高、低速超限检测站检测系统
设计方案
西安道恒交通设备科技有限公司
2011年3月
一、概述
本方案是我公司结合多年来动态称重设备设计制造以及在全国各个地区的实际运用经验，综合公路管理部门对超限运输管理的具体需求，进行开发设计的。系统可在不干扰道路正常通行秩序的前提条件下，对在车道中正常行驶的车辆进行无限制预检测，并提示超载车辆以及管理人员引导超限嫌疑车辆进入低速精确称量区域，进行精确复核，对于确实超限车辆，可进行进一步的执法处理。同时，超限检测站也可以为公路管理部门提供交通统计基础数据，为交通情况分析提供数据基础。
超限检测站主要包括高速预检子系统、低速高精度检测子系统、图像监控系统和执法管理系统等组成，并进行联网扩展，实现区域内的站点联网，实现远程监控和管理；
1. 高速预检子系统：包括高速动态称重系统、车牌识别系统、可变情报板和引导信息屏系统。主要完成对道路上行驶车辆的无干扰检测，并对超限嫌疑车辆进行提示，引导车辆进入低速高精度检测区域，进行下一步处理。
2. 低速复检子系统：包括低速高精度动态称重系统、车牌识别系统和重量及报警信息显示。该子系统主要完成对超限嫌疑车辆的复核，精确分辨出超限情况，为进一步处理提供数据依据。
3. 图像监控系统：包括对高速检测区域、低速精确检测区域、超限检测站出入口、卸货区域、仓储区域、执法大厅以及整个站区全景进行视频监控，并使用硬盘录像机录像，为突发事件处理提供可靠的实时信息和证据。
4. 执法管理系统：执法管理系统是结合对于超限车辆处理相关程序，进行相关文件的处理和打印，和称重检测系统进行数据共享，为执法提供有力的保障。
5. 系统流程图
6.1.系统核心部分采用进口设备，其他部分采用成熟可靠设备，确保系统的高可靠性。
6.2.系统全部部分均采用模块化设计，易于维护和扩展。
6.3.系统数据完整有效，并实现全面共享，有效的提高工作效率，并最大程度的杜绝各种漏洞。
6.4.系统高速部分使用弯板式传感器，施工量小，安装方式灵活，仅在路面安装，不破坏路基；
6.5.系统软件成熟，可靠性高，系统可扩展远程功能，实现区域性管理。
超限检测站的布设方案根据各个检测的特点有着不同的设计，但是设计基本原则必须保证，下面是一个典型的布设方案：
●在距离超限站约1000处设置高速动态称重设备（根据道路上车辆的行驶速度情
况），对行驶的车辆进行检测。此处的设置需要考虑路面条件，不要选择在有弯角
和坡度较大的地方，同时也不要选择路面有破损的区域。
●在高速动态传感器后方25米处设置车牌识别系统及监控摄像机，并在高速传感器
的上方安装补光设备，确保车牌识别的可靠性。车牌识别设备、补光设备及监控
摄像机均安装在监控杆上，净空高度不得小于6米。
●在高速动态称重设备后方400～500m处设置可变情报板系统（根据道路上车辆行
驶速度情况），情报板安装在F型标志架上。同时在F型标志架上安装监控摄像机，对高速预检区域进行全景监控。
●在超限检测站入口处，设置引导信息屏，为入口处的引导人员提供超限嫌疑车辆
的信息，确保超限嫌疑车辆进入精确称量区域。
●超限站低速精确称量区域设置检测室和低速精确称量设备，在精确称量称台的后
方5米处设置车牌识别系统（或抓拍系统），在22米处设置费额显示屏，显示称
量车辆数据。同时在检测室外安装低速检测区域监控摄像机，对被检测车辆全程
监控。
●在低速精确称量区域后，设置超限站处理区入口和驶离车道，对于确认超限车辆，
引导进入处理区，对于不超限车辆允许驶离超限检测站。
●在超限检测站区内设置执法大厅、监控中心、卸货场地和仓储区域。
