灑水車定量噴灑控制系統分析

黃少軍

摘 要：在我國城市建設發展過程中，為了保護城市環境以及道路基礎設施，通常采用車輛灑水的方式，灑水車已經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，但是傳統的灑水車不具有定量噴灑功能，從而不能對灑水量進行調節，這種模式會導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，所以需要對灑水車安裝定量噴灑控制系統，使其能夠根據實際需求調節水量。因此，本文將對灑水車定量噴灑控制系統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。

關鍵詞：灑水車;定量噴灑;控制系統;水資源節約;優化措施

隨著人們對于城市環境質量要求不斷提高，為了促進城市環境改善，近些年來灑水車的噴灑系統經過多次改善。灑水車在運行過程中，能夠對城市路面的灰塵進行清理，從而提高城市空氣環境質量，還能夠對道路起到一定的養護作用。通過在灑水車中安裝定量噴灑控制系統，能夠根據灑水車作業過程中，不同路況、不同環境采用相應的水量噴灑模式，不僅能夠提高實際作業效果，同時能夠節省更多的水資源，促進城市長遠可持續發展。

1當前灑水車的工作現狀分析

灑水車是城市環境清潔中使用最為廣泛的一種作業車輛，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施流走，環衛工人負責將垃圾收走。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，導致垃圾不利于收集，同時會對綠化帶植物生長和環境質量造成很大影響。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]。

現階段，城市所用灑水車的灑水量主要由底板發動機轉速控制，通過底板防凍劑的側取力器直接驅動灑水泵，不具有定量灑水的功能。在這種灑水工作模式中，底盤發動機轉速越大則灑水量越大，轉速越小則灑水量越小，同時在相同的車輛行駛速度下，灑水車發動機轉速會隨著檔位的提高而降低，但是在相同的檔位下車輛發動機轉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，想要依據灑水量的實際需求大小控制灑水車底盤發動機轉速難度較大，發動機轉速始終會根據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精準控制灑水量。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，導致水資源浪費。

2灑水車定量噴灑控制系統設計

為了解決上述當前灑水車無法精準控制噴灑量的問題，本文設計一種定量噴灑控制系統。在該系統中，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，從而實現信息實時共享;控制器通過調節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設備，原始動力源經過聯軸器直接驅動柱塞變量泵;柱塞變量泵利用自身的液壓排量變化經過液壓管道驅動對液壓馬達進行控制，液壓馬達經過聯軸器控制灑水泵;轉速傳感器通過霍爾感應原理，感應來自齒輪轉動頻率的變化，從而測量實際轉速，并將測量信息作為系統控制的信號源;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邏輯制動，從而能夠實現對灑水車的定量控制。在本次系統設計中，轉變了傳統的設計思路，傳統灑水車噴灑量調節通過發動機轉速進行控制，這種控制模式受到車輛行駛速度直接影響，所以無法根據實際需求對灑水量進行調節，而本文所設計的灑水車定量噴灑控制系統，為噴嘴安裝了一個獨立的控制系統，通過傳感器、控制器等，能夠實現對灑水量的精準控制，且整體系統構成簡單，造價成本較低，系統穩定性也能夠得到保障。

3灑水車定量噴灑控制系統技術分析

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，系統會自動計算出發動機怠速狀態下驅動灑水泵在額定轉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和排量進行匹配，保證灑水車工作過程中能夠在額定轉速內進行轉動。在相同的灑水泵轉速情況下，不同的作業狀態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，會對灑水泵轉動的抽水量造成影響，在該控制系統運行過程中，灑水泵的轉動排量能夠利用設定的轉速和作業模式進行確定。通過在實際道路作業中的多次試驗，本文選擇水泵的作業參數為：前撒工作狀態時，灑水量為0.85L/轉;單側灑水工作狀態時，灑水量為0.28L/轉;左右雙側灑水工作狀態時，灑水量為0.53L/轉;后撒工作狀態時，灑水量為0.69L/轉。由此可以得出，灑水車在不同工作狀態下，灑水量與其當前的水泵轉速和工作模式相關，所以灑水車定量噴灑控制系統的核心控制器需要設定灑水量作業模式，通過計算得到當前工作狀態時需要的水泵轉速，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速控制在設定區域內，從而能夠實現對灑水量的精準控制[2]。

3.2定量灑水核心控制分析

在本次系統設計中，灑水車定量灑水的核心控制包括顯示器、控制器、轉速感應器以及電位計等硬件，顯示器和孔子器采用常規車載用硬件。按照灑水車運行的作業要求，需要將定量灑水系統的控制器、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節和控制。在定量灑水模式的設定方面，主要包括前側灑水、后側灑水、左側灑水、右側灑水以及左右側同時灑水五種模式，系統主顯示界面中需要顯示水泵轉速數值、灑水車行進速度數值和當前噴灑量三個數值。在設置界面中，環衛工人在設定標準噴灑量后，采用調節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節[3]。

3.3系統運行流程

在該定量噴灑系統運行后，控制器會將獲取電位計調節電阻值利用CAN總線傳遞到顯示器中，顯示器根據設定的計算公式對當前所需要的設定撒水量進行顯示，之后設定灑水量、環衛工人選擇的工作模式通過CAN總線傳遞到控制器中，此時灑水車的發動機轉速等通過相關協議利用CAN總線傳遞到控制器中。此外，灑水泵的轉速信號會通過轉速感應器傳輸到控制器中，從而形成一個完成的灑水車定量灑水控制系統，按照所設定的灑水量、工作模式計算此時灑水泵的轉速，并對灑水泵轉速實際數值進行獲取，將灑水泵的設定轉速與實際轉速進行計算，就可以得到此時的轉速偏差值，將轉速偏差值通過PID算法實時對柱塞變量泵比例閥電流進行控制。

結束語

綜上所述，本文全面闡述了當前灑水車灑水模式存在的問題，并對本文所設計的定量灑水系統進行全面介紹，最后對該系統所應用的多項控制技術進行具體分析，希望能夠對我國灑水車控制系統設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：

[1]劉曉. 自動控制系統在灑水車上的應用[J]. 中國科技投資， 2019， 000（012）：227.

[2]陳增志. 灑水車定量噴灑控制系統[J]. 專用汽車， 2019， 261（02）：78-81.

[3]孫學安. 灑水車遠程自動給斷水系統的研究及應用[J]. 裝備維修技術， 2019， 172（04）：31-31+43.