耐腐蚀等优点而受到广泛关注。同时，光纤微弯传感器除具有光纤传感器的普遍优点外，还具有体积小巧、结构简单、成本低廉、解调方便等优点，因而研究基

7、于光纤微弯传感器的汽车动态称重系统具有重要意义【5】。1．2国内外研究现状称重是光纤压力传感器应用的一个方向，目前主要集中于动态称重方面的研究。动态称重指在汽车运动状态下称出其质量，利用光纤压力传感器进行称重已成为目前动态称重研究的重点。由于称重领域的特殊性。在称重方面进行过实验研究的光纤压力传感器包括强度调制型、相位调制型及波长调制型【6】。(1)强度调制型光纤压力传感器在称重领域的研究1998年，PekkaSuopajarvi、IUl(uPennala等人提出了一种基于光时域反射技术的微弯光纤称重结构【7J，如图1．1所

8、示。在进行称重实验时，采用将光纤缠绕在一根细丝上制作成连续弯曲实验装置，当有压力作用在细丝上时，细丝弯曲使得光纤弯曲损耗增大，通过OTDR技术测量光纤的损耗得到施加在光纤上的质量。万方数据东北大学硕士学位论文第1章绪论——qp{}q■～辫滋i图1．1PeldcaSuopajarvi等人提出