CN202533764U - 路面冷再生机喷洒装置状态监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种路面冷再生机喷洒装置状态监控系统，涉及路面冷再生机监控技术领域。该系统包括信号采集装置，与信号采集装置连接的系统主机，与系统主机连接的控制装置、人机交换装置以及供电电源；其中信号采集装置包括用于检测支路流量的流量传感器、用于检测干路压力的压力传感器和检测水箱液位高度的水箱液位计；控制装置包括与系统主机连接的驱动电机和电磁阀，与驱动电机连接的喷洒水泵；人机交换装置包括按键、液晶显示屏和蜂鸣报警器。优点：能够使冷再生机的喷洒系统安全高效运行，保护机械元件，保证喷洒的质量，提高施工效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及路面冷再生机监控技术领域，具体是一种路面冷再生机喷洒装置状态监控系统。
背景技术
路面冷再生机喷洒装置状态监控系统是一个主要对冷再生机的喷洒水系统的各个环节实现状态参数监测和简单故障的预警并作出相应控制的监控系统。在路面冷再生施工中，由于路面施工环境非常恶劣，经常遇到先拌混合料阻塞喷嘴的情况，造成路面喷洒不均匀，假如重新喷洒的话其它的地方就会水量过多，单独补水喷洒又会浪费大量的人力物力。由于路面冷再生机的水管路暴露在施工环境中易受异物破换，并且容易老化造成漏水等故障，影响施工质量。现如今的冷再生机喷系统的状态监控主要是依靠人眼观察，具有容易忽略、检测滞后大等局限性。所以设计出一个能够实时在线监控冷再生机喷洒装置运行状态的系统，对于提高施工质量增加开机率具有非常重要的作用。
路面冷再生技术是指充分利用旧路面材料，根据需要加入部分新骨料或细集料，然后喷洒适量的水、水泥浆、泡沫沥青或乳化沥青等，在自然环境温度下连续地完成材料的铣刨、破碎、添加、拌合、摊铺及压实成型，重新形成具有所需承载能力结构层的一种工艺方法。与传统施工方法相比，就地冷再生技术具有施工成本低、生产效率高、再生质量好、环境污染少等突出的优点。
路面冷再生机喷洒系统是冷再生机实现路面冷再生的关键，在路面冷再生施工过程中路面的铣拌料与粘接剂之间的混合需要喷洒大量的水，而且喷水流量与行车的速度以及路面的干湿程度有直接的关系。所以设计出一个能够保障喷洒水系统安全高效运行的状态监控系统对于改善冷再生机施工质量具有重要的意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种路面冷再生机喷洒装置状态监控系统，操作简单，智能化程度高，可靠性好。
本实用新型是以如下技术方案实现的：一种路面冷再生机喷洒装置状态监控系统包括信号采集装置，与信号采集装置连接的系统主机，与系统主机连接的控制装置、人机交换装置以及供电电源；其中信号采集装置包括用于检测支路流量的流量传感器、用于检测干路压力的压力传感器和检测水箱液位高度的水箱液位计；控制装置包括与系统主机连接的驱动电机和电磁阀，与驱动电机连接的喷洒水泵；人机交换装置包括用于报警时系统复位以及对监测参数的阈值进行设置的按键，用于实时显示干路的压力值、每个支路的运行状态以及电磁阀的状态的液晶显示屏和系统中监测参数超过阈值时发出响声进行报警的蜂鸣报警器。
本实用新型的有益效果是：能够使冷再生机的喷洒系统安全高效运行，保护机械元件，保证喷洒的质量，提高施工效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型的测控原理框图；
图2是本实用新型的硬件安装示意图。
图中：1、水箱，2、水箱液位计，3、喷洒水泵，4、压力传感器，5、截止阀，6、流量传感器，7、电磁阀，8、干路水管，9、支路水管。
具体实施方式
如图1所示，路面冷再生机喷洒装置状态监控系统由信号采集装置，与信号采集装置连接的系统主机，与系统主机连接的控制装置、人机交换装置以及供电电源组成。其中信号采集装置包括用于检测支路流量的流量传感器、用于检测干路压力的压力传感器和检测水箱液位高度的水箱液位计。控制装置包括与系统主机连接的驱动电机和电磁阀，与驱动电机连接的喷洒水泵。人机交换装置包括用于报警时系统复位以及对监测参数阈值进行设置的按键，用于实时显示干路的压力值、每个支路的运行状态以及电磁阀的状态的液晶显示屏和系统中监测参数超过阈值时发出响声进行报警的蜂鸣报警器。
