本发明涉及货车治超，具体涉及一种基于货车治超的作弊行为监测系统及方法。
背景技术：
1、目前货车治超场景中，时常存在一些作弊行为，例如安装“液压千斤顶”装置，通过检测站时可抬高车身减轻重量；还有使用干扰器来干扰称重设备检测结果等作弊行为。
2、申请号为201910302135.6的发明专利中公开了一种高速公路货车智慧动态称重系统，其特征在于，包括：摄像机、动态称重传感器组、光幕传感器、机柜、语音设备、led显示屏和物联网传输端；所述摄像机包括两台车牌识别摄像机，分别安装于沿道路方向布设的岛台的前后方；所述摄像机和动态称重传感器组、光幕、语音设备、led显示屏分别和机柜内的工控机的输入端相连，机柜内的工控机的输出端和物联网传输端相连；摄像机采集货车前后车牌信息；动态称重传感器组感知车辆重量信息；光幕传感器将多个光电传感器等距离地排列在发射器和接收器上，所产生的测量光线在测量区域形成一道幕墙，对货车进行外围轮廓扫描获得剖面尺寸后通过串口把光幕可编程控制器与机柜中的控制器相连，从而可以检测车辆到达以及得出货车的长度和宽度信息：语音设备与led显示屏实时播报和显示货车车牌、车型和称重信息：物联网传输端将货车车牌、车型和称重信息上传至高速公路管理部门的云端数据服务器：动态称重传感器组采用四排八根压电石英传感器铺设方案，每排由两根沿道路方向铺设的压电石英传感器串行连接；每排压电石英传感器间的距离为0.45m，每根压电石英传感器的长度为2m；光幕距第一排压电石英传感器的距离为0.5m。
3、该申请在于解决：“70％的高速公路交通事故是由于货车超载引发的，50％的群死群伤的事故重大道路交通事故与超限超载有直接关系，因此，货车超载运输严重危及国家和人民的生命和财产安全，给人民生命财产造成了巨大的损失”的问题。
4、然而，目前货车治超技术领域对于货车的超载问题，往往着重于研发称重设备的精密化，对于货车为躲避称重而做出的作弊行为没有专门的技术来监管这一问题。
5、为此，我们提出了一种基于货车治超的作弊行为监测系统。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于货车治超的作弊行为监测系统及方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
3、第一方面，一种基于货车治超的作弊行为监测系统，包括：控制终端、捕捉层、评估层及判定层；
4、控制终端，是系统的主控端，用于发出执行命令，控制系统启停；
5、货车动态称重区域中捕捉层实时捕捉周边电磁信号，同步采集货车车牌信息，对电磁信号及同步采集的货车车牌信息进行绑定及储存，评估层实时接收捕捉层中储存的电磁信号及对应绑定的货车车牌信息，基于接收的电磁信号评估货车动态称重设备是否被干扰风险，判定层同步接收评估层中货车动态称重设备被干扰风险评估结果，基于评估结果判定货车称重结果是否有效，并进一步基于判定结果决策是否应用货车静态称重区域对货车进行再次的称重核验；
6、所述评估层包括接收模块、评估模块及识别模块，接收模块用于接收捕捉层中储存的电磁信号及货车车牌信息，评估模块用于遍历接收模块中接收的电磁信号，基于电磁信号评估货车动态称重设备被干扰风险，识别模块用于识别电磁信号中差异电磁信号；
7、所述评估模块中电磁信号对货车动态称重设备的干扰风险评估逻辑表示为：
8、
9、式中：k为货车动态称重设备被干扰风险值；n、m为电磁信号集；sim(px,py)为第x组电磁信号与第y组电磁信号的相似度；qn∩m为两组电磁信号集的交集中电磁信号的数量；qn∪m为两组电磁信号集的并集中电磁信号的数量；p为货车超重记录中货车超重累积次数；t为两组电磁信号集中最短捕捉时间间隔的时间；γ为影响因子；
10、其中，货车动态称重设备被干扰风险值k越大，表示货车动态称重设备被干扰风险越低，反之，表示货车动态称重设备被干扰风险越高，式中u表示电磁信号中节点的集合，(px)v、(py)v表示电磁信号x、电磁信号y中第v个节点的向量。
