CN108394357B - 一种清扫车运行状态监控控制器 - Google Patents

一种清扫车运行状态监控控制器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种清扫车运行状态监控控制器，包括有电源管理模块、处理器模块、离散量采集模块、脉冲信号采集模块、电流信号采集模块、电压信号采集模块、电阻信号采集模块、CAN总线通信模块、离散量控制输出模块和车型识别模块；所述电源管理模块分别与其它各模块连接，用于给其它各模块提供所需的电源；处理器模块同时分别与其它各模块连接，用于控制器的数据处理；所述CAN总线通信模块用于与具有CAN总线接口的其它车载控制器通信，采集相关状态信号；所述离散量控制输出模块与所述的处理器模块连接，用于输出负控或正控的离散量信号，用于告警保护控制及远程锁车控制；所述车型识别模块用于识别所安装的不同车型，根据车型信息，运行不同的程序。

Description

一种清扫车运行状态监控控制器
技术领域
本发明属于机械装备状态监控领域，尤其是涉及一种清扫车运行状态监控控制器。
背景技术
清扫车是集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备，是一种适合工厂、公路、公园、广场等路面全方位清扫工作的车型设备。这种全新的车型可一次完成地面清扫、马路道牙边清扫、马路道牙清洗及清扫后对地面的洒水等工作，适用于各种气候和不同干燥路面的清扫作业。根据采用的动力不同，现有的清扫车通常有柴油清扫车和电动清扫车两种。
清扫车包含动力***、除尘***、操纵***、倾卸装置等，运行时，为了有效掌握清扫车的运行状况，驾驶员需要实时监控动力***的电压、电流、油温、油量、水温、转速，除尘***的扫刷转速、风机转速、水量，以及总行驶里程和时间等多种状态，并希望能对一些故障和异常状态进行声光告警提示。现有的技术通常采用机械仪表盘或数码管进行状态显示，存在故障率高、测量误差大、显示信息少、显示不直观、可扩展性差等问题，难以满足清扫车功能不断增强且型号多样对监控内容不断增加和变化的需要。此外，随着物联网技术的发展，越来越多的用户希望能够对分布在各地的清扫车进行远程状态监控和远程故障诊断，现有技术也无法满足上述需求。
发明内容
本发明的目的是：针对现有清扫车监控***存在的不足，提供了一种清扫车运行状态监控控制器，可采集多种不同格式的状态参数，并经过处理后，生成以图形和数值相结合表示的实时状态监控画面，通过视频格式输出到车载显示器，同时可支持运行状态参数远程传输。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种清扫车运行状态监控控制器，至少包括有有电源管理模块、处理器模块、离散量采集模块、脉冲信号采集模块、电流信号采集模块、电压信号采集模块、电阻信号采集模块、CAN总线通信模块、离散量控制输出模块和车型识别模块；其中所述电源管理模块分别与其它各模块连接，用于给其它各模块提供所需的电源；处理器模块同时分别与其它各模块连接，用于控制器的数据处理；所述CAN总线通信模块用于与具有CAN总线接口的其它车载控制器通信，采集相关状态信号，如风机控制器、蓄电池控制器等；
所述离散量控制输出模块与所述的处理器模块连接，用于输出负控或正控的离散量信号，用于告警保护控制及远程锁车控制；所述车型识别模块用于识别所安装的不同车型，处理器模块根据车型信息，运行不同的程序，显示不同的状态监控画面，使控制器可兼容不同类型的清扫车。
进一步的，所述的离散量采集模块与所述的处理器模块连接，用于采集离散量状态信号，包括左转向、右转向、手刹、脚刹、近光、低水位报警等信号。
所述的脉冲信号采集模块与所述的处理器模块连接，用于采集转速状态信号，包括车轮转速、风机转速、扫刷转速等。
所述的电流信号采集模块与所述的处理器模块连接，用于采集电流变送器输出的4-20mA电流信号，包括电池工作电流、扫刷电流等。
