CN108745697B - 一种智能防冰除雪控制系统的喷嘴顺序控制方法 - Google Patents
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- E01H10/007—Mobile apparatus specially adapted for preparing or applying liquid or semi-liquid thawing material or spreading granular material on wintry roads
Abstract
本发明公开了一种智能防冰除雪控制系统的喷嘴顺序控制方法，本发明在路面没有结冰且没有积雪状态时，每组喷嘴按组依次喷淋设定的单次喷淋时间tdc，当待执行喷淋喷嘴在设定喷淋时间段所在位置有车时，不启动该喷嘴所在组的喷嘴，而启动该喷嘴所在组的下一组喷嘴喷淋。本发明在道路没有结冰或没有积雪的状态下，通过智能控制方法，计算来车的实时位置，将道路上有车位置的喷嘴标识为不安全喷嘴，预测出可安全喷淋的喷嘴，在实际喷淋控制中只选择打开可安全喷淋的喷嘴，从而能避免将除冰液喷到车身上，而在积雪或结冰的状态下，首要考虑除冰化雪，所有喷嘴按组依次喷淋，从而使得除冰化雪更全面。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能防冰除雪控制系统的喷嘴顺序控制方法。
背景技术
目前，在我国大部分地区冬季除冰除雪作业还是通过人工或机械撒布颗粒融雪剂的方式进行，不仅需要投入较多的人员和车辆，而且往往是在下雪或结冰之后才去施行，具有明显的被动性、滞后性。这种被动性和滞后性，会造成严重的交通拥堵问题，尤其是一些某些特殊关键路段（如特大桥梁、长上坡、长下坡、桥面、迎风面和风口路段），除冰不及时很可能已经引发交通事故。同时结冰与降雪常发生在凌晨时间段，由于光线不足，工作人员易于疲惫，使得除冰除雪的困难度进一步提升。因此，采用先进的技术手段实现主动防冰、除雪，保障冰雪恶劣天气下道路通行安全，已成为迫切需要解决的现实问题。
为了实现道路高效的除冰除雪，在一些城市的立交桥或高速公路段建立了一些固定式自动喷淋系统，如在专利“公路桥梁环保型智能防冰除冰系统”（专利号CN 203684090U）、和“公路桥梁环保型智能防冰除冰系统的控制子系统”（专利号CN203689086U）以及“一种隧道口路面自动除冰防冰系统” （专利号CN 204039869 U）中，提出了一种适用于高速公路桥梁和隧道口的固定式智能除冰、防冰系统，包括路面气象信息采集子系统、喷淋子系统和处理控制子系统等几部分。通过“路面气象信息系统”实施监测、采集路面信息，经“处理控制系统”进行分析判别，在桥面结冰将要危及行车安全时，实时、主动地控制“喷淋子系统”喷洒适量的除冰液，使路面无法结冰。上述专利在理念上有了显著改变，由被动式除冰转变为主动除冰；在技术上有了显著的进步，由自动除冰系统代替了人工劳作，大大地提高了除冰融雪的效率，实现了特殊路段除冰除雪的及时快速处理。但是上述系统存在一些问题：（1）没有结冰预测功能。仅仅根据摩擦系数作为阈值判断，当摩擦系数降低时（意味着已经结冰），控制固定式除冰系统自动喷淋除冰液。（2）控制策略粗略。当启动喷淋时，一般是以固定的喷淋时间进行喷淋。显然，至于喷淋效果没有对路面环境做出判断，自动运行，但是此种方法不能对路面结冰或积雪处理方案做出预测，使得系统控制精度降低，浪费较多除冰液。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能减少将除冰液喷到车身上的智能防冰除雪控制系统的喷嘴顺序控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明智能防冰除雪控制系统的喷嘴顺序控制方法，所述智能防冰除雪控制系统包括多个喷嘴，喷嘴在马路外侧边依次间隔排列，喷嘴依次分成多组，每组有多个喷嘴，当系统进入喷淋状态时，先判断路面是否结冰或积雪；
在路面结冰或积雪状态时，每组喷嘴按组依次喷淋设定的单次喷淋时间tdc；
