CN217238374U - 一种扫雪机用雪厚检测装置及智能扫雪机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种扫雪机用雪厚检测装置及智能扫雪机，包括测量器支架、设于测量器支架的主控器和超声测距模块以及设于测量器支架底部的接雪板；主控器用以向超声测距模块周期性地发送测量指令，超声测距模块包括传感器控制板、超声波换能器和外罩；超声测距模块用以根据接收到的测量指令测量积雪厚度；所述超声测距模块用以处理指令信号、向接雪板发射信号并根据反射回的信号计算积雪厚度。本申请在扫雪机上应用超声波测距原理进行积雪厚度的测量，其识别度高，抗干扰能力强，无需人工干预即可自动且准确地测量积雪厚度，有助于后续扫雪机自主地完成扫雪任务，减少人工成本，提高工作效率。本申请的智能扫雪机具有上述技术优点。

Description

一种扫雪机用雪厚检测装置及智能扫雪机

技术领域

本实用新型涉及扫雪设备技术领域，更具体地说，涉及一种扫雪机用雪厚检测装置。本实用新型还涉及一种包括上述扫雪机用雪厚检测装置的智能扫雪机。

背景技术

目前智能或者非智能扫雪机均未采用传感器自主感知下雪及积雪厚度的功能，市场上现有智能扫雪机也只能依靠定时工作或者人工干预才能完成扫雪机的扫雪工作，所以显得并不那么“智能”。

实用新型内容

本实用新型提供一种扫雪机用雪厚检测装置，可自动且准确地测量积雪厚度，减少人工成本，提高工作效率。本实用新型还提供一种包括上述扫雪机用雪厚检测装置的智能扫雪机，具有上述技术优点。

本实用新型提供一种扫雪机用雪厚检测装置，包括测量器支架，所述测量器支架的底部安装有接雪板，所述测量器支架还设有主控器和超声测距模块，所述主控器用以向所述超声测距模块周期性发送测量指令，所述超声测距模块用以根据接收到的测量指令测量积雪厚度；

所述超声测距模块包括传感器控制板、超声波换能器和用以容纳所述传感器控制板及所述超声波换能器的外罩，所述传感器控制板用以加载电压、收发模式切换以及信号放大、比对、分析、时间记录和距离计算，所述超声波换能器用以将物理声波转换为电信号向所述接雪板发射。

优选的，所述外罩包括后罩和设置于所述后罩底部的底板，所述后罩与所述底板相扣接、螺栓连接或者螺纹连接。

优选的，所述后罩的外轮廓沿轴向自上至下渐扩，以防止雪体堆积。

优选的，所述主控器包括主控模块、与所述主控模块连接的无线发射模块、电池、电源管理模块和状态显示器，所述电源管理块为所述电池充电，所述状态显示器用以显示休眠、测量结果和故障。

优选的，所述底板的外轮廓自上至下渐扩。

优选的，所述超声测距离模块与扫雪机机身内部的用以获取当地天气预报信息的网络模块通讯连接。

优选的，扫雪机机身设有与所述主控器通讯连接AI智能摄像头和温度传感器。

优选的，所述超声波换能器具体为压电陶瓷。

优选的，所述测量器支架和所述接雪板由铝材或者不锈钢材制成。

本实用新型还提供一种智能扫雪机，包括上述任一项所述的扫雪机用雪厚检测装置。

本实用新型所提供的扫雪机用雪厚检测装置，由主控器向超声测距模块发射周期性指令，传感器控制板接收到指令后，向超声换能器加载预设工作频率的电压，换能器收到电压后，将电压转换为超声波发送出去，此时记录时间为t1；此时传感器控制板将超声换能器切换为接收模式；超声波发出后，经过底板反射，再返回到超声波换能器，超声波换能器将物理声波转换为微弱的电信号传给传感器控制板，传感器控制板依次进行信号放大、比对和分析后记录时间t2，并计算出时间差Δt＝t2-t1，依据声波速度为340m/s，从而得出接雪板与超声测距模块之间的距离L。本申请所提供的扫雪机用雪厚检测装置，无需人工干预即可自动且准确地测量积雪厚度，有助于后续扫雪机自主地完成扫雪任务，可以有效地减少人工成本，提高工作效率。

本实用新型所提供的智能扫雪机，由于具有上述扫雪机用雪厚检测装置，由此实现自动扫雪。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的扫雪机用雪厚检测装置的结构示意图；