各个子系统通过网络进行连接，全部数据存储在数据服务器中，各个子系统根据权限不同，可以进行数据的共享，大大提高效率。通过扩展远程网络，超限检测站系统可连入管理处监控中心，监控中心可以实时了解各个站点的情况，统一调度，实现管理智能化。
二、系统组成：
1. 高速预检系统
高速预检系统包括4个部分：
高速动态称重设备、车牌识别设备、可变情报板设备和引导信息屏。
高速动态称重设备设置在检测站前约1000米处，在其后方25米处设置简易门架，安装车牌识别设备，同时在高速检测传感器位置上设置补光灯门架，安装补光灯。可变情报板设置在高速称重设备后方400～500米处，在高速称重设备检测出车辆重量信息，并通过高速管理计算机进行超限判断后，如果超限，结合车牌识别设备获取的车牌信息，发布到可变情报板上，提醒嫌疑车辆进入站区处理。同时高速预检管理计算机将超限嫌疑车辆数据发送到引导信息屏上，为引导人员提供引导信息。最后，检测数据、车牌信息以及车辆照片通过网络存储至服务器中，为下一步执法提供依据。
2. 低速复检系统
低速高精度检测系统包括3个部分：
低速高精度动态称重设备、车牌识别（或抓拍）设备和重量报警显示屏。
引导人员根据引导信息屏上信息，引导超限嫌疑车辆进入低速高精度检测区域，车辆缓慢匀速通过检测称台，低速动态高精度检测设备控制器进行检测并得出重量数据。低速管理计算机通过称重控制器获取重量信息，同时控制车牌识别系统（或抓拍系统）获取车辆信息，并在重量报警显示屏上显示车辆信息。车辆引导人员根据报警显示屏上信息，引导车辆进入站区处理，或者驶离检测区，回到道路上。
3. 图像监控系统
图像监控系统主要是对超限站各个区域进行监控，确保各个区域的安全有序，并对突发事件进行信息保存。整个监控系统主要包括：
高速检测点监控、低速检测点监控、超限站入口监控、卸货区域监控、仓储区域监控、超限站出口监控、执法大厅监控、超限站全景监控和监控中心。
监控中心设置电视墙、视频矩阵和硬盘录像机。电视墙对应各个监控点信息，方便监控人员进行监控，电视墙中间大屏幕监视器主要是为了对重点地点监控，操作人员可以通过视频矩阵的键盘进行切换，将重点区域的信号切换到主屏上。监控人员也可以通过键盘控制各个监控点的摄像机，进行拉近、放大、旋转等操作，实现对全部区域监控。
4. 执法管理系统
执法管理系统主要是处理超限车辆的相关文档，通过和数据服务器相连接，可以自动获取处理车辆的全部检测信息，自动生成处理文档，实现办公自动化。
整个系统还设置了站长接口，管理人员可以通过这个接口，连入整个系统，对现场情况进行检查，获取分析报表。
5. 通讯网络系统
通讯网络系统是整个系统的传输中心，负责整个系统的数据传输。整个通讯系统分为光缆通讯部分、信号通讯部分和网络部分。由于高速预检点距离监控中心的距离比较远，因此这部分的通讯采用光缆方式，使用了光电收发器进行网络信号的传输，光端机进行视频及数据信号的传输。其余部分根据现场距离的情况分别使用电缆传输和光缆传输。6. 计算机系统
超限站的计算机系统将各个子系统连成一体，实现数据的共享。整个系统主要包括：高速预检管理计算机、低速检测计算机、执法计算机、硬盘录像机、站长管理计算机和数据服务器。
数据服务器是系统的核心，采用镜像备份的方式保存数据。各个部分都将数据存入数据服务器，并从中获取需要的数据。
三、高速动态称重设备说明
DH-40G高速动态称重系统是专门设计用于高速公路或者普通公路上不限速动态称重的系统。主要由中心控制器、弯板式传感器、线圈传感器及相关附件组成。可以完成对通过车辆的重量、速度、车型等数据的检测。广泛用于超限预检、车流量统计、超限调查等应用领域。
