CN109035866A - 一种道路施工车辆智能化管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路施工车辆智能化管理系统及方法，通过超声波测距模块采集当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离，并将实时距离信息发送给第一处理器；通过第一处理器接收实时距离信息，设定危险警戒距离，并将实时距离信息和危险警戒距离信息发送给第二处理器；通过第二处理器将实时距离信息和危险警戒距离信息进行对比；当实时距离小于危险警戒距离时，报警模块发生报警，驾驶室内的显示单元显示当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离，提醒操作人员谨慎驾驶；并且通过用户端接收各个施工车辆的实时距离信息，实现统一管理。解决了施工过程中发生车辆碰撞的问题，可以有效防止事故的发生，达到安全生产的目的。

Description

一种道路施工车辆智能化管理系统及方法

技术领域

本发明涉及施工车辆安全控制、预警及定位技术领域，尤其涉及一种道路施工车辆智能化管理系统及方法。

背景技术

随着国家现代化脚步的迈进，越来越多的机械设备被引入施工现场从而满足生产的需要， 而人工只能起到辅助作用。与此同时，现场车辆的增多增加了施工现场的交通事故发生率。我 国工地施工采用大量重型机械代替人工作业的形式，工地现场的机械设备种类繁多、数量众多。 在施工过程中，由于不同机械多样性以及复杂性，难免会引起车辆之间的碰撞，有时甚至有重 大事故的发生。在机械工作时，也会遇到前方有障碍物的情形，若司机没有留神也可能导致安 全事故。

以往的道路施工现场车辆控制中，多集中车辆与车辆碰撞的研究，很少研究车辆与人及车辆是否窝工情况。往往会造成人员伤害事故，以及窝工所产生的巨额施工成本。为减少由于这些情况的出现而造成不必要的财产损失和人员伤亡，研究一种既能防灾减灾又能合理配制资源的智能化管理系统就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种道路施工车辆智能化管理系统及方法，解决了现有技术中在施工过程中施工车辆碰撞导致的安全事故。本发明可以有效防止事故的发生，达到安全生产的目的。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种道路施工车辆智能化管理系统，包括步进电机、超声波测距模块、第一处理器、第二处理器、发送模块、报警模块、显示单元以及用户端；其中步进电机、超声波测距模块、第一处理器、第二处理器、报警模块以及显示单元均安装在当前施工车辆上，超声波测距模块与步进电机连接；

步进电机，用于向超声波测距模块提供动能，

超声波测距模块，用于采集当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离，并将实时距离信息发送给第一处理器；

第一处理器，用于接收实时距离信息，还用于设定危险警戒距离，并将实时距离信息和危险警戒距离信息发送给第二处理器；

第二处理器，用于将实时距离信息与危险警戒距离信息进行对比；当实时距离小于危险警戒距离时，第二处理器通过发送模块触发报警模块进行报警，同时第二处理器通过发送模块将实时距离信息分别发送给显示单元和用户端；

显示单元安装在当前施工车辆的驾驶室内，显示单元用于根据接收的实时距离信息显示当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离；

用户端，用于接收各个施工车辆的实时距离信息，并显示各个施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离。

更进一步地，本发明的特点还在于：

超声波测距模块安装在施工车辆的顶部，超声波测距模块能够在施工车辆的顶部360°旋转；

超声波测距模块包括驱动电路、超声波发射探头、接收电路以及超声波接收探头；第一处理器通过驱动电路与超声波发射探头连接，超声波接收探头通过接收电路与第一处理器连接。

还包括温度补偿单元，温度补偿单元与第一处理器连接。

还包括定位模块，定位模块安装在施工车辆上，定位模块用于采集当前施工车辆的实时位置信息，并将当前施工车辆的实时位置信息发送给用户端；用户端用于接收各个施工车辆的实时位置信息。

