车辆动态称重控制器可行性研究报告

1、车辆动态称重控制器项目可行性研究报告12 / 14文档可自由编辑打印目 次1项目概述12 项目技术与产品实现12.1 项目技术方案12.2 项目产品化63 项目产品市场与竞争83.1行业及市场概述83.2项目产品的市场需求程度83.3项目产品的目标市场83.4项目产品的竞争分析83.5支持保障需求84商业模式分析94.1项目产品的开发、生产策略94.2项目产品的市场营销策略94.3项目获利方式94.4未来1-5年的定位及发展规划105项目投资概算105.1 项目投资105.2 项目经济效益分析101项目概述治理超限超载是一个世界性难题，各国政府都深深意识到超限超载车辆对人身安全、交通安全、环境

2、和道路设施的巨大危害。有关专家曾形象地将超限超载车辆比喻为“掠夺性命的武器，道路设施的天敌”。随着国务院办公厅关于加强车辆超限超载治理工作的通知等一系列法律、法规和规范性文件的出台，治理超限超载得到各级政府的高度重视和大力支持。治理车辆超限超载的重要技术手段为动态称重系统。它可以在车辆正常行驶状态下，通过动态称重系统检测行驶中车辆的单轴重量和总重，配合车型识别系统，判断其正常装载还是超载。目前国外产品存在价格昂贵，超限标准与国内法规不一致等问题。国内动态称重系统的研究状况是起步晚，时间短，在研究过程中未能对行使车辆的干扰因素作深入系统的分析，对动态检测信号处理简单，为了提高检测精度，往往要求信

3、号在经过一定时间衰减并达到稳定后开始测量。使的这类产品往往需要较长的受荷板或受制于较低的车辆通过速度，检测精度也不高，一般平均误差为5%以上。为了提高测量准确度和车辆过衡速度，减少干扰因素的影响，对于车辆动态称重系统，国内研究方向主要致力于传感器设计，忽略了对称重传感器获取的数据进行预处理。即如何提高车辆通行速度的情况下，保证检测精度。而要提高检测精度，就必须要有足够的检测数据量和先进的数据处理方法。目前常规数据处理方法只能保证低速情况下的测量精度，因此动态称重数据处理方法的研究有广阔的发展前景。同时，要运行复杂的数字算法和采集足够的有效数据，高速微处理器也必将在称重数据处理领域得到广泛应用。

4、解决上述问题的技术关键就是研发出一款高质量的车辆动态称重控制器。2 项目技术与产品实现2.1 项目技术方案2.1.1项目总体技术概述2.1.1.1总体技术方案l 项目所依据的技术原理车辆分离装置检测到车辆到达，产生一个信号，通知车辆动态称重控制器进入称重工作状态；每一轴重量经车轮轮胎作用于称台上，称重传感器输出与重量成正比例的电信号，经滤波、放大电路调理后输入A/D转换模块，A/D转换结果经数据采集单片机处理，完成一个轴重信号检测；当车辆完全驶过称台后，车辆动态称重控制器将各轴重累加，即得到车辆总重。配合车型识别系统，判断其正常装载还是超限超载。从而可以基本在不影响正常交通的情况下，对车辆实现

5、全自动，不停车的检测。l 主要技术与性能指标序号名称参数1工作电压AC220V；50Hz 2工作温度-30+803相对湿度95%4动态准确度±2.5%(V20km/h)5动态称重缓存车辆数10辆（每辆车轴数12）6显示5位30mm(1.2")LED显示器7分度值5kg，10 kg，50kg，100kg（可选）8满量程30000Kg9外围接口32路光隔输入，8路光隔输出，1路RS23210控制器净重<2kgl 项目实现的质量标准类型、标准名称系统设备的设计、加工制造、安装、材料、探伤、电气装置、检验、试验、验收等应参照以下相关标准规范、技术要求等（不限于）。所有计量仪器

