一种基于物联网的洗消车液压传动控制系统及控制方法

摘要

本发明属于液压传动控制技术领域，公开了一种基于物联网的洗消车液压传动控制系统及控制方法，基于物联网的洗消车液压传动控制系统包括：数据获取模块、数据接收模块、滤波处理模块、中央控制模块、液压传动模块、液压控制模块、电气控制模块、能源模块、数据存储模块、更新显示模块。本发明结构简单，通过实时检测液压传动式洗消车的运动状态参数，中央处理器根据液压传动式洗消车的运动状态参数来计算液压泵、液压马达的最佳需求排量，结合液压泵、液压马达排量与工作电流的比例控制，最后确定液压泵、液压马达所需对应的工作电流，实现输出最佳需求排量控制，实现液压传动式洗消车的自动档位控制，提高液压传动式洗消车的运转性能。

说明书

技术领域

本发明属于液压传动控制技术领域，尤其涉及一种基于物联网的洗消车液压传动控制系统及控制方法。

背景技术

目前，洗消车是一种使用消毒介质(如液体、气体、泡沫等)对遭受污染的人员、装备、服装、工事，进行消毒、消除的车辆装备。危险化学品是指具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质，对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品。危险化学品的泄露会直接导致环境污染和人体安全的受损。流行病是指可以感染众多人口，能在较短的时间内广泛蔓延的传染病，其传播渠道广、范围大。洗消车可以应对化学泄露事故、流行病疫情等危险，是一种十分重要的特种作业装备。为了能够在野外条件下独立完成作业，洗消车一般装备有高压水泵、发电机、空压机等多种作业设备。

现有的洗消车传动系统设计中，采用发动机取力--液压传动方式，在不改动底盘驱动系统情况下加装取力器，从发动机飞轮取力，再通过液压系统传递给洗消作业设备。防化洗消作业设备种类多、工作流程复杂、控制精度高，采用传统机械操纵式液压系统很难满足性能需求。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的的洗消车无法通过网络及时了解洗消的相关信息，无法实现对洗消车的监控；而且进行液压传动控制的准确性低，导致洗消车的整体性能差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于物联网的洗消车液压传动控制系统及控制方法。

本发明是这样实现的，一种基于物联网的洗消车液压传动控制方法，所述基于物联网的洗消车液压传动控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过数据获取模块利用数据获取设备获取液压传动式洗消车的运动状态数据；通过数据接收模块利用车辆控制器接收液压传动式洗消车的运动状态数据；

所述运动状态数据包括液压传动式洗消车运行时的液压泵的平均排量以及运行时的液压马达的平均排量；

所述液压传动式洗消车运行时的液压泵的平均排量是通过在运行时的多个时间点获取液压泵的实际排量，求取平均值得到的；所述液压传动式洗消车运行时的液压马达的平均排量是通过在运行时的多个时间点获取液压马达的实际排量，求取平均值得到的；

步骤二，通过滤波处理模块利用滤波处理程序对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，获得处理后的运动状态数据，将运动状态数据作为运动状态参数；

所述对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，包括：对液压传动式洗消车的运动状态数据进行传输，滤波器接收液压传动式洗消车的运动状态数据并对液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，输出经过滤波处理的液压传动式洗消车的运动状态数据；

步骤三，通过中央控制模块利用中央处理器协调控制所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统各个模块的正常运行；

所述中央处理器选用TI公司数字信号处理器TMS320F2812，TMS320F2812是32位定点DSP芯片；

步骤四，通过液压传动模块利用液压传动程序根据滤波处理后的运动状态参数对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动组件进行控制；

步骤五，通过液压控制模块利用液压控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动控制组件进行控制；

所述通过液压控制模块利用液压控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动控制组件进行控制，包括：

根据所述车辆运动状态参数计算出平稳运行时液压泵、液压马达的最佳需求排量；

参照预设的液压泵、液压马达排量和液压泵、液压马达控制电流的关系，确定并输出控制液压泵、液压马达的工作电流；

通过设于所述车辆中央处理器的输出端的液压泵、液压马达接收所述工作电流并输出所述最佳需求排量；

步骤六，通过电气控制模块利用电气控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的电气控制组件进行控制；通过能源模块利用液压传动发电装置对所述液压传动式洗消车进行供电；

步骤七，通过数据存储模块利用存储器存储获取的液压传动式洗消车的运动状态参数、滤波处理结果、液压传动数据、液压控制数据、电气控制结果以及液压传动发电信息；

步骤八，通过更新显示模块利用显示器显示获取的液压传动式洗消车的运动状态参数、滤波处理结果、液压传动数据、液压控制数据、电气控制结果以及液压传动发电信息的实时数据的更新显示。

