北京万集DCS-30KⅡ计重收费系统技术方案

称台式计重收费系统解决方案目录DCS-30KⅡ联体秤台式计重收费系统方案概述北京万集科技股份有限公司将具有国际先进水平的动态称重技术成功地应用于汽车及其轴载质量的检测，开发出DCS-30KⅡ联体式计重收费系统用于收费车道称重系统。采用嵌入式工业控制计算机技术与动态称重技术相结合，构成功能强大的收费车道称重系统。本系统为具有自动计量称重、自动计算功能，无需人为干预，系统能在收费站车辆频繁启停情况下保证正常运行。系统可进行自动检测，用于数据管理的嵌入式计算机可进行轴载判别，轮轴类型判别，同时向车道收费计算机传输称重数据，并具有数据自动缓存功能。系统构成及称重技术原理系统构成本计重收费系统由称重平台、红外线车辆分离器、数据采集处理器、轮轴判别器、线圈检测器、费额显示器和必要的辅助材料组成。计重系统构成框图如下：称重技术原理系统工作流程和功能 系统工作流程系统总体功能采用高性能嵌入式单片机系统，无磁盘操作系统，在自检异常、通讯失败或者程序迷走时，处理计算机能够自动复位，复位时间小于5s；具有调试、检测用数字仪表显示面板，可以显示各轴轴型、轴重、车辆总重和车速；具有进入校准状态的开关。在校准状态下，通过调试键盘可以很方便的对计重设备进行校准；计重系统中所有活动金属部件均进行防锈处理；对静态和低速(0-20Km/h)通过的车辆进行称量，动态计重和静态计重可自动转换；当车辆有排队进入收费车道以及车轮停在计重板上的情况，计重设备也能进行正常称量；能检测车辆通过称重检测区时的速度，并能检测车辆前进/后退的状态；能对车辆进行自动分离，准确地实现拖挂车等特殊车辆的分离，保证计重检测数据与车辆的一一对应关系；能对各种有意或无意的不规则行驶状态如S行驶、倒车、侧边行驶、加减速、振动等进行正确计重。能形成完整的车辆计重信息，包括轴重、联轴重量、总重、轴型、联轴信息等信息，记录车辆通过时间；能通过标准开放的数据接口安全可靠的将计重信息传输给车道计算机，具备数据缓存功能，保证计重数据与车辆一一对应；计重设备具有开机自检、空闲时定时自检、零点校正和自动温度补偿能力。部件发生故障时，系统主动提示故障信息，提醒用户及时处理，并能将故障及自检信息发送给车道收费计算机；适应室外全天候工作，适应风、雨、雪、雾、飞鸟、沙尘、冷、热、干、潮、电磁干扰、雷等各种恶劣环境，施工及日常维护简单方便，具备故障应急处理措施；我公司可派技术人员到收费软件开发地配合软件开发，以及到现场配合收费软件调试，与收费软件开发商共同解决各类问题；我公司可供模拟计重软件，用于收费软件开发和测试。该模拟设备能够方便地模拟各种情况，向车道收费软件提供各种返回值。主要设备性能和技术指标联体秤台针对收费车道特殊的使用环境，我公司称重检测设备为上翻梁式称重台，内置高精度剪切梁式称重传感器，并采用专利结构设计，以满足系统长期可靠运行的要求。型号：DCS-30KⅡ；称重平台（宽度）：普通车道3500(mm)超宽车道4200(mm)，可根据实际情况定做称重平台；称重平台长度：1600mm；单轴额定载荷：30t；最大过载能力：200%；有效测量的速度范围为：0～30km/h，允许轮轴停在称重平台上；静态精度：eq\o\ac(○,Ⅲ)级；整车总重量动态准确度等级：2级；单轴载荷和轴组载荷的准确度等级：D级；速度测量精度（没有明显加减速的前提下）：轴间距测量精度（没有明显加减速的情况下）：两轴：±0.30m；工作环境：温度：-40℃～+80℃相对湿度：0～95%；称重传感器防护等级：IP68；MTBF≥20000h；精度稳定性：设备标定周期1年；设备具有自诊断功能，发生故障时能通过软硬件发出故障信息；输出检测信息：轴型、胎型、轴距、联轴信息、轴重、联轴重量、总重、行驶状态代码等。称重传感器称重传感器用于动态称重过程测力及数字信号的转换，是系统中的关键部件，本系统使用剪切梁式称重传感器。本称重系统采用中航电测HM8-20t传感器，品质卓越，适用于重载车辆的频繁碾压。采用全焊接密封技术，可在高温、湿热、腐蚀等极恶劣的环境中稳定工作。其重要指标如下：型号：HM8-20t；额定容量：20t；工作环境温度：-40℃～+80℃；安全过载：150%FS；极限过载：300%F.C.；称重传感器防护等级：IP68（可浸泡在水中）；当称重传感器发生故障时，可以通过硬件和软件发出故障消息。