CN108252253B - 一种基于车速洒水的道路清扫洒水车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，涉及道路清扫领域，包括：洒水装置、车速采集装置、喷洒预设动量值设定模块、参数存储模块、主控制器以及运行功率控制模块；主控制器根据所述车速、所述洒水液的密度、所述洒水本征功率比例系数、所述喷头的所述出水横截面积以及运行功率，求解所述洒水车的单位行驶距离的喷洒动量，并调整所述水泵的所述运行功率；本发明通过求解单位行驶长度的实时洒水动能，并根据单位行驶长度的实时洒水动能，调整所述水泵的所述运行功率，充分考虑车速而保持洒水作业均匀输出，保证各个地方洒水动能相同，避免局部洒水过少而造成洒水动能不足影响洒水效果，另一方面避免局部洒水过多，造成水资源浪费。

Description

一种基于车速洒水的道路清扫洒水车

技术领域

本发明涉及道路清扫领域，特别涉及一种基于车速洒水的道路清扫车。

背景技术

洒水车常用于道路清扫或者洒水降尘作业中，有效提高城市的卫生水平。在现有技术中，司机通过控制洒水车洒水，并在停止时，关停洒水系统，节约用水，在现有技术的一方面，洒水作业需要司机人工反复控制洒水开关，便捷性较差。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于车速洒水的道路清扫车，旨在解决现有技术洒水作业不考虑车速而保持洒水作业均匀输出，造成沿线的由于车速不同造成各个地方洒水动能不同；一方面如果洒水过少，影响了洒水效果；另一方面洒水过多，造成水资源浪费。

为实现上述目的，本发明提供一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，所述洒水车包括：

洒水装置，用于提供洒水液；所述洒水装置包括：水箱、第一管路、水泵、第二管路、喷头；所述水泵的进水口通过所述第一管路与所述水箱连接，所述水泵的出水口通过所述第二管路与所述喷头连接；

车速采集装置，用于采集执行道路洒水作业的所述扫洒水的车速v_car；

洒水预设动能值设定模块，用于获取所述洒水车的单位行驶距离的洒水预设动能值E_{L_set}；

参数存储模块，用于存储所述洒水车的洒水液的密度ρ、洒水本征功率比例系数η以及所述喷头的出水横截面积S_water；

主控制器，用于根据所述车速v_car、所述洒水液的密度ρ、所述洒水本征功率比例系数η、所述喷头的所述出水横截面积S_water以及运行功率P，求解所述洒水车的单位行驶距离的实时洒水动能E_L，并根据所述洒水预设动能值E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小关系，调整所述水泵的所述运行功率P；所述E_L满足所述v_car＞0；值得一提的是，若所述v_car＝0，则设定所述P＝0；

运行功率控制模块，用于采集所述水泵的所述运行功率或根据所述主控制器生成的所述运行功率控制水泵的所述运行功率；

其中，所述运行功率控制模块与所述主控制器双向连接，所述运行功率控制模块的输出端与所述水泵的控制端连接。

在一具体实施方式中，所述洒水车还包括：

功率比例系数获取模块，用于根据所述运行功率，获取所述洒水本征功率比例系数η。

在一具体实施方式中，所述运行功率与所述本征功率比例系数η是通过预先实验测试获得的。

在一具体实施方式中，所述洒水车还包括输入模块，用于采集用户在所述洒水车的所述输入模块上输入的洒水预设动能值。

在一具体实施方式中，所述第一阈值E_TH满足：

在一具体实施方式中，所述主控制器，还包括：

比较模块，用于比较所述洒水预设动能值E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小；若二者的差值小于第一阈值E_TH，则发出维持洒水作业强度指令；若二者的所述差值大于第一阈值E_TH且所述洒水预设动能值E_{L_set}大于所述实时洒水动能E_L，则发出增强洒水作业强度指令；若二者的所述差值大于第一阈值 E_TH且所述洒水预设动能值E_{L_set}小于所述实时洒水动能E_L，则发出减弱洒水作业强度指令；

