灑水車定量噴灑控制系統(tǒng)分析

黃少軍

摘 要：在我國城市建設(shè)發(fā)展過程中，為了保護城市環(huán)境以及道路基礎(chǔ)設(shè)施，通常采用車輛灑水的方式，灑水車已經(jīng)成為城市運行的重要工具。在灑水車運行過程中，采用向道路噴灑水的方式，但是傳統(tǒng)的灑水車不具有定量噴灑功能，從而不能對灑水量進行調(diào)節(jié)，這種模式會導(dǎo)致灑水車無法按照實際需求進行噴灑，從而引起水資源浪費的問題出現(xiàn)，所以需要對灑水車安裝定量噴灑控制系統(tǒng)，使其能夠根據(jù)實際需求調(diào)節(jié)水量。因此，本文將對灑水車定量噴灑控制系統(tǒng)進行深入地研究與分析，并提出一些合理的意見和措施，旨在進一步促進我國灑水車智能化水平提高。

關(guān)鍵詞：灑水車;定量噴灑;控制系統(tǒng);水資源節(jié)約;優(yōu)化措施

隨著人們對于城市環(huán)境質(zhì)量要求不斷提高，為了促進城市環(huán)境改善，近些年來灑水車的噴灑系統(tǒng)經(jīng)過多次改善。灑水車在運行過程中，能夠?qū)Τ鞘新访娴幕覊m進行清理，從而提高城市空氣環(huán)境質(zhì)量，還能夠?qū)Φ缆菲鸬揭欢ǖ酿B(yǎng)護作用。通過在灑水車中安裝定量噴灑控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)灑水車作業(yè)過程中，不同路況、不同環(huán)境采用相應(yīng)的水量噴灑模式，不僅能夠提高實際作業(yè)效果，同時能夠節(jié)省更多的水資源，促進城市長遠可持續(xù)發(fā)展。

1當(dāng)前灑水車的工作現(xiàn)狀分析

灑水車是城市環(huán)境清潔中使用最為廣泛的一種作業(yè)車輛，在灑水車運行工作時，通過噴嘴將路面中的垃圾、灰塵等沖洗到道路邊緣，污水會沿著道路邊緣的排水設(shè)施流走，環(huán)衛(wèi)工人負責(zé)將垃圾收走。在噴嘴灑水的過程中，如果垃圾、灰塵等被沖洗的距離較遠，落在沒有綠化帶的路面上，垃圾和污水就無法及時清理，同時會對過往車輛和行人造成影響;如果周圍存在綠化帶，垃圾、污水等會被沖洗到綠化帶中，導(dǎo)致垃圾不利于收集，同時會對綠化帶植物生長和環(huán)境質(zhì)量造成很大影響。反之如果沖洗距離過近，則無法保證道路清洗效果，所以可以看出，灑水車的噴灑量和噴灑范圍是影響實際清理效果的主要因素[1]。

現(xiàn)階段，城市所用灑水車的灑水量主要由底板發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制，通過底板防凍劑的側(cè)取力器直接驅(qū)動灑水泵，不具有定量灑水的功能。在這種灑水工作模式中，底盤發(fā)動機轉(zhuǎn)速越大則灑水量越大，轉(zhuǎn)速越小則灑水量越小，同時在相同的車輛行駛速度下，灑水車發(fā)動機轉(zhuǎn)速會隨著檔位的提高而降低，但是在相同的檔位下車輛發(fā)動機轉(zhuǎn)速會隨著車速的提高和提升。為此，在灑水車實際工作的過程中，想要依據(jù)灑水量的實際需求大小控制灑水車底盤發(fā)動機轉(zhuǎn)速難度較大，發(fā)動機轉(zhuǎn)速始終會根據(jù)車輛行駛速度和檔位進行變化，所以灑水車在工作過程中就難以實現(xiàn)精準(zhǔn)控制灑水量。例如，在一些灰塵較多的路段中，需要低速、大噴灑量時，會因為灑水車行駛速度過慢而無法提高實際灑水量，導(dǎo)致實際清理效果不夠明顯，清理過后依然存在大量的灰塵、垃圾等，導(dǎo)致水資源浪費。

2灑水車定量噴灑控制系統(tǒng)設(shè)計

為了解決上述當(dāng)前灑水車無法精準(zhǔn)控制噴灑量的問題，本文設(shè)計一種定量噴灑控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，主要包括控制器、底盤取力器、柱塞變量泵、液壓馬達、灑水泵、顯示器、電位計以及轉(zhuǎn)速傳感器等?？刂破?、顯示器以及底盤通過CAN總線相互連接，從而實現(xiàn)信息實時共享;控制器通過調(diào)節(jié)電流大小來控制柱塞變量泵的排量;底盤取力器是灑水車中專用的作業(yè)設(shè)備，原始動力源經(jīng)過聯(lián)軸器直接驅(qū)動柱塞變量泵;柱塞變量泵利用自身的液壓排量變化經(jīng)過液壓管道驅(qū)動對液壓馬達進行控制，液壓馬達經(jīng)過聯(lián)軸器控制灑水泵;轉(zhuǎn)速傳感器通過霍爾感應(yīng)原理，感應(yīng)來自齒輪轉(zhuǎn)動頻率的變化，從而測量實際轉(zhuǎn)速，并將測量信息作為系統(tǒng)控制的信號源;控制器能夠直接輸出到各個動作閥中，按照實際輸入信號實現(xiàn)邏輯制動，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對灑水車的定量控制。在本次系統(tǒng)設(shè)計中，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的設(shè)計思路，傳統(tǒng)灑水車噴灑量調(diào)節(jié)通過發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行控制，這種控制模式受到車輛行駛速度直接影響，所以無法根據(jù)實際需求對灑水量進行調(diào)節(jié)，而本文所設(shè)計的灑水車定量噴灑控制系統(tǒng)，為噴嘴安裝了一個獨立的控制系統(tǒng)，通過傳感器、控制器等，能夠?qū)崿F(xiàn)對灑水量的精準(zhǔn)控制，且整體系統(tǒng)構(gòu)成簡單，造價成本較低，系統(tǒng)穩(wěn)定性也能夠得到保障。