红外线车辆分离器车辆分离器能对车辆进行可靠的分离，消除跟车现象，保证称重检测数据与车辆的一一对应。为保证系统可靠运行，其中的红外光幕采用国际知名智能交通传感器品牌。可在大雨、大雪、大雾的天气下可靠使用。我公司提供的车辆分离器完全符合技术要求。型号：D-10W；在天气晴好时，分离判断正确率：≥99.9%；在雨雾天气时，分离判断正确率：≥99%；最小检测物尺寸：30mm；两车间的最小分车距离：100mm；工作环境：温度：－40℃～80℃相对湿度：0～95%；防护等级：IP65;防雷接地电阻：≤4Ω;MTBF（平均无故障时间）≥20000h；具有电加热玻璃和温控装置，可自动清除表面的凝露、结霜或雾气。数据采集处理器数据采集处理器是整个系统的控制部分，负责处理称重传感器、轮轴判别器、红外线车辆分离器和线圈检测器送来的信息，经专门的程序分析和处理计算出其轴重、轴组重和速度，并依次累加出车辆总重。同时根据上级计算机的要求传送车辆载荷信息，并控制相应的报警装置报警。品牌：北京万集型号：D-01W；数据接口：RS232/RS422；通信速率：9600bps；工作环境：温度：-40℃～+80℃相对湿度：0～95%；防护等级：IP65；MTBF≥20000h；具有自诊断功能，发生故障时能够通过信息接口向外部发出故障信息；信号范围：±10mVDC。轮轴判别器轮轴判别器工作原理是：检测通过的车轮在轮轴判别器上所压的传感器个数，经专门软件判断，来确定是单轮胎还是双轮胎。采用多个压式传感器并排布置组成，间距较密，测量准确性高。品牌：北京万集型号：D-03W;能够正确分辨每轴轮胎数，对总重5T以上的车辆判别正确率达到99％以上；能正确识别车轴类型，判别正确率达到99％以上;能正确识别车轴数量，判别正确率达到99.9％以上;工作环境：温度：-40℃～+80℃；相对湿度：0～95%;防护等级：IP68；MTBF≥20000h；具有自诊断功能、发生故障时，可以通过硬件和软件发出故障消息;信号类型：采用压力感应式传感器作为信号采集单元，使用寿命长;供电：5VDC；功率：5W线圈检测器设置在车道内的线圈检测器为感应线圈，可在红外线车辆分离器出现故障时起到有效的分车作用。线圈检测器通过电磁感应来进行检测车辆的分离，当车辆通过时，车辆触发线圈产生电磁感应，经过线缆传到数据采集器。线圈检测器具有成本低，安装简单方便，施工量小等特点。型号：D-02W品牌：北京万集；车距不小于2m时，分车判断精度达到99%以上；尺寸：1m×2m，由截面积不小于1.5m㎡多股铜导线构成；线圈的灵敏度为可调节；当线圈发生故障时，可以通过硬件和软件发出故障消息；工作环境：温度：-40℃～+80℃相对湿度：0～95%；线圈电感量范围：20—1000H可调；频率：面板上四级可调：20—70kHz；线圈缠绕5圈。系统优点与稳定运行的解决方案应对雨水、凝霜、结露的方案雨水对外部设备容易造成锈蚀，凝霜、结露，容易使车辆器受到影响，因此，我公司针对这样的环境特点应对的措施如下：红外线车辆分离器外壳采用不锈钢板材，外壳表面均作防锈处理，保证不锈蚀、不龟裂、不脱落，能够防灰、防水、防潮、防震密封良好；称重平台采用箱型结构，其表面采用防腐耐磨树脂漆进行特殊防腐处理；传感器采用焊接密封，密封防护等级达到IP68；红外线车辆分离器的玻璃面设计为开门式，便于擦拭和打扫，同时配备了带温湿度控制开关的自动电加热钢化玻璃，可有效解决由于低温及昼夜温差所造成的玻璃结露雾、凝霜而引起的车辆分离器的误动作甚至是失效；红外线车辆分离器用于计重收费车道时，光学过量增益值大，在下雨、下大雪、灰尘、浓雾条件下仍具有冗余的穿透能力；称重平台基础施工时可借用收费站广场排水通道，也可使用管道将各车道称重平台基坑连结，然后引至路边排水。在无排水通道时，可以设置渗水井，并同时配备抽水机进行排水。保证了雨水比较多时排水的通畅；由于计重设备逐个安装在车道内，车道的排列造成设备的排水管线较长，同时为了保证在低温天气下不造成排水管道的阻塞，在计重收费系统工程的基础施工中，在相临车道间设置手孔（650mm×650mm）（兼有集线井和排水井的功能），基坑内设置排水槽，利用排水管将排水槽与手孔连接，多个车道的称重设备通过手孔连接在一起，达到排水功能。并在排水管口设置防鼠网，防止老鼠进入；在基坑底部制作横向3%坡度的U型集水沟，并埋设横向排水管，排水管需埋设于冻土层以下，排水管道口径为外径Φ219mm，内径Φ207mm镀锌钢管，内套外径Φ200mm、壁厚4.9mm的PVC管。