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动态公路自动衡器的前景与展望
2019-12-03 18:00:35 来源:http://www.scalesh.com 作者:http://www.scalesh.com 【 】 浏览:212次 评论:0

一、衡器

计量是中国古代文明的基石之一。随着社会发展,计量的功能逐渐深入到社会的各项生产活动之中,它是文明社会不可缺少的技术规范和行为准则。衡器在社会经济活动中具有典型的辅助性和不可或缺性,其技术水平与同期经济、科技发展水平相关。自衡器诞生起,一直是以杠杆原理为基础的机械衡器占主导地位。

改革开放以来,我国的电子称重科技发展较快,衡器均已完成了由传统机械式称重模式向电子称重模式的升级,目前的电子衡器均有静态和动态之分。

静态衡器:根据称重原理,要求被称量标的物保持静止状态完成称重。在称重过程中,称重传感器电信号在经过数秒后呈现稳定,可精确地称量标的物的准确重量。静态衡器的使用条件和环境相对较好,称重取值精确、稳定,计量结果源于称量(可溯源),准确度较高。

动态衡器:要求被称量标的物保持运动状态完成称重,在称重过程中,无需人工干预、能按预定处理程序自动称量,动态衡器一般属于自动衡器的范畴。

二、动态公路自动衡器

(一)动态公路自动衡器的技术依据

我国的动态公路自动衡器,主要技术依据是“国际建议OIML R134”。称重结果是对各个轴载荷计算累计总重结果,计量准确度也相应相对较低,同时还存在着误差累积和转移,即存在少量无规律产生的大误差。

(二)公路自动衡器的应用与产品沿革

目前,动态公路自动衡器主要应用于公路运输限超检查站、高速公路收费站等治超与收费站点,部分也用于港口、物流园等货运车流量较大的场合。

在公路运输方面,自本世纪初国家对公路超限治理高度重视以来,极大地推动了动态公路自动衡器的应用和产业发展。各种动态公路自动衡器应运而生,如整车式公路动态自动衡、轴组式公路动态自动衡、轴重式公路动态自动衡、弯板式、石英式、窄条式、平板式……等等。总体上,其技术模式是“轴载荷计量模式”。

(三)“轴载荷计量模式”的技术缺陷

通过近二十年大量的实践证明,车辆行进中影响轴载荷的众多因素间没有内在的规律可循,即单一轴载荷是缺乏重复测量性的变量,不可重复、不可再现,轴载荷作为传递量值用于计量难以溯源,有违计量结果可溯源性之嫌。因此,“轴载荷计量模式”的动态称重技术存在先天缺陷,称重结果无论是准确度还是稳定性,均不能满足计量的基本要求。“轴载荷计量模式”的动态计量设备不仅误差大,最严重的是误差的叠加引起测量跳变,进而导致误差不可控,影响称重结果的稳定性。

尽管当前的动态公路自动衡器存在着不足,但仍是我国公路计重收费和超限治理的主要装备。

(四)动态称重的前沿技术———整车连续动态称重技术

近期,由西安交通大学、陕西四维衡器科技有限公司共同完成的“整车连续跟车动态称重技术”通过了中国轻工业联合会组织的科技成果鉴定(中国科学院院士担任专家委员会主任委员)。基于该技术的“整车连续跟车动态自动衡器”兼备了静态衡器的高准确度优势,也满足了动态称重的快速称重特点。其核心技术是在称重原理上实现了重大创新,创造了新的动态称重方法,称重软件系统应用了小波变换、AI数据处理等技术,实现了整车连续跟车状态下的精准称量。产品样机已于2019年5月通过了国家级衡器检测中心的检验检测,产品技术满足车辆动态称重高准确度、高稳定性、高动态性和可溯源性的动态称重的充要技术条件。并将随着产品技术的进一步完善,许多应用场景可以取代传统的静态大型衡器,成为今后大型电子衡器的发展方向。

三、大型衡器的发展方向

衡器技术的发展与其所处的社会经济水平密不可分,呈现出明显的时代特征。讨论大型衡器技术今后的发展方向,必须和今后经济发展形态相结合。

(一)未来经济发展的主要技术特征

二十一世纪后,人类科技进入了一个飞速发展的时代。其中最为迅速的计算机及网络技术对全球社会形态、经济发展、生活方式等带来了前所未有的冲击,也成为今后世界经济发展的重大影响因素,使人类社会和经济在今后的发展过程中呈现出鲜明的技术特征:即基于网络的大数据经济与人工智能。

未来经济发展的信息化与人工智能必然要求现代物流业、对基础设施衡器产业提出更高的要求。因此,传统产业向信息化迈进、实现大型衡器人工智能化是方向。人工智能首先是以人类现代科技取得的成果为基础,在数据信息的测量、监控基础上反向辅助、代替人类诸多工作,也成为大型衡器在新形势下生存与发展的必由之路。

