CN112684202B - 一种行车的驱动和变速装置及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种行车的驱动和变速装置及其运行方法，涉及河流监测技术领域，解决行车根据水位变幅情况，来控制行车运行速度技术问题，本发明包括行车本体和底盘，行车本体两侧车轮横跨其下端相互平行的钢丝绳，车轮沿钢丝绳滑动，底盘下端有打滑监测装置,底盘上端安装有该集成电路板,打滑监测装置和集成电路板电性连接,所述底盘前后端都设有相同的步进电机,且连接行车本体两侧车轮,集成电路板电路连接所述步进电机，该运行方法是当行车出车工作前，主控芯片接收到岸边采集水位的设备通过无线通信发送过来的水位变幅信息，来决定此次出车测流工作的驱动方案，本发明具有控制调节行车速度和防止行车打滑的优点。

Description

一种行车的驱动和变速装置及其运行方法

技术领域

本发明涉及河流监测技术领域，具体为通过行车的驱动和变速装置以及运行方法监测河流流速的技术领域,用于监测某一时段内通过河道、渠道等某一过水断面的水流流量而设计的驱动装置及其运行方法。

背景技术

河流的水文数据中，流量是一个十分重要的参数，暴雨所形成的自然灾害往往能够从河流的流量中获取明显的征兆，千百年来人类从河水的泛滥中已经总结出一套行之有效的流量与灾害之间的明确关系。随着现代水文资料的不断丰富，以及运算能力的加强，已经能够通过流量的计算迅速的预测未来河流上游的流量对下游的影响。然而，传统对河流流量的监测往往需要沿河道设立多个监测点，通过有人或无人监测站对河道的流量进行监测。出于成本和费用的考虑，无论是有人还是无人监测站都需要建设和维护，监测站不能可能设立的非常密集，特别是在一些人迹罕至的地段很难设立永久性的监测站。因此，就目前现有的技术手段，对多数河流很难建立密集有效的实时监测系统。

天然河道是水流行进的路径，其过流断面形状、纵坡、水深等水力特性是多年冲淤的结果。对于某一断面而言，随着流量的增加，过水断面的水深、水面宽和流速也会增加，由此可见，水面宽、水深和流速是河道流量变化的直观体现，它们之间存在着某种必然关系。如能建立流量与这些参变量的函数关系，就可以通过水面宽、水深或流速反演实际流量。值得关注的是水面宽这个参数，通过航拍、卫星等遥测手段即能进行监测，如能建立其与流量的函数关系式，就可以对人迹难至的地区、山洪暴雨等极端气候、溃坝泄洪等水利工况的水文学水力学特征进行远程监测和实时评估，为进行科学研究和保证生命财产安全提供了便利和指导。

但为了测出不同位置的流速或水位的变化情况，需要提供一种驱动系统根据所获得的水流流速或水位变幅情况、打滑情况采取相对应的驱动模式，水位变幅大的时候，需要多次快速测量流量数据，以便得到多个涨落过程中的数据点，此时行车高速运行，若水位变幅不大时，行车低速运行，节省功耗以及行车还可以省电。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有行车驱动模式和速度单一，无法根据水位变幅情况，来调节、控制行车运行速度的问题，本发明提供一种行车的驱动和变速装置及其运行方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种行车的驱动和变速装置，包括行车本体和底盘，所述行车本体左右两侧具有车轮, 所述车轮横跨于其下端相互平行的两根钢丝绳，所述车轮位于行车本体的下端并贴合钢丝绳，所述底盘下端安装有打滑监测装置并通过螺栓固定在底盘上,所述底盘上端安装有该集成电路板,所述打滑监测装置和集成电路板电性连接,所述底盘前后端都设有步进电机,且二者连接行车本体左右两侧的车轮,所述集成电路板电路连接步进电机。

进一步说明，所述行车的驱动和变速装置具有监测水位设备,所述监测水位设备电信连接所述行车本体,行车本体内部具有的所述集成电路板上具有主控芯片,监测水位设备电信连通所述主控芯片。

进一步说明，所述打滑监测装置贴合于所述钢丝绳并位于钢丝绳的下端,打滑监测装置位于行车本体左右两侧中的任意一侧,所述流速雷达探头电性连接到集成电路板上。

进一步说明，所述打滑监测装置与步进电机都连接于所述集成电路板上的主控芯片；所述流速雷达探头也安装在行车下端的一侧并斜对河面。

一种行车的驱动和变速运行方法，其特征在于，包括步骤：

1)开始测流时，监测水位设备通过无线电台发送水位变幅信息到行车主控芯片；

2)所述主控芯片根据水位变幅信息确定此次测流过程中的电机驱动方式；

3)所述主控芯片根据事先设定好的驱动方式发送控制信号给驱动步进电机，进入低速或高速驱动模式；

4)所述驱动步进电机驱动车轮在钢丝绳上滚动运行，将要到达指定的需要采集流速的位置时，减速并停止到对应位置。

5)在行驶过程中检测到打滑的情况，切换为高扭矩模式，否则按既定方式驱动；

具体地说明:所述1)步骤前,岸边接入监测水位设备每隔一段时间采集一次水位数据并拿本次采集的水位数据与上一次采集的数据对比,判断涨水或降水的变幅情况，若超过设定的值，则通过无线通信发送水位变幅信息到行车主控芯片。