高速称重系统（以两车道为例）由4块L15E弯板式称重传感器、4个线圈传感器和1个中心控制器构成。该系统主要具有以下特点：
●应用目前国内先进的传感器技术，不仅保证了高精度，且解决了可靠性的问题；
●特殊全防水设计保证野外使用可靠；
●特殊的结构设计，保证在恶劣环境下的高可靠性和长寿命；
●多处理器的高效结构，使系统可以完成各种复杂的处理功能，能同时完成车辆检
测器和动态称重仪的功能，并有很强的扩展能力，可最大限度应用用户投资资源；
●完善的防高压及雷电保护机制，确保每一个进入系统的电气接线均有保护，确保
系统可靠。
弯板式称重传感器长度为1800mm，每个车道放置两块弯板，采取并排布置方式。在弯板前后各安装一个1000×2000mm的线圈传感器，用作车辆检测器，同时为称重系统提供开始和结束信号，为了避免相邻线圈之间的相互干扰，线圈处理器上可以对线圈的频率和灵敏度进行调节。中心控制器安装在路侧，对弯板式称重传感器和线圈传感器的信息进行处理和判断，并将处理结果传送到管理计算机，如果车辆总重或轴重超限，则通过管理计算机向声光报警器及可变情报板发出控制信号，启动报警。高速称重系统配套软件包对高速称重系统各种数据进行接收并对车辆信息进行管理。该系统具备了车辆的动态信息处理、超重车辆图像抓拍、数据统计管理等多项功能。并可根据用户要求对软件功能进行扩展。
主要技术指标如下：
●系统精度：
●速度检测精度：
车速在5～50km/h时: ±3km/h
车速在>50km/h时: ±3%(2σ)
检测速度是指被检测车辆通过弯板的平均速度值
●轴间间距: ±0.15m(标准偏差)
●温度：-30℃～+80℃
●相对湿度：0～95％
●标准载重：30t
●过载能力：150％
L16
3.1.弯板传感器
L16型弯板式称重传感器是一种大型整体式传感器，在动态车辆称重领域具有较大的优势，其特点如下：
●采用特殊的合金材料，解决了非周期性交变应力产生的疲劳损伤问题，使用
寿命> 10年；
●速度范围宽，最大允许通过速度为200km/h；解决了车辆高速通过对设备冲
击造成的损坏；
●行车方向的宽度为612mm，可完整纪录车轮通过时的重量信号曲线，是真
实的检测，不同于条状传感器使用的间接检测方式，不仅确保100%称量置
信度，不会出现丢轴和多轴现象，并且可检测到车轮动态、静态以及加速、
减速等指标，从而为在速度变化的情况下准确测量提供了有利保证；
●为整体式称重传感器，称重台无机械结构，避免了车辆通过时的冲击对机械
结构的损坏，免维护，并在很大程度上减轻了日常检修、维护、保养工作；
●表面经专用保护层技术处理，防水、防尘（可连续浸水300小时以上）。
3.2.中心控制器
中心控制器是整个系统的控制装置，负责处理弯板式称重传感器和线圈传感器送来的信息，经过分析和处理得出车辆的载荷信息。
●采用19″欧洲总线结构设计，含有电源板、CPU处理板、线圈处理板、称重处理
板、I/O处理板，并对全部信号配置防电涌、防雷和防电磁辐射的装置。
● 采用64位多CPU 技术，具有处理速度快、信息处理量大、性能可靠、维护方便
等特点。
● 称重传感器信号处理板自带CPU ，在系统繁忙时保证了采样和信号处理的速度，
从而保证了整个系统的称重精度。
● 有一个用于系统参数设定的串行接口，可以用便携式计算机或手持终端进行参数
设定、数据下载和即时数据显示，并可根据要求提供各种通讯方式和接口。 ● 采用多层防雷保护设计，整个控制器安装于一个不锈钢制机箱中，能有效避免空
气潮湿及温度变化的影响，外机箱的设计充分考虑到了野外工作的恶劣环境，采用隔断式散热孔设计，既考虑了散热又考虑了防止老鼠等小动物的入侵。 ● 采用220VAC/50Hz 供电。
