一种洒水车变量喷洒系统的制作方法

本发明涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种洒水车变量喷洒系统。

背景技术：

现在的洒水车在工作时不能根据车速自动调节流量和喷水的射程，需要人为调节流量大小，这势必会使驾驶员分心，影响驾驶安全。由于是人为调节，常常不能及时准确的调节，导致喷洒到行人，引起行人不满。

因此在汽车市场上，急需一种价格低廉、操作简单，可根据洒水车行驶速度自动调节流量大小，以及自动检测道路两边是否有行人，并自动调节喷洒射程，避开行人的装置。本发明针对上述问题，研发一种洒水车变量喷洒系统。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种洒水车变量喷洒系统，能够实时检测洒水车水箱内水位高度、水枪管道内水压、水枪管道内水的流量、车辆行驶速度以及车辆道路两边行人或者骑车人等信息，系统根据检测的信息，结合实际需求情况，通过算法调节水枪射程，避免喷洒到道路两边的行人；以及根据车速的变化，调节流量大小使喷洒量均匀，达到有效清洁路面的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种洒水车变量喷洒系统，包括信号采集模块、控制模块和执行模块；

所述控制模块至少包括一个单片机；

所述执行模块包括设置在水箱出水口处的水泵、连接在水泵电机出水口的水枪管、设置在水枪管上的电磁阀门、与电磁阀门电连接以驱使电磁阀门工作的第二放大电路、与水泵电连接以控制水泵出水的水泵电机、与水泵电机电连接以改变水泵电机转速从而改变出水射程的变频器；

所述信号采集模块至少包括水压传感器、流量传感器、红外测距传感器、车载摄像头，所述水压传感器和流量传感器设置在水枪管内，分别实时采集水枪管内水的压力大小和流量大小；车载摄像头置在行车记录仪上以实时车辆前方道路两边是否有行人或骑车人；红外测距传感器设置在车头后视镜下方以检测洒水车与前方行人或骑车人的距离；

所述信号采集模块中的水压传感器、流量传感器、红外测距传感器、车载摄像头的信号输出端与所述单片机的输入端连接，将采集的信息传送给单片机；所述单片机接收并处理信号采集模块采集上传的信息，然后输出控制信息传送给执行模块；所述执行模块中的第一放大电路与单片机的输出端连接以把单片机输出的控制信号放大并驱动电磁阀门工作，执行模块中的变频器与单片机的输出端连接以调节水泵电机的转速。

作为进一步的技术方案，所述信号采集模块还包括设置在水箱内部以实时水箱内水位高度的液位传感器和设置在洒水车车轮上以检测洒水车行驶速度信息的车速传感器，所述液位传感器和车速传感的输出端与单片机的输入端连接；所述红外测距传感器为两个，分别设置在车头两侧的后视镜下方，发出的红外光束与车辆行驶方向成30度夹角以检测洒水车与前方行人或骑车人的距离。

作为进一步的技术方案，所述控制模块还包括与单片机输入输出双向连接以输入输出控制信息的操作显示板。

作为进一步的技术方案，所述执行模块还包括与变频器电连接的逆变器，与单片机输出端连接的第一放大电路、与第一放大电路连接的语音模块，所述逆变器将直流电能转换为交流电给变频器和水泵供电，所述语音模块发出语音提示。

作为进一步的技术方案，所述液位传感器为立柱式油位传感器，水压传感器为sin-p300的水压传感器，流量传感器为脉冲信号的涡轮流量传感器，车载摄像头为c2-mini的移动物体检测摄像头，红外测距传感器为sw-lds50a的红外测距传感器，车速传感器为电磁感应式轮速传感器，语音模块为wm8960的waveshare语音播放器ls，水泵电机为65qz40的自吸式离心泵，变频器为高性能矢量变频器，电磁阀门为q911f-16p的电动三片式球阀，逆变器采用11kw以上的大功率工频逆变器。