具体地说明:所述2)步骤后,所述主控芯片通过接收到的测流命令来确定此次测流过程中的电机驱动方式。

具体地说明:所述3)步骤后,所述主控芯片根据此次测流过程的驱动方案对驱动步进电机发送脉冲信号，发送的频率越高，驱动步进电机转动越快，发送的频率越低，驱动步进电机转动越慢。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的驱动和变速装置在底盘下端安装打滑监测装置及其上端有该集成电路板,打滑监测装置和集成电路板电性连接,底盘前后端设有驱动步进电机,集成电路板电路连接所述驱动步进电机，这样行车可以有不同速度在钢丝绳上滑动，不同的行车驱动方式。

2、本发明底盘下端有流速雷达探头和固定架,并且流速雷达探头通过固定架固定在所述底盘下端斜对河面并固定其角度，而流速雷达探头连接电路板，连接电路板与步进电机相接，所述集成电路板上的主控芯片与步进电机相接，主控芯片根据要预先监测的指定位置的水位变化情况来驱动行车运行情况，流速雷达探头采集这几个指定位置的水面流速。

3.本发明是一个电机带两个轮子，两个电机、四个轮子分不同情况驱动，既能保证行车自身稳定运行，又能提升数据测量的效率，主控芯片根据接收到的测流命令的频率对步进电机发送脉冲信号，发送的频率越高，车轮转动越快，发送的频率越低，车轮转动越慢。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明结构爆炸示意图；

图3是本发明行车运行流程示意图。

附图标记：1-行车本体、2-底盘、3-驱动步进电机、4-打滑监测装置、5-车轮、6-钢丝绳、7-驱动步进电机、8-集成电路板、81-主控芯片、9-流速雷达探头、10-固定架。

具体实施方式

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例1

如图1、2所示，本实施例提供一种行车的驱动和变速装置，包括行车本体1和底盘2，所述行车本体1左右两侧具有车轮5,所述车轮5横跨于其下端相互平行的两根钢丝绳6，所述车轮5位于行车本体1的下端并贴合钢丝绳6，所述底盘2下端安装有打滑监测装置4并通过螺栓固定在底盘2上,所述底盘2上端安装有该集成电路板8,所述打滑监测装置4和集成电路板8电性连接,所述底盘2前端设有驱动步进电机7，后端设有驱动步进电机3,且二者连接行车本体1左右两侧的车轮5,所述集成电路板8电路连接驱动步进电机3和驱动步进电机7。

所述打滑监测装置4贴合于所述钢丝绳6并位于钢丝绳6的下端,打滑监测装置4位于行车本体1左右两侧中的任意一侧,，所述打滑监测装置4与步进电机3和步进电机7都连接于所述集成电路板8上的主控芯片81。

如图2所示，所述底盘2下端具有流速雷达探头9和固定架10,所述固定架10通过螺杆固定在所述底盘2下端,所述流速雷达探头9通过螺杆固定在所述固定架10上，所述流速雷达探头9电性连接到集成电路板8上，所述流速雷达探头9也安装在行车下端的一侧并斜对河面，流速雷达探头9是用来采集河面流速的。

所述行车的驱动和变速装置具有监测水位设备(图中未示出),所述监测水位设备电信连接所述行车本体1,行车本体1内部具有的所述集成电路板8上具有主控芯片81,监测水位设备电信连通所述主控芯片81。

水位变幅是有专门的水位传感器来(该水位传感器设置于行车本体1上)检测，一般与安装于岸边的控制器(该控制器设置于岸边的监测水位设备上)组合使用。控制器每隔一定时间都会发送采集命令到水位传感器，水位传感器采集当前的水位数据后，反馈给控制器，控制器记录下每次采集到的数据。控制器会拿本次采集的水位数据与上一次采集的数据对比，如果涨水或降水的变幅超过(用户)设定的值，则控制器会通过无线通信，发送对应命令到行车本体1上的信号接受装置，信号接受装置再将信号传给主控芯片81，主控芯片81内装有软件驱动主控芯片81发送脉冲到步进电机来实现测流速。在行车接收收到测流命令时，就已经知晓此次测流是不是由于水位变幅大而触发，水位变幅的检测是在测流开始时进行的。而打滑是在行车行驶过程中监测的，监测机制已描述。