用户端根据实时位置信息显示对应施工车辆在条带式公路上的实时桩号位置。

还包括计时器，计时器用于记录当前施工车辆的工作时间，并将当前施工车辆的工作时间通过发送模块发送给用户端。

报警模块包括下位机和报警器，下位机用于获取报警器的报警次数，并将报警次数信息发送给用户端。

发送模块还与施工车辆的ECU连接，发送模块用于将ECU获取的施工车辆故障信息发送给用户端。

还包括云数据平台，用户端还用于将接收的数据发送给云数据平台。

发送模块为4G模块，第一处理器和第二处理器均为ARM9处理器，报警器为蜂鸣报警器或者LED报警器，施工车辆包括挖掘机、吊车、压路机以及机器人。

本发明还提供了一种道路施工车辆智能化管理方法，包括以下步骤：

步骤1)：设定施工车辆之间的危险警戒距离，危险警戒距离的计算公式如下：

r＝αr^* _max

其中，r为危险警戒距离；α为安全重要系数，α＝1.05～1.1；r^*为预警距离临界值；L为车辆宽度；k为车辆的长宽比；t为制动反应时间；v为车辆运行速度。

步骤2)：检测当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离；

步骤3)：将危险警戒距离与实时距离进行比较，当实时距离小于危险警戒距离时进行报警。

更进一步地，本发明的特点还在于：

通过四参数法将条带式公路的经纬度位置转化为条带式公路的桩号位置，并将条带式公路的桩号位置在地图上显示；对施工车辆进行定位，并根据施工车辆的定位实时显示当前施工车辆在条带式公路上的实时桩号位置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种道路施工车辆智能化管理系统，通过超声波测距模块采集当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离，并将实时距离信息发送给第一处理器；通过第一处理器接收实时距离信息，设定危险警戒距离，并将实时距离信息和危险警戒距离信息发送给第二处理器；通过第二处理器将实时距离信息和危险警戒距离信息进行对比；当实时距离小于危险警戒距离时，报警模块发生报警，驾驶室内的显示单元显示当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离，提醒操作人员谨慎驾驶；并且通过用户端接收各个施工车辆的实时距离信息，实现统一管理。本发明可以有效防止事故的发生，使现代化机械设备得到智能化管理，为施工现场防灾减灾提供了思路，能够达到安全生产的目的。

进一步地，本发明通过定位模块采集当前施工车辆的实时位置信息，并将当前施工车辆的实时位置信息发送给用户端；通过用户端接收各个施工车辆的实时位置信息。调度员可根据车辆位置对施工车辆进行调度，防止窝工，使得资源能够合理利用。

本发明提供的一种道路施工车辆智能化管理方法，通过设定施工车辆之间的危险警戒距离，并检测当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物的实时距离；将危险警戒距离与实时距离进行比较，当实时距离小于危险警戒距离时进行报警，可以有效防止事故的发生，能够达到安全生产的目的。

进一步地，本发明通过四参数法将条带式公路的经纬度位置转化为条带式公路的桩号位置，并将条带式公路的桩号位置在用户端的地图上显示；对施工车辆进行定位，并根据施工车辆的定位实时显示当前施工车辆在条带式公路上的实时桩号位置，便于调度员进行调度，判断整段工程是否存在机械未充分利用情况，从而避免发生窝工事件。

附图说明

图1为本发明提供的一种道路施工车辆智能化管理系统的结构框图；

图2为超声波测距模块的工作示意图；

图3为本发明的安装示意图；

图4为驱动电路的电路图；

图5为接收电路的电路图。

图中：1、超声波测距模块；2、步进电机；3、第一处理器；4、第二处理器；5、蜂鸣报警器；6、LED报警器；7、障碍物；8、4G模块；9、用户端；10、温度补偿单元；11、项目部管理办公室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明提供了一种道路施工车辆智能化管理系统，以施工现场的挖掘机、吊车、压路机、机器人为实际载体，让施工车辆在系统中运行、工作。本发明包括步进电机2、超声波测距模块1、第一处理器3、第二处理器4、报警模块、显示单元以及用户端9；其中步进电机2、超声波测距模块1、第一处理器3、第二处理器4、发送模块、报警模块以及显示单元均安装在当前施工车辆上，超声波测距模块1与步进电机2连接；

步进电机2，用于向超声波测距模块1提供动能，

超声波测距模块1，用于采集当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物7的实时距离，并将实时距离信息发送给第一处理器3；

第一处理器3，用于接收实时距离信息，还用于设定危险警戒距离，并将实时距离信息和危险警戒距离信息发送给第二处理器4；

第二处理器4，用于将实时距离信息与危险警戒距离信息进行对比；当实时距离小于危险警戒距离时，第二处理器4通过发送模块触发报警模块进行报警，同时第二处理器4通过发送模块将实时距离信息分别发送给显示单元和用户端9；

显示单元安装在当前施工车辆的驾驶室内，显示单元用于根据接收的实时距离信息显示当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物7的实时距离，提醒操作人员谨慎驾驶；