所述运行功率控制模块，还用于根据所述维持洒水作业强度指令、所述增强洒水作业强度指令或所述减弱洒水作业强度指令，控制所述水泵的所述运行功率。

在一具体实施方式中，所述运行功率控制模块，还用于响应于增强洒水作业强度指令，增强所述洒水车的洒水装置的水泵的运行功率。

在一具体实施方式中，所述运行功率控制模块，还用于响应于减弱洒水作业强度指令，减弱所述洒水车的洒水装置的水泵的运行功率。

在一具体实施方式中，所述运行功率包括若干个等级的水泵功率。

本发明的有益效果是：本发明通过求解单位行驶长度的实时洒水动能，并根据单位行驶长度的实时洒水动能，调整所述水泵的所述运行功率，充分考虑车速而保持洒水作业均匀输出，保证各个地方洒水动能相同，避免局部洒水过少而造成洒水动能不足影响洒水效果，另一方面避免局部洒水过多，造成水资源浪费。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式提供的一种基于车速洒水的道路清扫洒水车的结果示意图；

图2是本发明一具体实施方式的一种基于车速洒水的道路清扫洒水车的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1-2所示，在本发明第一实施例中，提供一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，所述洒水车包括：

洒水装置106，用于提供洒水液；所述洒水装置106包括：水箱、第一管路、水泵109、第二管路、喷头；所述水泵109的进水口通过所述第一管路与所述水箱连接，所述水泵109的出水口通过所述第二管路与所述喷头连接；

车速采集装置102，用于采集执行道路洒水作业的所述扫洒水的车速v_car；

洒水预设动能值设定模块104，用于获取所述洒水车的单位行驶距离的洒水预设动能值E_{L_set}；

参数存储模块103，用于存储所述洒水车的洒水液的密度ρ、洒水本征功率比例系数η以及所述喷头的出水横截面积S_water；

主控制器101，用于根据所述车速v_car、所述洒水液的密度ρ、所述洒水本征功率比例系数η、所述喷头的所述出水横截面积S_water以及运行功率P，求解所述洒水车的单位行驶距离的实时洒水动能E_L，并根据所述洒水预设动能值 E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小关系，调整所述水泵109的所述运行功率P；所述E_L满足所述v_car＞0；值得一提的是，若所述 v_car＝0，则设定所述P＝0；

运行功率控制模块107，用于采集所述水泵109的所述运行功率或根据所述主控制器101生成的所述运行功率控制水泵109的所述运行功率；

其中，所述运行功率控制模块107与所述主控制器101双向连接，所述运行功率控制模块107的输出端与所述水泵109的控制端连接。

可选的，所述洒水液为水，所述洒水液密度为1×10³kg/m³。车速采集的技术本身属于本领域常规技术手段，基本上任何车辆上都具有参考车速的表盘，可以参照车速采集相关的技术，这里不再赘述。

在本实施例中，所述洒水车还包括：

功率比例系数获取模块105，用于根据所述运行功率，获取所述洒水本征功率比例系数η。

在本实施例中，所述运行功率与所述本征功率比例系数η是通过预先实验测试获得的。可选的，在其它实施例中，本征功率比例系数η为定值。

可选的，通过调整运行功率，检测喷到的洒水流速，求解实际洒水对地面的洒水功率。即通过求解洒水车洒水对地面所执行的功率，m_water为单位时间洒水质量。

在本实施例中，所述洒水车还包括输入模块108，用于采集用户在所述洒水车的所述输入模块108上输入的洒水预设动能值。

在本实施例中，所述第一阈值E_TH满足：

在本实施例中，所述主控制器101，还包括：

比较模块，用于比较所述洒水预设动能值E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小；若二者的差值小于第一阈值E_TH，则发出维持洒水作业强度指令；若二者的所述差值大于第一阈值E_TH且所述洒水预设动能值E_{L_set}大于所述实时洒水动能E_L，则发出增强洒水作业强度指令；若二者的所述差值大于第一阈值 E_TH且所述洒水预设动能值E_{L_set}小于所述实时洒水动能E_L，则发出减弱洒水作业强度指令；