所述的电压信号采集模块与所述的处理器模块连接，用于采集电压信号，包括工作电压、蓄电池电压等。
所述的电阻信号采集模块与所述的处理器模块连接，用于采集电阻传感器信号，包括油量传感器信号、水温传感器信号等。
本发明的技术方案进一步的，还包括有视频格式转换模块、视频选择模块、倒车影像视频输入接口和视频输出接口。
所述的处理器模块与视频格式转换模块通过RGB视频接口和I2C接口连接，视频格式转换模块与视频选择控制模块通过AV视频接口连接；处理器模块通过I2C接口对视频格式转换模块进行寄存器配置，并输出RGB格式的视频信号到视频格式转换模块，视频格式转换模块将RGB格式视频信号转换为AV格式视频信号并输出给视频选择控制模块；
所述的视频选择控制模块还分别与处理器模块、倒车影像视频输入接口、视频输出接口连接；倒车影像视频输入接口用于与外部倒车影像模块连接，接收倒车影像视频信号；视频选择控制模块根据处理器模块输出的控制信号选择将倒车影像视频信号或视频格式转换模块输出的视频信号中的一路输出到视频输出接口；视频输出接口用于外接带AV视频接口的车载显示器；
本发明的技术方案进一步的，还包括有GPS/GPRS模块、蜂鸣器模块和按键模块。
所述的GPS/GPRS模块分别与处理器模块和GPS/GPRS天线连接，用于采集GPS或北斗***的经纬度信息和时间信息，以及与远程服务器通过GPRS进行通信，发送清扫车运行状态数据给远程服务器，或接收来自远程服务器的控制信号；
所述的蜂鸣器模块与所述的处理器模块连接，用于当出现异常状态时输出蜂鸣告警声，如水温过高告警、油量过低告警、电池电压低告警等。
所述的按键模块包括有多个按键，分别与所述的处理器模块连接，分别用于状态监控显示界面切换、累计里程及工作时间清零、视频选择等功能。
所述的车型识别模块与所述的处理器模块连接，用于识别所安装的不同车型，处理器模块根据车型信息，运行不同的程序，显示不同的状态监控画面，使控制器可兼容不同类型的清扫车。
本发明提出的一种清扫车运行状态监控控制器，具有丰富的数据采集接口，可采集清扫车多种不同格式的状态参数，并可以视频格式输出状态监控画面到具有AV视频接口的各类车载多功能显示器，具有车型识别、异常告警和异常保护输出功能，并具有远程通信等功能，可兼容不同类型的清扫车，扩展性好，数据采集精度高，状态显示内容丰富、直观、美观，可显著提升清扫车状态监控性能。
附图说明
图1是实施例中的监控控制器的结构组成框图。
图2是实施例中的电源管理模块的结构组成框图。
图3是实施例中的处理器模块的结构组成框图。
图4是实施例中的负控离散量信号采集模块的电路原理图。
图5是实施例中的正控离散量信号采集模块的电路原理图。
图6是实施例中的电流信号采集模块的电路原理图。
图7是实施例中的电压信号采集模块的电路原理图。
图8是实施例中的电阻信号采集模块的电路原理图。
图9是实施例中的视频选择控制模块的电路原理图。
图10是实施例中的离散量控制输出模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例的详细描述，以使本领域的技术人员能清楚的理解本发明的技术方案。
本发明的实施例是一种清扫车运行状态监控控制器，其组成框图如附图1所示，包括电源管理模块1、离散量采集模块2、脉冲信号采集模块3、电流信号采集模块4、电压信号采集模块5、电阻信号采集模块6、CAN总线通信模块7、处理器模块8、视频格式转换模块9、视频选择控制模块10、倒车影像视频输入接口11、视频输出接口12、GPS/GPRS模块13、GPS/GPRS天线14、离散量控制输出模块15、蜂鸣器模块16、按键一17、按键二18、按键三19、车型识别模块20。