图2为图1中超声测距模块的放大图；

图3为本实用新型所提供的扫雪机用雪厚检测装置的检测原理图。

其中，1-测量器支架、2-超声测距模块、3-主控器、4-接雪板；

21-后罩、22-底板、23-传感器控制板、24-超声波换能器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1至图3，图1为本实用新型所提供的扫雪机用雪厚检测装置的结构示意图；图2为图1中超声测距模块的放大图；图3为本实用新型所提供的扫雪机用雪厚检测装置的检测原理图。

本实用新型提供一种扫雪机用雪厚检测装置，应用于智能扫雪机，主要包括测量器支架1、接雪板4、主控器3和超声测距模块2，接雪板4安装在测量器支架1的底部，主控器3用以向超声测距模块2周期性地发送测量指令，超声测距模块2根据接收到的测量指令测量积雪厚度。

具体来说，超声测距模块2包括传感器控制板23、超声波换能器24和容纳传感器控制板23与超声波换能器24的外罩。传感器控制板23接收到主控器3发射的指令后，向超声波换能器24加载预定工作频率的电压，超声波换能器24相当于探头，其垂直于接雪板4设置，以减小超声波传输距离。超声波换能器24包括微处理、发声电路、收声电路和存储电路，微处理器设有CPU、Ram、Flash和串口外设等，发声电路为变压器隔离正弦波形进入换能器，收声电路包含信号滤波，信号放大，信号比较等硬件电路，存储电路用于记录分析较长时间测距结果的信息。此外，超声测距模块2还具备测距结果突变的过滤能力。关于超声测距模块2的具体结构以及超声测距原理，请参考现有技术，本文不再展开。

上述超声波换能器24优选为工作频率为300kHz的压电陶瓷。

超声换能器接收到电压后，将电压信号转换为超声波信号向外界发射，并记录当前时间，与此同时，传感器控制板23将超声波换能器24由发射模式切换为接收模式；发射至外界的超声波经过接雪板4的反射，反射回超声波换能器24，如图3所示，超声波换能器24将物理声波转换为微弱的电信号传输给传感器控制板23，传感器控制板23将电信号进行放大、比对和分析，记录时间t2，再经传感器控制的计算单元计算时间差Δt＝t2-t1，再结合声波速度340m/s，即可得出接雪板4与超声测距模块2的距离L。

出于提高检测范围的角度考量，测量器支架1的高度应高于90cm。但并不限于此。

本申请利用超声波测距原理，测量扫雪机扫雪前的积雪厚度数据，其识别度高，响应灵活，抗干扰能力强，无需人工干预就可使扫雪机自主扫雪作业，有助于提升后续扫雪工作效率。

上述外罩包括后罩21和设置于后罩21底部的底板22，后罩21与底板22两者之间可以卡扣连接、螺栓连接或者螺纹旋转连接，方便装卸，易于检修和更换。

为防止后罩21的底板22顶部积雪，后罩21的外轮廓自上至下渐扩，如图2所示，后罩21的顶部可以为锥角，也可以为平面，但应保证平面面积不宜过大，以减小积雪面积。

上述主控器3包括主控模块、与主控模块连接的无线发射模块、电池、电源管理模块和状态显示器。主控模块与扫雪机的主控器3通讯连接，将测量结果传输至扫雪机主体。电源管理模块为电池充电，由电池为主控器3内部的主控模块和无线发射模块供电；状态显示器用以显示当前包括测量、休眠、测量结果、工作状态及故障等参数信息。上述周期指令由主控模块内置程序记录，并由主控器3的无线发射模块向外界发送。关于主控器3的工作原理和结构，同样可以参考现有技术。

可以理解的是，扫雪机机身具备数据处理能力及传输能力。扫雪机机身内部设有网络模块，超声测距离模块与扫雪机机身内部的网络模块通讯连接，以获取当地天气预报信息。在本实施例中，通过网络模块获取气象站的当地天气预报，记载于超声测距离模块的存储模块，并显示于显示面板上，用以加强本地的天气状态识别，辅助人员扫雪作业。

进一步地，扫雪机机身设有AI智能摄像头和温度传感器，AI智能摄像头包含处理器、coms传感器和镜头，处理器和coms传感器运用图像识别与图像分析技术人工智能算法，对图像进行识别、分析和处理，以提取数据。镜头带焦距调整旋钮，可适配不同焦距。温度传感器用以检测环境温度。AI智能摄像头和温度传感器将测量的数据传输至超声测距模块2的通讯模块，通讯模块为无线通讯模块(例如wifi或者蓝牙)，通讯模块与扫雪机机身进行数据交互。

