CN114371706A - 一种压路机控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压路机控制系统及控制方法，所述系统包括发动机转速控制模块、行走控制模块、振动控制模块、洒水控制模块、驻车制动模块、数据采集模块、信息显示模块、故障报警模块、散热控制模块和系统配置模块等模块，通过发动机转速控制模块可以控制压路机发电机的转速；通过行走控制模块可以控制压路机的行驶方向和行驶速度；通过振动控制模块可以根据压路机工作指令控制压路机的振动轮工作；通过洒水控制模块和散热控制模块可以给压路机散热。本发明能够实现自动、准确的压路机整车控制，提高了压路机的工作效率，在保证压路机控制性能的同时降低控制成本。

Description

一种压路机控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种压路机控制系统及控制方法，属于工程机械压路机控制技术领域。

背景技术

压路机作为一种常见的工程机械设备，主要用于在道路维修过程中进行路面碾压作业。目前压路机主要靠人工控制施工，在施工过程中，道路作业区域一般需要多次反复碾压，施工时间较长，且需要进行的控制操作较多，人工驾驶压路机施工的劳动强度大，而且容易出现人为失误，施工人力成本高且施工效果残次不齐。

目前，压路机等工程机械设备开始往自动化控制方向发展，通过计算机自动控制来代替部分或全部人力控制操作，但是现有的压路机控制系统一般只侧重控制压路机的一个或几个部分，且控制性能一般。

发明内容

为了解决现有压路机控制中存在的问题，本发明提出了一种新的压路机控制系统及控制方法，能够有效提高压路机的控制性能，提高压路机工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

第一方面，本发明提出了一种压路机控制系统，包括：

发动机转速控制模块，用于控制压路机发电机的转速；

行走控制模块，用于控制压路机的行驶方向和行驶速度；

振动控制模块，用于根据压路机工作指令控制压路机的振动轮工作；

洒水控制模块，用于根据开关信号控制压路机水泵继电器的开关；

驻车制动模块，用于根据开关信号控制压路机制动阀的开关；

数据采集模块，用于采集压路机的传感数据和系统参数；

信息显示模块，用于读取并显示压路机的传感数据和控制系统参数。

结合第一方面，进一步的，所述传感数据包括压路机位置坐标、压路机水温、液压油温、振动轮表面温度；所述系统参数包括发电机转速、行驶方向、行驶速度、振动轮工作状态、水泵继电器开关量、制动阀开关量。

结合第一方面，进一步的，系统还包括故障报警模块，所述故障报警模块用于将采集到的传感数据和系统参数与预设阈值比较，当传感数据或系统参数不满足阈值要求时，生成对应的故障报警信息。

结合第一方面，进一步的，所述系统还包括散热控制模块，所述散热控制模块用于根据开关信号控制压路机散热风扇的开关、转速。

结合第一方面，进一步的，所述系统还包括系统配置模块，所述系统配置模块用于存储压路机的系统参数和标定参数。

结合第一方面，进一步的，所述振动控制模块包括指令接收子模块、振动方向控制子模块、振动频率控制子模块，所述指令接收子模块用于接收上位机输出的压路机工作指令，对压路机工作指令进行解析后将振动轮工作信息传输到振动方向控制子模块和振动频率控制子模块，振动方向控制子模块根据振动轮工作信息控制振动轮的振动方向，振动频率控制子模块根据振动轮工作信息控制振动轮的振动频率。

第二方面，本发明提出了一种压路机控制方法，包括如下步骤：

根据压路机启动和进场指令控制压路机行驶至工作区域；

根据压路机工作指令控制压路机振动轮工作；

在压路机工作过程中，实时获取压路机传感数据和系统参数，一方面根据压路机传感数据控制水泵继电器开关和散热风扇开关，另一方面根据压路机传感数据和系统参数进行系统监控和故障报警；

