基于北斗系統的多功能除雪車

摘要：以北斗定位技術為基礎，將單片機核心控制板塊、傳感器板塊、北斗板塊和終端顯示板塊集成加載到匹配的除雪工程車上。在救災工作中，傳感器板塊采集的現場數據由單片機進行處理，與北斗位置信息打包，無線網絡傳輸到上位機進行處理時通過GPRS進行處理，可實現精確定位災害位置、實時檢測周邊災害、監測機械工作狀態、監測工作環境、極端環境實時雙向通信等功能，既保證了救災人員的人身安全，又利于救災處理中心對一線災情的預警、指揮和調度。

關鍵詞：北斗定位?災情實時監測?極端通信?預警?調度

一、背景及意義

將BDS技術應用于多功能除雪車。它以地理信息系統（GIS）為核心，遙感技術和全球定位技術為GIS提供了快速高效的數據源，形成了GIS數據操作和綜合分析的數據庫，為空間數據處理和除雪救災方案的制訂提供了重要前提。利用提供的空間定位和分析能力，挖掘各類數據的內在聯系，使雪災地區資源信息采集、動態監測、分析、管理與決策為一體，直觀、形象、動態地顯示災情的空間分布狀況以及變化趨勢等。將災情快速數據化，為災情處理部門提供有效資料，助力快速決策。科學安全的指揮除雪車進行作業，降低作業風險，保障人身財產安全，高效快速的處理災情，保障交通安全。

二、除雪車的設計

1.刀輥軸設計

以刀輥軸工作時高速轉動，使刀輥軸工作，該除雪機采用兩個刀輥軸交錯分布，在保證工作幅寬的情況下，盡可能將路面冰雪全部清效率，節省人力成本和時間損耗。

2.推雪板設計

除雪機具在清除道路積雪時，是在動力驅動下通過將積雪打擊震碎，來達到清雪目的。但是，如果不及時將振碎的積雪清除出路面，就除雪而言是毫無意義的。所以，本產品設置推雪板來解決該問題。推雪板分為簡易型和液壓型。簡易型中包括以下幾種零件：彈性避震器、連接車骨架、推雪鏟、車架斜度調節器、角度鎖定裝置、液壓型包括連接車骨架、推雪鏟、傾斜度調節液壓缸、彈性避震器。

3.路面清掃裝置設計

經過破冰刀的除雪和推雪板推雪后，會在路面上殘留一些雪末，這些雪末若是不經過清掃，會隨著車輛的通過而壓實，在路面形成一層薄冰，雖然較未經過清理的冰雪路面狀況有一定的提高，但是也會降低路面與車輪之間的摩擦，造成安全隱患。因此在除雪機的尾部設有清掃盤，其動力來源于拖拉機動力輸出軸，經過萬向節變速箱傳遞到清掃盤。初步進行破冰破障工作后，掃雪工作部分可以將剩余的的雪和碎冰清理到道路一側，同時清掃刷可清理地面，保證清掃效率。

清掃盤圓周直徑為85mm，固定在推雪板后部，共有4個組成，與地面的高度可以由壓縮彈簧調節，同時壓縮彈簧還可以保護清掃盤遇到障礙物不被損壞。因為清掃盤的清掃苗大量與地面接觸，是易損壞部件，材料要求為耐磨，因此選用碳素彈簧鋼絲，其含碳量小于1.35%（0.1%-1.2%），除鐵、碳和限量以內的硅、錳、磷、硫等雜質外，不含其他合金元素的鋼。根據經驗，清掃盤轉速在100r/min適宜，這樣既可以保證道路清掃干凈，又不至于消耗過多的機械功率。

三、北斗系統控制模塊設計

基于北斗系統的多功能除雪車的運行以方便、簡單、高效、安全為總體建設目標。多業務應用平臺的總體設計和統一運行，體現快速響應的特點，幫助工作人員的事務處理與綜合管控，方便運輸管理人員及時了解統計各類信息和決策方案。

本設計將從北斗導航結構、防止病毒入侵、數據排除冗余技術、技術保障等方面進行建設;采用成熟的技術、商品化的軟硬件產品，保證之后的產品維修及更換，維持系統的穩定性能。同時考慮后續的可持續化發展，北斗車載終端系統在結構、容量、通信和處理能力等方面具有可擴充性和升級能力。

根據預設規劃功能，主控板與串口接口交換GPRS數據和GPS數據，將GPRS與GPS設置獨立的CPU串口接口。用戶設置資料設置存儲器及FLASH連接保存，主控板的電源設置保護電路，耐壓可達100V左右以保護主控板的運行安全。開關電源電路安裝于主控板上對GPRS板塊和GPS板塊進行供電。GPRS板塊和GPS板塊的電源由邏輯開關進行控制。設置備用電源，斷電時供電備用。后備電池電路具有自充電功能。可檢測多路開關信號，并可進行油路控制。可檢測主電源斷電和主電源欠壓。

硬件系統組成：主機部分、通信部分、定位板塊部分、顯示部分、傳感器接口五部分組成：

2、通訊部分

EM310無線通訊板塊負責移動車輛和監控中心的雙向通信，車輛的狀態信息即通過無線通訊板塊發送到監控中心，因此，信息傳輸是否及時、可靠?是衛星車載終端監控系統性能的一個重要環節。采用GPRS短信息通訊方式，北斗車載的定位數據經過格式轉換利用GPRS通信板塊的短信息信道傳到監控中心，監控中心亦通過GPRS短信息信道向車輛發送指揮調度信令。EM310無線通訊板塊：EM310板塊控制使用AT指令;RS232串行接口可進行數據以及短消息（SMS）傳輸，寬電壓，設計中主要使用其短消息發送接收功能。

3、定位部分

GPS/北斗雙定位模塊的主要功能是實時接收BD2和GPS導航衛星信號，提取原始觀測和解調數據，通過衛星信息分析和數據處理，完成應用系統所需的全部功能。它主要由射頻前端、基帶信號處理和應用處理三個功能單元組成。

4、顯示部分

屏幕及主機鏈接部分：用于通話;短信通信和終端設置;

功能：一、收發訊息。二、訊息閱讀。三、撥號聯系。四、導航顯示。五、USB鏈接?。六、顯示狀態量：駕駛員編號、周圍環境情況、車輛的經緯度、行駛速度、實時時間等。

5、電源電路

車載蓄電池：供電電壓9～24V，對各部分的電壓：CPU電壓3.3V;GPS板塊5.0V，GPRS通信模塊3.8V?。

如圖CPU供電電路：

三、產品創新點：

解決高動態北斗接收機解決車載導航的信號不穩定，防止工作過程中的位置偏差。形成大數據網絡系統實現信息共享。采取了許多抗干擾措施，實現數據精準化，標準化，保障任務數據的準確性。實現極端環境下的精準導航，極端通信，保障信息安全。提高處理雪災能力、效率，保障人身財產安全，排除可能出現的意外情況。未來發展，將根據北斗系統的不斷完善進行更新。將應用范圍擴大化，加入更多的災害處理中，日常工作中。

作者簡介：羅桔芳（1983-11-7），女，漢族，湖南衡陽人，碩士學歷，湖南高速鐵路職業技術學院，講師，研究方向：思想政治教育。