CN113944131A - 一种扫路机自动加水系统、扫路机及加水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫路机自动加水系统、扫路机及加水方法，属于环卫设备技术领域，该系统包括自动加水站、传感器组件、智能控制模块和注水模块；所述自动加水站内设有加水机构；所述注水模块包括注水槽，所述注水槽通过注水管道与扫路机上的水箱连通；所述加水机构、注水模块和传感器组件分别与智能控制模块连接；所述加水机构的出水口与自动加水站设置的水源连接，其加水口与通过智能控制模块控制行驶至自动加水站处的扫路机上的注水槽连接。本发明提高了扫路机加水作业的自动化程度和长时间作业能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种扫路机自动加水系统、扫路机及加水方法，属于环卫设备技术领域。
背景技术
扫路机在作业时出于降尘需要，需要喷洒清水。扫路机在作业时如遇到水箱缺水的情况，通常情况下，是由驾驶员操控扫路机到就近的露天消防栓或加水点通过软管向扫路机的水箱中补充清水。这种加水方式自动化程度低，且加水作业只能人工操作，在低温季节或寒冷地域，加水过程对驾驶员不够友好。进一步地，露天消防栓或加水点无法满足无人驾驶扫路机的加水需求。因此亟需一种自动化程度更高，通用性更强的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种扫路机自动加水系统、扫路机及加水方法，以解决现有技术中扫路机加水作业自动化程度低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用下述方案实现的：
本发明提供了一种扫路机自动加水系统，包括自动加水站、传感器组件、智能控制模块和注水模块；
所述自动加水站内设有加水机构；
所述注水模块包括注水槽，所述注水槽通过注水管道与扫路机上的水箱连通；
所述加水机构、注水模块和传感器组件分别与智能控制模块连接；所述加水机构的出水口与自动加水站设置的水源连接，其加水口与通过智能控制模块控制行驶至自动加水站处的扫路机上的注水槽连接。
优选的，所述加水机构包括加水管道、设置于加水管道末端加水口的加水支架、安装在加水管道之间的电磁阀和铜球阀；所述加水支架包括相连的底座和连杆，还设有第一电推杆，所述第一电推杆与连杆固连，驱动所述连杆上升与下降。
优选的，所述传感器组件包括设置于扫路机的水箱内部的液位传感器、设置于扫路机侧面的定位模块和测距传感器；
所述液位传感器监测水箱中的水位，当水位达到预设下限值时，发出缺水信号至智能控制模块；
所述定位模块引导扫路机进出自动加水站；
所述测距传感器实时监测扫路机与自动加水站的距离。
优选的，还包括视频监控模块和语音播报模块，分别设置于自动加水站顶棚下方和侧壁上，与智能控制模块连接。
优选的，所述智能控制模块包括设置在扫路机上的车载控制模块和设置在自动加水站内的地面控制模块，所述车载控制模块和地面控制模块通讯连接，所述加水机构和地面控制模块连接，所述注水模块和传感器组件与车载控制模块连接。
优选的，所述注水槽包括加水槽、铰接在加水槽上的水槽盖和设置于加水槽底部的底板，所述水槽盖上还设有电推杆。
本发明还提供了一种扫路机，采用上述扫路机自动加水系统进行自动加水。
本发明还提供了一种扫路机自动加水系统的自动加水方法，所述注水模块包括注水槽，所述注水槽通过注水管道与扫路机上的水箱连通；所述加水机构、注水模块和传感器组件分别与智能控制模块连接；所述传感器组件包括液位传感器，所述注水槽包括水槽盖，所述水槽盖上设有第二电推杆；所述自动加水站设有加水机构，所述加水机构的加水管道中设有电磁阀，所述加水机构的加水支架上设有第一电推杆；所述传感器组件包括设置于扫路机的水箱内部的液位传感器、设置于扫路机侧面的定位模块和测距传感器；所述语音播报模块与智能控制模块相连；
所述自动加水方法对于有人驾驶扫路机，包括：
液位传感器检测到水箱中水位到达设定下限时，发出缺水信号至智能控制模块；
停止当前清扫作业，扫路机行驶至自动加水站；
当加水站中无其他扫路机在进行加水作业时，扫路机进入加水位置；
“自动加水”按钮按下，智能控制模块控制第一和第二电推杆使水槽盖旋转打开以及加水口下降，当加水口和水槽盖的到位开关均向智能控制模块发出到位信号后，语音播报模块发出第一预设语音提示，智能控制模块控制电磁阀开启，加水口出水，扫路机的水箱开始加水；
