马鸿旺

（海南师范大学 物理与电子工程学院，海南 海口 571158）

无线便携式车辆动态称重系统的设计与实现

马鸿旺

（海南师范大学 物理与电子工程学院，海南 海口 571158）

无线便携式车辆动态称重系统，携带方便，使用可靠，而且，运用无线设备进行数据的传输，方便快速地操作，克服了有限传输容易受外界干扰损坏设备，不方便维护，安装不便的缺陷。

无线便携式；车辆动态称重系统；设计

对车辆重量进行检测的手段主要有两种，静态和动态称重法，以前进行称重的主要方式是静态称重，主要是让车辆停在秤台上，在静止不动的情况下对其称重，这种称重方法的优点是可以确保称量的准确性，因为车辆是静止的，缺点主要是测量的速度较慢，工作效率不高，由于车辆的体积很大，需要投入大量的资金进行重量的检测。动态称重改变了以往静止的方式，在车辆行进的过程中进行体重的称量，它同样也是优点和缺点兼有，优点是可以进行快速的测量，体积较小，花费较低，缺点主要是精确度降低了，车辆在行进的时候，会出现各种无法预期的问题，不利于后期对测量结果的分析和处理。动态称重方法是未来的发展趋势，因为这种方法可以在单位时间内对收费站的通行速度进行一个大幅度的提升，车辆通过称重系统的速度大大提升，后期对测量结构的分析和处理难度降低。

传统的仪表箱体积庞大，不方便进行携带，有线接口一旦受到污染就会导致数据不准确，出现错误的记录。无线便携式动态称重系统由于自身的独特性，能够有效地避免这些问题，可以在公路上机动地对有问题的车辆进行超限检查。

1 无线便携式车辆动态称重系统的组成

根据无线便携式车辆动态称重系统的功能划分，下位机的主要功能是对各种数据进行采集，上位机的主要功能是进行仪表的测量。

当车辆开进称重系统的时候，相关技术人员控制的上位机就会发送开始检测命令，下位机进行即时的数据采集，车辆以较慢的速度行驶，当经过特定的称重传感器之后就会感受到动态车辆的车轴压力信号，这些信号是模拟的，比较微弱，需要进行滤波、放大和干扰抑制等方式进行前期的处理，然后AD转换器将其转换成可以使用MCU处理的数字信号。车辆完全通过之后，下位机要对这种数字信号进行分析和计算，把获得的轴的重量、轴的型号、车辆的速度等信息快速地传输到上位机。

下位机采集处理的信息数据主要通过无线模块进行传送，同时无线模块还可以及时地接收到来自上位机的各种指令，起到了承上启下的作用，上位机将接收到的车辆信息进行再次处理，之后进行数据的显示，完成打印等功能。

2 硬件的设计与实现

无线便携式车辆称重系统要求系统的体积要小，单位时间内的功耗要低。因此，进行选择时候，不仅考虑系统体积的大小是否合适，还要考虑系统功耗的高低，从这两方面考虑，一般使用的是三星公司的S3C2400和T1公司的MSP430。

2.1 数据采集模块

CS5530是一种集中程度较高的模数转换器，在电平衡技术的作用下，具有较高的性能。这种模数转换器可以用于对单极性或双极性小信号进行测量，适用于称重衡器、过程控制、科学和医疗应用等领域。转换器内部集成了种类多样的信号调理电路，比如32倍放大器、数字滤波器、60hz频率抑制以及40倍的可控增益。

2.2 电源模块

电源系统内部有电压为3.7v和7.4v的两种锂电池，因为不同的设备组件需要不同的电压和电流，所以，需要对电源电压进行不同的处理。在具体使用的时候，下位机的3.7v锂电池需先升压升到传感器激励电源的电压，然后下降到MSP430的电压，使用MAX756的芯片，它的开关频率是500khz。

2.3 复位及看门狗

外部复位和看门狗可以确保整个系统进行更加安全和有效的工作。选择CAT1023的集成芯片，能够进行手动复位，对看门狗进行监测。系统内部2kb的空间可以储存数据。

3 软件的设计与实现

上位机和下位机作为动态便携式无线称重系统的重要组成部分，进行软件的设计也包括这两部分。使用C语言对上位机和下位机的程序进行开发。

3.1 采集数据信息

信息的种类多种多样，可以采集到电池电量和车轴压力的模拟信息，模拟信息通过AD转换器之后的数字信息，转换的结果信息等。

3.2 对采集到的数据进行处理

数据的处理需要一步一步地进行计算，第一步要去掉极值，然后运用滑窗平均滤波法计算出轴数，再运用补偿算法计算出轴的重量以及车辆的总体重量。第二步，进行无线发送。MPS430将信息打包，包括车辆信息和下位机参数信息，然后发送到上位机，接收之后，上位机就会返回确认的信号。

S3C2400是上位机运行的平台，首先移植Linux嵌入式操作系统，其次移植CUI图形用户界面,在此基础上接收下位机采集的轴的重量、轴的型号、车辆的速度等数据，经过处理之后，在图形用户界面就会显示,确保了各项功能的实施。

4 结语

一般来说，和传统使用的静态称重系统作对比的话，动态称重系统是一种复杂程度更高的设计，需要尖端的技术要求。本文通过对便携式动态称重系统的分析和研究，能够得知采用资金投入较少的CC1101无线模块进行数据传输，人机接口采用寸触摸屏，可以大大提高操作的便捷性和安全性。安装的微型打印器，方便执法人员进行工作，可以及时打印出出现违章的车辆信息，进一步提高了工作的效率。动态便携式无线称重系统的功能多种多样，功耗不高，操作容易，携带方便，花费比较低，适合的场所很多，具有很大的普及价值，对我国治理公路超载超限具有较大的实际意义。

虽然目前无线便携式动态车辆称重系统的研究取得了一定的进步，但是，需要注意在保证检测精度的基础上，提高检测时候可以经过的车辆数量，进一步提高检测效率。

TP31 文献标识码:A 文章编号：1003-5168(2014)02-0091-01