6、必须符合国家法定计量标准。JJG 539-1997 动态公路车辆自动衡器；JJG 907-2006 数字指示秤检定规程；GB/T14249.2 电子衡器通用技术条件GB/T17618 信息技术设备的无线电骚扰阻值和测量方法GB4208 外壳防护等级的分类GB4793 电子测量仪器安全要求GB 2423 电工电子产品基本环境试验规程GB500571994 建筑物防雷设计规范GA 1731998 计算机信息系统防雷保安器GB502541996 电气装置安装工程施工及验收规范EIA-232-E RS232 串行接口标准YD5103-2003 通信管道工程施工及验收技术规范l 通过本项目实施企业需获得

7、的相关资质证书等计量器具的生产、销售单位必须依法取得制造计量器具许可证或国家质量技术监督行政部门颁发的型式批准证书。其他相关配套的有：软件产品等级证书；ISO-9001质量管理体系认证证书；2.1.1.2项目创新内容l 创新类别应用创新。l 创新内容计量速度快：实现快速计量是我们研制动态称重控制器所追求的主要目标。被检测物体的重量要通过计量系统中的称台、荷重传感器、显示仪表、采样、放大、A/D转换，数据传输等环节，最后数据结果反映出来，在信息传递过程中，每一个环节都需要一定的工作时间，被测物体运动过快，导致有效采集信息减少，计量准确度偏低，则必须通过提高计量系统的相应速度予以解决。本项目动态称

8、重控制器拟采用多CPU协同工作处理平台，数据通讯和数据处理各有专门的CPU负责处理，可以满足动态称重的快速要求。数据滤波：由于车辆称重过程中，动态干扰因素很多，因此为了从称重数据中剔除干扰，提高测量精度，在数据处理前应对采集数据进行数字滤波。对数据滤波可以通过数字滤波和模拟滤波来实现，该项目数字滤波采用软件滤波满足称重系统实时性的要求。软件滤波相对硬件滤波有很多优点：软件滤波是用程序实现的，不需要增加硬件设备，可以多个采集通道公用一个滤波程序，节省费用；通过改写滤波程序，可以实现不同的滤波方法或改变滤波参数，这比硬件滤波要灵活方便；软件滤波不需要硬件设备，各回路之间不存在阻抗匹配等问题，因而可

9、靠性高，稳定性好。l 项目技术先进性称重数据预处理：由于称重传感器获取的称重数据存在动态荷载干扰因素，用重力称重数据直接推算重量存在较大误差，仅仅改进算法本身无法取得令人满意的结果。比较可行的方案就是对称重传感器获取的数据进行预处理，排除动态干扰因素，以获取稳态荷载信号，为后续处理做好准备。建立数学模型：目前大多数动态称重控制器仅对轴载信号做简单的数字滤波，如中值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、加权递推平均滤波法等。对于低速的动态称重系统这些滤波方法还是有效的，而当车速提高时，车辆通过称台的时间减少，得到的有效数据相应减少，达不到常用滤波算法所需的数据量，因此在较高速时仅对信号作简单的

10、滤波是不够的。本项目采用建立数学模型的方法，根据测量数据估计出模型的参数，从而达到抑制干扰、提高精度的作用。2.1.2项目技术开发可行性2.2.2.1项目技术发展现状近年来，随着传感器技术，计算机技术，微电子技术，测量和控制技术，信息处理技术，制造与工艺技术和管理技术的发展，现代电子称重技术水平不断提高。车辆动态称重已经实现全电子化和数字智能化。车辆动态称重制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。通过分析近年来车辆动态称重产品的发展情况及国内外市场的需求，车

11、辆动态称重总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。2.2.2.2项目主要研究开发内容l 申报项目研究内容及涉及的关键技术项目研究内容：车辆动态称重控制器；关键技术：数据采集、数据滤波、数据处理、硬件电路设计、软件设计等工作。1) 数据采集数据采集就是把称重传感器的模拟信号经过采样转换为采样信号，然后再进行量化和编码处理得到离散的数字信号，最后把数字信号送到控制器进行相应的处理。2) 数据滤波由于车辆称重过程中，动态干扰因素很多，因此为了从称