液位传感器检测到扫路机的水箱中水位到达设定上限时，向智能控制模块发出满箱信号，智能控制模块控制电磁阀关闭，关闭并控制升起加水口、关闭水槽盖，扫路机完成加水作业，语音播报模块发出第二预设语音提示；
第二预设语音提示发出后扫路机离开自动加水站，返回发出缺水信号的位置，继续清扫作业。
本发明还提供了一种扫路机自动加水系统的自动加水方法，所述注水模块包括注水槽，所述注水槽通过注水管道与扫路机上的水箱连通；所述加水机构、注水模块和传感器组件分别与智能控制模块连接；所述传感器组件包括液位传感器，所述注水槽包括水槽盖，所述水槽盖上设有第二电推杆；所述自动加水站设有加水机构，所述加水机构的加水管道中设有电磁阀，所述加水机构的加水支架上设有第一电推杆；所述传感器组件包括设置于扫路机的水箱内部的液位传感器、设置于扫路机侧面的定位模块和测距传感器；所述语音播报模块与智能控制模块相连；
所述扫路机自动加水方法对于无人驾驶扫路机，包括：
液位传感器检测到水箱中水位到达设定下限时，发出缺水信号至智能控制模块；
智能控制模块记录当前扫路机位置信息，停止当前清扫作业，在地图中规划扫路机到自动加水站的行走路径，控制扫路机行驶至自动加水站；
扫路机与自动加水站通过智能控制模块进行无线通讯和信息识别，确保加水站内没有正在加水作业的其他扫路机后再控制扫路机进入加水站的加水位置，由传感器组件对扫路机停靠位置进行检测，确保扫路机准确停在加水作业位置；
智能控制模块控制第一和第二电推杆使水槽盖旋转打开以及加水口下降，当加水口和水槽盖的到位开关均向智能控制模块发出到位信号后，语音播报模块发出第一预设语音提示，智能控制模块控制电磁阀开启，加水口出水，扫路机的水箱开始加水；
液位传感器检测到扫路机的清水箱中水位到达设定上限时，向智能控制模块发出满箱信号，智能控制模块则控制电磁阀关闭，关闭并控制升起加水口、关闭水槽盖，扫路机完成加水作业，语音播报模块发出第二预设语音提示；
智能控制模块根据传感器信息判断加水作业已经完成，并根据地图信息规划路径，返回发出缺水信号的位置，继续清扫作业。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、本发明提供了一种扫路机自动加水系统及自动加水方法，以解决扫路机水箱中清水的自动补给问题，同时，本发明同样适用于无人驾驶类型的扫路机，提高扫路机加水作业的自动化程度和长时间作业能力。
2、本发明设置自动加水站，通过自动加水站的加水机构和扫路机上的注水模块相配合，智能化完成自动加水作业，效率高。
3、本发明设置传感器组件，切实保证扫路机准确进出自动加水站，并且提高无人驾驶扫路机的行驶安全性和智能化水平。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种自动加水系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种加水机构的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种加水支架的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种注水模块的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种注水槽的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种传感器组件的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种自动加水站的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种加水方法的流程示意图；
