一种货物运输碰撞识别方法及系统

技术领域

本发明涉及货物运输领域，尤其涉及一种货物运输碰撞识别方法及系统。

背景技术

目前大多数产品需要包装后进行销售运输，但对产品进行包装时存在大量过度包装、欠缺包装和过度设计等问题，成本压力巨大，因此急需有针对性的进行包装和产品结构优化设计，但是产品包装运输试验标准建立缺乏有效的运输环境数据支撑，不能很好地考核包装防护可靠性和产品强度，所以急需找到货物破损原因对物流进行有针对性地改善与监控，减少运输损失。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种货物运输碰撞识别方法及系统，用以至少解决运输过程中货物破损原因的问题。

本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：

本发明第一方面公开了一种货物运输碰撞识别方法，所述方法包括：

获取货物运输过程中的三轴加速度数据，对所述三轴加速度数据进行矢量合成获得矢量加速度波形；

计算所述矢量加速度波形中矢量加速度的均值，根据所述均值判断碰撞原因；

当所述均值小于等于第一阈值时，判断所述碰撞原因为振动；当所述均值大于第一阈值时，则判断所述碰撞原因为冲击，基于所述矢量加速度波形来确定货物的失重时间段，然后根据所述失重时间段判断冲击原因。

进一步可选地，所述基于所述矢量加速度波形来确定货物的失重时间段，包括：

确定所述矢量加速度的矢量波峰，以所述矢量波峰为起点，向时间坐标减小的方向沿所述矢量加速度波形的轨迹选取矢量加速度首次等于第三阈值作为撞击时刻，并选取矢量加速度首次等于重力常数g的时刻为失重开始时刻；

将所述失重开始时刻至所述撞击时刻作为所述失重时间段。

进一步可选地，所述根据所述失重时间段判断冲击原因，包括：

比较所示失重时间段与阈值t

当所述失重时间段小于等于所述阈值t

进一步可选地，所述根据所述失重时间段判断冲击原因，还包括：

当判断所述冲击原因为跌落后，以所述失重开始时刻为起点，向时间坐标减小的方向沿所述矢量加速度波形的轨迹截取矢量加速度大于第四阈值的波段作为超重区间段；

根据所述超重区间段判断货物的跌落原因。

进一步可选地，所述根据所述超重区间段判断货物的跌落原因，包括：

当所述超重区间段的持续时间大于等于预设时间t

进一步可选地，所述方法还包括：

在判断所述碰撞原因为冲击时，先判断所述矢量加速度波形中是否有矢量加速度小于第二阈值；其中

当判断结果为是，则再执行所述基于所述矢量加速度波形来确定货物的失重时间段；当判断结果为否，则直接判断所述冲击原因为普通冲击。

进一步可选地，所述获取货物运输过程中的三轴加速度数据，对所述三轴加速度数据进行矢量合成获得矢量加速度波形，包括：

利用三轴加速度传感器采集货物的三轴加速度数据；

对所述三轴加速度数据进行矢量合成得到矢量加速度并生成矢量加速度波形；

对所述矢量加速度波形波形进行低通滤波处理。

进一步可选地，所述计算所述矢量加速度波形中矢量加速度的均值，包括：

计算所述矢量加速度波形中各矢量加速度的绝对值，并基于各矢量加速度的绝对值计算矢量加速度的均值。

本发明第二方面公开了一种货物运输碰撞识别系统，所述系统包括：

数据采集模块，用于采集货物发生位移时的三轴加速度值；

数据处理模块，用于对所述三轴加速度进行矢量合成获得矢量加速度波形；

计算分析模块，用于计算所述矢量加速度波形中矢量加速度的均值，根据所述均值判断碰撞原因，当所述均值小于等于第一阈值时，判断所述碰撞原因为振动；当所述均值大于第一阈值时，则判断所述碰撞原因为冲击，基于所述矢量加速度波形来确定货物的失重时间段，然后根据所述失重时间段判断冲击原因。

进一步可选地，所述系统采用上述任一种货物运输碰撞识别方法。

有益效果：本发明提供了一种货物运输碰撞识别方法，通过本发明的方法可以区分采集产品实际运输和搬运过程中受到振动、普通冲击、抛掷和自由跌落数据，能够帮助设计人员进行包装设计时提供数据支撑；可以有效识别受到的环境应力冲击信号到底是振动、普通冲击、自由跌落还是抛掷，找到碰撞原因后可以对物流运输环境的管控提供数据支撑。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了一实施例的货物运输载荷识别方法流程图；

图2示出了一实施例的货物运输载荷识别系统运行图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

目前产品运输过程中受到的碰撞原因有多种，但是其碰撞原因无法判断。本发明通过检测货物运输过程中的加速度，然后利用多个阈值判断实现对产品包装运输过程中遭遇的振动、普通冲击、自由跌落、抛掷等载荷进行识别。