11、更进一步地，所述货车动态称重区域及货车静态称重区域中分别部署有货车动态称重设备及货车静态称重设备，所述货车动态称重区域及货车静态称重区域部署于限重路段的出口及入口，货车驶入限重路段时，应用货车动态称重区域对货车进行称重，货车驶出限重路段时，基于判定层决策结果管控货车放行或执行再次称重；
12、其中，货车动态称重区域中货车动态称重设备在对货车进行称重后，将称重结果通过无线电信号传输至货车治超管理后台，货车治超管理后台基于称重结果及预设的超重判定阈值，判定货车是否超重；货车静态称重区域中货车静态称重设备对货车进行称重后，由公路管理的工作人员，于货车静态称重设备配备的显示屏上，对货车称重结果进行读取；
13、所述货车治超管理后台为任意一种具备显示功能的计算机或移动计算机。
14、更进一步地，所述捕捉层包括捕捉模组、提取模块及储存模块，捕捉模组包括场强仪及相机模组，捕捉模组用于控制场强仪及相机模组运行，场强仪用于监测货车动态称重区域实时产生的电磁信号，相机模组用于采集货车车牌信息，提取模块用于接收捕捉模块中相机模组采集的货车车牌信息，于货车车牌信息中提取货车车牌号，储存模块用于接收捕捉模组中场强仪及相机模组运行监测货车动态称重区域实时产生的电磁信号及提取模块中提取的货车车牌信息，对电磁信号及货车车牌信息进行储存；
15、系统首次运行时，第一辆驶入限重路段入口的货车，应用货车动态称重区域及静态称重区域进行称重，在两次称重结果一致时，储存模块执行电磁信号及货车车牌信息的储存操作，在两次称重结果判定不一致时，以货车静态称重区域称重结果作为货车是否超重的判定依据；
16、其中，货车动态称重区域及静态称重区域的称重设备中均设置有超重判定值，基于超重判定值与称重结果进行比对，判定货车是否超重；系统首次运行在执行两次称重结果的一致性判定时，同步设定有误差允许阈值，使两次称重结果的差值处于误差允许阈值范围内的两次称重结果被判定为一致。
17、更进一步地，所述相机模组运行采集的货车车牌信息即货车车牌图像，提取模块在接收到货车车牌信息于货车车牌信息中提取货车车牌号的操作，即：
18、识别货车车牌图像，于货车车牌图像中提取轮廓图像，进一步在轮廓图像中提取数字信息的操作；
19、所述货车车牌图像中轮廓图像的提取操作服从：
20、
21、式中：q为判定值；f(·)为判定函数；ri、gi、bi为货车车牌图像中像素i基于三颜色通道的值；为轮廓判定阈值；
22、其中，上式中(·)表示基于上式对货车车牌图像中每一像素进行判定值求取及判定，使判定值基于式(2)的限定取值为1的像素被判定为轮廓图像中像素，基于轮廓图像中像素的确定，确定轮廓图像，轮廓图像在确定后基于ocr算法在轮廓图像中提取货车车牌号，货车车牌号在被提取后，同步向储存模块中转发，迭代与相应电磁信号绑定的货车车牌信息。
23、更进一步地，所述接收模块运行阶段，接收的电磁信号及货车车牌信息来源为捕捉层中储存模块，接收模块在接收电磁信号及货车车牌信息时，接收的货车车牌信息为两组及两组货车车牌信息各自绑定的所有电磁信号，记作两组电磁信号集；
24、评估模块在评估货车动态称重设备被干扰风险时，应用两组电磁信号集执行评估操作，识别模块运行识别电磁信号中差异电磁信号的操作，即：识别后捕捉电磁信号集中包含而前捕捉电磁信号集中不包含的电磁信号；
25、其中，电磁信号以频谱图的形式进行表示。
26、更进一步地，所述影响因子γ取值服从：
27、限重路段的出口及入口的称重区域设置有两组测速设备，应用两组测速设备检测货车通过称重区域前与通过称重区域后车速，计算两组检测车速的差值，差值越小，影响因子γ取值越小，反之，影响因子取值越大；
28、其中，影响因子γ∈(0.5，1.5)。
29、更进一步地，所述判定层包括第一判定模块、第二判定模块、决策模块，第一判定模块用于接收评估层中评估的货车动态称重设备被干扰风险值，设定货车称重结果有效判定阈值，应用货车称重结果有效判定阈值与货车动态称重设备被干扰风险值比对，判定货车动态称重结果是否有效，第二判定模块用于接收评估层中识别的差异电磁信号，分析差异电磁信号中是否存在干扰电磁信号，基于分析结果判定货车动态称重结果是否有效，决策模块用于接收第一判定模块与第二判定模块的判定结果，基于判定结果决策是否应用限重路段出口的货车静态称重区域对货车进行再次的称重核验；