12、重数据中剔除干扰，提高测量精度，在数据处理前应对采集数据进行数字滤波。3) 数据处理称重数据预处理：对称重传感器获取的数据进行预处理，排除动态干扰因素，以获取稳态荷载信号，为后续处理做好准备。数据二次处理：处理数据信号可根据车辆通过称重板的速度不同，采用不同的方法：低速区域（1-5Km/h），低速区域可以取两个峰值之间的平均值，当车辆行驶速度较慢时，车轴上、下板的时候冲击力不是很大，加上车轴没有完全在称重板上，传感器获取得重量会小于轴载；当车轴完全上、下板的瞬间产生的冲击力却很大，形成两个峰值，车轴完全行驶在称重板上时，车轴的整个载荷都会在板上，称得的重量会逐渐趋向真值，但由于车辆不是匀速运动

13、，称得的重量总是有波动，在两个峰值之间取平均值更接近于真值；中速区域（5-20Km/h），车轴上、下板的时候，车轴没有完全在称重板上的时候，动力载荷产生的干扰不大，称得的重量小于车轴稳态载荷；当车轴完全上、下板的瞬间的冲击力却很大，称得的重量为车轴稳态载荷和冲击力产生的动态载荷之和，形成两个峰值。车辆处于中速行驶的状态下，产生的冲击力大于汽车处于低速行驶的冲击力，所以产生的峰值会比较大，在两个峰值之间产生一个凹形，可以用求正弦曲线平均值的方法处理数据求出的结果。高速区域（20Km/h以上），高速区域采用峰值作为处理结果，当车速很快时，车轴在称台上的时间很短，能够较为精确的反应真实重量的只有图形

14、的峰值部分。4) 硬件电路设计车辆动态称重控制器硬件电路是系统实现其功能的载体，一个稳定、可靠的硬件电路是系统成功的关键。本项目硬件电路主要有轴重荷载检测、开关量输入输出通道、通讯接口、主控单元等电路组成。5) 软件设计软件设计是控制器的重要组成部分。该部分软件采用汇编语言进行编写，采用模块化设计，有利于程序的进一步扩充，而且有利于程序的修改和维护。主要功能模块包括：主程序模块、轴重数据采集模块、滤波模块、中断模块、看门狗设计等。l 申报项目研究开发中所采用的技术指标描述。车辆动态称重控制器是整个动态称重系统的控制装置，负责处理称重传感器和其他辅助设备送来的信息，经过分析和处理得出车辆的载荷信

15、息。1) 采用总线结构设计，A/D转换模块、电源模块、CPU模块、键盘显示模块、通讯模块、打印、I/O模块，以及防电涌、防雷和防电磁辐射的装置。2) 采用32位CPU，具有处理速度快、信息处理量大、性能可靠、维护方便等特点。3) 具有串行接口，可与管理机进行通讯，并可根据要求提供各种通讯方式和接口。4) 采用防雷保护设计，能有效避免空气潮湿及温度变化的影响，充分考虑野外工作的恶劣环境。5) 供电方式：220VAC，50Hz供电。6) 防护等级： IP65。2.2.2.3项目技术路线描述项目技术路线描述。包括工艺流程图、产品结构图、框架图等。产品结构图如下：图1：称重控制器结构框图按照上面结构图

16、中对称重控制器功能的划分，制定产品的整体技术方案，对各个功能模块进行相应的硬件和软件设计，在实现功能组态之后，进行前期试验仿真，对存在的问题进行相应的设计调整。在产品的各项功能试验通过之后，最后进入道路实测阶段，以充分考验称重控制器的实用性和稳定性，避免产品所可能存在的各类隐患及缺陷。产品的技术路线基本描述如下：图2：产品技术路线描述图2.2.2.4项目技术实现依据一般说来，设计的技术依据来自以下几个方面：l 国家有关的标准与规范l 设计任务书l 设备说明书中所用设备的技术指标l 根据系统整体情况选择传输方式l 其他必要的技术依据1) 设计思想依据 注：设计思想依据：包括文献，或专利，或发明等