3.3.车牌识别系统
在系统中，车牌识别器安装在车辆经过的高速称重弯板的后方25米处的“T ”
形架上。
当车辆通过高速称重弯板时，车牌识别器被启动并进行识别，将车牌识别结果、车牌图像、车牌颜色等信息上传到高速控制计算机，该计算机根据车牌识别器识别结果、车辆图片、通过时间、地点、车长、车速等信息综合成一条车辆通行记录，写入数据库。
车牌识别系统主要包括两个主要部分：车牌识别器和“T”形架。
车牌识别系统采用目前国际最先进的DSP技术、图像识别技术以及人工智能，对视频流中的车辆进行高速实时准确的识别，彻底抛弃了外部触发，成功实现了识别率高、工程简洁、维护成本低等诸多目标。
同时，设备对较小的车牌有较高的识别率，在大车流量、高车速、夜间、雨雾等恶劣环境中具有较高的适应性。
车牌识别系统分为两个部分，一体化摄像机和车牌自动识别器。
一体化摄像机内部集成LED自动同步频闪光源，频闪光源的控制板可编程分时段调控摄像机与辅助光源的各项参数，以适应复杂的环境、气候及光照条件变化，尽可能取得高质量的视频图像。
车牌自动识别器设备内嵌识别软件，包含了视频采集、图像预处理、车牌检测、车牌切分、字符识别、跟踪和比对、图像压缩、数据传输等模块，系统识别速度快，可靠性高。车牌自动识别器的外形尺寸为236mm × 139mm × 36mm，前端包括一对视频输入/ 输出接口、一个标准10M / 100M自适应的RJ45以太网接口、一个DB9外部设备扩展口、一个DB9外部控制命令端口；在设备的前端还设置了2 个LED指示灯，用来显示设备的工作状态；在设备的背板上包括一个220V电源输入接口与电源开关。
主要技术指标如下：
●识别时间：≤0.04秒
●车牌正确定位率：99%
●车牌字符识别率：99%
●车牌整牌识别率：95%
●允许车辆行驶速度：0-200公里/ 小时
●输出图像色彩：彩色
●视频：全景监控视频
●图像格式：200万像素高清JPEG
●设备输出接口：RS232 、 RS485串口、10/100M以太网口、ADSL 、 CDMA 、
GPRS
●输出信息：车辆大图、车牌小图、车牌识别号码、车牌颜色和识别可信度
●工作电压：AC 220V ±10% ,50HZ
●功耗：<6W
●工作温度：-40℃—+70℃
●湿度：< 90%
●平均无故障时间：MTBF≥30000小时
3.4.“T”形架
车牌识别器和补光灯安装于单臂式“T”形架上，其跨度不小于6米，净空高度不小于6米。
3.5.LED情报板
LED情报板安装于高速动态称重设备后方400～500米处（根据道路车辆行驶状态），通过光电收发器和监控中心的高速管理计算机连接。高速管理计算机在收到高速动态称重设备检测到的车辆信息和车牌识别系统的车牌信息后，进行超载判断，如果超载，则将相关信息发送到可变情报板，进行发布，并触发光电报警器，提醒车辆驾驶人员进入超限站低速高精度检测区域进行检测，接受相关处理。
LED情报板主要由显示系统、控制系统构成。
显示系统主要是由LED发光组件构成，系统采用的专业厂家生产的高可靠性LED发光组件，质量可靠，性能稳定。超限报警情报板采用室外单基红色模式，每平方像素数为3906个，可256级灰度显示。
情报板控制系统主要用于和外部通讯，接收命令，并控制显示单元显示相关信息。
其主要技术指标如下：
●尺寸：3072mm×2048mm
●像素间距：16 mm
●单元组成：显示模块、驱动板、电源等
●采用静态恒流驱动，具有过流保护功能
●屏体最大亮度：5000 cd/ m2
●屏体视角: 110°
●画面扫描速度: 每秒不小于60帧
