混凝土运输车辆及其节能控制方法、终端设备、存储介质与流程

本发明涉及混凝土运输车辆领域，具体地涉及一种基于地形预测的混凝土运输车辆节能控制方法、终端设备、存储介质及混凝土运输车辆。

背景技术：

混凝土运输车辆需要在运行过程中用搅拌机保持搅动，以防止混凝土凝固或离析。搅拌机的取力方式是与底盘共用动力，由发动机提供搅拌功率，现有的方法一般是控制搅拌速度(功率)恒定以保证混凝土质量。但搅拌机功率的恒定不能保证发动机油耗的经济性，众所周知，发动机有一个一定功率范围的经济区，当车辆运行功率需求较大时，再叠加搅拌机功率，可能会使发动机工作状态进入功率过大的非经济区。而混凝土虽然有最佳的搅拌速度，但也有以最佳速度为中心的可接受区间，在该区间内的速度，都不会对混凝土品质造成影响。另一方面，任何控制系统都不可能达到完全精确，实际上混凝土搅拌速度只要达到短时间内的平均速度符合要求，即可保证混凝土质量。

现有混凝土运输车辆在行驶过程中，其搅拌速度基本上是不变的，这会使发动机工作状态进入功率过大的非经济区，造成油耗成本偏高。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种基于地形预测的混凝土运输车辆节能控制方法、终端设备、存储介质及混凝土运输车辆，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供了一种基于地形预测的混凝土运输车辆节能控制方法，其包括以下步骤：

s1.设定发动机输出功率的经济区间和搅拌转速的允许变化区间，建立混凝土搅拌桶的搅拌转速改变量与发动机输出功率变化的关系；

s2.车辆行驶过程中实时检测发动机输出功率是否超出其经济区间，若是从电子地平线系统获取前方地形数据；

s3.根据所述前方地形数据预测对应的发动机输出功率变化，再由所预测的发动机输出功率变化计算出对应的搅拌转速控制目标；

s4.在搅拌转速的允许变化区间内，根据所述搅拌转速控制目标调整混凝土搅拌桶的搅拌速度使得发动机的输出功率尽可能保持在经济区间内。

进一步地，s1的具体过程为：

s11.设定混凝土搅拌桶在运输过程中最佳搅拌转速为nrpm，并获取装载混凝土后的车辆静止时在搅拌转速为n1rpm下的发动机输出功率p；

s12.设定所述搅拌桶转速的变化区间[n1,n2]，并获取装载混凝土后的车辆静止时在搅拌转速为nrpm下的发动机输出功率pn1以及在搅拌转速为n2rpm下的发动机输出功率pn2；

s13.根据所述搅拌转速的变化区间[n1,n2]和所述发动机输出功率pn1、pn2计算每单位功率δp对应搅拌转速改变量的关系：

δp＝(n2-n1)/(pn2-pn1)。

进一步地，s2的具体过程为：

s21.计算车辆在t内的预计行驶距离d：d＝t×v，其中，v为当前车速，t为搅拌转速可调的最长时间阈值t；

s22.从电子地平线系统获取车辆前方距离d内的所有坡度点pi的坡度值qi相对车辆当前位置p0的坡度值q0的变化值：q1-q0，q2-q0，q3-q0，…，qi-q0。

进一步地，s3的具体过程为：

s31.将坡度变化值转化为功率变化值：

mgv(q1-q0)，mgv(q2-q0)，mgv(q3-q0)，…，mgv(qi-q0)，其中，m为车辆总质量，g为重力加速度；

s32.将功率变化值乘以δp，得到相应的可调转速变化值δn1，δn2，δn3，…，δni。

进一步地，s4的具体过程为：

s41.判断p+mgv(qi-q0)是否在车辆发动机功率的经济区间[pd,pu]内，若是，则进入s42；否则暂不做节能优化，返回s2。

s42.预测未来时间t内的平均转速np：

判断np是否在转速可接受区间[n1,n2]内，如果是，则进入s43；否则暂不做节能优化，返回s2。

s43.在车辆到达p1,p2,p3,...,pi点时，控制搅拌转速按δn1,δn2,δn3,…,δni进行搅拌转速变化；到达pi点后，结束这次优化控制。

根据本发明的另一方面，还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

根据本发明的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

根据本发明的又一方面，还提供了一种混凝土运输车辆，包括发动机、搅拌机和搅拌机控制器，其特征在于所述搅拌机控制器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：本发明方法可以避免发动机输出功率过大，尽量保持功率稳定在经济范围内，可以提高混凝土运输车辆的燃油经济性。