当压路机工作完成后，根据压路机离场指令控制压路机离开工作区域；

当压路机到达停机坐标后，控制压路机制动阀完成停车。

结合第二方面，进一步的，根据压路机启动和进场指令控制压路机行驶至工作区域的方法为：

获取压路机启动和进场指令；

根据压路机启动指令启动压路机的发动机，并控制发动机的转速大小；

根据压路机进场指令和压路机的位置坐标控制压路机行驶方向和行驶速度，将压路机行驶至工作区域。

结合第二方面，进一步的，根据压路机传感数据控制水泵继电器开关和散热风扇开关的方法为：

当压路机点火启动后，打开散热风扇，并实时获取压路机水温和液压油温；

根据压路机水温和液压油温控制散热风扇的转动速度；

当压路机停机后，关闭散热风扇；

当振动轮开始工作后，根据压路机的行驶速度和振动轮表面温度计算洒水频率；

根据洒水频率输出周期性的洒水控制信号，控制水泵继电器开关，对振动轮喷水。

结合第二方面，进一步的，根据压路机传感数据和系统参数进行系统监控和故障报警的方法为：

读取并显示压路机传感数据和系统参数；

将压路机传感数据和系统参数分别与预设阈值比较，当传感数据或系统参数不满足阈值要求时，生成对应的故障报警信息。

采用以上技术手段后可以获得以下优势：

本发明提出了一种压路机控制系统及控制方法，根据压路机控制需求构建了多个功能模块，分别对压路机的各个硬件结构进行工作控制，通过发动机转速控制、压路机行驶控制实现压路机的启动和运行控制，通过振动轮控制实现压路的工作控制，通过软硬结合能够完成压路机的绝大部分动作，提高压路机的自动化程度和控制精准度，减少人力工作量。在压路机工作过程中，本发明通过洒水、散热等手段对压路机进行散热保护，同时获取压路机实时工作信息，进行故障报警，提高了压路机控制的安全性和稳定性。

本发明能够实现自动、准确的压路机整车控制，提高了压路机的工作效率，在保证压路机控制性能的同时降低控制成本。

附图说明

图1为本发明压路机控制系统的结构示意图；

图2为本发明压路机控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：

本发明提出了一种压路机控制系统，同时支持人工驾驶和无人驾驶，如图1所示，主要包括发动机转速控制模块、行走控制模块、振动控制模块、洒水控制模块、驻车制动模块、数据采集模块、信息显示模块、故障报警模块、散热控制模块和系统配置模块。

发动机转速控制模块主要用于控制压路机发电机的转速，为压路机整车提供动力。发动机是压路机的动力源头，发动机转速的大小直接影响压路机的工作效率。在人工驾驶的时候，压路机点火后可以通过压路机控制面板上的高底按钮输出控制信号，进而控制发动机转速的升降；在无人驾驶的时候，可以根据预先设置的转速要求和控制逻辑代码自动控制发动机转速，还可以通过远程组件接收来自控制中心的控制信号，进而控制发动机转速。

行走控制模块主要用于控制压路机的行走，具体包括不同档位下的行驶方向和行驶速度控制。在人工驾驶的时候，压路机工作过程中通过控制手柄切换行驶档位，行走控制模块接收放到手柄的信号后，控制对应的泵与马达电流输出，保证压路机的行驶速度与控制手柄对应的设定速度一致，通过控制方向盘调整行驶方向；在无人驾驶的时候，行走控制模块可以根据压路机的实时坐标、目标工作区域、道路情况生成压路机行驶路径，并根据行驶路径自动调整压路机的行驶方向，与此同时，可以根据压路机的作业时间要求和行驶路径长度自动调整压路机行驶速度。

振动控制模块主要用于根据压路机工作指令控制压路机的振动轮工作。振动轮是压路机实施作业的主要工作装置，压路机在工作过程中，通过振动轮的振动对地面实现有效的压实，根据路面的压实情况，可以通过控制面板上的按键选择前\后振、高\低振模式，振动控制模块在接收到对应信号后，控制不同的振动马达工作实现预设的工作要求；此外，振动控制模块还可以根据预设的振动频率、振动方向或来自控制中心的控制信号，控制振动轮工作。

振动控制模块包括指令接收子模块、振动方向控制子模块、振动频率控制子模块，其中，指令接收子模块用于接收上位机输出的压路机工作指令，比如控制面板的按键信号、控制中心的控制信号等，对压路机工作指令进行解析后将振动轮工作信息（振动方向和振动频率）传输到振动方向控制子模块和振动频率控制子模块，振动方向控制子模块根据振动轮工作信息控制振动轮的振动方向，振动频率控制子模块根据振动轮工作信息控制振动轮的振动频率。

洒水控制模块主要用于根据开关信号控制压路机水泵继电器的开关，在压路机作业时对振动轮进行间歇喷水，防止振动轮因接触高温沥青导致振动轮的损坏，通过洒水可以控制振动轮表面温度，保证压路机正常施工。在压路机作业过程中，洒水控制模块可以根据压路机的行驶速度和振动轮表面温度控制压路机洒水的频率，在压路机静止时，洒水控制模块停止洒水。

散热控制模块主要用于根据开关信号控制压路机散热风扇的开关、转速，进而控制压路机水温和液压油温，防止温度过高影响压路机施工效率。当水温或者油温处在较高的温度时，散热控制模块控制风扇转速保持在较高速度，保证水温与油温不会继续升高；当水温或者油温处在较低的温度时，散热控制模块控制风扇转速保持在低位，降低散热系统消耗的能量。