●屏体寿命: 100000小时
●连续工作时间：24小时
●工作环境湿度：10%～95%
●工作环境温度：-25℃至+60℃
●具有RS232和10M/100M网络接口，可通过远程计算机进行控制显示
●装有一、二级简体汉字库，可显示简单交通标志图形或限速值
●可显示16×16，24×24等各种不同大小的汉字，并可显示16×8，24×12或32
×16等大小的英文字母与数字，符合GB2312要求
●显示屏及控制器箱体为防风雨型，并有通风，散热等装置，以保证信息标志在各
种环境条件下都能正常工作。防护等级应符合GB IP65标准
●显示屏不发光时为黑色或无色
●具有防雷设施，在遭受雷击时，能保证设备在规范确定的使用环境下正常工作
●正常天气下，距显示屏200m外清晰可见，包括在阳光直射的情况下
●工作电压：A220V±10%,50Hz
3.6.门架
LED情报板由于重量较重，一般安装在悬臂式大型支架上，具体技术及施工按国标GB5768-86及交通安全标志施工技术规范,其技术指标如下：
●净高：6m
●总重量：2T左右
●承重：1.5T左右
●材料：钢结构
●结构型式：F架式。
●表面处理：环氧附锌、环氧云铁二层底漆，加二层面漆烤漆
●抗风速：40m/s
●固定型式：法兰盘
3.7.接地及防雷
接地就是把数字电路等位地与大地相接,它克服了直流地悬浮带来的问题,特别是在
LED显示屏系统中有大量的静电荷积沉,还有人体静电都会影响设备的运行,所以采用直流地接大地后，为静电荷找到了通路。
直流地接大地我们采用的是并联接地方法,这种接法各点间的电位差很小,可获得较低
的接地阻。
LED显示屏系统中的安全保护地是将所有显示单元的固定柱,通过安装骨架联接起来,
再用接地母线将其接地或接到配电柜的中线上。
对于防雷采取了一下措施：
避雷网: 采用Φ8 圆钢绕屏顶部四角Array架设；
避雷针: 采用Φ10圆钢，高度为1米2
根，分别焊接于避雷网两对角处；
引下线: 采用Φ8 圆钢，建筑物上的
显示屏引下线沿建筑物外墙明敷，地面安装的显示屏其引下线沿支柱敷设；
接地线: 垂直接地体均采用Φ10圆钢，长度为2.5m，2根。
3.8.引导信息屏
引导信息屏安装于超限检测站入口附近，主要用于给引导人员提供嫌疑车辆信息。当高速预检系统检测到超载嫌疑车辆后，将相关车牌号码信息显示在引导信息屏上，同时，岗亭内的显示屏显示最近时刻的10辆超限车车牌信息，这样引导人员可以清楚的了解到要拦截的车辆，在车辆拦截完成并进入低速站检测后，系统自动消除引导屏上已拦截车辆
的车牌信息。
引导信息屏为室外显示屏，也分为显示部分和控制部分。显示部分采用单红色显示单元，封装满足IP65要求。控制部分具有RS422接口，可由远程控制。
引导信息屏可显示四行16×16的文字信息，显示内容为嫌疑车辆的车牌号码。
引导信息屏箱体为防风雨型、整个箱体刚性、坚固，不会因情报板本身重量而产生弯曲。驱动和控制系统在其箱体内，内部电路板的布置易于操作和维护。箱体有通风、散热装置，以保证情报板正常工作。控制机箱机壳有接地点与地线相连。
主要技术指标如下：
●环境温度：-25℃至+60℃
●温度：＜95%
●平均亮度：≥4000cd/㎡
●显示面积：1200mm×800mm
●显示内容：显示超限嫌疑车辆车牌号，可显示4排。
●电力：A220V±10%,50Hz
●可视距离：≥20m（在阳光直射情况下）
●LED寿命：100000小时
●防护等级：IP65
●封装要求：防水、防光、防腐
系统框图
工作原理