在路面没有结冰且没有积雪状态时，每组喷嘴按组依次喷淋设定的单次喷淋时间tdc，当待执行喷淋喷嘴在设定喷淋时间段所在位置有车时，不启动该喷嘴所在组的喷嘴，而启动该喷嘴所在组的下一组喷嘴喷淋。
为了易于实现，所述智能防冰除雪控制系统还包括控制器、喷淋间隔时间定时器、单次喷淋时间定时器、喷淋循环计数器、路面状态传感器、气象传感器、泵站机组和两个设置在路边的车辆检测传感器，喷淋间隔时间定时器用于标记喷淋间隔定时器开关状态和记录喷淋间隔时间，两个车辆检测传感器从来车方向由前往后依次为第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器，第一车辆检测传感器在第一个喷嘴前且距离第一个喷嘴为L1，铺设喷嘴路段长为L2，喷嘴间距相同且为L3,第二车辆检测传感器设置在铺设喷嘴路段的未端，喷嘴编号由首端到末端依次从1编设, 建立总喷嘴编组集合Ｕ1={1到L2÷L3的实数}, L2÷L3取正整数舍去余数；
所述控制方法包括如下步骤：当系统进入喷淋状态时，设定单次喷淋时间tdc和喷淋循环次数Ｎ；系统执行以下步骤：
步骤1：判断路面是否结冰，否则进入步骤2，是则进入步骤3；
步骤2：判断路面是否积雪，否则进入步骤4，是则进入步骤3；
步骤3：屏蔽车辆检测传感器信号，控制器依次下发喷嘴组打开命令，全部可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ＝Ｕ1，进入步骤6；
步骤4：根据系统末端和首端的车辆检测传感器上传的车辆信息，车辆进入第一车辆检测传感器位置时的速度ＶＣ和车辆已进入第一车辆检测传感器位置的时间tc，计算两个车辆检测传感器之间路段中每个车辆距离首端喷嘴的实时位置LＣ，LＣ= L1-ＶＣ×tc，进入步骤5；
步骤5：根据车辆的实时位置以及进入时的速度ＶＣ，预测出为避让该车而不可打开喷淋的喷嘴编号集合Ｕ2= {0-LＣ÷L3到（tdc×ＶＣ-LＣ）÷L3的实数}，0-LＣ÷L3和（tdc×ＶＣ-LＣ）÷L3中负数取0，正数取正整数舍去余数，对于该车辆是可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ3=Ｕ1-Ｕ2，当车辆大于1辆时，全部可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ=所有车辆对应Ｕ3的交集，进入步骤6；
步骤6：根据集合Ｕ按组依次打开喷嘴，并在总喷嘴编组集合Ｕ1中删除正在喷淋的喷嘴编号，进入步骤7；
步骤7：判断当前正在喷淋的喷嘴编组是否即将达到单次喷淋时间tdc，否则继续喷淋并返回步骤7，是则进入步骤8；
步骤8：判断集合Ｕ1中全部喷嘴是否喷淋完毕，否则进入步骤9，是则进入步骤12；
步骤9：判断是否有可安全继续喷淋的喷嘴编号，即求集合Ｕ和集合Ｕ1的交集，交集不为空表示有可安全继续喷淋的喷嘴编号，是则进入步骤10，否则进入步骤11；
步骤10：打开集合Ｕ和集合Ｕ1的交集中在前一组喷嘴，并关闭当前喷嘴，返回步骤7；
步骤11：降低泵站机组输出频率，泵站机组水泵缓慢运行，返回步骤1；
步骤12：循环次数加１，判断是否达到设定的循环次数，否则进入步骤13，是则进入步骤14；
步骤13：恢复总喷嘴编组集合Ｕ1中所有的数，返回步骤1；
步骤14：关闭泵站机组，喷淋标志位设为不喷淋状态，结束喷淋。
本发明的有益效果是：本发明在道路没有结冰或没有积雪的状态下，通过智能控制方法，计算来车的实时位置，将道路上有车位置的喷嘴标识为不安全喷嘴，预测出可安全喷淋的喷嘴，在实际喷淋控制中只选择打开可安全喷淋的喷嘴，从而能避免将除冰液喷到车身上，而在积雪或结冰的状态下，首要考虑除冰化雪，所有喷嘴按组依次喷淋，从而使得除冰化雪更全面，本发明既保障了行车安全，又尽可能的减少将除冰液喷到车身上，从而也节省了除冰液。
附图说明
图１是本发明的流程图。
具体实施例
