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作品名称：数载通途——道路防超载监测预警系统
学校名称：山东交通学院
参赛队伍：行安队
队伍编号：231440
参赛学生：魏淑佳张一凡潘识宇
指导老师：赵亮王梅雪
投票日期：2026年11月16日 00:00->2026年12月10日 15:00
请在微信端进行投票。点此扫描二维码。

详细说明

一、开发背景

高速公路车辆超载是诱发道路交通事故、损毁路面设施的重要诱因。现有高速超载检测设备存在检测精度不足、预警距离短、数据传输存在延迟、容易受雨雾雨雪等恶劣环境干扰、执法闭环不完善等问题，难以实现高效实时监管。

国家出台《道路交通安全法》《公路法》《安全生产法》《刑法》等一系列法律法规对超限超载行为进行惩戒治理，但缺少适配高速路段的全天候智能监测预警手段。在此背景下，本项目研发数载通途高速防超载监测预警系统，融合多传感与智能算法，在高速关键路段部署设备，依据国家国标实现不停车超载实时监测预警，填补国内相关技术空白，助力超载交通治理。

二、结构说明

系统整体分为硬件模块（智能预警系统）和软件模块（数据分析处理系统）两大组成部分。

1.硬件模块‑智能预警系统

由路面压力发电带与路侧智能监测立柱构成一体化装置，硬件包含激光扫描仪、激光测速仪、海康威视400W摄像头（视频抓拍）、LED警示显示屏、扬声器、压力发电装置、供电单元。

1）布局：设置A、B、C三组监测立柱。A布置于高速弯直道交汇口，C布置在收费站入口，B设置在二者中间直道；对应路面铺设压力发电带；LED显示屏安装在检测点前方150米位置。

2）供电：采用市电+太阳能电池板+蓄电池组三重供电，蓄电池规格20V、120Ah，满电可续航1个月，维护周期一年一次，可适配郊区、复杂地形。

3）硬件单元划分

检测判断单元：立柱、路面压力发电装置、摄像抓拍设备组成，无线组网，采集压力、车辆图像、车速信息，控制器完成初步判断；高发事故路段每500‑1000米布设监测带，实现24小时无人值守。

显示警示单元：LED高亮度显示屏+扬声器，完成现场声光语音预警。

2.软件模块‑数据分析处理系统

采用多层数据处理架构，核心为STW‑OSA时空窗分割算法+XGBoost非线性回归双层算法，基于Python开发，搭配物联网通信、Web可视化后台管理平台。

软件分为五层：数据采集层、数据处理与通信层、数据融合与决策层、预警与上报层、后台管理平台。STW‑OSA算法：完成压力信号降噪、分割，提取车辆有效特征；

XGBoost模型：实现载重预测，配备经验公式兜底容错机制； Web后台平台：实现数据存储统计、设备远程监控、证据溯源、报表导出。

三、功能与使用说明

核心功能

1.多车道不停车检测：激光测速触发激光扫描识别车型轴数，压力发电装置采集车辆通行压力数据，双层算法测算实际载重，对照GB1589国标核载限值判断车辆是否超载，检测误差≤3%，单帧处理小于50ms，毫秒级响应，抗雨雾雨雪恶劣天气，实现多车道全覆盖检测。

2.现场预警警示：识别超载车辆后，LED显示屏显示超载车牌，扬声器播放语音提示，提醒驾驶员就近路口驶离高速，预警距离超300米。

3.自动取证闭环执法：视频抓拍采集车牌，生成完整违法证据包，加密实时上传至交管部门后台；超载车辆未驶离会进行二次上报，为执法提供依据。

4.设备与数据管理：Web可视化平台可远程查看设备运行状态，保存全部监测数据，支持筛选、报表生成、违法记录溯源；未超载车辆场景下，LED屏也可发布普通交通提示信息。

使用场景与工作流程

适用场景：高速公路、城市快速路等超载事故高发路段。

工作流程：

1.车辆驶入监测区域，激光测速触发设备，路面压力发电带采集压力数据，摄像头采集车辆、车牌、车型轴数信息；

2.采集的数据上传软件系统，STW‑OSA完成信号降噪，XGBoost模型计算车辆实际载重，对照国标判定超载状态；

3.判定超载：现场LED、扬声器声光语音预警，抓拍留存证据，加密上报交管部门；车辆没有驶离高速则二次上报；

4.判定未超载：设备正常采集通行数据，LED可展示普通交通提示；

5.交管管理人员通过Web后台查看监测数据、超载证据，开展后续执法处理。

产品优势

无需破路、无需改装车辆；模块化硬件便于维护；可预计降低超载相关事故率60%以上；中低成本，完全符合现行交通法规，可全天候7×24小时稳定运行。