17、。通过计数器接口或外部中断源输入接口等硬件输入方式接收由衡器传感器中传输的模拟信号。通过滤波器对采集的模拟信号进行预处理，对信号进行去干扰，放大等操作，得到纯净的，准确的信号。运用汇编语言，编写数据处理算法及产品的控制功能，并通过多CPU高速微处理器，对数据进行分类处理，即将数据处理和数据传输分别用不同的微处理器进行运行，从而达到高效的目的。数据算法，则依据实验数据，通过大批量实验，得到各种条件、环境下的检测数据，对所得数据进行分类、汇总、整合、计算，进而得到最合适的算法。2) 关键技术实现的依据车辆动态称重控制器中的关键技术有：硬件电路设计、数据采集及预处理、算法设计、以及控制软件的编程等。

18、现有的各种技术都很成熟，我们现在需要和集中力量进行技术开发工作，确保各种技术上的应用没有盲点。3) 项目技术实现主要面临的风险及应对措施该开发项目所涉及到的技术都是现在行业内的主流，各种开发与应用环境都比较成熟，但是由于该项目所开发的产品是各称重处理器企业的核心保密技术，我们无法通过合作或购买的方式取得一定的成熟技术，只能依据对各厂家产品的使用心得进行综合研究，参照已公开的各种行业技术，逐步发展出自己的特色产品。在开发过程中主要面临两方面的风险，一是在由于初步进入称重处理器行业，我们可能没有开发此种产品的开发人员，没有开发经验，至使开发工作无法顺利进展；二是开发出的产品不能满足各种使用环境的要

19、求，不能适应恶劣的自然条件，至使采集的称重数据准确度达不到要求。为了避免在开发过程中出现上述开发瓶颈，使得产品无法与现有的成熟产品竞争，我单位计划从两种方式上避免上述情况发生：首先：根据我们以往对各厂家产品的使用经验，模仿现有优质厂家的产品。其次，对开发出的产品进行大量的实验，并安装到各种特定自然环境中进行数据采集，不断修改产品的算法，使其达到准确度的要求。2.1.3项目技术成熟性项目所处阶段研发、中试、批量生产、规模生产项目产品销售情况无销售、试销、批量关键技术成熟性分析该项目正处于研发调研阶段；尚未对项目产品进行技术检测，预计在样机完成后通过社会合法单位进行全面检测；尚未对项目产品进行技术

20、鉴定；尚未取得相关行业许可认证证书；尚未取得其它国家或部门（省部级以上）计划的支持；尚无销售。2.2 项目产品化2.2.1项目产品特性产品形态1最终消费产品；2工业产品；3工业中间产品；4技术贸易（包括转让）技术服务；5其它。产品用途广泛应用于公路运输负荷控制，高速公路执法检查，汽车安全性能检测，市政废物垃圾处理等方面。产品性能比较优势该产品的主要性能优势在于车辆通过速度较高的情况下提高了测量精度。2.2.2产品化实施计划项目完成时所处阶段1.样品； 2.小试 3.中试；4.批量生产。项目产品化实施计划的具体进度安排1、2010年3月至2010年4月提交可行性研究报告。2、2010年4月至20

21、10年5月完成项目的需求分析以及合作单位的开发协议。3、2010年5月至2010年8月完成硬件的设计。4、2010年5月至2010年 9月完成软件设计。5、2010年10月至2010年11月完成项目的调试。6、2010年12月完成样品设计。3 项目产品市场与竞争3.1行业及市场概述动态称重技术是制止超限、超载运输，保护公路、桥梁，减少交通事故的有效手段，也是实现公路交通运输管理现代化的基础。因此研发动态称重技术不仅具有很大的学术价值，而且具有重要的社会意义和经济意义。近几年来，随着交通部门大规模建设超限检测站和公路计重收费系统项目，国内动态称重产品行业获得了重大的历史性机遇。但由于上述项目的大