30、决策模块运行阶段，在第一判定模块与第二判定模块的判定结果均为有效时，限重路段出口对判定结果来源货车放行，在第一判定模块与第二判定模块的判定结果中任意一组判定结果为无效时，限重路段出口对判定结果来源货车应用限重路段出口的货车静态称重区域对货车进行再次的称重核验；
31、其中，作为限重路段出口的称重设备实时与限重路段入口的称重设备执行无线数据交互，无线数据交互内容为：判定结果为无效时求取货车动态称重设备被干扰风险值k应用的电磁信号集绑定的货车车牌号，限重路段出口的称重设备基于相机模组采集的货车车牌信息，对需要进行再次的称重核验的货车进行确定。
32、更进一步地，所述第二判定模块中分析差异电磁信号中是否存在干扰电磁信号的逻辑表示为：
33、
34、式中：δ为频率判定值；c为差异电磁信号的集合；f(·)为判定函数；fmin与fmax为系统端用户自定义的允许电磁干扰频率范围的两组端值；fa为差异电磁信号a的频率；imax为差异电磁信号的集合中最大电磁信号强度；ithreshold为系统端用户自定义的允许的最大电磁干扰强度；
35、其中，判定函数f(·)中fmin≤fa≤fmax成立时，f(·)＝0，判定函数f(·)中fmin≤fa≤fmax不成立时，f(·)＝1，上式中式(1)中频率判定值δ＝0，式(2)不成立，则表示差异电磁信号中不存在干扰电磁信号，表示货车动态称重结果有效；反之的任意一种情况，则表示差异电磁信号中存在干扰电磁信号，差异电磁信号中存在干扰电磁信号时，表示货车动态称重结果无效。
36、更进一步地，所述控制终端通过无线网络交互连接有捕捉模块，所述捕捉模块下级通过无线网络交互连接有场强仪及相机模组，所述捕捉模块通过无线网络交互连接有提取模块及储存模块，所述储存模块通过无线网络交互连接接收模块，所述接收模块通过无线网络交互连接有评估模块及识别模块，所述识别模块通过无线网络交互连接有第一判定模块，所述第一判定模块通过无线网络交互连接有第二判定模块及决策模块。
37、第二方面，一种基于货车治超的作弊行为监测方法，包括以下步骤：
38、实时捕捉限重路段入口的货车动态称重区域中电磁信号，采集驶入限重路段的货车车牌图像，于货车车牌图像中提取货车车牌号；
39、货车车牌号提取逻辑的设定及应用；
40、应用限重路段入口的货车静态称重设备再次对驶入限重路段的货车进行称重，设定超重判定值，在静态称重结果小于超重判定值时，将货车车牌号与捕捉的电磁信号相互绑定的储存；
41、限重路段再次有货车驶入时，应用货车动态称重区域对货车进行动态称重，同步捕捉电磁信号、采集货车车牌图像并提取车牌号，再执行货车车牌号与捕捉的电磁信号相互绑定的储存；
42、调取两组连续驶入限重路段的货车对应电磁信号集，应用两组电磁信号集评估货车动态称重设备受干扰风险，识别两组电磁信号集中差异电磁信号；
43、受干扰风险逻辑的设定及应用；
44、设定货车动态称重结果有效性判定逻辑，获取货车动态称重设备受干扰风险评估结果，结合货车动态称重结果有效性判定逻辑判定货车动态称重设备称重结果有效性；
45、判定结果为有效的货车动态称重结果对应货车于限重路段出口放行，判定结果为无效的货车动态称重结果对应货车于限重路段出口处应用静态称重设备再次称重核验。
46、采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下
47、有益效果：
48、本发明提供一种基于货车治超的作弊行为监测系统及方法，该技术方案中系统在运行过程中，主要通过货车称重区域电磁信号的捕捉、分析及比对，对货车称重结果的有效性进行评估，从而基于评估结果，自适应的应用动态称重设备及静态称重设备对货车进行智能称重，使动态称重设备及静态称重设备各自的称重结果能够相互作为参考，确保利用干扰磁场影响动态称重设备称重结果的作弊行为能够基于该技术方案进行捕获，以免超重货车提升公路运输风险，且由一种基于货车治超的作弊行为监测方法的执行为上述系统提供了进一步的运行逻辑支持，确保由上述系统及方法组成的技术方案更加稳定有效且可靠的对货车治超的作弊行为进行监测。