电源管理模块1可输出12V、5V和3.3V直流稳压电源，电源管理模块1与其它模块连接，用于给其它模块提供所需的电源；如附图2所示，电源管理模块1包含5V稳压电源模块21和3.3V稳压电源模块22；5V稳压电源模块21选用美国TI公司的DCDC稳压芯片LM2596SX-5.0/NOPB，与清扫车的12V车载电源连接，输入12V直流电源，输出5V直流稳压电源；3.3V稳压电源模块22选用美国AMS公司的低压差线性稳压芯片AMS1117-3.3，与5V稳压电源模块21连接，输入5V，输出3.3V直流稳压电源。
如附图3所示，处理器模块8包含处理器23、复位电路24、时钟电路25、下载调试接口26、SDRAM 27、EEPROM 28、SPI FLASH 29；其中处理器23选用意法半导体公司的微控制器STM32F767IGT6，下载调试接口26选用SWD接口，SDRAM 27选用华邦公司的32MB RAM存储器W9825G6KH-6I，EEPROM选用MICROCHIP公司的AT24C02，SPI FLASH 29选用华邦公司的32MBFLASH存储器W25Q256。
离散量采集模块2与处理器模块8连接，包括8路负控离散量采集模块和8路12V正控离散量采集模块，用于采集离散量状态信号，包括左转向、右转向、手刹、脚刹、近光、低水位报警等信号；负控离散量采集模块电路原理图如附图4所示，包含光耦U1、电阻R1和R2、防反二极管D1，用于采集车载负控信号，经过光耦U1隔离后输入到处理器23，光耦U1选用台湾亿光的EL357N(C)(TA)-G；12V正控离散量采集模块电路原理图如附图5所示，包含光耦U2、电阻R3和R4，用于采集车载12V正控信号，经过光耦U2隔离后输入到处理器23，光耦U2也选用台湾亿光的EL357N(C)(TA)-G。
脉冲信号采集模块3与所述的处理器模块8连接，用于采集转速状态信号，包括车轮转速、风机转速、扫刷转速等；脉冲信号采集模块3的电路原理与负控离散量采集模块的电路原理相同，脉冲信号经过光耦隔离采集后，通过处理器23计算处理得到转速信息。
电流信号采集模块4与处理器模块8连接，用于采集电流变送器输出的4-20mA电流信号，包括电池工作电流、扫刷电流等；电流信号采集模块4的电路原理图如附图6所示，包含放大器U3、电容C1和C2、电阻R5、R6和R7；其中R5为采样电阻，阻值为120欧姆，将4-20mA电流信号转换为0.48-2.88V电压信号；R6和C1组成滤波电路；U3选用3PEAK公司的仪表放大器TP2272-SR；C2为U3供电的去耦电容。
电压信号采集模块5与处理器模块8连接，用于采集电压信号，包括工作电压、蓄电池电压等；电压信号采集模块5的电路原理图如附图7所示，包含放大器U4、电容C3和C4、电阻R8、R9、R10和R11；其中R8和R9的电阻分别为30.1K和1K，组成1/31.1分压电路，如可将电压范围为60-80V的蓄电池电压分压后降低到1.93-2.57V；R10和C3组成滤波电路；U4选用3PEAK公司的仪表放大器TP2272-SR；C4为U4供电的去耦电容。
电阻信号采集模块6与处理器模块8连接，用于采集电阻传感器信号，包括油量传感器信号、水温传感器信号等；电阻信号采集模块6的电路原理图如附图8所示，包含放大器U5、电容C5和C6、电阻R12、R13和R14；其中R12为分压电阻，阻值为100欧姆，一端接2.5V参考电源，一端接电阻传感器信号，通过2.5V参考电源和R12将电阻传感器的电阻信号转换为电压信号；R13和C5组成滤波电路；U5选用3PEAK公司的仪表放大器TP2272-SR；C6为U5供电的去耦电容。
CAN总线通信模块7与处理器模块8连接，用于与具有CAN总线接口的其它车载控制器通信，采集相关状态信号，如风机控制器、蓄电池控制器等；CAN总线通信模块7主要包含CAN总线收发器，CAN总线收发器选用NXP公司的TJA1050T/CM。