钢管和PVC管接头处做密闭处理，保证液体不能流入钢管和PVC管间隙。在排水管出口设置可拆卸Φ3.5mm冷拔钢丝防鼠网（钢丝间距为10mm）；穿越车道处采用镀锌钢管，其余采用PVC管。联体秤特点搭接式联体化设计联体秤台为两台面搭接式结构。搭接处采用35mm厚钢板弧面咬合方式。我公司在设计初期对联体秤台受力和车辆各种的行驶过程情况进行了大量实验与分析，搭接式设计使两台面达到面相互响应的效果，杜绝了由于路面不平、车辆刹车等情况对秤台造成冲击时相互挤压的情况发生，有效的保证了逻辑和精度的稳定性。在联体秤及连接处的焊接处理上，采用了特殊的塞焊工艺，增加了秤体受力强度，提高了称台的使用寿命。高强度限位拉杆联体秤采用了24cm大尺寸高强度的限位拉杆。我公司对联体秤进行了抗疲劳和抗冲击测试，为期8个月的测试结果证实，直径小于20cm的限位拉杆在重车冲击2~3个月后，会出现变形甚至断裂的现象，因此从设备的稳定性和安全性的方面考虑联体秤采用24cm的大尺寸限位拉杆。先进的称重算法我公司针对联体秤台，确定了以小波变化和三角函数二次拟合的重量计算方法。大量实验数据证实该方法有效的减小了由于车辆振动和路面不平所产生的误差。具体波形如图1所示。图112车波形图根据联体秤台结构和连轴车结构特点，结合能量算法，开发出了连轴轴组重量计算方法。该方法在称量过程中无能量损失，并且加入了振动能量补偿，其轴组重精度优于单轴重量相加和得出的轴组总重的方法。图215车连轴波形人性化的数据采集器我公司数据采集处理器是采用模块化设计思想，将计重的数据采集处理器划分为称重数字处理模块、计量性能控制模块、轮轴识别数字处理模块、称重控制模块和信息显示模块，每一模块均为独立板卡设计，各板卡之间通过插槽或信号线缆连接进行数据交互，当计重设备在计量检定以后，只需对计量控制模块进行铅封，并不影响其它模块的操作和维护。仪表的布局图如下：1、通过外接专用键盘可对仪表进行操作，查看各种故障信息代码，能迅速定位故障部位，方便维护；仪表显示界面如下：E01：传感器故障E02：光栅故E04：线圈故障E08：轮轴故障E03：传感器、光栅同时故障E05：传感器、线圈同时故障E06：光栅、线圈同时故障E09：称重、轮轴同时故障E07：称重、光栅、线圈同时故障E0A：光栅、轮轴同时故障等共16种故障代码，供查询，由于整个计重系统均为模块化设计，为可拆卸板卡或零部件，维护人员只需根据相应错误代码，更换相应板卡或零部件即可，维护十分方便；当仪表显示E08时，故障提示为轮轴故障，由于轮轴由多个传感器组成，维护时，操作“F5”键，可进入单个轮轴传感器故障诊断界面，如下所示：维护人员只需根据触发记录，便能方便地判断单个轮轴传感器的故障；2、中心控制模块和信息显示模块安装在可抽出的采集器内，只需抽出采集器，打开采集器上盖，即可维护。更高的精度相对于单称台来讲，联体秤增加了数据采集通道（1600mm），传感器（6只）采集信号更丰富，经过数据采集器运算后，称重结果误差更小、准确度更高；静态精度：eq\o\ac(○,Ⅲ)级整车总重量动态准确度等级：2级单轴载荷和轴组载荷的准确度等级：D级在宁夏吴忠项目的计量检定中，我公司的联体称表现出了极好的精度与稳定性。如下图，是其中一个站的检定数据表：车道车速km/h轴1（kg）轴2（kg）轴3（kg）轴4（kg）总重（kg）误差734420112201390014480440200.0564460112801390014420440600.14104560112601390014420441400.3234400112801386014520440600.1464400112601400014880440800.18104380114201392014340440600.1434400112801384014540440600.147424011320137801446043800-0.45634460113801398014240440400.0974500114201396014260441400.3294360115601392014180440200.054446011360139401418043940-0.1464460114801400014100440400.09104400115401398014100440200.0553444011040141