附图说明

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是本发明的一种基于地形预测的混凝土运输车辆的系统架构示意图；

图2是本发明的一种基于地形预测的混凝土运输车辆节能控制方法的流程图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，一种基于地形预测的混凝土运输车辆可包括：

电子地平线系统：由地图数据、gps/北斗定位、前向搜索引擎组成。其特点是根据gps/北斗卫星定位系统解析出车辆的定位经纬度位置，及车辆的前进方向信息，在电子地平线地图上进行车辆前方地理信息的搜索，将前方地理信息通过can总线或以太网总线传递给控制器。本发明中，电子地平线向搅拌机控制器提供车辆前方的地形信息，包括前方的道路位置点p和位置点上对应的坡度值q。

发动机：具有油耗相对经济区，即发动机功率经济区间[pd,pu]，向搅拌机控制器提供发动机实时功率信息。

搅拌机控制器：控制混凝土搅拌器的运动速度，并根据电子地平线与发动机提供的信息，优化搅拌器的运动速度，使得发动机的整体油耗相对降低。

如图2所示，一种基于地形的混凝土运输车辆节能控制方法可包括以下步骤：

s1.设定发动机输出功率的经济区间[pd,pu]和搅拌转速的允许变化区间[n1,n2]，建立混凝土搅拌桶的搅拌转速改变量与发动机输出功率变化的关系。具体过程为：

s11.设定混凝土搅拌桶在运输过程中最佳搅拌转速为nrpm，并获取装载混凝土后的车辆静止时在搅拌转速为nrpm下的发动机输出功率p；

s12.设定搅拌转速的允许变化区间[n1,n2]，并获取装载混凝土后的车辆静止时在搅拌转速为n1rpm下的发动机输出功率pn1以及在搅拌转速为n2rpm下的发动机输出功率pn2；

s13.根据所述搅拌转速的允许变化区间[n1,n2]和所述发动机输出功率pn1、pn2计算每单位功率δp对应搅拌转速改变量的关系：

δp＝(n2-n1)/(pn2-pn1)。

s2.车辆行驶过程中实时检测发动机输出功率是否超出其经济区间[pd,pu]，若是从电子地平线系统获取前方地形数据。具体过程为：

s21.计算车辆在t内的预计行驶距离d：d＝t×v，其中，v为当前车速，t为搅拌转速可调的最长时间阈值t；

s22.从电子地平线系统获取车辆前方距离d内的所有坡度点pi的坡度值qi相对车辆当前位置p0的坡度值q0的变化值：q1-q0，q2-q0，q3-q0，…，qi-q0。

s3.根据前方地形数据预测对应的发动机输出功率变化，再由所预测的发动机输出功率变化计算出对应的搅拌转速控制目标。具体过程为：

s31.将坡度变化值转化为功率变化值：

mgv(q1-q0)，mgv(q2-q0)，mgv(q3-q0)，…，mgv(qi-q0)；

s32.将功率变化值乘以δp，得到相应的可调转速变化值δn1，δn2，δn3，…，δni。

s4.在搅拌转速的允许变化区间内，根据所述搅拌转速控制目标调整混凝土搅拌桶的搅拌速度使得发动机的输出功率尽可能保持在经济区间内。具体过程为：

s41.判断p+mgv(qi-q0)是否在车辆发动机的最佳功率区间[pd,pu]内，若是，则进入s42；否则暂不做节能优化，返回s2。

s42.预测未来时间t内的平均转速np：

判断np是否在转速可接受区间[n1,n2]内，如果是，则进入s43；否则暂不做节能优化，返回s2。

s43.在车辆到达p1,p2,p3,...,pi点时，控制搅拌转速按δn1,δn2,δn3,…,δni进行搅拌转速变化；到达pi点后，结束这次优化控制，重新回到s2进行下一次优化控制。

本发明根据电子地平线预测车辆前方地形情况，在地形变化交界处附近，主动调节混凝土搅拌速度，使搅拌速度随地形改变而在可接受区间内变化，这样可避免发动机输出功率过大，尽量保持功率稳定在经济范围，可以提高混凝土运输车辆的燃油经济性。

在本发明的实施例中，还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤s1-s4。

进一步地，该终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述终端设备的组成结构仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。

进一步地，所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤s1-s4。

终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法步骤s1-s4中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。