其中，附图标记为：1、车载控制模块；2、地面控制模块；3、加水机构；4、注水模块；5、传感器组件；6、视频监控模块；7、语音播报模块；8、自动加水站体；31、加水支架；32、第一电推杆；33、电磁阀；34、铜球阀；35、单头螺纹接头；36、双头螺纹接头；37、加水管道；38、水源；41、注水槽；42第二电推杆；43、L型管；44、Z型管；45、透明钢丝水管；51、液位传感器；52、定位模块；53、激光雷达；54、深度相机；55、毫米波雷达；56、超声波传感器；81、立柱；82、地基连接座；83、横梁；84、支撑梁；85、瓦铝板；311、底座；312、连杆；411、加水槽；412、水槽盖；413、底板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种扫路机自动加水系统，由车载控制模块1、地面控制模块2、加水机构3、注水模块4、传感器组件5、视频监控模块6、语音播报模块7、自动加水站体8及扫路机组成，所述自动加水站由地面控制模块2、加水机构3、视频监控模块6、语音播报模块7和自动加水站体8组成；所述车载控制模块1和地面控制模块2共同组成智能控制模块，用于传感器信号识别与处理，数据通信，动作指令的发出，逻辑控制和状态监测。其中，地面控制模块2，置于自动加水站体8内，包括地面智能控制模块和地面无线数据通讯模块，用于无线数据通讯，加水机构3的动作控制，视频监控模块的控制和语音播报模块的控制。而车载控制模块1，设置于驾驶舱内部，包括车载智能控制模块和车载无线数据通讯模块，对于有人驾驶扫路机，车载控制模块用于扫路机与自动加装置间指令信息无线数据通讯，状态监测，行驶系统、清扫系统、举升系统和注水模块4等动作的控制；对于无人驾驶扫路机，车载控制模块用于扫路机与自动加装置间指令信息无线数据通讯，状态监测，行驶系统、清扫系统、举升系统和注水模块4等动作的控制，传感器信号识别与处理，储存地图信息，路径规划，自动避障等动作的控制。
如图2所示，加水机构3，置于自动加水站体8内，包括加水支架31，第一电推杆32，电磁阀33，铜球阀34，单头螺纹接头35，双头螺纹接头36，加水管道37和水源38。单头螺纹接头35和双头螺纹接头36将加水管道和电磁阀33以及铜球阀34连接在一起，电磁阀33和铜球阀34分别控制加水管路的通断和加水管路的流量大小。
如图3所示，加水支架31包括底座311和连杆312，由第一电推杆32驱动加水支架31中的连杆312实现加水口的上升与下降。
如图4所示，注水模块4，设置于扫路机驾驶舱的顶部，包括注水槽41、第二电推杆42、L型管43、Z型管44和透明钢丝水管45，注水槽41通过水管与扫路机上的清水箱连通，用于向扫路机的清水箱中注水。
如图5所示，注水槽41包括加水槽411、水槽盖412和底板413；注水槽41包括加水槽411、铰接在加水槽411上的水槽盖412和设置于加水槽底部的底板413，所述水槽盖412上还设有第二电推杆42，用于水槽盖412的旋转打开与关闭。
如图6所示，传感器组件5，对于有人驾驶扫路机，包括液位传感器51，其设置于水箱内部，用于水箱内水位信号的采集；对于无人驾驶扫路机，除包括液位传感器51之外，还包括定位模块52，激光雷达53，深度相机54，毫米波雷达55和超声波传感器56。用于扫路机水箱水位监测，环境感知和位置监测等数据的采集。
如图7所示，自动加水站体8包括立柱81，地基连接座82，横梁83，支撑梁84和瓦铝板85，通过焊接、螺栓连接等方式与其他各个部件连接起来，从而可以形成一个牢固的整体。主要用于提供水源38、为扫路机提供加水作业位置，并且为加水机构3、地面控制模块2、视频监视系统6和语音播报模块7提供安装位置。所述视频监控模块6，置于自动加水站体8顶棚的下方，通过视频信息监测自动加水装置的工作状态，实现扫路机识别、加水口位置监测和故障识别；所述语音播报模块7，置于自动加水站体8侧壁内侧，用于在加水作业开始和结束时发出语音提示。
实施例2
本实施例提供一种扫路机，采用实施例1所述的扫路机自动加水系统进行自动加水，提高扫路机加水作业的自动化程度和长时间作业能力。
实施例3
本实施例提供了一种扫路机自动加水系统的自动加水方法，基于上述实施例1所述的扫路机自动加水系统实现，如图8所示：
对于有人驾驶扫路机，
扫路机在执行清扫作业过程中，置于扫路机清水箱中的液位传感器51检测到扫路机的水箱中水位到达设定下限WE时，发出水箱缺水报警信号；
驾驶员收到缺水信号后观察周围环境并停止当前清扫作业，驾驶扫路机以转场速度V2前往自动加水站；
在到达自动加水站时，驾驶员目视判断自动加水站内无其他正在加水的扫路机后，驾驶扫路机以进站速度V3进入加水位置；
驾驶员目视观测扫路机是否已正确停在加水位置上，若位置正确，则执行加水作业，否则，驾驶扫路机退出加水站重新进站；
驾驶员须按下置于驾驶室内的“自动加水”开关，由车载控制模块1向第二电推杆42发出指令，控制水槽盖412旋转打开，同时，地面控制模块2控制第一电推杆32使自动加水支架312下降。当水槽盖412和自动加水支架312的到位开关分别向车载控制模块1和地面控制模块2发出到位信号后，地面控制模块2控制语音播报模块7发出“开始加水”的提示，同时，地面控制模块2控制电磁阀33开启，加水管37出水，扫路机的清水箱开始加水；