001428043860-0.326432011120141201422043780-0.509440011180141601414043880-0.273450011060141001424043900-0.2374460111601418014220440200.0510432011100141201422043760-0.554448011080141401418043880-0.277440011120142001426043980-0.05104460111801420014280441200.2743470011760133401410043900-0.236462011700134201406043860-0.324466011700133601406043780-0.507460011700134401398043780-0.505466011620133401408043700-0.6884660118801346014140441400.32334660114801354014340440200.0574600114801360014360440400.0934740114601352014300440200.0564720114801366014260441200.274466011460135401432043980-0.0523464011040136001396043840-0.367462011120135801400043920-0.189456011740135601392043780-0.5034700117001362013980440000.006460011680135601390043740-0.5910446011780136201396043820-0.41134640114201342014580440600.147454011440135001442043900-0.2334640114401332014660440600.1484600114001346014600440600.14最终统计结果显示，误差在-0.7%~+0.4%之间，完全满足±1%的技术指标。误差离散度硬件防作弊天生的作弊免疫功能联体秤台的台面宽度为1.6m，对跳称、S型的作弊行为具有天生的预防功能。12车型称重波型15车型称重波型125车型称重波型对防作弊效果的分析：S型过秤:跳称过秤:原有跳称的司机，见到双联称台宽度为1.6m后，从心理上会打消跳称的想法，因为完全没有车体跳跃过称重平台的可能。事实上跳称方式只能使车辆砸在台面上，不可能减轻重量。点刹冲秤:点刹方式的作弊行为将非常容易被检测出来，再根据联体称台检测的更多有效称重数据信息，相对于车辆的真实重量数据，具有更高的可还原性，使重量恢复修正更加合理。支千斤顶:由于系统可以进行联轴称重，支千斤顶作弊方式的隐蔽性、操作简易性、方法可操作性将会降低，根据现场情况已不具备可行性。独立的作弊行为检测平台采用了专门设计的非规范过秤行为检测技术，并发送车辆行驶状态代码，该技术在我公司单体承载器称重设备中有大量成功实施案例。点刹车行为的完全捕捉由于联体秤台的结构具有两个秤台联动的特点，当点刹车时（如图4.1所示），2号台面远端会出现重量变化，我们经过大量的实验和仿真，发现这种变化对作弊行为的识别和作弊重量的恢复有着至关重要的作用。图点刹车波形冲称与拖称的解决措施我公司对冲称和拖称这2种情况做了大量的观察和测试，在实际使用中，这2种情况经常共存。对于这2种情况，联体称结合防作弊软件，来进行作弊判别和重量补偿。经大量实际测试，结果表明重量补偿后误差控制在±5.0%以内，确保补偿后重量真实、可靠，符合国家标准。防作弊软件防作弊软件的应用防作弊系统的开发始终在计重收费、超限检测方面在作为一个独立的课题在探讨。我公司研发的防作弊软件荣获了国家质量二等奖，我公司的系统与产品在设计和使用中也与此软件可进行无缝对接，对作弊车辆的行驶判断，重量补偿起到很大的作用。用户使用报告联体称与防作弊软件的结合联体称与防作弊软件的结合，是硬件与软件算法的完美结合，防作弊软件在设计上延续了山西省的防作弊算法接口，在使用中可直接对接使用，不需要因二次开发而引发的时间与成本上的增加。