22、规模应用相对突然，使得原有厂家完善和提高产品技术水平的时间明显不足，为了按期完成合同，很多厂家不得不将大量甚至全部的人力物力投入到突然降临的工程项目中。由于市场需求的不断扩大，大量非专业的企业盲目上马，仓促跟进，导致动态称重行业的相关产品鱼龙混杂，产品质量参差不齐，给客户后期使用和维护埋下很大的隐患。目前已有部分系统设备提前报废，客户不得不花费巨额投资重新安装设备。因此动态称重系统的应用是很有前景的。随着科技的发展，动态称重系统技术也在向动态响应好、小型化、安装简便、施工量小等方向发展。3.2项目产品的市场需求程度当前，我国公路货物运输量急剧增加，并且车辆超载超限现象极为普遍。车辆的超载超限导

23、致了公路运输市场的恶性竞争，使公路、桥梁及其附属设施遭到严重破坏，并且引发的交通事故也日益增多。为有效、合理地治理运输车辆的超载超限，维护国家财产和人民生命的安全，一些超载超限严重的省份都已运用车辆动态称重系统来治超，取得了很好的效果，这一模式必将在全国得到大力推广。3.3项目产品的目标市场车辆动态称重控制器是车辆动态称重系统的配套产品，动态称重系统广泛应用于交管和路政部门在公路上检查汽车超载超限运输，可以动态检测出汽车的轴载重、总载重、是否超限超载、超载的重量等数据，为交管和路政部门提供有力依据，对于安全行车、杜绝事故、保护道路及桥梁至关重要。同时此系统亦可应用于各厂矿、码头、货场等场合的汽

24、车称重。3.4项目产品的竞争分析车辆动态称重控制器作为称重仪表，首先必须满足计量精度的要求, 而作为工业应用场合，要能适应现场的各种恶劣环境。车辆动态称重控制器的生命力取决于其质量及可靠性的高低。产品质量是指满足使用要求所具有的全部特征和特性，即产品的性能、寿命、可靠性、可维护性、维护保障性、安全性、经济性等；产品可靠性是产品质量的重要内容。因而设计是保证控制器质量和可靠性的前提和基础。另一方面，企业受利润最大化驱使，必然追求产品成本的最小化；因此，车辆动态称重控制器的高性价比是本项目不懈求索的永恒主题。3.5支持保障需求人力保障需要3至5个技术人员，主要包括产品硬件及软件开发人员，另外产品开

25、发过程费用主要包括调研、搭建实验环境、实验等费用。4商业模式分析4.1项目产品的开发、生产策略本项目称重控制器的开发主要考虑以下方面，在性能上，向高速率、高灵敏度、高准确度、高可靠性方向发展；在功能上,向交直流两用、多功能或专用功能、接口丰富、便于与计算机连接方向发展；在结构上,向小型化、模块化、组合化、嵌入式、壁挂式的方向发展；外观更加美观,向人性化、个性化设计方向发展。简易型、价格适中、交直流两用的称重控制器将是市场销售的主流。另外加强人才队伍建设。考虑到现有人员的实际情况，按照产品系统集成的模式，组建精干的研发、销售和生产人才队伍。根据工作和发展需要，选聘或招聘急需人才。建立有效的人才激励机制，保持骨干人才队伍的稳定。4.2项目产品的市场营销策略制定产品市场的推广计划，制定产品销售计划，及制定营销计划时所采取的各种策略。根据本产品的特殊性，特制定营销方法如下：4.2.1营销及宣传推广：在现有情况下，这一产业的发展离不开政府和行业主管部门的支持，要进一步加强与相关部门的沟通和宣传推广工作。4.2.2加大对外宣传力度。更新产品网站，及时公开产品信息。并且利用报纸、电视、广播等媒体进行宣传。4.3项目获利方式从整个动态称重行业目前现状来讲，现在的新产品的利润都还行当可观，就对本产品来讲，单套系统的产品按照现在的定价策略利润在4倍