本具体实施例采用的智能防冰除雪控制系统包括控制器、喷淋间隔时间定时器、喷淋循环计数器、路面状态传感器、气象传感器、泵站机组、两个设置在路边车辆检测传感器和多个喷嘴，喷嘴在马路外侧边依次间隔排列，喷嘴依次分成多组，根据喷淋的最压力限制，４个喷嘴为一组，就是一次最多供４个喷嘴喷淋，是由泵站机组和喷嘴的性能决定的，每组喷嘴对应有喷淋单组喷嘴喷淋时间定时器用于设定单次喷淋时间tdc，喷淋间隔时间定时器用于标记喷淋间隔定时器开关状态和记录喷淋间隔时间，喷淋间隔定时器开关状态＝１时，表示喷淋状态，喷淋间隔定时器开关状态＝0时，表示不喷淋状态，在不喷淋状态喷淋间隔时间定时器开始记录喷淋间隔时间，两个车辆检测传感器从来车方向由前往后依次为第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器，第一车辆检测传感器在第一个喷嘴前且距离第一个喷嘴为L1，铺设喷嘴路段长为L2，喷嘴间距相同且为L3, 第二车辆检测传感器设置在铺设喷嘴路段的未端，喷嘴编号由首端到末端依次从1编设, 建立总喷嘴编组集合Ｕ1={1到L2÷L3的实数}, L2÷L3取正整数舍去余数。
以L1=300米, L2=1000米, L3=10米，tdc＝10秒，每组有四个喷嘴为例。
如图１所示，本控制方法包括如下步骤：当系统进入喷淋状态时，设定单次喷淋时间tdc和喷淋循环次数Ｎ；系统执行以下步骤：
步骤1：判断路面是否结冰，否则进入步骤2，是则进入步骤3；
步骤2：判断路面是否积雪，否则进入步骤4，是则进入步骤3；
步骤3：屏蔽车辆检测传感器信号，控制器依次下发喷嘴组打开命令，全部可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ＝Ｕ1，进入步骤6；屏蔽车辆检测传感器信号使得在喷淋时，不用考虑道路上的车。
步骤4：根据系统末端和首端的车辆检测传感器上传的车辆信息，车辆进入第一车辆检测传感器位置时的速度ＶＣ和车辆已进入第一车辆检测传感器位置的时间tc，计算两个车辆检测传感器之间路段中每个车辆距离首端喷嘴的实时位置LＣ，LＣ= L1-ＶＣ×tc，进入步骤5；
例如车辆1驶入第一车辆检测传感器的瞬时车速为20米/秒，当前已进入车辆1检测传感器位置的时间是20秒，那么当前车辆1位置=300-20×20=-100米，即为进入第一喷嘴之后 100米，车辆2驶入第一车辆检测传感器的瞬时车速为25米/秒，当前已进入第一车辆检测传感器位置的时间是0秒，那么当前车辆2位置=300-25×0=300米，即为距离首端喷嘴300米）；
步骤5：根据车辆的实时位置以及进入时的速度ＶＣ，预测出为避让该车而不可打开喷淋的喷嘴编号集合Ｕ2= {0-LＣ÷L3到（tdc×ＶＣ-LＣ）÷L3的实数}，0-LＣ÷L3和（tdc×ＶＣ-LＣ）÷L3中负数取0，正数取正整数舍去余数，对于该车辆是可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ3=Ｕ1-Ｕ2，当车辆大于1辆时，全部可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ=所有车辆对应Ｕ3的交集，进入步骤6；
示例：那么预测由车辆1不可打开喷淋的喷嘴编号集合Ｕ2={（0-（-100））÷10到（10×20-（-100））÷10的实数}={10到30的实数}={10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30}，预测由车辆2不可打开喷淋的喷嘴编号集合Ｕ2={（0-300）÷10到（10×25-300）÷10的实数}={-30到-5的实数，且负数取0}={0}（因为所有喷嘴编号中不含０，该集合表示没有不可打开的喷嘴），全部可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ＝{1-9的实数及31-100的实数}，可得首组可安全打开编号集合为{1,2,3,4}，进入步骤6；
步骤6：根据集合Ｕ按组依次打开喷嘴，首组打开集合{1,2,3,4}对应的喷嘴，并在总喷嘴编组集合Ｕ1中删除正在喷淋的喷嘴编号，即删除Ｕ1中的1,2,3,4元素，进入步骤7；
步骤7：判断当前正在喷淋的喷嘴编组是否即将达到单次喷淋时间tdc，否则继续喷淋并返回步骤7，是则进入步骤8；
步骤8：判断集合Ｕ1中全部喷嘴是否喷淋完毕，否则进入步骤9，是则进入步骤12；
步骤9：判断是否有可安全继续喷淋的喷嘴编号，即求集合Ｕ和集合Ｕ1的交集，交集不为空表示有可安全继续喷淋的喷嘴编号，是则进入步骤10，否则进入步骤11；