当置于扫路机清水箱中的液位传感器51检测到水箱水位达到设定上限WF时，向车载控制模块1反馈满箱信号，车载控制模块1与地面控制模块2进行通讯，并由地面控制模块2控制电磁阀33关闭、控制第一电推杆32升起自动加水支架312、关闭水槽盖412和语音播报模块7发出“加水完成”的提示，扫路机完成加水作业；
驾驶员在听到“加水完成”的提示后，驾驶扫路机驶离自动加水站，继续清扫作业。
对于无人驾驶扫路机，
扫路机在执行清扫作业过程中，置于扫路机清水箱中的液位传感器51检测到扫路机的水箱中水位到达设定下限WE时，发出水箱缺水报警信号；
车载控制模块1接收到水箱缺水信号后，记录当前扫路机的位置信息作为清扫作业的中断点P，并控制扫路机抬起扫刷、关闭水泵、关闭风机、关闭扫刷电机，行进速度从作业速度V1减速至停止，同时，在地图中规划扫路机到自动加水站的行走路径。车载控制模块1控制扫路机的行走和转向机构按照规划的路径以转场速度V2前往目标自动加水站。
在距离加水站K米时，车载控制模块1与加水站的地面控制模块2建立通讯连接，通过视频监视系统6的数据判断自动加水站内无其他正在加水的扫路机后，车载控制模块1控制无人驾驶扫路机由转场速度V2减速至进站速度V3，并关闭无人驾驶扫路机的自动避障功能，开启距离检测及定位检测功能，在定位模块52的引导下，控制扫路机进入自动加水站。一方面，置于车身四周的激光雷达53和超声波雷达56实时检测扫路机的左侧面与加水站侧壁间的距离DS，另一方面置于车身前端的激光雷达53、深度相机54、毫米波雷达55和超声波雷达56实时检测扫路机的驾驶室的前端与加水站末端间的距离DF，车载控制模块1则根据传感器系统5检测的信息结合位置数据对扫路机的姿态进行调整，使得DSmin≦DS≦DSmax，并且当DF＝D时，D为扫路机的车长，扫路机停止；
需要单独说明的是，V3﹤V1﹤V2；
在扫路机停止后，由传感器系统5对扫路机的停靠位置进行检测，即：DSmin≦DS≦DSmax，且D-ΔD≦DF≦D+ΔD，以检查扫路机是否正确停在了加水作业位置上，若检测通过，则执行加水作业，否则，扫路机退出加水站重新进站，若重复进站次数大于N，地面控制模块2则向监控室发出报警信号；
扫路机正确地停在加水位置后，车载控制模块1向第二电推杆42发出指令，控制水槽盖412旋转打开，同时，地面控制模块2控制第一电推杆32使加水支架312下降。当水槽盖412和自动加水支架312的到位开关分别向车载控制模块1和地面控制模块2发出到位信号后，语音播报模块7发出“开始加水”的提示，地面控制模块2控制电磁阀33开启，加水管37出水，扫路机的清水箱开始加水；
当置于扫路机清水箱中的液位传感器51检测到水箱水位达到设定上限WF时，向车载控制模块1发出满箱信号，车载控制模块1与地面控制模块2进行通讯，并由地面控制模块2控制电磁阀33关闭、控制第一电推杆32升起自动加水支架312、关闭水槽盖412和语音播报模块7发出“加水完成”的提示，扫路机完成加水作业；
车载控制模块1根据地图规划路径，返回发出水箱缺水信号的中断点P，继续清扫作业。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种扫路机自动加水系统，其特征在于，包括自动加水站、传感器组件、智能控制模块和注水模块；
所述自动加水站内设有加水机构；
所述注水模块包括注水槽，所述注水槽通过注水管道与扫路机上的水箱连通；
所述加水机构、注水模块和传感器组件分别与智能控制模块连接；所述加水机构的出水口与自动加水站设置的水源连接，其加水口与通过智能控制模块控制行驶至自动加水站处的扫路机上的注水槽连接。
2.根据权利要求1所述的扫路机自动加水系统，其特征在于，所述加水机构包括加水管道、设置于加水管道末端加水口的加水支架、安装在加水管道之间的电磁阀和铜球阀；所述加水支架包括相连的底座和连杆，还设有第一电推杆，所述第一电推杆与连杆固连，驱动所述连杆上升与下降。
3.根据权利要求1所述的扫路机自动加水系统，其特征在于，所述传感器组件包括设置于扫路机的水箱内部的液位传感器、设置于扫路机侧面的定位模块和测距传感器；
所述液位传感器监测水箱中的水位，当水位达到预设下限值时，发出缺水信号至智能控制模块；