为进一步阐述本发明中的技术方案，现结合图1-图2所示，提供了如下具体实施例。

实施例1

如图1所示，在本实施例中提供了一种货物运输碰撞识别方法，所述方法包括：

S1、获取货物运输过程中的三轴加速度数据，对所述三轴加速度数据进行矢量合成获得矢量加速度波形；

S2、计算所述矢量加速度波形中矢量加速度的均值，根据所述均值判断碰撞原因；

当所述均值小于等于第一阈值a1时，判断所述碰撞原因为振动；当所述均值大于第一阈值a1时，则判断所述碰撞原因为冲击，并执行步骤S3；

S3、基于所述矢量加速度波形来确定货物的失重时间段，然后根据所述失重时间段判断冲击原因。优选：第一阈值a1一般取0.1g～0.3g。

优选的，在步骤S2中：当判断所述碰撞原因为冲击时，先判断所述矢量加速度波形中是否有矢量加速度小于第二阈值。其中当判断结果为是，则再执行步骤S3；当判断结果为否，则直接判断所述冲击原因为普通冲击。优选：第二阈值a2的取值范围为一般取0.6g～0.8g。

在一些可选的方式中，基于所述矢量加速度波形来确定货物的失重时间段，包括：确定所述矢量加速度的矢量波峰，以所述矢量波峰为起点，向时间坐标减小的方向沿所述矢量加速度波形的轨迹选取矢量加速度首次等于第三阈值作为撞击时刻T2，并选取矢量加速度首次等于重力常数g的时刻为失重开始时刻T1；将所述失重开始时刻T1至所述撞击时刻T2作为所述失重时间段，失重时间tf＝T1-T2。优选：第三阈值a3的取值范围为一般取0.6g～0.8g。

在一些可选的方式中，所述根据所述失重时间段判断冲击原因，包括：比较所示失重时间段与阈值t

进一步地，当判断所述冲击原因为跌落后，以所述失重开始时刻为起点，向时间坐标减小的方向沿所述矢量加速度波形的轨迹截取矢量加速度大于第四阈值的波段作为超重区间段，优选：第四阈值a4的取值范围需大于重力加速度g，可以为1.2g-1.4g；根据所述超重区间段判断货物的跌落原因。优选的，所述根据所述超重区间段判断货物的跌落原因，包括：当所述超重区间段的持续时间大于等于预设时间t

在一些可选地方式中，所述获取货物运输过程中的三轴加速度数据，对所述三轴加速度数据进行矢量合成获得矢量加速度波形，包括：利用三轴加速度传感器采集货物的三轴加速度数据；对所述三轴加速度数据进行矢量合成得到矢量加速度并生成矢量加速度波形；对所述矢量加速度波形波形进行低通滤波处理。

在本实施例中，所述计算所述矢量加速度波形中矢量加速度的均值，包括：计算所述矢量加速度波形中各矢量加速度的绝对值，并基于各矢量加速度的绝对值计算矢量加速度的均值。

需要说明的是，本实施例中采用传感器采集数据合成得到矢量加速度，并用归一法获得矢量加速度的波形，在计算各矢量加速度的绝对值并求得均值后需进行减1处理后再与第一阈值比较；第一阈值a1的范围一般取0.1g～0.3g，g为重力加速度。

实施例2

如图2所示，在本实施例中提供了一种货物运输碰撞识别系统，所述系统包括：

数据采集模块，用于采集货物发生位移时的三轴加速度值；

数据处理模块，用于对所述三轴加速度进行矢量合成获得矢量加速度波形；

计算分析模块，用于计算所述矢量加速度波形中矢量加速度的均值，根据所述均值判断碰撞原因，当所述均值小于等于第一阈值时，判断所述碰撞原因为振动；当所述均值大于第一阈值时，则判断所述碰撞原因为冲击，基于所述矢量加速度波形来确定货物的失重时间段，然后根据所述失重时间段判断冲击原因。

优选，该系统采用实施例1中货物运输碰撞识别方法。此时，该系统在对运输过程中的货物进行检测时执行下述过程。具体的：

①货物运输载荷识别算法逻辑执行过程：

首先三轴加速度的数据传入算法程序内，将三轴加速度数据进行矢量合成，将矢量合成的加速度波形放入巴特沃斯低通滤波器进行滤波处理；然后，计算矢量加速度的均值，当均值大于低于第一阈值a1(一般取0.1g～0.3g)时，判断为冲击事件，否则判断为振动事件；

接着，对冲击事件的加速度数据进一步判断，若存失重情况，即加速度小于第二阈值a2(一般取0.6g～0.8g)，则该事件可能为跌落，否则可判断为普通冲击事件；

为了避免由于信号扰动导致错误判断，加速度失重存在一定时间才能判断为跌落，为此对存在失重的加速数据进行进一步判断，计算具体失重时间，具体为：首先寻找开始失重的时刻，即自由落体开始时刻T1,然后，寻找加速度的矢量峰值，获取峰值时刻Tmax，从峰值时刻Tmax往前查找加速度小于第三阈值a3(一般取0.6g～0.8g)的时刻，即为撞击时刻T2，选取矢量加速度首次等于重力常数g的时刻为失重开始时刻(即自由落体开始时刻T1)，然后根据自由落体开始时刻T1和撞击时刻T2，可计算失重时间tf＝T1-T2，若失重时间tf大于时间阈值t

②货物运输载荷识别系统运行流程：

首先，将内置三轴加速度传感器和数据采集、存储和发送等组件的黑匣子放置于产品包装内，启动黑匣子；然后，对内置黑匣子的产品运输测试或实际运输采集振动、普通冲击、自由跌落和抛掷数据；最后，通过无线远程或本地连接数据将收集到的数据上传到平台，平台运行货物运输载荷区分算法，判定振动、普通冲击、抛掷和自由跌落状态信息，将相应信息归纳生成分析报告，待整个运输测试或实际运输过程结束后，整个运行过程结束，关闭黑匣。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。