用户端9，用于接收各个施工车辆的实时距离信息，并显示各个施工车辆与其它施工车辆或障碍物7的实时距离。

具体地，本发明的超声波测距模块1包括驱动电路、超声波发射探头、接收电路以及超声波接收探头；第一处理器3通过驱动电路与超声波发射探头连接，超声波接收探头通过接收电路与第一处理器3连接。

在这里，驱动电路主要包括方波发生器和升压电路，示例地，如图4所示，本发明选择 NE555芯片搭建超声波驱动电路。

接收电路采用红外遥控方式，示例地，接收电路如下图5所示，接收电路所用调制芯片为 CX20106A，其调制频率为38～40kHz，采用脉冲位置调制法(PPM)，提高了红外接收的抗干扰性能。

超声波测距模块1安装在施工车辆的顶部，缩小了盲区的存在，步进电机2为超声波测距模块1在施工车辆顶部的360°旋转提供动能。

优选地，本发明还包括定位模块，定位模块安装在施工车辆上，定位模块用于采集当前施工车辆的实时位置信息，并将当前施工车辆的实时位置信息发送给用户端9；用户端9用于接收各个施工车辆的实时位置信息。用户端9根据实时位置信息显示对应施工车辆在条带式公路上的实时桩号位置，调度员可根据车辆位置对施工车辆进行调度，防止窝工。

优选地，本发明还包括温度补偿单元10，温度补偿单元10与第一处理器3连接。

在这里，需要说明的是，考虑到超声波的传播速度受温度的影响较大，因此增加了一个温度补偿单元10以实现温度的补偿。温度补偿单元10主要由DS18B20温度传感器组成，其具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。

DS18B20温度传感器将其检测到的当前传播介质环境温度T发送给第一处理器3，当第一处理器3得到DS18B20温度传感器测量的温度时，可以通过公式：V＝331.4+0.607T(m/s)实现温度补偿，其中，V为超声波的传播速度，T为DS18B20温度传感器测量的温度。通过温度补偿模块对超声波的速度进行温度补偿，可以提高测距精度，使得测距结果更加精确。

优选地，本发明还包括计时器，计时器用于记录当前施工车辆的工作时间，并将当前施工车辆的工作时间通过发送模块发送给用户端9，用户端9接收各个施工车辆的工作时间信息，方便项目部管理办公室11中的调度员进行科学调度。

优选地，本发明的报警模块包括下位机和报警器，下位机用于获取报警器的报警次数，并将报警次数信息发送给用户端9，操作人员通过用户端便能够对现场进行监控。

在本发明中，发送模块为4G模块8，第一处理器3和第二处理器4均为ARM9处理器，报警器为蜂鸣报警器5或者LED报警器6，显示单位为数据显像管，施工车辆包括挖掘机、吊车、压路机以及机器人；障碍物包括现场人员或其他施工车辆等。

优选地，本发明的发送模块还与施工车辆的ECU连接，发送模块用于将ECU获取的施工车辆故障信息发送给用户端9。

需要说明的是，ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，ECU具备故障自诊断和保护功能，本发明通过发送模块将ECU获取的施工车辆故障信息发送给用户端9，通过用户端9接收各个施工车辆的ECU获取的故障信息，调度员可通过用户端9获取各个施工车辆的故障信息，实现了统一管理。

本发明还提供了一种道路施工车辆智能化管理方法，包括以下步骤：

步骤1)：设定施工车辆之间的危险警戒距离，危险警戒距离的计算公式如下：

r＝αr^* _max

其中，r为危险警戒距离；α为安全重要系数，α＝1.05～1.1；r^*为预警距离临界值；L为车辆宽度；k为车辆的长宽比；t为制动反应时间；v为车辆运行速度。

步骤2)：检测当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物7的实时距离；

步骤3)：将危险警戒距离与实时距离进行比较，当实时距离小于危险警戒距离时进行报警。

本发明的道路施工车辆智能化管理方法，还包括：通过四参数法，由X平移、Y平移、旋转角和比例进行换算，输入参数为经纬度坐标，返回信息是含有坐标系转换完成后的坐标信息。然后将公路起点桩号标注，并沿路线方向进行横众坐标桩号换算，将整个工程以桩号形式展现，使得条带式公路的经纬度位置转化为条带式公路的桩号位置，并将条带式公路的桩号位置在用户端9的地图上显示。通过对施工车辆进行定位，并根据施工车辆的定位实时显示当前施工车辆在条带式公路上的实时桩号位置，便于调度员进行调度，判断整段工程是否存在机械未充分利用情况，从而避免发生窝工事件。