视频格式转换模块9选用中国合肥宏晶微电子科技股份有限公司的RGB转CVBS/S-Video芯片MS7024，视频格式转换模块9与处理器模块8通过RGB视频接口和I2C接口连接，视频格式转换模块9与视频选择控制模块10通过AV视频接口连接；处理器模块8通过I2C接口对视频格式转换模块9进行寄存器配置，并输出RGB格式的视频信号到视频格式转换模块9，视频格式转换模块9将RGB格式视频信号转换为AV格式视频信号，并输出给视频选择控制模块10。
视频选择控制模块10的电路原理图如附图9所示，包含继电器U6、二极管D2、电容C7、三极管Q1、电阻R15和R16；其中U6选用欧姆龙公司的继电器G5V-1-5VDC，其9号脚接5V电源，2号脚接Q1的集电极，1号脚接视频格式转换模块9输出的AV格式视频信号，10号脚接倒车影像视频输入接口11,6号脚接视频输出接口12，5号脚悬空；C7为U6的9号脚的去耦电容；D2选用二极管1N4148，正极接U6的2号脚，负极接U6的9号脚，作为续流二极管保护继电器线圈；处理器23的一个IO口经过R16接到Q1的基极，通过三极管Q1控制继电器U6线圈的通断，进而实现视频输出选择控制，当该IO口输出高电平时，视频输出接口12选通倒车影像视频输入接口11，当该IO口输出低电平时，视频输出接口12选通视频格式转换模块9，R15、R16和Q1组成驱动电路用于增大处理器23输出IO口的驱动能力。
视频输出接口12用于外接带AV视频接口的车载显示器，如外接车载MP5影音播放显示器的倒车影像输入接口，通过视频选择控制模块10，可实现车载影音播放、倒车影像和状态监控画面综合显示功能。
GPS/GPRS模块13选用上海移远通信技术股份有限公司的GSM、GPS/北斗二合一模块MC20，GPS/GPRS模块13与处理器模块8通过串口连接，GPS/GPRS模块13与GPS/GPRS天线14连接，用于采集GPS或北斗***的经纬度信息和时间信息，以及与远程服务器通过GPRS进行通信，发送清扫车运行状态数据给远程服务器，或接收来自远程服务器的控制信号。
离散量控制输出模块15的电路原理图如附图10所示，包含继电器U7、二极管D3、电容C8、三极管Q2、电阻R17和R18；其中U7选用欧姆龙公司的继电器G5V-1-5VDC，其9号脚接5V电源，2号脚接Q2的集电极，10号脚接车载电源的地，6号脚输出用于外接车载继电器的负控引脚，1号脚和5号脚悬空；C8为U7的9号脚的去耦电容；D3选用二极管1N4148，正极接U7的2号脚，负极接U7的9号脚，作为续流二极管保护继电器线圈；处理器23的一个IO口经过R18接到Q2的基极，通过三极管Q2控制继电器U7线圈的通断，当该IO口输出高电平时，U7的6号脚选通U7的10号脚，输出接地控制信号，当该IO口输出低电平时，U7的6号脚选通U7的1号脚，输出悬空控制信号，R17、R18和Q2组成驱动电路用于增大处理器23输出IO口的驱动能力。
蜂鸣器模块16与所述的处理器模块连接，用于当出现异常状态时输出蜂鸣告警声，如水温过高告警、油量过低告警、电池电压低告警等，蜂鸣器模块选用华能公司的电磁式有源一体蜂鸣器TMB12A12。
按键一17、按键二18、按键三19分别与处理器模块8连接；按键一17用于多个状态监控显示界面直接循环切换；按键二18用于对累计里程及工作时间清零，当长按按键二18超过5秒时，将累计里程及工作时间清零；按键三19用于控制视频选择。
车型识别模块20为4位编码开关，与处理器模块8连接，通过设置编码开关的位置，最多可设置16种不同清扫车车型，用于识别所安装的不同车型，处理器模块根据车型信息，运行不同的程序，显示不同的状态监控画面，使控制器可兼容不同类型的清扫车。
以上参照本发明的具体实施方式的实施例描述了本发明，但并不是对本发明的限制，本发明所提出的清扫车运行状态监控控制器对于其它环卫机械，或工程机械、农业机械等移动作业机械装备同样适用，本领域的普通技术人员按照本发明的精神而所作的等同变化与修饰，都属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种清扫车运行状态监控控制器，其特征在于，包括有电源管理模块、处理器模块、离散量采集模块、脉冲信号采集模块、电流信号采集模块、电压信号采集模块、电阻信号采集模块、CAN总线通信模块、离散量控制输出模块和车型识别模块；