步骤10：打开集合Ｕ和集合Ｕ1的交集中在前一组喷嘴，并关闭当前喷嘴，返回步骤7；
步骤11：降低泵站机组输出频率，泵站机组水泵缓慢运行，返回步骤1；
步骤12：循环次数加１，判断是否达到设定的循环次数，否则进入步骤13，是则进入步骤14；
步骤13：恢复总喷嘴编组集合Ｕ1中所有的数，返回步骤1；
步骤14：关闭泵站机组，喷淋标志位设为0，结束喷淋。
Claims (1)
1.一种智能防冰除雪控制系统的喷嘴顺序控制方法，所述智能防冰除雪控制系统包括多个喷嘴，喷嘴在马路外侧边依次间隔排列，喷嘴依次分成多组，每组有多个喷嘴，其特征在于：当系统进入喷淋状态时，先判断路面是否结冰或积雪；
在路面结冰或积雪状态时，每组喷嘴按组依次喷淋设定的单次喷淋时间tdc；
在路面没有结冰且没有积雪状态时，每组喷嘴按组依次喷淋设定的单次喷淋时间tdc，当待执行喷淋喷嘴在设定喷淋时间段所在位置有车时，不启动该喷嘴所在组的喷嘴，而启动该喷嘴所在组的下一组喷嘴喷淋；
所述智能防冰除雪控制系统还包括控制器、喷淋间隔时间定时器、单次喷淋时间定时器、喷淋循环计数器、路面状态传感器、气象传感器、泵站机组和两个设置在路边的车辆检测传感器，喷淋间隔时间定时器用于标记喷淋间隔定时器开关状态和记录喷淋间隔时间，两个车辆检测传感器从来车方向由前往后依次为第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器，第一车辆检测传感器在第一个喷嘴前且距离第一个喷嘴为L1，铺设喷嘴路段长为L2，喷嘴间距相同且为L3,第二车辆检测传感器设置在铺设喷嘴路段的未端，喷嘴编号由首端到末端依次从1编设, 建立总喷嘴编组集合Ｕ1={1到L2÷L3的实数}, L2÷L3取正整数舍去余数；
所述控制方法包括如下步骤：当系统进入喷淋状态时，设定单次喷淋时间tdc和喷淋循环次数Ｎ；系统执行以下步骤：
步骤1：判断路面是否结冰，否则进入步骤2，是则进入步骤3；
步骤2：判断路面是否积雪，否则进入步骤4，是则进入步骤3；
步骤3：屏蔽车辆检测传感器信号，控制器依次下发喷嘴组打开命令，全部可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ＝Ｕ1，进入步骤6；
步骤4：根据系统末端和首端的车辆检测传感器上传的车辆信息，车辆进入第一车辆检测传感器位置时的速度ＶＣ和车辆已进入第一车辆检测传感器位置的时间tc，计算两个车辆检测传感器之间路段中每个车辆距离首端喷嘴的实时位置LＣ，LＣ= L1-ＶＣ×tc，进入步骤5；
步骤5：根据车辆的实时位置以及进入时的速度ＶＣ，预测出为避让该车而不可打开喷淋的喷嘴编号集合Ｕ2= {0-LＣ÷L3到（tdc×ＶＣ-LＣ）÷L3的实数}，0-LＣ÷L3和（tdc×ＶＣ-LＣ）÷L3中负数取0，正数取正整数舍去余数，对于该车辆是可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ3=Ｕ1-Ｕ2，当车辆大于1辆时，全部可安全打开喷嘴编号的集合Ｕ=所有车辆对应Ｕ3的交集，进入步骤6；
步骤6：根据集合Ｕ按组依次打开喷嘴，并在总喷嘴编组集合Ｕ1中删除正在喷淋的喷嘴编号，进入步骤7；
步骤7：判断当前正在喷淋的喷嘴编组是否即将达到单次喷淋时间tdc，否则继续喷淋并返回步骤7，是则进入步骤8；
步骤8：判断集合Ｕ1中全部喷嘴是否喷淋完毕，否则进入步骤9，是则进入步骤12；
步骤9：判断是否有可安全继续喷淋的喷嘴编号，即求集合Ｕ和集合Ｕ1的交集，交集不为空表示有可安全继续喷淋的喷嘴编号，是则进入步骤10，否则进入步骤11；
步骤10：打开集合Ｕ和集合Ｕ1的交集中在前一组喷嘴，并关闭当前喷嘴，返回步骤7；
步骤11：降低泵站机组输出频率，泵站机组水泵缓慢运行，返回步骤1；
步骤12：循环次数加1，判断是否达到设定的循环次数，否则进入步骤13，是则进入步骤14；
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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