作为进一步的技术方案，所述第一放大电路包括电阻r1、npn型三极管q1、保险丝fu、电源vcc。所述电阻r1的一端与所述单片机输出端p1.7串口连接，另一端与所述npn型三极管q1的基极连接。所述npn型三极管q1的集电极通过保险丝fu接入所述电源vcc，所述npn型三极管q1的发射机与所述语音播放器ls串联后接地。

作为进一步的技术方案，所述第二放大电路包括电阻r2、npn型三极管q2、保险丝fu、电源vcc；所述电阻r2的一端与所述单片机输出端p1.0串口连接，另一端与所述npn型三极管q2的基极连接；所述npn型三极管q2的集电极通过保险丝fu接入所述电源vcc，所述npn型三极管q2的发射机与所述电磁阀门电机m1串联后接地。

作为进一步的技术方案，所述变频器一端与所述单片机p1.2串口连接，另一端串联所述水泵电机m2后接地；所述单片机通过脉冲宽度调制方法输出控制信号，控制电磁阀门电机m1工作，进而调节电磁阀门的开度来改变喷洒流量；所述电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r8、r9、r10和保险丝fu的作用是保护电路，防止因过载损坏元器件；所述npn型三极管q1、npn型三极管q2的作用分别是对单片机的p1.7、p1.0串口输出的控制信号进行放大，用以驱动所述语音播放器ls和电磁阀门电机m1工作；当所述npn型三极管q1、q2的基极接收到所述单片机p1.7、p1.0串口输出的高电平信号时，npn型三极管导通，此时电流可从集电极流到发射极；所述单片机通过p1.2串口输出变频器脉冲控制信号，控制变频器工作；所述变频器由所述逆变器供电，变频器改变水泵电机m2的转速，进而改变水压。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的洒水车变量喷洒系统，是在现有水箱上增加液位传感器，在水枪上增加水压传感器和流量传感器，在车头两侧增加红外测距传感器，再结合车身自带的摄像头和车速传感器实时采集洒水车水箱内水位高度、水枪管道内水压、水枪管道内水的流量、车辆行驶速度以及车辆道路两边行人或者骑车人等信息；通过增加单片机处理根据实际情况判断是否需要调节水压和流量，并输出控制信号；增加一个语音模块提示驾驶员，增加一个变频器用以调节水泵转速，进而改变水枪管内的水压，增加电磁阀门用以改变水枪管内流量。用以达到根据车速的变化，调节流量大小使喷洒量均匀，进而有效清洁路面的目的，和喷洒时避开道路两边的行人或骑车人等目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明的电路图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1、图2所示，本发明的洒水车变量喷洒系统，包括信号采集模块、控制模块和执行模块；

所述控制模块至少包括一个单片机；

所述执行模块包括设置在水箱出水口处的水泵、连接在水泵电机出水口的水枪管、设置在水枪管上的电磁阀门、与电磁阀门电连接以驱使电磁阀门工作的第二放大电路、与水泵电连接以控制水泵出水的水泵电机、与水泵电机电连接以改变水泵电机转速从而改变出水射程的变频器；

所述信号采集模块至少包括水压传感器、流量传感器、红外测距传感器、车载摄像头，所述水压传感器和流量传感器设置在水枪管内，分别实时采集水枪管内水的压力大小和流量大小；车载摄像头置在行车记录仪上以实时车辆前方道路两边是否有行人或骑车人；红外测距传感器设置在车头后视镜下方以检测洒水车与前方行人或骑车人的距离；

所述信号采集模块中的水压传感器、流量传感器、红外测距传感器、车载摄像头的信号输出端与所述单片机的输入端连接，将采集的信息传送给单片机；所述单片机接收并处理信号采集模块采集上传的信息，然后输出控制信息传送给执行模块；所述执行模块中的第一放大电路与单片机的输出端连接以把单片机输出的控制信号放大并驱动电磁阀门工作，执行模块中的变频器与单片机的输出端连接以调节水泵电机的转速。

