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        一種垃圾車裝載量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

        2018-09-10 21:59:04高志華
        企業(yè)科技與發(fā)展 2018年9期
        關(guān)鍵詞:裝載量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

        高志華

        【摘 要】中小型自裝卸式壓縮垃圾車是環(huán)衛(wèi)領(lǐng)域應(yīng)用較多的一類專用車輛,但是在裝載總質(zhì)量與體積的監(jiān)測(cè)方面,自動(dòng)程度不高,功能單一,主要原因是現(xiàn)有技術(shù)中的傳感器和控制模塊成本較高。文章設(shè)計(jì)一種自裝卸式壓縮垃圾車的裝載量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置,可同時(shí)監(jiān)測(cè)垃圾車的裝載質(zhì)量和體積,具有低成本、模塊化、便于安裝等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于中小型環(huán)衛(wèi)車輛具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

        【關(guān)鍵詞】自裝卸式壓縮垃圾車;裝載量;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

        【中圖分類號(hào)】U469.691 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688(2018)09-0085-02

        0 引言

        自裝卸式壓縮垃圾車是環(huán)衛(wèi)領(lǐng)域較為常用的一種專用車輛,整車自行上料、壓縮和卸料,具有操作方便、省力的優(yōu)點(diǎn)。

        垃圾的成分復(fù)雜,密度、硬度、尺寸各不相同,可壓縮的比例相差甚遠(yuǎn)。在裝載過(guò)程中,若垃圾的可壓縮比例小,垃圾箱的容積會(huì)首先填滿;若密度大,垃圾箱的裝載質(zhì)量會(huì)首先填滿。因此,在車輛的實(shí)際運(yùn)用中,往往需要同時(shí)監(jiān)測(cè)質(zhì)量和體積兩個(gè)數(shù)據(jù)。然而,在現(xiàn)有的自裝卸式壓縮垃圾車技術(shù)中,垃圾箱的裝載質(zhì)量通過(guò)整車稱重實(shí)現(xiàn),由于成本昂貴,經(jīng)濟(jì)性差,中小型車輛較少采用;另外,垃圾箱的裝載體積通過(guò)行程開(kāi)關(guān)的通斷判斷是否裝滿,其功能單一,不能實(shí)時(shí)獲取剩余的容積數(shù)據(jù),不利于建立數(shù)據(jù)供后臺(tái)分析管理。

        因此,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有低成本、模塊化、便于安裝、可實(shí)時(shí)讀取裝載質(zhì)量和體積的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置,對(duì)于中小型環(huán)衛(wèi)車輛具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

        1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        自裝卸式壓縮垃圾車主要包括3部分作業(yè)機(jī)構(gòu),即裝料機(jī)構(gòu)、擠壓機(jī)構(gòu)和卸料機(jī)構(gòu),其機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)一般由PLC和液壓系統(tǒng)的油缸動(dòng)作協(xié)同執(zhí)行。

        1.1 現(xiàn)有的裝載量檢測(cè)方法分析

        垃圾車的裝載質(zhì)量一般通過(guò)整車稱重的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理為在上裝的箱體與車架的連接處安裝一組壓力傳感器,或者在車輛的懸架上布置位移傳感器。前者利用壓力傳感器的應(yīng)變變形量來(lái)計(jì)算裝載質(zhì)量,后者利用位移傳感器采集車輪與車架的位移量來(lái)計(jì)算裝載質(zhì)量,兩者都需要復(fù)雜的算法來(lái)消除車架彈性變形的影響。而且,車輛在行駛過(guò)程中,振動(dòng)和沖擊載荷大,傳感器自身需要具備較高的防護(hù)能力。因而,上述方法的實(shí)際運(yùn)用成本昂貴,一般在大型的車輛上較多采用。

        垃圾車的裝載體積一般通過(guò)檢測(cè)卸料推鏟位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)有的中小型垃圾車中,一般只在推鏟的行程末端安裝行程開(kāi)關(guān)以檢測(cè)垃圾箱是否裝滿,功能單一,省略了過(guò)程監(jiān)測(cè),也不能實(shí)時(shí)獲取剩余的容積數(shù)據(jù),不利于建立數(shù)據(jù)供后臺(tái)分析管理。

        1.2 本設(shè)計(jì)中裝載量檢測(cè)方法設(shè)計(jì)

        本設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。壓力傳感器安裝在垃圾桶的提升機(jī)構(gòu)上,用于測(cè)量裝載的每桶垃圾質(zhì)量;位移傳感器安裝在卸料推鏟上,用于測(cè)量卸料推鏟的位移;控制模塊安裝在駕駛室內(nèi),用于運(yùn)算并實(shí)時(shí)顯示整車裝載垃圾的質(zhì)量和體積,其具備輸入輸出和通訊的功能,用于初始化質(zhì)量和體積的標(biāo)定、實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警輸出,以及與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊。