在本实施例中，运用AI识别技术，通过摄像头对环境的感知，识别出下雪和积雪的状态，再结合温度传感器测温，以判断是否在下雪。

本申请利用传感器控制板23记录传感器到底板22的距离信息，在下雪过程中，其测距结果的变化为一个缓慢升高的过程，如果测距结果有突然的变化(变大或者变小)，均将不被认为是积雪厚度，而认为是不明物体遮挡叠加导致的距离变化。同时，超声测距模块2接收本体传来的融合数据，其融合数据包含从气象站通讯获得的天气预报信息，取一定的数据可信度，作为下雪的判别依据；其次，从AI摄像头获取的图像识别结果，也取一定比例的数据可信度，作为下雪的判别依据；最后，融合自身监控的与底板22的实时测距信息，加上自身温度传感器对环境温度的过滤，最后得出是否在下雪以及当前积雪的厚度等结果信息。当获取到下雪信息且积雪厚度达到一定程度时，触发智能扫雪机自主工作，完成扫雪任务回归后更新雪厚测量装置的结果。

本申请中的雪厚积累是否触发的判断条件主要有两个：1、完成一次扫雪任务后，更新本次雪厚信息(不清扫收雪底板22的积雪)，当具备再次达到规定的雪厚时，再次触发工作任务；2、完成一次扫雪任务后，扫雪机同时清除收雪板底板22的积雪，当收雪底板22再次积累到规定的雪厚时，再次触发工作任务。

当真正下雪的时候，应用本申请的扫雪机其具备本地AI识别技术，通过摄像头对环境的感知，识别出下雪和积雪的状态，再通过本申请利用超声测距原理，测得积雪深度，当积雪深度到达一定状态，智能扫雪机就能自主出去扫雪，整个过程无需人工干预，大大提高了扫雪机工作效率。

另外，底板22的外轮廓优选为自上至下渐扩的锥形结构，以实现声音聚焦。

除此之外，本实用新型还提供一种包括上述扫雪机用雪厚检测装置的智能扫雪机，该智能扫雪机应用超声波测距原理进行雪厚的测量，智能扫雪机应用网络模块获取气象站天气预报数据并结合AI智能摄像头提取图像信息以及温度传感器对室外环境进行测温，对积雪厚度、当地气象信息、图像信息以及温度信息，自主感知下雪状态，判断积雪厚度，触发工作条件，实现智能化扫雪。

以上对本实用新型所提供的扫雪机用雪厚检测装置及智能扫雪机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种扫雪机用雪厚检测装置，其特征在于，包括测量器支架(1)，所述测量器支架(1)的底部安装有接雪板(4)，所述测量器支架(1)上安装有主控器(3)和超声测距模块(2)，所述主控器(3)用以向所述超声测距模块(2)周期性发送测量指令，所述超声测距模块(2)用以根据接收到的测量指令测量积雪厚度；

所述超声测距模块(2)包括传感器控制板(23)、超声波换能器(24)和用以容纳所述传感器控制板(23)及所述超声波换能器(24)的外罩，所述传感器控制板(23)用以加载电压、收发模式切换以及信号放大、比对、分析、时间记录和距离计算，所述超声波换能器(24)用以将物理声波转换为电信号向所述接雪板(4)发射。

2.根据权利要求1所述的扫雪机用雪厚检测装置，其特征在于，所述外罩包括后罩(21)和设置于所述后罩(21)底部的底板(22)，所述后罩(21)与所述底板(22)相扣接、螺栓连接或者螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的扫雪机用雪厚检测装置，其特征在于，所述后罩(21)的外轮廓沿轴向自上至下渐扩，以防止雪体堆积。

4.根据权利要求1～3任一项所述的扫雪机用雪厚检测装置，其特征在于，所述主控器(3)包括主控模块、与所述主控模块连接的无线发射模块、电池、电源管理模块和状态显示器，所述电源管理块为所述电池充电，所述状态显示器用以显示休眠、测量结果和故障。

5.根据权利要求2所述的扫雪机用雪厚检测装置，其特征在于，所述底板(22)的外轮廓自上至下渐扩。

6.根据权利要求1所述的扫雪机用雪厚检测装置，其特征在于，所述超声测距模块(2)与扫雪机机身内部的用以获取当地天气预报信息的网络模块通讯连接。

7.根据权利要求1所述的扫雪机用雪厚检测装置，其特征在于，所述超声波换能器(24)具体为压电陶瓷。

8.根据权利要求1所述的扫雪机用雪厚检测装置，其特征在于，所述测量器支架(1)和所述接雪板(4)由铝材或者不锈钢材制成。

9.一种智能扫雪机，其特征在于，包括上述权利要求1～8任一项所述的扫雪机用雪厚检测装置。

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