驻车制动模块主要用于根据开关信号控制压路机制动阀的开关，当压路机需要停止时，操作者可以通过驻车制动开关控制制动阀的开启，制动阀开启后压路机便可以停稳，当操作者再次操纵制动开关后，便可以正常驾驶压路机。驻车制动模块能够稳定车辆，避免压路机在斜坡路面停车时由于溜车造成事故。

数据采集模块主要用于采集压路机的传感数据和系统参数。数据采集模块包括GPS定位、温度传感器、湿度传感器、粉尘检测仪等测量设备，还包括分别连接系统内其他模块和测量设备的MCU芯片，通过测量设备和电路可以实时采集到压路机的传感数据和系统参数。其中，传感数据主要包括压路机位置坐标、压路机水温、液压油温、振动轮表面温度等数据；系统参数主要包括发电机转速、行驶方向、行驶速度、振动轮工作状态、水泵继电器开关量、散热风扇开关量和转速、制动阀开关量等。

信息显示模块主要用于读取并显示压路机的传感数据和控制系统参数。信息显示模块包括设置在压路机上的显示屏和设置在远端控制中心的显示屏，通过远程系统可以将压路机的信息传输到远端显示，便于压路机操作者或远程人员了解压路机状态。

故障报警模块主要用于将采集到的传感数据和系统参数与预设阈值比较，当传感数据或系统参数不满足阈值要求时，生成对应的故障报警信息。在本发明系统中设置有多个阈值或阈值范围，不同的参数可以与对应阈值比较，以便进行故障报警，比如，当压路机水温超过预设的水温阈值时进行水温过高报警，当振动轮表面温度超过预设的振动轮温度阈值时进行振动轮温度过高报警，当压路机实时位置坐标与目标坐标的距离差超过预设的距离阈值时进行压路机偏航报警，当发电机转速过大或过小，不在转速阈值范围内时进行发电机转速异常报警。

系统配置模块主要用于存储压路机的系统参数和标定参数。系统配置模块将压路机控制系统中的行走手柄参数、泵参数、马达参数、传感器参数、维护保养时间、洒水频率参数、散热风扇控制参数、振动工作时间等存入控制器EEPROM中。在压路机启动后，系统从EEPROM中读取参数，保证压路机控制系统的正常运行。系统配置模块还提供参数修改界面，输入用户名、密码确认有修改权限后，可以在修改界面上修改参数并保存到控制器的EEPROM中。

在本发明系统的基础上，本发明还提出了一种压路机控制方法，如图2所示，具体包括如下步骤：

步骤A、根据压路机启动和进场指令控制压路机行驶至工作区域。

步骤A01、获取压路机启动和进场指令。人工操作压路机的按键或手柄后可以生成对应的压路机启动指令和进场指令，系统还可以根据预设参数或远程控制自动生成启动指令和进场指令。压路机启动指令和进场指令中包含了压路机启动和行驶所需的信息，比如发动机转速、行驶方向、行驶速度、目标工作区域等。

步骤A02、解析压路机启动指令和进场指令，并将指令分别转换为点火启动信号、发动机转速调节信号、行驶信号、行驶方向调节信号和行驶速度调节信号等控制信号。

步骤A03、根据点火启动信号启动压路机的发动机，并根据发动机转速调节信号控制发动机的转速大小。

步骤A04、根据行驶信号控制压路机开始行驶，并在行驶过程中，根据行驶方向调节信号、行驶速度调节信号和压路机的实时位置坐标控制压路机行驶方向和行驶速度，将压路机行驶至工作区域。

步骤B、根据压路机工作指令控制压路机振动轮工作。压路机工作指令包括振动轮工作时间、振动轮振动方向和振动频率等信息，根据压路机工作信号可以控制振动轮工作并调整振动轮的振动频率和振动方向。

步骤C、在压路机工作过程中，实时获取压路机传感数据和系统参数，一方面根据压路机传感数据控制水泵继电器开关和散热风扇开关，另一方面根据压路机传感数据和系统参数进行系统监控和故障报警。

步骤C01、压路机点火启动后，采集压路机位置坐标、压路机水温、液压油温、振动轮表面温度、发电机转速、行驶方向、行驶速度、振动轮工作状态、水泵继电器开关量、散热风扇开关量和转速、制动阀开关量等数据。

步骤C02、由于压路机点火启动后压路机水温和液压油温就会开始上升，因此需要先打开散热风扇，开始散热；压路机工作过程中，可以根据压路机水温和液压油温的高低控制散热风扇的转动速度；当压路机停机后，关闭散热风扇。