所述定位模块引导扫路机进出自动加水站；
所述测距传感器实时监测扫路机与自动加水站的距离。
4.根据权利要求1所述的扫路机自动加水系统，其特征在于，还包括视频监控模块和语音播报模块，分别设置于自动加水站顶棚下方和侧壁上，与智能控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的扫路机自动加水系统，其特征在于，所述智能控制模块包括设置在扫路机上的车载控制模块和设置在自动加水站内的地面控制模块，所述车载控制模块和地面控制模块通讯连接，所述加水机构和地面控制模块连接，所述注水模块和传感器组件与车载控制模块连接。
6.根据权利要求1所述的扫路机自动加水系统，其特征在于，所述注水槽包括加水槽、铰接在加水槽上的水槽盖和设置于加水槽底部的底板，所述水槽盖上还设有第二电推杆。
7.一种扫路机，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的扫路机自动加水系统进行自动加水。
8.一种适用于权利要求1中所述的扫路机自动加水系统的自动加水方法，其特征在于，所述注水模块包括注水槽，所述注水槽通过注水管道与扫路机上的水箱连通；所述加水机构、注水模块和传感器组件分别与智能控制模块连接；所述传感器组件包括液位传感器，所述注水槽包括水槽盖，所述水槽盖上设有第二电推杆；所述自动加水站设有加水机构，所述加水机构的加水管道中设有电磁阀，所述加水机构的加水支架上设有第一电推杆；所述传感器组件包括设置于扫路机的水箱内部的液位传感器、设置于扫路机侧面的定位模块和测距传感器；所述语音播报模块与智能控制模块相连；
所述自动加水方法对于有人驾驶扫路机，包括：
液位传感器检测到水箱中水位到达设定下限时，发出缺水信号至智能控制模块；
停止当前清扫作业，扫路机行驶至自动加水站；
当加水站中无其他扫路机在进行加水作业时，扫路机进入加水位置；
“自动加水”按钮按下，智能控制模块控制第一和第二电推杆使水槽盖旋转打开以及加水口下降，当加水口和水槽盖的到位开关均向智能控制模块发出到位信号后，语音播报模块发出第一预设语音提示，智能控制模块控制电磁阀开启，加水口出水，扫路机的水箱开始加水；
液位传感器检测到扫路机的水箱中水位到达设定上限时，向智能控制模块发出满箱信号，智能控制模块控制电磁阀关闭，关闭并控制升起加水口、关闭水槽盖，扫路机完成加水作业，语音播报模块发出第二预设语音提示；
第二预设语音提示发出后扫路机离开自动加水站，返回发出缺水信号的位置，继续清扫作业。
9.一种适用于权利要求1中所述的扫路机自动加水系统的自动加水方法，其特征在于，所述注水模块包括注水槽，所述注水槽通过注水管道与扫路机上的水箱连通；所述加水机构、注水模块和传感器组件分别与智能控制模块连接；所述传感器组件包括液位传感器，所述注水槽包括水槽盖，所述水槽盖上设有第二电推杆；所述自动加水站设有加水机构，所述加水机构的加水管道中设有电磁阀，所述加水机构的加水支架上设有第一电推杆；所述传感器组件包括设置于扫路机的水箱内部的液位传感器、设置于扫路机侧面的定位模块和测距传感器；所述语音播报模块与智能控制模块相连；
所述扫路机自动加水方法对于无人驾驶扫路机，包括：
液位传感器检测到水箱中水位到达设定下限时，发出缺水信号至智能控制模块；
智能控制模块记录当前扫路机位置信息，停止当前清扫作业，在地图中规划扫路机到自动加水站的行走路径，控制扫路机行驶至自动加水站；
扫路机与自动加水站通过智能控制模块进行无线通讯和信息识别，确保加水站内没有正在加水作业的其他扫路机后再控制扫路机进入加水站的加水位置，由传感器组件对扫路机停靠位置进行检测，确保扫路机准确停在加水作业位置；
智能控制模块控制第一和第二电推杆使水槽盖旋转打开以及加水口下降，当加水口和水槽盖的到位开关均向智能控制模块发出到位信号后，语音播报模块发出第一预设语音提示，智能控制模块控制电磁阀开启，加水口出水，扫路机的水箱开始加水；
液位传感器检测到扫路机的清水箱中水位到达设定上限时，向智能控制模块发出满箱信号，智能控制模块则控制电磁阀关闭，关闭并控制升起加水口、关闭水槽盖，扫路机完成加水作业，语音播报模块发出第二预设语音提示；
智能控制模块根据传感器信息判断加水作业已经完成，并根据地图信息规划路径，返回发出缺水信号的位置，继续清扫作业。
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