所述运行功率控制模块107，还用于根据所述维持洒水作业强度指令、所述增强洒水作业强度指令或所述减弱洒水作业强度指令，控制所述水泵109的所述运行功率。

在本实施例中，所述运行功率控制模块107，还用于响应于增强洒水作业强度指令，增强所述洒水车的洒水装置106的水泵109的运行功率。

在本实施例中，所述运行功率控制模块107，还用于响应于减弱洒水作业强度指令，减弱所述洒水车的洒水装置106的水泵109的运行功率。

在本实施例中，所述运行功率包括若干个等级的水泵功率。

根据洒水作业强度要求，将运行功率在若干个等级中切换。可选的，水泵的功率为无极调节，通过控制电流或者电压调整水泵的运行功率。

值得一提的是，洒水车喷头设置为竖直向下，洒水车车速一般相对较小，喷头洒水角度与行进角度近似为直角。

值得一提的是，通过将洒水车出水的空气阻力以及喷头到地面之间的重力势能忽略不计，其原因在于，喷头本身距离地面距离较近，所受到的空气阻力以及重力势能的增量相对于洒水的动能较小，洒水作业实际冲击能量与E_L正相关。

在洒水车作业中，需要维持单位长度所产生的动能保持稳定，以便各个区域洒水强度相当，达到节约用水的目的。具体表征为需要控制单位行驶长度的洒水强度或保持相当的单位行驶长度洒水动能，即E_L＝dE/dl为稳定值。

在本实施例中，洒水作业的动能主要包括两个部分，一部分是以洒水车作为参考系，水泵上洒水液喷洒所形成的喷洒本征动能E_L1，该动量的速度是在洒水车参考系中洒水液的速度，另一部分是以地球为参考系，喷洒液都到运动的洒水车给予的动量E_L2，该动量的速度与洒水车行驶速度相同。故而，单位行驶长度的实时洒水动能E_L＝E_L1+E_L2。

在本实施例中，通过水泵的运行功率来求解喷洒本征动能E_L1。由于水泵对水做功产生的能量转化为洒水液喷洒出来的动量，由于本身水泵的动能转化率以及管道结构造成的转化率损失，造成了水泵运行功率不能完全转化为喷洒本征动能E_L1。在本实施例通过利用转化率进行求解。值得一提的是，在本实施例中，E、E_L1、E_L2均表征单位长度的动能，其量纲为J/m。

由功率与能量关系可知：

其中，m_water为单位时间洒水质量，l为洒水车行驶的单位长度，洒水车行驶速度v_car满足：v_car＝l/t。

即可得：

下面对m_water与水泵的运行功率P的关系进行论述。

由于m_water为单位时间洒水质量，实际上即为洒水车洒水对地面所执行的功率，即功率为单位时间洒水质量与洒水流速平方的乘积，即可得：

同时，由于单位时间洒水质量m_water与洒水流速v_water存在如下关系：

m_water＝ρv_waterS_water (5)

其中，ρ为洒水液密度，S_water为喷头截面积。

联立(4)-(5)并消去v_water可得：

将(6)代入(3)中可得：

综上，可得：

如图1-2所示，在本发明第二实施例中，提供一种基于车速洒水的道路清扫洒水车的控制方法，所述方法包括：

采集执行洒水作业的洒水车的水泵的运行功率P以及所述洒水车的行驶速度v_car；获取所述洒水车的洒水液的密度ρ以及所述洒水车的喷头的出水横截面积S_water；

获取所述洒水本征功率比例系数η；

求解单位行驶长度的实时洒水动能E_L，所述所述v_car＞0；值得一提的是，若所述v_car＝0，则设定所述P＝0；

根据所述洒水预设动能值E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小关系，调整所述水泵的所述运行功率。

可选的，所述洒水液为水，所述洒水液密度为1×10³kg/m³。车速采集的技术本身属于本领域常规技术手段，基本上任何车辆上都具有参考车速的表盘，可以参照车速采集相关的技术，这里不再赘述。

在本实施例中，所述获取所述洒水本征功率比例系数η，还包括：

根据所述运行功率，获取所述洒水本征功率比例系数η。

在本实施例中，所述运行功率与所述本征功率比例系数η是通过预先实验测试获得的。可选的，在其它实施例中，本征功率比例系数η为定值。

可选的，通过调整运行功率，检测喷到的洒水流速，求解实际洒水对地面的洒水功率。即通过求解洒水车洒水对地面所执行的功率，m_water为单位时间洒水质量。

在本实施例中，所述获取所述洒水车的单位行驶距离的洒水预设动能值 E_{L_set}，还包括：

采集用户在所述洒水车的输入模块上输入的洒水预设动能值。

在本实施例中，所述第一阈值E_TH满足：

在本实施例中，所述根据所述洒水预设动能值E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小关系，调整所述水泵的所述运行功率，还包括：