如图2所示，在水箱直接引出的干路水管上顺序串联有截止阀5、电磁阀7、喷洒水泵3、截止阀5和压力传感器4；每一个喷洒支路上安装一流量传感器6，测量每一个喷洒支路的流量；喷洒水泵3安装在从水箱1出来后的干路上，用以对后面管路里的水加压使每个支路上的喷嘴能够喷洒出具有足够速度的水；压力传感器4安装在喷洒水泵3后面的喷洒管路的干路上，用以对泵后面管路上的压力实时监测；电磁阀7安装在水箱的出口处，突发情况下通过控制器自动将电磁阀关闭切断水源；水箱液位计2安装在水箱里面，实时测量水箱的水位。
水箱液位计2安装在水箱1中的边缘，并将探头伸进水箱里面。水箱1的出口经过一个截止阀5接在干路水管8上，在干路水管8上安装一个电磁阀7来自动控制干路水流的开闭，在电磁阀7后面的干路水管上安装一个由电机驱动的喷洒水泵3，该水泵的输出口经过一段管道后连接一个截止阀，以方便在工作状态下可以方便后续管道元器件的在线安装调试。在截止阀后面安装一个压力传感器4来测量喷洒水泵后面的管路压力。在经过压力传感器后的管道分成了5路管径较小的支路管道9，在每个支路管道9上分别在每一个支路上安装了支路截止阀5，在截止阀5的后面支路管道上安装了测量支路流量的涡流流量传感器6，在经过流量计后最终接上喷嘴将水喷入到铣拌混合料中完成整个喷洒水系统水从水箱到喷嘴的一个过程。
系统主机采用AVR的ATmega128单片机，可以同时采集多路支路的流量信号，并且具有片内模数转换功能，可以直接采集压力传感器输出的模拟量。将采集到的支路流量信号和干路压力信号以及水箱液位信号进行分析并得出系统运行状态的结论。当检测到系统运行状态异常时系统主机控制电磁阀和水泵驱动电机作出相应的控制动作。系统主机控制人机交换装置以使监控系统更好的和操作人员进行互动，增强监控系统的可操作性和使用性能。
水箱液位计选用电容型液位计，电容型液位计安装在水箱内部的边缘，并将探头伸进水箱里面。依据电容感应原理，当被测介质浸汲测量电极的高度变化时，引起其电容变化。它可将各种物位、液位介质高度的变化转换成标准电流信号，远传至操作控制室供二次仪表或计算机装置进行集中显示、报警或自动控制。考虑到假如使用压力型液位计时，车载水箱在行车中路面凹凸不平以及车辆自身的震动产生的加速度会改变在水中传感器的压力分布，影响测量的精度。水箱液位计输出的电流信号经过转化为模拟的电压信号后直接接在单片机的ADC模数转换IO口上，通过编写程序读出水箱的液位。
压力传感器选用压电型压力传感器，通过螺纹稳定安装在管路的三通管接头处。该传感器能够有效防水，传感器经内部自带的信号调理电路后输出0-5V模拟电压信号接到单片机的ADC模数转换IO接口，进行信号的采集。
流量传感器选用涡轮流量计，通过涡轮流量计的输出信号得到每一条支路的瞬时流量。涡轮流量计是速度式流量计中的主要种类，它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速，从而推导出流量或总量的仪表。涡轮流量计的输出形式主要为频率随转子转速改变的脉冲信号，流量越大，输出的信号脉冲频率也就越大。将每一个支路的流量计输出的脉冲信号分别接到5个外部中断的IO上，通过编程分时测量5个外部中断上脉冲信号的频率，从而得到五个支路的流量信号。
驱动电机就选用简单的可调速电机，连接喷洒水泵，组成可调速的水量动力装置，调速信号由系统主机发出。电磁阀选用二位二通电磁阀，系统主机输出的开关量信号，经过驱动放大后直接接到电磁阀的输入端。当单片机的IO口输出高电平时电磁阀关闭，输出低电平时电磁阀处于开启的状态，通过电磁阀的开闭可以有效地利用控制器自动控制喷洒水管路的开闭。
液晶显示器选用LCD12864液晶显示模块，LCD12864液晶是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器、列驱动器及128X64全点阵液晶显示器组成。在显示区域主要显示干路压力值以及水箱的液位状态和多个支路的喷洒状态。干路压力值以数字形式显示；水箱的液位用刻度档位来显示，随着水量的减少刻度条也在一格一格的减少，直到水全部用完；多个支路的运行状态用多个方块来表示，当对应的支路的方块反色显示时，就代表该支路出现运行故障，需要检查修理，反之，就表示系统正常；同时显示器上也用字符显示当前电磁阀的开闭状态。