实施例2

1.一种行车的驱动和变速运行方法，其特征在于，包括步骤：

1)开始测流时，监测水位设备通过无线电台发送水位变幅信息到行车主控芯片81；

2)所述主控芯片81根据水位变幅信息确定此次测流过程中的电机驱动方式；

3)所述主控芯片81根据事先设定好的驱动方式发送控制信号给驱动步进电机3和驱动步进电机7，进入低速或高速驱动模式；

4)所述驱动步进电机3和驱动步进电机7驱动车轮5在钢丝绳6上滚动运行，将要到达指定的需要采集流速的位置时，减速并停止到对应位置。

5)在行驶过程中检测到打滑的情况，切换为高扭矩模式，否则按既定方式驱动；

具体地说明:所述1)步骤前,岸边接入监测水位设备每隔一段时间采集一次水位数据并拿本次采集的水位数据与上一次采集的数据对比,判断涨水或降水的变幅情况，若超过设定的值，则通过无线通信发送水位变幅信息到行车主控芯片81。

具体地说明:所述2)步骤后,所述主控芯片81通过接收到的测流命令来确定此次测流过程中的电机驱动方式。

具体地说明:所述3)步骤后,所述主控芯片81根据此次测流过程的驱动方案对驱动步进电机3和驱动步进电机7发送脉冲信号，发送的频率越高，驱动步进电机3和驱动步进电机 7转动越快，发送的频率越低，步进电机转动越慢。

实施例3

如图3所示，行车内部有前后两个电机(即:驱动步进电机3和驱动步进电机7)，可切换高速和低速模式，通过组合可达到不同效果：

1)高速

水位变幅大的时候，需要多次快速测量流量数据，以便得到多个涨落过程中的数据点。此时行车两个电机都高速运行。

2)省电

平时水位变幅不大时，行车可单个电机低速运行，节省功耗。

3)高扭矩

若碰到打滑严重的情况(轮子转速过快或轨道坡度大)，行车两个电机均低速运行，以达到高扭矩模式。

控制过程：由于行车为步进电机驱动，对步进电机发送脉冲的频率越高，电机旋转的速度越快，而频率越低，则速度越慢,根据步进电机的特性来看，转得慢则扭矩就大，就像汽车爬坡换低档，速度虽慢但更有力，对两个电机发送低频率脉冲就是高扭矩模式,而打滑是在行车行驶过程中监测的，监测机制已描述。

Claims (1)

1.一种行车的驱动和变速运行方法，其特征在于，包括行车的驱动和变速装置，包括行车本体(1）和底盘(2)，所述行车本体(1)左右两侧具有车轮(5),所述车轮(5)横跨于其下端相互平行的两根钢丝绳(6)，所述车轮(5)位于行车本体(1)的下端并贴合钢丝绳(6)，所述底盘(2)下端安装有打滑监测装置(4)并通过螺栓固定在底盘(2)上,所述底盘(2)上端安装有集成电路板(8),所述打滑监测装置(4)和集成电路板(8)电性连接,其特征在于:所述底盘(2)前后端都设有驱动步进电机(3,7),且二者连接行车本体(1)左右两侧的车轮(5),所述集成电路板(8)电路连接驱动步进电机(3,7)；

所述打滑监测装置(4)贴合于所述钢丝绳(6)并位于钢丝绳(6)的下端,打滑监测装置(4)位于行车本体(1)左右两侧中的任意一侧,流速雷达探头(9)电性连接到集成电路板(8)上；

所述行车的驱动和变速装置具有监测水位设备,所述监测水位设备电信连接所述行车本体(1),行车本体(1)内部具有的所述集成电路板(8)上具有主控芯片(81),监测水位设备电信连通所述主控芯片(81)；

所述打滑监测装置(4)与驱动步进电机(3,7)都连接于所述集成电路板(8)上的主控芯片(81)；所述流速雷达探头(9)也安装在行车下端的一侧并斜对河面；

该行车的驱动和变速装置的运行，包括步骤：

1)开始测流时，监测水位设备通过无线电台发送水位变幅信息到行车主控芯片(81)；

2)所述主控芯片(81)根据水位变幅信息确定此次测流过程中的电机驱动方式；

3)所述主控芯片(81)根据事先设定好的驱动方式发送控制信号给驱动步进电机(3,7)，进入低速或高速驱动模式；

4)所述驱动步进电机(3,7)驱动车轮(5)在钢丝绳(6)上滚动运行，将要到达指定的需要采集流速的位置时，减速并停止到对应位置；

5)在行驶过程中检测到打滑的情况，切换为高扭矩模式，否则按既定方式驱动；

所述1)步骤前,岸边接入监测水位设备每隔一段时间采集一次水位数据并拿本次采集的水位数据与上一次采集的数据对比,判断涨水或降水的变幅情况，若超过设定的值，则通过无线通信发送水位变幅信息到行车主控芯片(81)；

所述2)步骤后,所述主控芯片(81)通过接收到的测流命令来确定此次测流过程中的电机驱动方式；

所述3)步骤后,所述主控芯片(81)根据此次测流过程的驱动方案对驱动步进电机(3,7)发送脉冲信号，发送的频率越高，驱动步进电机(3,7)转动越快，发送的频率越低，驱动步进电机(3,7)转动越慢。