[发明专利]一种基于分布式震动传感器阵列的车辆动态超载监测系统

摘要

本发明公开了一种基于分布式震动传感器阵列的车辆动态超载监测系统，主要由震动传感器阵列模块、地磁探测模块、摄像头、多通道数据采集系统、车辆到达触发模块、车辆识别模块、信号处理模块、特征参数提取模块和机器学习模块组成；将震动传感器阵列布设在桥面进行超载测量，无需对路面进行破损，且施工周期短，极大地降低了设备安装成本，提升了工作效率以及后期的维护成本；利用地磁信息进行车辆到达判断，利用震动传感器阵列，以非接触方式对车辆进行超载测量，提高了超载监测过程中车辆的行驶速度，有效缓解城市道路交通压力，降低了行车高峰期车辆拥堵率。建立震动传感器阵列与车辆超载量的关系模型，并利用该模型进行车辆超载监测，极大地提高了高速超载监测系统的无人值守效率。

主权项

1.一种基于分布式震动传感器阵列的车辆动态超载监测系统，其特征在于：主要由震动传感器阵列模块1、地磁探测模块2、摄像头3、多通道数据采集系统4、车辆到达触发模块5、车辆识别模块6、信号处理模块7、特征参数提取模块12和机器学习模块8组成；震动传感器阵列模块1由多个对称布设在每个车道两边的三轴加速度传感器组成；地磁探测模块2由两个三轴地磁传感器组成，分别布设在每个车道的监测点两边；多通道数据采集系统4与震动传感器阵列模块1连接获取车辆经过监测点时产生的震动信号；车辆到达触发模块5与地磁探测模块2连接，获取监测区域的地磁场变化，当磁场变化值达到一定阈值时，确定车辆到达监测点，将一个脉冲信号发送至多通道数据采集系统4，车牌识别模块6与摄像头3连接，用于识别车辆牌照及车型，在识别为货车后，将车牌信息发送至多通道数据采集系统4，并配合车辆到达触发模块5控制多通道数据采集系统4采集震动传感器阵列模块输出的数据；多通道数据采集系统4一方面采集震动传感器阵列模块获取的震动信号以及外车道干扰噪声信号，将上述信号发送至信号处理模块7，另一方面存储此时监测车辆的车牌信息；信号处理模块7用于对传感器阵列模块获取的震动信号进行处理，将处理后的信号输出至特征参数提取模块12；特征参数提取模块12用于提取传感器阵列中每个传感器输出信号的峰值、功率谱峰值、功率谱主频带、信号持续时间、初至波到时信息，并将上述信息输出至机器学习模块8；机器学习模块8事先对每种超载类型车辆建立传感器输出信号的峰值、功率谱峰值、功率谱主频带、信号持续时间、初至波到时信息与车辆载重量的关系模型，将实际测量的震动传感器阵列的峰值、功率谱峰值、功率谱主频带、信号持续时间、初至波到时信息输入至机器学习模块8，即可输出车辆对应的超重情况。