基于微控制器的一種工程機械操作技能競賽評分裝置

潘彩霞 陳燕飛

摘 要：本文介紹了基于微控制器的一種工程機械操作技能競賽評分裝置的技術方案、硬件設計及軟件設計。該裝置適用于路面碾壓（直線和弧線）、單軌行駛、倒車入庫三個工程機械操作技能競賽項目。該裝置安裝在競賽工程車內，包括微控制器、電源模塊、數據采集模塊、顯示模塊、報警模塊，完成了競賽項目數據實時、準確采集，實現了競賽結果的電子化、自動化、可視化，提升了工程機械技能競賽打分的公正、客觀、高效性。

關鍵詞：工程機械;評分裝置;微控制器

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.011

本文著錄格式：潘彩霞，陳燕飛.基于微控制器的一種工程機械操作技能競賽評分裝置[J].軟件，2021，42（02）：038-040

A Scoring Device for Operation Skill Competition of Construction Machinery Base on Microcontroller

PAN Caixia， CHEN Yanfei

（Nanjing Communications Institute of Technology， Nanjing? Jiangsu? 211188）

【Abstract】：This paper introduces a scoring device for operation skill competition of construction machinery base on microcontroller， including the design of overall scheme， hardware and software. The device is suitable for three projects of operation skill competition of construction machinery， including the road surface rolling （straight line and ARC） ， going over the monorail and reversing into the garage. The device is installed in the competition project vehicle， including a micro-controller， a power supply module， a data acquisition module， a display module and an abnormal alarm module， it completes the real-time and accurate collection of competition project data， realizes the electronization， automation and visualization of the competition results， and promotes the fair， objective and high efficiency of the construction machinery skill competition scoring.

【Key words】：construction machinery;scoring device;microcontroller

0 引言

壓路機廣泛用于城市道路施工項目的填方壓實作業。壓路機操作工的操作水平直接影響道路的外觀質量和使用舒適度。通過壓路機司機技能競賽，積極推動我省市政道路質量水平。

評分工作是壓路機司機技能競賽中重要組成部分，是客觀、公正評價司機技能的關鍵。目前評分工作由裁判員負責，一方面由于技能操作考核環節持續時間可達十分鐘且在比賽場地中移動，裁判員的過程評分難免存在不準確的問題;另一方面，最后記分需要人工計算，繁瑣易錯。為解決這些問題，實現考核評分工作的電子化、自動化、可視化很有必要。

通過評分系統，可以實現壓路機司機操作技能考核過程中評分、記分工作的自動進行，減小裁判員的工作量，提高評分過程的準確性、客觀性和實時性，促進壓路機司機職業技能競賽活動的高效進行。評分系統也可以用于壓路機司機的培訓，實現培訓過程中學習效果的動態考核，提高培訓的效果。

1 裝置的技術方案

壓路機技能操作考核由三個項目組成，分別為路面碾壓（直線和弧線）、單軌行駛、倒車入庫。三個項目連續進行，競賽總流程圖如圖1所示。

裁判員下達競賽開始指令（計時開始），選手駕駛壓路機由機庫駛出，從碾壓始端FG進入碾壓路面的右側，沿線路①前進，檢測直線碾壓段FI均布的10個檢測點及弧線碾壓段IL均布的20個檢測點。出終端KL前進入換向區KLMN，換向倒車進入碾壓路面的左側，沿線路②倒車，檢測弧線碾壓段 KJ均布的20個檢測點及直線碾壓段JG均布的10個檢測點，出始端FG。按指定路線倒入機庫，定點停車。完成路面碾壓及倒車入庫后，選手駕駛壓路機由機庫駛出，沿線路③前進，通過單軌，前進至壓路機最前端觸及感應桿，然后沿線路④倒車，通過單軌，完成過單軌。單軌為一根長6m、寬0.2m、高0.05m的鋼軌。然后，按要求將壓路機倒入機庫，定點停車。

直線行駛：直線碾壓區域兩側各設置10個檢測點，每個計1分，該實現方案是利用第一傳感器：磁性傳感器和磁鐵的位置判定壓路機是否在既定的軌跡，進而判定是否得分，然后根據顯示器給出實時的累計得分值，直線碾壓區域正向行駛和倒車共計20個檢測點，共計20分。壓路機碾壓邊線傳感器示意圖如圖2所示。

弧線行駛：弧線碾壓區域兩側各設置20個檢測點，每個計1分，該實現方案是利用第二傳感器：磁性傳感器和磁鐵的位置判定壓路機是否在既定的軌跡，進而判定是否得分，然后根據顯示器給出實時的累計得分值，直線碾壓區域正向行駛和倒車共計40個檢測點，共計40分。

單軌行駛：選手駕駛壓路機通過單軌時，整機前進順利通過單軌得10分，前輪和后輪有任一處著地不得分。該實現方案是在單軌附近設置第三傳感器：距離傳感器，司機按照駕駛路線駕駛壓路機通過傳感器檢測點時，距離傳感器檢測到壓路機位置信息，根據位置傳感器與壓路機的位置判斷壓路機是否在單軌的位置，進而判定是否得分，然后根據顯示器給出實時的累計得分值，正向行駛和倒車共經過兩次單軌，共計20分。

倒車入庫：第一次倒車入庫，完成路面直線、弧線碾壓（包括正向行駛和倒車），按指定路線倒車入庫，居中停正，一次停車完成。第二次倒車入庫，完成過單軌后，按指定路線倒車入庫，居中停正，第二次停車完成。該實現方案是在機車區域和檢測區域位置，車庫地面設有第四傳感器：靶盤傳感器，壓路機后輪固定有與靶心位置對應的靶針，靶盤傳感器中不同區域對應不同分值。靶盤傳感器檢測區域如圖3所示。

壓路機在停車過程中要求盡可能的靠近終止線即前側庫線，但是不能碰到前側庫線。該實現方案是在壓路機的前端安裝一個第五傳感器：距離傳感器，通過測量距離傳感器與終止線之間的距離，通過微控制器進行計算，在顯示屏上將分數顯示出來。具體的，通過裝在壓路機上的距離，檢測出到終點的最近距離X，如果020cm時，不得分，兩次停車總計20分。機庫停車示意圖如圖4所示。

2 裝置的硬件設計

控制單元安裝在競賽工程車內，包括微控制器、電源模塊、數據采集模塊、顯示模塊、異常報警模塊。電源模塊為微控制器提供電源，傳感器、感應桿信號經過數據采集模塊進行采集，傳送給微控制器，微控制器根據數據采集模塊輸入的數據以及已設置好的裁判算法規則計算競賽結果，并通過顯示模塊輸出競賽結果，報警模塊在采集異常或設備故障時發出警告。硬件組成框圖如圖5所示。

3 裝置的軟件設計

在程序運行過程之中必須先進行初始化操作，包括測量子程序、異常報警子程序、顯示子程序以及各個控制端口的初始化操作。

在初始化過后進行傳感器的檢測，若采集異常或設備異常，則調用報警子程序。微處理器處理結果通過顯示子程序在顯示模塊上顯示，并利用無線傳輸模塊發送至個人移動終端進行顯示。主程序流程圖如圖6所示。

4 總結

本裝置以微控制器為核心，利用電源模塊、數據采集模塊、顯示模塊、報警模塊，完成了競賽項目數據實時、準確采集，實現了競賽結果的電子化、自動化、可視化，提升了工程機械技能競賽打分的公正、客觀、高效性。

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