3灑水車定量噴灑控制系統(tǒng)技術(shù)分析

3.1定量噴灑控制流程分析

在灑水車工作時，啟動該定量噴灑控制系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動計算出發(fā)動機怠速狀態(tài)下驅(qū)動灑水泵在額定轉(zhuǎn)速情況下工作需要的增速比，從而與柱塞變量泵進行匹配，同時能夠與液壓馬達的功率參數(shù)和排量進行匹配，保證灑水車工作過程中能夠在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)進行轉(zhuǎn)動。在相同的灑水泵轉(zhuǎn)速情況下，不同的作業(yè)狀態(tài)中灑水泵需要承載的符合不同，所以其壓力和排量具有較大差異，會對灑水泵轉(zhuǎn)動的抽水量造成影響，在該控制系統(tǒng)運行過程中，灑水泵的轉(zhuǎn)動排量能夠利用設(shè)定的轉(zhuǎn)速和作業(yè)模式進行確定。通過在實際道路作業(yè)中的多次試驗，本文選擇水泵的作業(yè)參數(shù)為：前撒工作狀態(tài)時，灑水量為0.85L/轉(zhuǎn);單側(cè)灑水工作狀態(tài)時，灑水量為0.28L/轉(zhuǎn);左右雙側(cè)灑水工作狀態(tài)時，灑水量為0.53L/轉(zhuǎn);后撒工作狀態(tài)時，灑水量為0.69L/轉(zhuǎn)。由此可以得出，灑水車在不同工作狀態(tài)下，灑水量與其當(dāng)前的水泵轉(zhuǎn)速和工作模式相關(guān)，所以灑水車定量噴灑控制系統(tǒng)的核心控制器需要設(shè)定灑水量作業(yè)模式，通過計算得到當(dāng)前工作狀態(tài)時需要的水泵轉(zhuǎn)速，采用PWM比例輸出控制柱塞變量泵比例閥開度，用來控制柱塞變量泵的實際排量，通過液壓馬達后將水泵轉(zhuǎn)速控制在設(shè)定區(qū)域內(nèi)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對灑水量的精準(zhǔn)控制[2]。

3.2定量灑水核心控制分析

在本次系統(tǒng)設(shè)計中，灑水車定量灑水的核心控制包括顯示器、控制器、轉(zhuǎn)速感應(yīng)器以及電位計等硬件，顯示器和孔子器采用常規(guī)車載用硬件。按照灑水車運行的作業(yè)要求，需要將定量灑水系統(tǒng)的控制器、顯示器進行編程，使其具有人機交互界面，從而有利于灑水工人進行調(diào)節(jié)和控制。在定量灑水模式的設(shè)定方面，主要包括前側(cè)灑水、后側(cè)灑水、左側(cè)灑水、右側(cè)灑水以及左右側(cè)同時灑水五種模式，系統(tǒng)主顯示界面中需要顯示水泵轉(zhuǎn)速數(shù)值、灑水車行進速度數(shù)值和當(dāng)前噴灑量三個數(shù)值。在設(shè)置界面中，環(huán)衛(wèi)工人在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)噴灑量后，采用調(diào)節(jié)噴灑電位計的方式即可從最低噴灑量到最高噴灑量之間進行調(diào)節(jié)[3]。

3.3系統(tǒng)運行流程

在該定量噴灑系統(tǒng)運行后，控制器會將獲取電位計調(diào)節(jié)電阻值利用CAN總線傳遞到顯示器中，顯示器根據(jù)設(shè)定的計算公式對當(dāng)前所需要的設(shè)定撒水量進行顯示，之后設(shè)定灑水量、環(huán)衛(wèi)工人選擇的工作模式通過CAN總線傳遞到控制器中，此時灑水車的發(fā)動機轉(zhuǎn)速等通過相關(guān)協(xié)議利用CAN總線傳遞到控制器中。此外，灑水泵的轉(zhuǎn)速信號會通過轉(zhuǎn)速感應(yīng)器傳輸?shù)娇刂破髦校瑥亩纬梢粋€完成的灑水車定量灑水控制系統(tǒng)，按照所設(shè)定的灑水量、工作模式計算此時灑水泵的轉(zhuǎn)速，并對灑水泵轉(zhuǎn)速實際數(shù)值進行獲取，將灑水泵的設(shè)定轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速進行計算，就可以得到此時的轉(zhuǎn)速偏差值，將轉(zhuǎn)速偏差值通過PID算法實時對柱塞變量泵比例閥電流進行控制。

結(jié)束語

綜上所述，本文全面闡述了當(dāng)前灑水車灑水模式存在的問題，并對本文所設(shè)計的定量灑水系統(tǒng)進行全面介紹，最后對該系統(tǒng)所應(yīng)用的多項控制技術(shù)進行具體分析，希望能夠?qū)ξ覈鵀⑺嚳刂葡到y(tǒng)設(shè)計方面起到一定的借鑒和幫助作用，從而不斷提高控制效果。

參考文獻：

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