        在本設(shè)計(jì)中,垃圾的總質(zhì)量計(jì)算通過(guò)累加每桶垃圾質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理為在垃圾桶的提升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)油缸上安裝油壓傳感器,通過(guò)探測(cè)垃圾桶在上升和下降時(shí)的壓力變化,由單片機(jī)的算法計(jì)算出每桶垃圾的質(zhì)量。由于采用檢測(cè)油壓變化計(jì)算總質(zhì)量,只在垃圾上料時(shí)計(jì)算質(zhì)量,傳感器的防護(hù)要求低,且單片機(jī)的算法成熟,成本低廉,安裝布置簡(jiǎn)單。

        在本設(shè)計(jì)中,垃圾的總體積通過(guò)檢測(cè)卸料推鏟位移來(lái)實(shí)現(xiàn)。其原理為采用拉線式位移傳感器,因箱體橫截面不變,通【摘 要】中小型自裝卸式壓縮垃圾車是環(huán)衛(wèi)領(lǐng)域應(yīng)用較多的一類專用車輛,但是在裝載總質(zhì)量與體積的監(jiān)測(cè)方面,自動(dòng)程度不高,功能單一,主要原因是現(xiàn)有技術(shù)中的傳感器和控制模塊成本較高。文章設(shè)計(jì)一種自裝卸式壓縮垃圾車的裝載量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置,可同時(shí)監(jiān)測(cè)垃圾車的裝載質(zhì)量和體積,具有低成本、模塊化、便于安裝等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于中小型環(huán)衛(wèi)車輛具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

        【關(guān)鍵詞】自裝卸式壓縮垃圾車;裝載量;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

        【中圖分類號(hào)】U469.691 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688(2018)09-0085-02連續(xù)進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)獲取剩余的容積數(shù)據(jù),方便建立數(shù)據(jù)供后臺(tái)分析管理。

        2 監(jiān)測(cè)裝置的控制方法設(shè)計(jì)

        基于上述原理,監(jiān)測(cè)控制方法的實(shí)現(xiàn)由控制模塊完成,其控制方法流程如圖2所示??刂颇K包含2個(gè)主要的功能單元,即單片機(jī)運(yùn)算單元和人機(jī)界面單元,完成運(yùn)算并實(shí)時(shí)顯示整車裝載量,其具備輸入輸出和通訊的功能,用于初始化質(zhì)量和體積的標(biāo)定、實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警輸出,以及與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊。

        在監(jiān)測(cè)裝置的硬件布置安裝完畢后,監(jiān)測(cè)裝置按照以下步驟運(yùn)行。

        S1——標(biāo)定質(zhì)量。在垃圾桶內(nèi)分別放置砝碼20 kg、40 kg、60 kg、80 kg、100 kg,垃圾桶提升翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)分別動(dòng)作1次,控制模塊依次記錄壓力壓力傳感器的變化曲線,控制模塊的單片機(jī)通過(guò)算法獲取壓力傳感器的信號(hào)與垃圾桶裝置質(zhì)量的映射關(guān)系。

        S2——標(biāo)定體積。推鏟式卸料機(jī)構(gòu)的推鏟從箱體的頭部移動(dòng)到尾部,控制模塊的單片機(jī)通過(guò)算法獲取位移傳感器的信號(hào)與體積的映射關(guān)系。

        S3——參數(shù)預(yù)設(shè)。即預(yù)設(shè)裝載總質(zhì)量和體積的限額。

        S4——工作模式。監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行標(biāo)定和設(shè)置完畢,系統(tǒng)自檢“標(biāo)定和設(shè)置”通過(guò)后,監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)入工作模式??刂颇K實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前裝載總質(zhì)量和體積;當(dāng)裝載體積為零時(shí),質(zhì)量和體積計(jì)數(shù)清零;當(dāng)裝載量的兩個(gè)參數(shù)中的任何一個(gè)到達(dá)限定值,控制模塊發(fā)出報(bào)警輸出,也可向上位機(jī)(PLC等主控機(jī))發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警信號(hào)。

        3 結(jié)語(yǔ)

        本文垃圾車裝載量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì),整合成熟的技術(shù)進(jìn)行集成,提供一種低成本、模塊化、便于安裝,可實(shí)時(shí)讀取裝載體質(zhì)量和體積的監(jiān)測(cè)裝置,有利于建立數(shù)據(jù)分析,輔助作業(yè)人員動(dòng)態(tài)規(guī)劃行車路線,提高效率;同時(shí)可以避免車輛總質(zhì)量超載,延長(zhǎng)整車的使用周期,對(duì)于中小型環(huán)衛(wèi)車輛具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1]徐達(dá),叢錫堂.專用汽車構(gòu)造與設(shè)計(jì)[M].北京:人民教育出版社,2008.

        [2]陳桂芳.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2012.

        [3]張齊,朱寧西.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

        [責(zé)任編輯:鐘聲賢]

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