与其他称重产品的比较联体称双台面单称台弯板整车称重台中间不含框架中间带框架检测模式动态动态动态动态动态静态称体结构两称台联动，采用搭接式结构独立的两个称台，平行布局独立的两个称台，平行布局单一称台2块弯板交错布置静态称重台规格、尺寸（检测长度）1600mm约1600mm约1600mm800mm600mm21000mm传感器数（只）6884整体式传感器10~12传感器分布动态精确度2级，误差≤±1%2级，误差≤±1%2级，误差≤±1%5级，误差≤±2.5%5级，误差≤±2.5%静态误差≤±0.5%数据准确性联动的设计使两台面作为一个整体，增强了称重数据的稳定性使用中两个称台会互相挤压，甚至卡住，导致逻辑与数据不稳定。中间存在框架，从而损失了一部分的采集区域，精确度下降。采集区域是联体称的一半，精度较联体称有所降低。精度较联体称有所降低。静态称重，准确度高。防作弊功能通过自身结构屏蔽4种作弊行为依靠计重算法判断补偿称重数量依靠计重算法判断补偿称重数量静态称重不存在作弊连轴称重两轴共称两台面单独计重两台面单独计重单轴称量单轮称量整车称量施工工期8-9天8-10天8-10天8-9天2-3天17-20天工程量清单序号材料名称规格型号单位数量单价备注1联体秤台品牌：北京万集型号：DCS-30KⅡ台1普通或联体秤台品牌：北京万集型号：DCS-30KⅡ台1超宽2红外线车辆分离器品牌：北京万集型号：D-10W套1光幕施克ELG3-12303轮轴判别器器品牌：北京万集型号：D-03W套14线圈检测器品牌：北京万集型号：D-02W套15数据采集处理器品牌：北京万集型号：D-01W套16安装调试项1注：此工程量清单不含管线及管线铺设、基础施工、计量检定。售后服务概述本工程的售后服务为本地化服务，我公司在郑州、广州、重庆、上海、沈阳、济南、太原、兰州、南京、杭州、广西、福州、贵州、哈尔滨、天津、呼和浩特、南昌、西安、武汉等全国大多数城市设立技术服务中心，项目在试运行结束后，项目的服务将由本地化的技术服务中心全面负责。我公司为各地技术服务中心配备专业技术服务人员与足够的设备维修配件，完全可以为业主提供满意的售后服务。售后服务承诺售后服务方针响应快速、到位及时、解决彻底、保障有力。售后服务响应执行247服务制：1天24小时；1周7天服务；维护人员响应时间：≤0.5小时；故障最长修复时间：≤12小时。试运行期的服务在试运行期间，我公司将组织工程技术人员进行驻站式服务，并为各路段配备充足的技术支持工程师、交通工具及备件。无故障时处于巡检状态，并随时处理运行期间出现的各种问题。在系统试运行期间，我公司技术人员将对收费操作人员进行不间断的培训工作，规范其操作及其对系统的认识。保修期内的服务在交工验收后保修期间，我公司将及时处理各自系统发生的任何故障，我公司承诺提供免费服务，我公司保证各系统维护人员按照服务的承诺时间内到达现场、解决问题。保修期后的终身服务我公司承诺提供各设备的终身服务，保修期内实行免费服务，保修期过后实行有偿服务，服务收取相应的备品配件费和技术服务费。技术服务中心介绍售后服务实力公司将设在各地的技术服务中心作为售后服务的总负责机构，公司工程部作为服务的接口部门，负责售后服务的组织策划，系统集成部作为技术的支持部门，负责技术支持工作。为给业主提供及时、有效的技术服务，所有在职的技术服务工程师都是经过专业培训上岗的，做过多年的服务工作，具有大量的技术服务经验，同时我公司为做好各项目的售后服务工作还在各个技术服务中心建立专用备品备件库。组织机构图技术服务中心人员配置公司为各个技术服务中心选配了经验丰富的技术人员担任技术服务中心经理，全面负责项目设备的售后服务工作。技术服务中心配备多名技术服务人员，技术服务人员均经过上岗培训，完全能适应我公司各种设备的维护工作。技术服务中心的技术装备为了为用户提供快速的服务，公司为服务中心配备了服务专用车辆和专用司机，并为服务中心配备服务专用工具及办公用品。具体清单如下：名称规格型号单位数量备注服务用车桑塔纳辆1笔记本电脑联想/T4300/2G/250G台1测试专用办公电脑联想/酷睿双核2.5G/2G/320G台2万用表UF-56个10接地电阻测试仪NI2124台3调试键盘KB061个10校准检定用工具箱含滑杆、套筒扳手、套筒、活扳手、十字螺丝刀、一字螺丝刀等套10电烙铁60W套10服务中心存放的备品备件为保障计重收费系统的运行维护，我公司在各技术服务中心配有充足的备品备件库，完全能满足本项目的运行维护需求服务管理售后服务管理流程我公司有完善的技术服务管理办法及管理流程，以下为相关管理制