通过传感器触发，传输信号给中央处理器，同时车牌识别系统和图像处理系统开始工作，然后将所得到的信息反馈给中央处理器，中央处理再将处理过的信息传输到情报板和引导屏，完成引导嫌疑车辆进入低速称重区域。
四、低速动态称重设备
DH-40G型低速动态称重设备是一种高精度的动态称量设备，可在静态或者低速(30km/h)下高精度的获取通过车辆的重量数据。和传统的静态地磅相比较，DH-40G具有体积小，安装费用低，检测效率高等特点。DH-40G的设计过程中充分的考虑了使用环境的恶劣，采用了特殊的结构设计，确保称台在使用中的稳定性。同时，也对称台进行了加固处理，更适合在大频率重载条件下使用，稳定的提供称重数据。
主要包括：称台、线圈和控制器三个部分组成。
DH-40G的称台采用大尺寸称台（18×米），可以适应各种不同的车辆。称重平台放置在嵌入水泥基座中的金属框架上。称重平台的特殊安装和支撑方式可以以最佳的方式处理动态应力及横向压力所产生的影响，以确保检测出精确的负荷值。
线圈主要是为了给系统提供车辆的位置信息，控制称重的开始和结束。线圈可以通过软件设定线圈的频率范围和灵敏度，可以方便和有效调整灵敏度,防止相互干扰。线圈的具体选择和设计根据安装现场情况确定。
控制器采用多CPU结构，使用64位CPU，可以有效快速的测量出通过车辆的重量数据。
低速动态称重设备的工作流程如下：
当超限嫌疑车辆进入超限检测站，首先进入低速检测车道，在引导人员的控制下，车辆匀速进入称重区域。车辆首先通过开始线圈，系统自动进入动态称重状态；车辆通过称重平台，系统检测每个轴的重量，并保存；车辆离开结束线圈，系统自动结束动态称量，上传数据到低速称量管理计算机上显示。
DH-40C的主要技术指标：
静态精度：静态称重达到OIML III级精度标准
●动态精度：
●速度测量精度（没有明显加减速的前提下）：车速在1～30km/h时，小于10％；
●轴间距测量精度（没有明显加减速的情况下）：±0.15m(标准偏差)
●温度：-30℃～+80℃
●相对湿度：0～95％
●标准载重：150t
●过载能力：120％
3.9系统原理图
4.1.称重平台
DH-40G低速高精度动态称重设备称重平台主要包括传感器、称体和拉杆限位机构构成，传感器采用支撑式结构，8个传感器位于称台的8个支撑点上，拉杆限位机构位于称台两侧，整个称体安装于一个预埋在水泥混凝土中的金属框架内。这种结构是按照高频率恶劣条件使用的情况设计，坚固可靠，动态效果好，得到广泛的使用。
主要技术指标如下：
●秤体尺寸18m×3.2m
●工字型刚框架式结构，强度高、抗冲击力强
●秤体表面使用特殊处理工艺，防锈蚀
●称台重量11000kg
传感器采用动态性能较好的桥式传感器，其外形较低，动态响应指标最好，具体指标如下：
●量程：40T
●极限荷载150%
●破坏荷载≥350%
●精度等级OIMLC3 (0.0170%)
●灵敏度 2 mv/v
●零点温度误差±0.0140％
●30分钟蠕变±0.0167％
●激励电压范围0.5---12v
●参考激励电压5v
●使用温度范围-30℃~ +80℃
●绝缘电阻5GΩ
●传感器重量 2.1kg
●保护等级IP68
●传感器使用寿命》1000万次
4.2.线圈传感器
线圈传感器分别安装于称重平台的前方和后方，主要用于控制称重过程的开始和结束。线圈传感器可以设定线圈的频率范围和灵敏度，可以方便和有效调整灵敏度，防止相互干扰。
主要技术指标如下：
●尺寸：1000 ×2000mm
●温度范围：-30℃~ +80℃
●湿度范围：0～99%
●速度检测范围：1～200km/h
●电缆长度：50m(可扩展到150m)
●频率范围：50 ~ 200 KHz