蜂鸣器主要是用来在水箱液位处于下限值、干路压力异常和检测到支路运行故障时发出尖锐的报警声音提醒操作人员作出相应的处理。按键模块由三个独立按键组成，分别用来对报警状态进行复位以及调整监测阈值参数等。
电源模块主要是将车载电源+24V转换为可以给单片机和传感器供电的+5V标准直流电压。
工作过程：各传感器分别测量每一个喷洒支路的流量、干路上管道内的压力以及水箱的液位。运行时系统主机根据测得的支路流量分析并判断每一个支路上的喷嘴是否流通顺畅，根据测得的水箱液位判断是否需要加水，根据测得得干路压力值分析并判断干路系统是否工作正常，并通过控制喷洒水泵调节干路压力值在一个稳定的区间内，以保证喷洒系统的正常运行。
假如在支路上或者是干路上的管道堵塞造成管道中的水没法及时喷洒出去，管道中的水压急剧升高，通过压力传感器对管道压力的检测可以及时的发现这一情况并立即的采取措施如关闭电磁阀或停止泵的旋转等，避免损坏管道和管道中的元器件。水箱液位计安装在水箱里面，实时测量水箱的水位，当水位过低时系统提醒操作人员及时加水，避免因水箱缺水从而导致作业面没法获得足量的水，影响路面质量，或者导致每个工作回合水量计算不准确，以至于不得不中断本次施工回合转而去加水，这样将会严重影响到施工的效率。支路流量传感器不断的检测每个支路的流量并分别和其他支路的作比较，假如该支路的瞬时流量远小于其余支路的平均流量，就可以判断该支路的喷嘴堵塞，假如不及时清理疏通，就会导致路面喷洒水量不均匀，影响后期的路面成型。
该状态监控系统通过编程软件对控制器ATmega128单片机进行编程，安装调试方便，能够很容易的实现上述功能。经过调试，监控系统运行良好可以有效增加冷再生机的开机率，对机械元器件也起到了一个很好的保护作用，提高了施工效率。
Claims (6)
1.一种路面冷再生机喷洒装置状态监控系统，其特征在于：包括信号采集装置，与信号采集装置连接的系统主机，与系统主机连接的控制装置、人机交换装置以及供电电源；其中信号采集装置包括用于检测支路流量的流量传感器（6）、用于检测干路压力的压力传感器（4）和检测水箱液位高度的水箱液位计（2）；控制装置包括与系统主机连接的驱动电机和电磁阀（7），与驱动电机连接的喷洒水泵（3）；人机交换装置包括用于报警时系统复位以及对监测参数阈值进行设置的按键，用于实时显示干路的压力值、每个支路的运行状态以及电磁阀的状态的液晶显示屏和系统中监测参数超过阈值时发出响声进行报警的蜂鸣报警器。
2.根据权利要求1所述的路面冷再生机喷洒装置状态监控系统，其特征在于：在水箱直接引出的干路水管上顺序串联有截止阀（5）、电磁阀（7）、喷洒水泵（3）、截止阀和压力传感器（4）；每一个喷洒支路上安装一流量传感器（6），测量每一个喷洒支路的流量；喷洒水泵（3）安装在从水箱出来后的干路上，用以对后面管路里的水加压使每个支路上的喷嘴能够喷洒出具有足够速度的水；压力传感器（4）安装在喷洒水泵后面的喷洒管路的干路上，用以对泵后面管路上的压力实时监测；电磁阀（7）安装在水箱的出口处，突发情况下通过控制器自动将电磁阀关闭切断水源；水箱液位计（2）安装在水箱里面，实时测量水箱的水位。
3.根据权利要求2所述的路面冷再生机喷洒装置状态监控系统，其特征在于：所述的系统主机采用AVR的ATmega128单片机。
4.根据权利要求2所述的路面冷再生机喷洒装置状态监控系统，其特征在于：水箱液位计选用电容型液位计，电容型液位计安装在水箱内部的边缘，并将探头伸进水箱里面。
5.根据权利要求2所述的路面冷再生机喷洒装置状态监控系统，其特征在于：压力传感器选用压电型压力传感器，通过螺纹稳定安装在管路的三通管接头处。
6.根据权利要求2所述的路面冷再生机喷洒装置状态监控系统，其特征在于：流量传感器选用涡轮流量计，通过涡轮流量计的输出信号得到每一条支路的瞬时流量。
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