摘  要：针对传统静态称重测量效率低、时间长等问题，提出一种车辆超限动态检测系统，根据轴重测量方法原理，在动态称重中采用非线性最小二乘法来拟合模型参数，在车牌识别中采用投影直方图法，将图像转换为灰度图像进而对字符进行分割，提取出车牌号码，最后在某一段道路上对设计的超限动态检测系统进行验证，结果表明：超限检测出的结果与车辆实际重量近似，最大误差为3%，检测结果比较准确，可以有效地将超限车辆检测出来。

关键词：超限;动态检测;轴重测量

0    引言

为了确保道路安全，减少超限车辆对道路造成的破坏，要加强对超限车辆的监测与识别，这就需要对车辆的载荷进行测量。传统的测量方式是静态称重，在交通运输量很大的时候，静态称重的效率明显降低，已无法满足实际需求，因此要根据实际情况研究对车辆进行动态检测的方法，通过在检测站的入口处安装超限检测设备，对车辆的载重情况进行精准称重，没有超限的车辆可直接放行，超限的车辆需要采取相应的措施并进行复检，以充分保证超限车辆不上公路。

1    超限动态检测系统总体设计

根据轴重测量原理[1]来设计超限动态检测系统，在每个轴上安装称重传感器，让被检测的车辆逐次经过，根据每个轴称重传感器检测到的轴重，累加求和后得到车辆的载重情况。将超限动态检测系统与执法车相连，可以随时移动至道路的每个路段，方便了执法工作人员对超限车辆的检测，简便快捷。超限动态检测系统总框图如图1所示。

其中，数据采集模块是超限动态检测系统的核心，将称重传感器测量的电信号经放大、滤波后得到数字信号，同时接收工控机发送的指令，把最终的数据信息传送给计算机;车牌识别模块负责对来往车辆的车牌进行抓拍，从而提取车牌的颜色、号码、车牌图等信息;LED屏幕用于提高检测的整体效率，在检测完成后，通过LED屏幕将车辆的检测信息显示出来;打印检测报告单是为了减轻工作人员的负担，将超限车辆的检测报告打印出来，便于后续工作的开展。

2    动态检测系统关键技术

超限动态检测系统的工作流程如图2所示，当检测区域有车辆出现时，车牌识别仪检测到车辆信号，对被检测车辆进行图像抓拍，识别所需要的信息并保存，便于主程序的調用;车辆经过每个轴的称重传感器时，将数据传送至数据采集模块并进行数据处理，通过算法得到车辆的轴数与单个的轴重，经累加求和后得到车辆的总载荷[2];根据总载荷进行车辆超限情况判断，如果超过限制，则将检测报告单打印出来，并将车辆相关信息通过LED屏幕显示;如果没有超过限制，则将车辆相关信息在LED屏幕显示，最后对数据进行存储。

在这一流程中，使用的关键技术是对每个轴的动态称重以及对车牌的识别。

2.1    动态称重算法

所谓“动态称重”就是在不停车的状态下对车辆进行称重，这种方法可以有效避免由于车多而出现长时间等待，从而干扰正常交通的缺点，但由于车辆行驶通过称重轴，时间短、车速快，还受到路面等其他因素的干扰，因此在进行计算之前要对数据进行滤波处理，以便得到更为准确的值。通过建立数学模型，将测量出的数据进行非线性最小二乘拟合[3]，得到模型参数，确保车辆高速通过时的称量精度。按照时间的先后顺序得到多个测量值z，然后在线实时估计参数值θ，得到如下关系：

zT=hkTθ+vkT    （k=1，2，3，…）

式中：z是测量值的向量;hk是已知向量;θ是待估计参数;vk是未知的随机误差向量。

2.2    车牌识别技术

对车牌的识别技术是采用车牌识别仪，将图像处理、人工智能与模式识别等技术充分结合，寻找图像中车牌的位置并将其字符全部提取出来，给出真实的车牌号。首先对车牌图像进行预处理，将采集的彩色图像转换为灰度图像，用一个字节来代表每个像素的亮度;其次对车牌进行定位，也就是在灰度图像中准确找到车牌的位置;最后对车牌的字符进行分割和识别，在确定车牌位置后，将车牌中含有字符的子图像分割出来，由于车牌字符的字体、长度以及间隔都是特定的，因此利用固定字符的高度比和间距，采用投影直方图的方法[4]，将灰度图像按照一定的规则转换成有黑白等级的二值图像，然后从二值图像中分割出车牌字符。

3    超限动态检测系统实际应用

在某一段道路上抽取10辆过往车辆进行超限动态检测，将超限动态检测结果与实际的重量进行对比，如表1所示。

从表1可以看出，车辆超限动态检测系统检测的结果与实际重量结果相近，最大误差率为3%，检测结果比较准确，可以有效地检测出超限的车辆，减轻工作人员负担，确保道路交通安全。

4    结语

为了解决传统静态称重测量效率低、时间长等问题，根据轴重测量方法原理，提出一种车辆超限动态检测系统。该系统在动态称重中采用非线性最小二乘法来拟合模型参数，在车牌识别中采用投影直方图法，将图像转换为灰度图像进而对字符进行分割，提取出车牌号码。

在某一段道路上对设计的超限动态检测系统进行验证，结果表明：超限检测出的结果与车辆实际重量近似，最大误差为3%，检测结果比较准确，可以有效地将超限车辆检测出来。

[参考文献]

[1] 董彦华.车辆自载重动态监测系统的研究与开发[D].沈阳：东北大学，2013.

[2] 戚秀真，汪文斌，李娜.一种车辆超限自动检测系统设计[J].现代电子技术，2006，29（5）：119-121.

[3] 张雨，袁明新，吴文兵.车辆动态称重仪使用现状及其轴重信号分析[J].长沙交通学院学报，2003，19（1）：1-6.

[4] 孟国强.基于车辆牌照识别系统字符的特征提取方法研究[J].河南科学，2003，21（6）：778-780.

收稿日期：2020-06-05

作者简介：王耀峰（1986—），男，山西太原人，硕士研究生，工程师，研究方向：道路桥梁、结构工程。