Claims (10)

1.一种道路施工车辆智能化管理系统，其特征在于，包括步进电机(2)、超声波测距模块(1)、第一处理器(3)、第二处理器(4)、发送模块、报警模块、显示单元以及用户端(9)；其中步进电机(2)、超声波测距模块(1)、第一处理器(3)、第二处理器(4)、报警模块以及显示单元均安装在当前施工车辆上，超声波测距模块(1)与步进电机(2)连接；

步进电机(2)，用于向超声波测距模块(1)提供动能；

超声波测距模块(1)，用于采集当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物(7)的实时距离，并将实时距离信息发送给第一处理器(3)；

第一处理器(3)，用于接收实时距离信息，还用于设定危险警戒距离，并将实时距离信息和危险警戒距离信息发送给第二处理器(4)；

第二处理器(4)，用于对实时距离信息和危险警戒距离信息进行对比；当实时距离小于危险警戒距离时，第二处理器(4)通过发送模块触发报警模块进行报警，同时第二处理器(4)通过发送模块将实时距离信息分别发送给显示单元和用户端(9)；

显示单元安装在当前施工车辆的驾驶室内，显示单元用于接收实时距离信息并显示；

用户端(9)，用于接收各个施工车辆的实时距离信息。

2.根据权利要求1所述的道路施工车辆智能化管理系统，其特征在于，超声波测距模块(1)安装在施工车辆的顶部，超声波测距模块(1)能够在施工车辆的顶部360°旋转；

超声波测距模块(1)包括驱动电路、超声波发射探头、接收电路以及超声波接收探头；第一处理器(3)通过驱动电路与超声波发射探头连接，超声波接收探头通过接收电路与第一处理器(3)连接。

3.根据权利要求2所述的道路施工车辆智能化管理系统，其特征在于，还包括温度补偿单元(10)，温度补偿单元(10)与第一处理器(3)连接。

4.根据权利要求1所述的道路施工车辆智能化管理系统，其特征在于，还包括定位模块，定位模块安装在施工车辆上，定位模块用于采集当前施工车辆的实时位置信息，并将当前施工车辆的实时位置信息发送给用户端(9)；用户端(9)用于接收各个施工车辆的实时位置信息。

5.根据权利要求4所述的道路施工车辆智能化管理系统，其特征在于，用户端(9)根据实时位置信息显示对应施工车辆在条带式公路上的实时桩号位置。

6.根据权利要求1所述的道路施工车辆智能化管理系统，其特征在于，还包括计时器，计时器用于记录当前施工车辆的工作时间，并将当前施工车辆的工作时间通过发送模块发送给用户端(9)；

报警模块包括下位机和报警器，下位机用于获取报警器的报警次数，并将报警次数信息发送给用户端(9)；

发送模块还与施工车辆的ECU连接，发送模块用于将ECU获取的施工车辆故障信息发送给用户端(9)。

7.根据权利要求1所述的道路施工车辆智能化管理系统，其特征在于，还包括云数据平台，用户端(9)还用于将接收的数据发送给云数据平台。

8.根据权利要求1所述的道路施工车辆智能化管理系统，其特征在于，发送模块为4G模块(8)，第一处理器(3)和第二处理器(4)均为ARM9处理器，施工车辆包括挖掘机、吊车、压路机以及机器人。

9.一种道路施工车辆智能化管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：设定施工车辆之间的危险警戒距离，危险警戒距离的计算公式如下：

r＝αr^* _max

其中，r为危险警戒距离；α为安全重要系数，α＝1.05～1.1；r^*为预警距离临界值；L为车辆宽度；k为车辆的长宽比；t为制动反应时间；v为车辆运行速度；

步骤2)：检测当前施工车辆与其它施工车辆或障碍物(7)的实时距离；

步骤3)：将危险警戒距离与实时距离进行比较，当实时距离小于危险警戒距离时进行报警。

10.根据权利要求9所述的道路施工车辆智能化管理方法，其特征在于，还包括：对施工车辆进行定位，并根据施工车辆的定位实时显示当前施工车辆在条带式公路上的实时桩号位置。