步骤C03、当振动轮开始工作后，根据压路机的行驶速度和振动轮表面温度计算洒水频率；根据洒水频率输出周期性的洒水控制信号，控制水泵继电器开关，对振动轮喷水。

步骤C03、将采集到的数据分别与预设阈值比较，当传感数据或系统参数不满足阈值要求时，生成对应的故障报警信息。

步骤D、当压路机工作完成后，根据压路机离场指令控制压路机离开工作区域。

步骤E、当压路机到达停机坐标后，控制压路机制动阀完成停车。

此外，本发明方法还包括数据存储、数据显示、参数配置等操作步骤，确保压路机控制的完整性、稳定性。

本发明系统和方法同时支持手动和自动控制，可以由操作员驾驶压路机、操作按键和手柄，配合本发明系统进行压路机控制，还可以通过预设信息或远程遥控配合本发明系统进行压路机控制。通过本发明系统和方法能够实现自动、准确的压路机整车控制，提高了压路机的自动化程度和控制精准度，减少人力工作量，提高了压路机的工作效率，与此同时还通过洒水、散热、故障报警等手段提高了压路机控制的安全性和稳定性，在保证压路机控制性能的同时降低控制成本。

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 (10)

1.一种压路机控制系统，其特征在于，包括：

发动机转速控制模块，用于控制压路机发电机的转速；

行走控制模块，用于控制压路机的行驶方向和行驶速度；

振动控制模块，用于根据压路机工作指令控制压路机的振动轮工作；

洒水控制模块，用于根据开关信号控制压路机水泵继电器的开关；

驻车制动模块，用于根据开关信号控制压路机制动阀的开关；

数据采集模块，用于采集压路机的传感数据和系统参数；

信息显示模块，用于读取并显示压路机的传感数据和控制系统参数。

2.根据权利要求1所述的一种压路机控制系统，其特征在于，所述传感数据包括压路机位置坐标、压路机水温、液压油温、振动轮表面温度；所述系统参数包括发电机转速、行驶方向、行驶速度、振动轮工作状态、水泵继电器开关量、制动阀开关量。

3.根据权利要求2所述的一种压路机控制系统，其特征在于，系统还包括故障报警模块，所述故障报警模块用于将采集到的传感数据和系统参数与预设阈值比较，当传感数据或系统参数不满足阈值要求时，生成对应的故障报警信息。

4.根据权利要求1所述的一种压路机控制系统，其特征在于，所述系统还包括散热控制模块，所述散热控制模块用于根据开关信号控制压路机散热风扇的开关、转速。

5.根据权利要求1所述的一种压路机控制系统，其特征在于，所述系统还包括系统配置模块，所述系统配置模块用于存储压路机的系统参数和标定参数。

6.根据权利要求1所述的一种压路机控制系统，其特征在于，所述振动控制模块包括指令接收子模块、振动方向控制子模块、振动频率控制子模块，所述指令接收子模块用于接收上位机输出的压路机工作指令，对压路机工作指令进行解析后将振动轮工作信息传输到振动方向控制子模块和振动频率控制子模块，振动方向控制子模块根据振动轮工作信息控制振动轮的振动方向，振动频率控制子模块根据振动轮工作信息控制振动轮的振动频率。

7.一种压路机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据压路机启动和进场指令控制压路机行驶至工作区域；

根据压路机工作指令控制压路机振动轮工作；

在压路机工作过程中，实时获取压路机传感数据和系统参数，一方面根据压路机传感数据控制水泵继电器开关和散热风扇开关，另一方面根据压路机传感数据和系统参数进行系统监控和故障报警；

当压路机工作完成后，根据压路机离场指令控制压路机离开工作区域；

当压路机到达停机坐标后，控制压路机制动阀完成停车。

8.根据权利要求7所述的一种压路机控制方法，其特征在于，根据压路机启动和进场指令控制压路机行驶至工作区域的方法为：

获取压路机启动和进场指令；

根据压路机启动指令启动压路机的发动机，并控制发动机的转速大小；

根据压路机进场指令和压路机的位置坐标控制压路机行驶方向和行驶速度，将压路机行驶至工作区域。

9.根据权利要求7所述的一种压路机控制方法，其特征在于，根据压路机传感数据控制水泵继电器开关和散热风扇开关的方法为：

当压路机点火启动后，打开散热风扇，并实时获取压路机水温和液压油温；

根据压路机水温和液压油温控制散热风扇的转动速度；

当压路机停机后，关闭散热风扇；

当振动轮开始工作后，根据压路机的行驶速度和振动轮表面温度计算洒水频率；

根据洒水频率输出周期性的洒水控制信号，控制水泵继电器开关，对振动轮喷水。

10.根据权利要求7所述的一种压路机控制方法，其特征在于，根据压路机传感数据和系统参数进行系统监控和故障报警的方法为：

读取并显示压路机传感数据和系统参数；

将压路机传感数据和系统参数分别与预设阈值比较，当传感数据或系统参数不满足阈值要求时，生成对应的故障报警信息。

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