比较所述洒水预设动能值E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小；

若二者的差值小于第一阈值E_TH，则发出维持洒水作业强度指令；若二者的所述差值大于第一阈值E_TH且所述洒水预设动能值E_{L_set}大于所述实时洒水动能E_L，则发出增强洒水作业强度指令；若二者的所述差值大于第一阈值 E_TH且所述洒水预设动能值E_{L_set}小于所述实时洒水动能E_L，则发出减弱洒水作业强度指令；

根据所述维持洒水作业强度指令、所述增强洒水作业强度指令或所述减弱洒水作业强度指令，控制所述水泵的所述运行功率。

在本实施例中，所述方法还包括：响应于增强洒水作业强度指令，增强所述洒水车的洒水装置的水泵的运行功率。

在本实施例中，所述方法还包括：响应于减弱洒水作业强度指令，减弱所述洒水车的洒水装置的水泵的运行功率。

在本实施例中，所述运行功率包括若干个等级的水泵功率。

根据洒水作业强度要求，将运行功率在若干个等级中切换。可选的，水泵的功率为无极调节，通过控制电流或者电压调整水泵的运行功率。

本实施例的公式推导如第一实施例，这里不再赘述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，其特征在于，所述洒水车包括：

洒水装置，用于提供洒水液；所述洒水装置包括：水箱、第一管路、水泵、第二管路、喷头；所述水泵的进水口通过所述第一管路与所述水箱连接，所述水泵的出水口通过所述第二管路与所述喷头连接；

车速采集装置，用于采集执行道路洒水作业的所述扫洒水的车速v_car；

洒水预设动能值设定模块，用于获取所述洒水车的单位行驶距离的洒水预设动能值E_{L_set}；

参数存储模块，用于存储所述洒水车的洒水液的密度ρ、洒水本征功率比例系数η以及所述喷头的出水横截面积S_water；所述洒水本征功率比例系数η为本征功率与运行功率的比值，所述本征功率为水泵的所述运行功率经所述水泵自身及管道的能量耗损后的实际运行功率；

主控制器，用于根据所述车速v_car、所述洒水液的密度ρ、所述洒水本征功率比例系数η、所述喷头的所述出水横截面积S_water以及运行功率P，求解所述洒水车的单位行驶距离的实时洒水动能E_L，并根据所述洒水预设动能值E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小关系，调整所述水泵的所述运行功率P；所述E_L满足所述v_car＞0；值得一提的是，若所述v_car＝0，则设定所述P＝0；

运行功率控制模块，用于采集所述水泵的所述运行功率或根据所述主控制器生成的所述运行功率控制水泵的所述运行功率；

其中，所述运行功率控制模块与所述主控制器双向连接，所述运行功率控制模块的输出端与所述水泵的控制端连接。

2.如权利要求1所述的一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，其特征在于，所述洒水车还包括输入模块，用于采集用户在所述洒水车的所述输入模块上输入的洒水预设动能值。

3.如权利要求1所述的一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，其特征在于，所述主控制器，还包括：

比较模块，用于比较所述洒水预设动能值E_{L_set}与所述实时洒水动能E_L的大小；若二者的差值小于第一阈值E_TH，则发出维持洒水作业强度指令；若二者的所述差值大于第一阈值E_TH且所述洒水预设动能值E_{L_set}大于所述实时洒水动能E_L，则发出增强洒水作业强度指令；若二者的所述差值大于第一阈值E_TH且所述洒水预设动能值E_{L_set}小于所述实时洒水动能E_L，则发出减弱洒水作业强度指令；

所述运行功率控制模块，还用于根据所述维持洒水作业强度指令、所述增强洒水作业强度指令或所述减弱洒水作业强度指令，控制所述水泵的所述运行功率。

4.如权利要求3所述的一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，其特征在于，所述第一阈值E_TH满足：

5.如权利要求3所述的一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，其特征在于，所述运行功率控制模块，还用于响应于增强洒水作业强度指令，增强所述洒水车的洒水装置的水泵的运行功率。

6.如权利要求3所述的一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，其特征在于，所述运行功率控制模块，还用于响应于减弱洒水作业强度指令，减弱所述洒水车的洒水装置的水泵的运行功率。

7.如权利要求1所述的一种基于车速洒水的道路清扫洒水车，其特征在于，所述运行功率包括若干个等级的水泵功率。