全自動(dòng)標(biāo)志劃線儀

文/欒玉靜

1 緒論

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，公路增長(zhǎng)極為迅速，由此，公路車道的劃線工作十分繁重。目前，國(guó)內(nèi)普遍采用人工劃線，工作速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以滿足當(dāng)前形勢(shì)發(fā)展的需要。國(guó)外的智能劃線機(jī)解決了手推式劃線機(jī)帶來(lái)的諸多不便，提高了工作效率，但是成本高昂，依賴進(jìn)口，難以大面積推廣。所以，新型地標(biāo)劃線機(jī)是高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械中急需開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品之一。針對(duì)這些不足，本課題設(shè)計(jì)一種全自動(dòng)地標(biāo)描繪車，通過(guò)增加控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)減少人工，遠(yuǎn)程操作，遠(yuǎn)程監(jiān)控，將自動(dòng)化和低成本統(tǒng)一起來(lái)，實(shí)現(xiàn)描繪車的升級(jí)。

普通型道路的劃線，原料來(lái)源充足，且售價(jià)低廉，使用和運(yùn)輸方便，對(duì)劃線機(jī)的功能要求相對(duì)簡(jiǎn)單，因此在國(guó)內(nèi)公路養(yǎng)護(hù)特別是城市道路養(yǎng)護(hù)中占主要地位。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，公路增長(zhǎng)極為迅速。劃線機(jī)廣泛應(yīng)用于道路、停車場(chǎng)，在道路的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中也用于在舊標(biāo)線上劃新標(biāo)線。因此，公路車道的劃線工作十分繁重。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便靈活，生產(chǎn)成本很低，價(jià)格便宜，擁有很大的市場(chǎng)基礎(chǔ)。

缺點(diǎn)：需要三個(gè)左右工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作，不可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控。只能滿足基本的劃線需求，沒(méi)有動(dòng)力系統(tǒng)，依靠人力，浪費(fèi)人力資源。

已經(jīng)有智能劃線機(jī)，功能比較齊全，能在較大規(guī)模作業(yè)中完成任務(wù)，價(jià)格方面比較昂貴，仍需要人工現(xiàn)場(chǎng)操作。

優(yōu)點(diǎn)：造型優(yōu)美，很強(qiáng)的設(shè)計(jì)感，體現(xiàn)了很好的現(xiàn)代特征，功能強(qiáng)大。

缺點(diǎn)：管線較多，整體造型復(fù)雜，成本很高，價(jià)格昂貴，仍需要人工現(xiàn)場(chǎng)操作。

2 全自動(dòng)標(biāo)志劃線儀總體框架設(shè)計(jì)

全自動(dòng)地標(biāo)描繪車，其控制系統(tǒng)主要有主控制模塊、下料控制模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控控制模塊組成。主控制模塊以Arduino2560控制板為核心，啟動(dòng)全自動(dòng)地標(biāo)描繪車，水位傳感器檢測(cè)料罐中料是否足夠。如料不夠時(shí)發(fā)出警報(bào)（紅燈亮），提醒裝料。如料足夠（綠燈亮），啟動(dòng)移動(dòng)終端，通過(guò)Arduino2560控制系統(tǒng)控制描繪車運(yùn)行（DC+5V電機(jī)驅(qū)動(dòng)描繪車運(yùn)行）尋找施工地點(diǎn)。在此過(guò)程中采用尋跡觸頭實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋路，超聲波避障器實(shí)現(xiàn)避障功能。下料控制模塊主要由語(yǔ)音模塊構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)操作的無(wú)人化。系統(tǒng)運(yùn)行后可啟動(dòng)尋跡自動(dòng)劃線模式，在此模式下，可通過(guò)移動(dòng)終端隨時(shí)監(jiān)控描繪車工作狀態(tài)及劃線情況。此外，傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)料罐，如有缺料情況，描繪車報(bào)警并停止工作（黃燈亮）。描繪車完成工作后通過(guò)語(yǔ)音控制停止施工。同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊主要由WIFI模塊，GPS模塊構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)的功能。

3 全自動(dòng)標(biāo)志劃線儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 硬件部分

利用水位傳感器檢測(cè)料罐是否有料；通過(guò)主控制板Arduino2560控制描繪車運(yùn)行；DC+5V電機(jī)驅(qū)動(dòng)描繪車運(yùn)行；3-6V氣泵實(shí)現(xiàn)噴料功能；尋跡觸頭實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋路；超聲波避障器實(shí)現(xiàn)避障功能；5V移動(dòng)電源供電；GPS芯片實(shí)現(xiàn)定位功能；Wi-Fi視頻頭實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控描繪車狀態(tài)以及作業(yè)情況；語(yǔ)音控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)描繪車啟動(dòng)出料。

3.2 軟件部分

主控制板Arduino2560自設(shè)程序；移動(dòng)終端APP實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制，GPS定位，視頻監(jiān)控及其控制。

工作流程如圖1所示。

4 全自動(dòng)標(biāo)志劃線儀創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 減少人工

全自動(dòng)地標(biāo)描繪車可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作，無(wú)需近距離操作的施工者。保障了馬路劃線施工者的生命安全，節(jié)省了馬路劃線的勞動(dòng)力。

4.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控

圖1

描繪車內(nèi)部裝有信號(hào)發(fā)送模塊，可發(fā)送信號(hào)到移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端與現(xiàn)場(chǎng)連接對(duì)話。移動(dòng)終端可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)描繪車行駛軌跡的控制，及描繪車行駛系統(tǒng)的啟動(dòng)，停止。

4.3 人機(jī)對(duì)話

描繪車內(nèi)部裝有語(yǔ)音控制模塊，通過(guò)語(yǔ)音控制描繪車劃線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制描繪車劃線。易操作，解決相關(guān)技術(shù)工人缺乏問(wèn)題。

4.4 精確定位

描繪車內(nèi)部裝有GPS定位，有關(guān)部門可第一時(shí)間確定描繪車位置，便于對(duì)劃線工作的管理。

本作品以易操作、低成本為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)研發(fā)。目前國(guó)內(nèi)并無(wú)同類產(chǎn)品，且應(yīng)用范圍廣，推廣前景好。