作为进一步的技术方案，所述信号采集模块还包括设置在水箱内部以实时水箱内水位高度的液位传感器和设置在洒水车车轮上以检测洒水车行驶速度信息的车速传感器，所述液位传感器和车速传感的输出端与单片机的输入端连接；所述红外测距传感器为两个，分别设置在车头两侧的后视镜下方，发出的红外光束与车辆行驶方向成30度夹角以检测洒水车与前方行人或骑车人的距离。

作为进一步的技术方案，所述控制模块还包括与单片机输入输出双向连接以输入输出控制信息的操作显示板。

作为进一步的技术方案，所述执行模块还包括与变频器电连接的逆变器，与单片机输出端连接的第一放大电路、与第一放大电路连接的语音模块，所述逆变器将直流电能转换为交流电给变频器和水泵供电，所述语音模块发出语音提示。

所述控制模块为一个单片机和一个操作显示板。单片机根据实际情况判断是否需要调节水压和流量以及对驾驶员发出语音提示，并输出控制信号。所述水压传感器、液位传感器、流量传感器、摄像头、红外测距传感器和车速传感器的信号输出端分别于所述单片机输入端p0.0、p0.1、p0.2、p0.3、p0.4、p0.5串口连接。所述控制模块的信号输出端与所述执行模块连接。操作显示板的作用包括：（1）输入水压、流量等控制信号，直接控制执行模块工作。（2）显示水箱内水位高度、水枪管道内水压大小、水枪管道内水的流量大小、车辆行驶速度以及车辆前方道路两边行人或者骑车人与洒水车的距离等信息。操作显示板通过单片机的p0.6串口进行输入输出双向连接。

单片机对所述信号采集模块获取的信号综合判断处理方法如下：（1）根据液位传感器采集的水箱内水位高度信息，计算剩余水量，并推根据洒水车标准流量，计算剩余的水量尚能喷洒的距离。（2）根据车速传感器采集的洒水车的行驶速度大小信号，和路面标准喷洒量，计算流量大小信号，速度越高流量越大，以保证路面喷洒量不变。并输出控制信号，调节电磁阀门开口大小。（3）先根据摄像头检测道路两边是否有行人或骑车人。如果有行人或骑车人，再通过红外测距传感器检测洒水车距行人或骑车人的距离。最后单片机根据距离大小，计算水枪射程，避免喷洒到行人，并输出控制信号到变频器，通过变频器改变水泵电机的转速来改变水枪射程。

所述执行模块包括：第一放大电路、第二放大电路、语音模块、逆变器、变频器、水泵电机、电磁阀门，所述放大电路作用是把控制模块输出的控制信号放大，并驱动语音模块、变频器和电磁阀门工作。所述语音模块作用包括：（1）在水箱液位较低时，提示驾驶员水箱液位。（2）检测到行人或骑车人时提示驾驶员注意避让。

作为进一步的技术方案，可选的，所述液位传感器，本发明采用型号为立柱式油位传感器，设置在水箱内部，用于实时水箱内的水位高度。可选的，所述水压传感器，本发明采用型号为sin-p300的水压传感器，设置在水枪管内，用于实时采集水枪管内水的压力大小。可选的，所述流量传感器，本发明采用输出信号为脉冲信号的涡轮流量传感器，设置在水枪管内，用于实时采集水枪管内水的流量大小。可选的，所述摄像头，本发明采用型号为c2-mini的移动物体检测摄像头，设置在行车记录仪上，用于实时车辆前方道路两边是否有行人或骑车人。可选的，所述红外测距传感器，本发明采用型号为sw-lds50a的红外测距传感器，设置在车头两侧的后视镜下方，两个红外测距传感器发出红外光束都与车辆行驶方向成30度夹角，用于检测洒水车与前方行人或骑车人的距离。可选的，所述车速传感器，本发明采用电磁感应式轮速传感器，设置在洒水车的车轮上，用于检测洒水车的行驶速度信息。