1.一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，包括：控制终端、捕捉层、评估层及判定层；
2.根据权利要求1所述的一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，所述货车动态称重区域及货车静态称重区域中分别部署有货车动态称重设备及货车静态称重设备，所述货车动态称重区域及货车静态称重区域部署于限重路段的出口及入口，货车驶入限重路段时，应用货车动态称重区域对货车进行称重，货车驶出限重路段时，基于判定层决策结果管控货车放行或执行再次称重；
3.根据权利要求1所述的一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，所述捕捉层包括捕捉模组、提取模块及储存模块，捕捉模组包括场强仪及相机模组，捕捉模组用于控制场强仪及相机模组运行，场强仪用于监测货车动态称重区域实时产生的电磁信号，相机模组用于采集货车车牌信息，提取模块用于接收捕捉模块中相机模组采集的货车车牌信息，于货车车牌信息中提取货车车牌号，储存模块用于接收捕捉模组中场强仪及相机模组运行监测货车动态称重区域实时产生的电磁信号及提取模块中提取的货车车牌信息，对电磁信号及货车车牌信息进行储存；
4.根据权利要求3所述的一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，所述相机模组运行采集的货车车牌信息即货车车牌图像，提取模块在接收到货车车牌信息于货车车牌信息中提取货车车牌号的操作，即：
5.根据权利要求1所述的一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，所述接收模块运行阶段，接收的电磁信号及货车车牌信息来源为捕捉层中储存模块，接收模块在接收电磁信号及货车车牌信息时，接收的货车车牌信息为两组及两组货车车牌信息各自绑定的所有电磁信号，记作两组电磁信号集；
6.根据权利要求1所述的一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，所述影响因子γ取值服从：
7.根据权利要求1所述的一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，所述判定层包括第一判定模块、第二判定模块、决策模块，第一判定模块用于接收评估层中评估的货车动态称重设备被干扰风险值，设定货车称重结果有效判定阈值，应用货车称重结果有效判定阈值与货车动态称重设备被干扰风险值比对，判定货车动态称重结果是否有效，第二判定模块用于接收评估层中识别的差异电磁信号，分析差异电磁信号中是否存在干扰电磁信号，基于分析结果判定货车动态称重结果是否有效，决策模块用于接收第一判定模块与第二判定模块的判定结果，基于判定结果决策是否应用限重路段出口的货车静态称重区域对货车进行再次的称重核验；
8.根据权利要求7所述的一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，所述第二判定模块中分析差异电磁信号中是否存在干扰电磁信号的逻辑表示为：
9.根据权利要求1所述的一种基于货车治超的作弊行为监测系统，其特征在于，所述控制终端通过无线网络交互连接有捕捉模块，所述捕捉模块下级通过无线网络交互连接有场强仪及相机模组，所述捕捉模块通过无线网络交互连接有提取模块及储存模块，所述储存模块通过无线网络交互连接接收模块，所述接收模块通过无线网络交互连接有评估模块及识别模块，所述识别模块通过无线网络交互连接有第一判定模块，所述第一判定模块通过无线网络交互连接有第二判定模块及决策模块。
10.一种基于货车治超的作弊行为监测方法，所述方法是对如权利要求1-9中任意一项所述一种基于货车治超的作弊行为监测系统的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