所述电源管理模块分别与其它各模块连接，用于给其它各模块提供所需的电源；所述处理器模块同时分别与其它各模块连接，用于控制器的数据处理；所述CAN总线通信模块用于与具有CAN总线接口的其它车载控制器通信，采集相关状态信号；
所述脉冲信号采集模块用于采集转速状态信号，转速状态信号包括车轮转速信号、风机转速信号和扫刷转速信号的一种或多种；
所述车型识别模块用于识别所安装的不同车型，处理器模块根据车型信息，运行不同的程序，显示不同的状态监控画面，使控制器可兼容不同类型的清扫车；
所述的离散量采集模块用于采集离散量状态信号，离散量状态信号包括左转向信号、右转向信号、手刹信号、脚刹信号、近光灯信号和低水位报警信号的一种或多种；
所述电流信号采集模块用于采集电流变送器输出的4-20mA电流信号，所述电压信号采集模块用于采集电压信号，所述电阻信号采集模块用于采集电阻传感器信号；
所述离散量控制输出模块与所述的处理器模块连接，用于输出负控或正控的离散量信号、告警保护控制及远程锁车控制；所述离散量控制输出模块包括继电器U7、二极管D3、电容C8、三极管Q2、电阻R17和R18；继电器U7为型号为G5V-1-5VDC的断电器，其9号脚接5V电源，2号脚接Q2的集电极，10号脚接车载电源的地，6号脚输出用于外接车载继电器的负控引脚，1号脚和5号脚悬空；C8为U7的9号脚的去耦电容；二极管D3的正极接U7的2号脚，负极接U7的9号脚，所述处理器模块的处理器的一个IO口经过R18接到Q2的基极，通过三极管Q2控制继电器U7线圈的通断，当该IO口输出高电平时，U7的6号脚选通U7的10号脚，输出接地控制信号，当该IO口输出低电平时，U7的6号脚选通U7的1号脚，输出悬空控制信号，R17、R18和Q2组成驱动电路用于增大处理器输出IO口的驱动能力。
2.根据权利要求1所述的清扫车运行状态监控控制器，其特征在于，还包括有视频格式转换模块、视频选择模块、倒车影像视频输入接口和视频输出接口，处理器模块与视频格式转换模块连接，视频选择控制模块分别与处理器模块、倒车影像视频输入接口、视频输出接口连接；
所述倒车影像视频输入接口用于与外部倒车影像模块连接，接收倒车影像视频信号；视频选择控制模块根据处理器模块输出的控制信号选择将倒车影像视频信号或视频格式转换模块输出的视频信号中的一路输出到视频输出接口；视频输出接口用于外接带AV视频接口的车载显示器。
3.根据权利要求2所述的清扫车运行状态监控控制器，其特征在于，所述视频格式转换模块与视频选择控制模块通过AV视频接口连接；处理器模块通过I2C接口对视频格式转换模块进行寄存器配置，并输出RGB格式的视频信号到视频格式转换模块，视频格式转换模块将RGB格式视频信号转换为AV格式视频信号并输出给视频选择控制模块。
4.根据权利要求1所述的清扫车运行状态监控控制器，其特征在于，还包括有GPS/GPRS模块，其分别与处理器模块和GPS/GPRS天线连接，用于采集GPS或北斗***的经纬度信息和时间信息，以及与远程服务器通过GPRS进行通信，发送清扫车运行状态数据给远程服务器，或接收来自远程服务器的控制信号。
5.根据权利要求1所述的清扫车运行状态监控控制器，其特征在于，还包括有蜂鸣器模块和按键模块，所述的蜂鸣器模块与处理器模块连接，用于当出现异常状态时输出蜂鸣告警声，异常状态是指水温过高告警、油量过低告警或电池电压低告警；按键模块与处理器模块连接，用于状态监控显示界面切换、累计里程及工作时间清零或视频选择。
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