作为进一步的技术方案，所述第一放大电路包括电阻r1、npn型三极管q1、保险丝fu、电源vcc。所述电阻r1的一端与所述单片机输出端p1.7串口连接，另一端与所述npn型三极管q1的基极连接。所述npn型三极管q1的集电极通过保险丝fu接入所述电源vcc，所述npn型三极管q1的发射机与所述语音播放器ls串联后接地。

作为进一步的技术方案，所述第二放大电路包括电阻r2、npn型三极管q2、保险丝fu、电源vcc；所述电阻r2的一端与所述单片机输出端p1.0串口连接，另一端与所述npn型三极管q2的基极连接；所述npn型三极管q2的集电极通过保险丝fu接入所述电源vcc，所述npn型三极管q2的发射机与所述电磁阀门电机m1串联后接地。

作为进一步的技术方案，所述变频器一端与所述单片机p1.2串口连接，另一端串联所述水泵电机m2后接地；所述单片机通过脉冲宽度调制方法输出控制信号，控制电磁阀门电机m1工作，进而调节电磁阀门的开度来改变喷洒流量；所述电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6、r8、r9、r10和保险丝fu的作用是保护电路，防止因过载损坏元器件；所述npn型三极管q1、npn型三极管q2的作用分别是对单片机的p1.7、p1.0串口输出的控制信号进行放大，用以驱动所述语音播放器ls和电磁阀门电机m1工作；当所述npn型三极管q1、q2的基极接收到所述单片机p1.7、p1.0串口输出的高电平信号时，npn型三极管导通，此时电流可从集电极流到发射极；所述单片机通过p1.2串口输出变频器脉冲控制信号，控制变频器工作；所述变频器由所述逆变器供电，变频器改变水泵电机m2的转速，进而改变水压。

其工作模式如下：

液位提示：液位传感器实时采集洒水车水箱内的水位高度，单片机根据水箱内水位高度，再结合道路单位里程标准喷洒量，计算剩余的水量能预计喷洒路程。根据认为设定的剩余路程提醒阈值，当达到阈值时，单片机p1.1串口输出高电平控制信号到语音模块，发出语音提示。此过程可避免无水喷洒，可是驾驶员及时补充水源。

变量喷洒：车速传感器检测洒水车的行驶速度信息，单片机根据车辆行驶速度，和道路单位里程标准喷洒量，计算水枪管内水的流量理论值大小。在结合流量传感器实时采集的水枪管内水流量大小，判断是否达到理论值，如果没有达到，则单片机的p1.2串口输出高电平控制信号到电磁阀门。通过调节阀门大小使流量达到理论值。此过程也可要手动调节。

此过程可实现洒水量根据车速改变而改变，即在洒水车低速行驶时，阀门开口较小，洒水量较小；在洒水车高速行驶时，阀门开口较大，洒水量较大。在车辆转弯或在拥挤车道路面低速行驶时，节约水量；在洒水车高速行驶时保证单位里程的喷洒量，达到清洁路面的目的。

射程调节：启动前可根据车道宽度，通过操作显示板设定水枪射程。在喷洒过程中，车载摄像头实时采集车辆前方道路两边是否有行人或骑车人信息，如果检测到有行人或骑车人信息，单片机p0.4则输出控制信号，驱动红外测距传感器工作，通过红外测距传感器检测洒水车与前方行人或骑车人的距离。该信号再通过单片机的p0.4串口输入到单片机中，单片机根据距离大小计算水枪射程理论值，并通过单片机的p1.0串口输出控制信号到变频器，通过变频器改变水泵电机的转速，进而改变水枪的射程，避免喷洒到行人或骑车人。水枪射程也可手动改变。