(二)大型衡器技术发展趋势

大型衡器在今后将呈现模块化、网络化、智能化三大技术特征,向多功能、高准确度、快速称重方向发展。

(1)模块化,指的是从设计上实现测量系统的模块化、结构模块化、传感系统的模块化、控制与计算系统的模块化。所谓测量系统的模块化,包括车牌识别、轴数检测、车辆外形测量、OBU读写等功能模块化;模块秤台是指称重秤台及辅助电路的全模块化,一般认为模块化程度越高,故障自修复与自我诊断功能越易实现,还可以实现多次校正功能;控制与计算系统的模块化,是指后台控制与计算系统不仅具有原有的称重功能,同时还要具备金融结算功能、相关数据网络接收与传输功能等。

(2)网络化,是指大型衡器在传统称重计量功能基础上,借助网络技术集成各个功能模块,支持相关数据的远程网络化传输,实现由单纯的称重功能向称重与管理功能相结合的革命性提升,以适应人工智能和基于网络技术的数字经济发展的需求。

(3)智能(AI)化,大型衡器在融合网络技术、数字技术和人工智能技术后,在完成传统称重功能基础上实现更多的新功能,并在社会经济活动中在多个方面实现更多的应用。比如公路非现场执法、公路治超、货车ETC,全自动无人值守港口、码头、车站等,大型物流园,公路桥梁过载预警等。

具备了上述功能的大型衡器,一是融合网络技术,在功能的广度和维度方面大幅拓展。二是动态、静态环境共同存在,以一种新的功能模式出现。三是与智慧交通、物联网、现代物流相结合,在经济生活中赋予大型衡器产品新的使命。这是未来大型衡器必不可少的技术条件。

四、衡器产业面临的主要挑战

物联网经济和人工智能将极大地冲击人类经济和社会生活的方方面面,衡器技术和产业也将不可避免地要随之产生巨大的变化。按照数字经济和人工智能的需求,衡器必须具备精确的称量结果、可重复的称量过程、高效快捷的称量效率,并且具备重量测量、几何外形测量、车牌识别、OBU读写等综合一体化的智能称重系统。

这就要求衡器产业从目前行业面临的现实出发,结合新经济对衡器行业提出的要求,开展如下几方面工作。

(一)新的称重理论与称重模式研究

近年来,我国高速公路动态计重收费系统采用了多种动态公路自动衡器,其核心理论均为轴载荷计量技术,其称重结果为各个轴载荷计算的结果,存在偶发性大误差或误差转移现象,达不到高准确度、高稳定性、可溯源性的基本要求,更遑论物联网经济的更高要求。虽然已实现了技术的重大突破,但其技术仍需进一步完善,功能需进一步拓展,同时还要面临今后与网络技术的无缝集成等巨大的创新研发,以满足物联网经济对衡器的中长期要求。

(二)加大基础元器件研发

基础元器件(适应快、准)是大型电子衡器的核心,也是制约我国动态称重技术的瓶颈。在新形势下,要求衡器产业重点适度前移,采用委托研发、引进技术、技术入股、专利买断等多种形式,推进我国衡器行业基础元器件研发制造水平,为我国衡器产业的健康发展提供基础保障。

(三)借助人工智能技术(AI),实现动态称重技术数据采集与处理技术的重大突破

目前动态衡器产业面临的技术难题主要是传感输出信号的背景噪声滤波技术,尤其是快速称重,车辆动态冲击以及其它非正常重力带来的数据采集与处理的复杂化,是造成称重误差的主要因素。借助人工智能技术,建立新的动态数学模型,通过海量数据分析,一定能实现称重数据科学处理;要重视借助于人工智能技术方面的研究工作,力争动态称重准确度达到或接近静态衡器准确度水平;特别要加强人工智能的自主学习功能研究,从原始数据处理方面彻底解决快速称重的数据处理难题。实现动态称重技术质的飞跃。

(四)加快动态公路自动衡器与人工智能技术、网络技术的整合

人工智能技术、网络技术越来越成为影响社会经济、人民生活方式的重大因素,动态公路自动衡器也越来越向智能称重的功能转变,特别是高速公路日益发达、社会分工越来越细、现代物流的快捷需求,基于网络环境的无人驾驶、全自动化仓贮、自动化装卸港口(码头)等人工智能逐步的常态化,向称重技术提出了融入“物联网+”的目标要求,与射频识别技术、车辆识别技术、云数据系统等集成,实现车辆的自动识别和管理、自动传输称重数据等功能,网上查询、远程监控、远程管理、远程信息共享等,使衡器从单一的称重功能向智能化、无人值守化发展。

五、结束语

需要引起我们高度注意的是:物联网经济、网络技术和人工智能带给动态公路自动衡器产业及技术的影响,目前还存在着很多的未知,需要各个专业研究机构和制造企业的密切关注,共同开展探讨和研究,以尽快适应发展的需求。同时,因动态称重技术革命性创新而引发的商业模式的变化,更值得期待!

Tags:地磅 责任编辑:admin
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