车辆动态称重监测模型的研究

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随着我国交通基础设施的不断完善,交通运输量不断增加,传统的人力管理模式已无法满足需求。本文针对车辆动态称重精度低和实时控制难等问题,建立了基于惯性传感器的车辆动态称重监测模型,运用物联网技术解决动态称重数据可视化、实时监控等关键需求。设计的原型系统经过实验室模型的测试和验证,证明所建立的模型和方案可行,为今后交通信息化领域的车辆动态称重应用提供了有益的参考。本文主要的工作包括:1)根据车辆动态称重系统的功能需求和设计原则,对比已有的动态称重设备对系统进行总体结构设计。随后针对车辆动态称重中信息空间与物理空间实时交互与融合问题,将数字孪生五维模型应用在车辆动态称重中,通过对监测系统进行分析研究,建立车辆动态称重监测模型,实现车辆动态称重数字化。2)现有车辆动态称重监测系统方案复杂多样,测量结果精度不一。为提高本文车辆动态称重的精度,首先通过SOLIDWORKS软件建立车辆动态称重监测平台物理模型,利用有限元分析确保称重平台结构的稳定性。然后根据有限元分析结果利用有效独立法确定传感器的种类及最佳布置方案。最后采用基于应力识别车辆重量的方法对车辆动态称重中车辆-称台耦合模型进行分析得到车辆的重量,并且在MATLAB平台对其仿真验证其可行性。3)通过对惯性传感器的车辆动态称重监测模型的研究,实现监测模型的优化。首先设计原型系统并通过面向对象和有限状态机理论对软件进行改进,提高监测模型的数据采集能力。其次,采用经验模态分解(EMD)对惯性传感器采集的称重数据进行处理,以提取有用的特征信息和滤除噪声,提高模型的数据计算能力。4)测试系统功能,通过搭建实验室模型验证基于惯性传感器的车辆动态监测模型的可行性。对同一高度不同重量的砝码冲击称台实验验证了秤台稳定性。随后对不同速度和不同重量下的小车分别进行测试。最后结果表明:基于惯性传感器的车辆动态称重监测模型具有可行性和实用性,为今后在交通信息化领域的车辆动态称重提供了新的解决方案,带来一定的参考意义。
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