进一步，步骤二中，所述对液压传动式洗消车的运动状态数据进行传输，包括：获取用于下行数据传输的配置信息；根据获取的配置信息，确定是否发送前置的参考信号；响应于确定发送所述参考信号，在数据传输之前或数据传输开始的同时发送所述参考信号。

进一步，步骤二中，所述对液压传动式洗消车的运动状态数据进行传输，包括：滤波器接收参考信号后进行数据接收；或是滤波器响应于确定不发送所述参考信号，直接进行数据的接收。

进一步，步骤二中，所述通过滤波处理模块利用滤波处理程序对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，包括：

(1)获取液压传动式洗消车的运动状态数据，并提取所述液压传动式洗消车的运动状态数据的感兴趣区域；

(2)对所述液压传动式洗消车的运动状态数据的感兴趣区域进行滤波和参数优化，得到最优滤波参数；

(3)利用所述最优滤波参数对所述运动状态数据感兴趣区域之外的区域进行滤波处理，输出经过滤波处理的液压传动式洗消车的运动状态参数。

进一步，所述对所述液压传动式洗消车的运动状态数据的感兴趣区域进行滤波和参数优化，得到最优滤波参数，包括：液压传动式洗消车运行时的液压泵的平均排量以及运行时的液压马达的平均排量。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于物联网的洗消车液压传动控制方法的基于物联网的洗消车液压传动控制系统，所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统包括：

数据获取模块、数据接收模块、滤波处理模块、中央控制模块、液压传动模块、液压控制模块、电气控制模块、能源模块、数据存储模块、更新显示模块；

数据获取模块，与中央控制模块连接，用于通过数据获取设备获取液压传动式洗消车的运动状态参数；

数据接收模块，与中央控制模块连接，用于通过车辆控制器接收液压传动式洗消车的运动状态数据；

滤波处理模块，与中央控制模块连接，用于通过滤波处理程序对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，获得处理后的运动状态数据，将运动状态数据作为运动状态参数；

中央控制模块，与数据获取模块、数据接收模块、滤波处理模块、液压传动模块、液压控制模块、电气控制模块、能源模块、数据存储模块、更新显示模块连接，用于通过中央处理器协调控制所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统各个模块的正常运行；

液压传动模块，与中央控制模块连接，用于通过液压传动程序根据滤波处理后的运动状态参数对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动组件进行控制；

液压控制模块，与中央控制模块连接，用于通过液压控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动控制组件进行控制；

电气控制模块，与中央控制模块连接，用于通过电气控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的电气控制组件进行控制；

能源模块，与中央控制模块连接，用于通过液压传动发电装置对所述液压传动式洗消车进行供电；

数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过存储器存储获取的液压传动式洗消车的运动状态参数、滤波处理结果、液压传动数据、液压控制数据、电气控制结果以及液压传动发电信息；

更新显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示获取的液压传动式洗消车的运动状态参数、滤波处理结果、液压传动数据、液压控制数据、电气控制结果以及液压传动发电信息的实时数据的更新显示。

进一步，所述数据获取模块包括：

发动机转速检测单元，用于通过发动机转速传感器采集发动机转速参数；

运载量参数获取单元，用于通过若干压力传感器采集液压传动式洗消车的液压支撑系统中各点压力以得出洗消车运载量参数；

路面坡度参数获取单元，用于通过泵压力传感器采集泵压力值，并结合所述发动机转速参数和所述车辆运载量参数得出路面坡度参数。

进一步，所述液压传动组件包括左传动组件、后传动组件、右传动组件和前传动组件；

所述液压传动控制组件分别包括左液压控制组件、后液压控制组件、右液压控制组件和前液压控制组件；

所述电气控制组件包括开关量信号转换器、输入接口电路、换向单元、A/D转换单元、数据线、调压单元、调速单元、电机控制装置和上位机；

所述液压传动发电装置包括补油系统、变量马达以及与变量马达同轴设置的同步发电机。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的基于物联网的洗消车液压传动控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于物联网的洗消车液压传动控制方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的基于物联网的洗消车液压传动控制系统结构简单，通过实时检测液液压传动式洗消车的运动状态参数，中央处理器经液压传动式洗消车的运动状态参数来计算液压泵、液压马达的最佳需求排量，结合液压泵、液压马达排量与工作电流的比例控制，确定液压泵、液压马达的工作电流，实现输出最佳需求排量，以实现液压传动式洗消车的自动档位控制，提高了液压元件的使用寿命和液压传动式洗消车的运转性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于物联网的洗消车液压传动控制方法示意图。

图2是本发明实施例提供的通过滤波处理模块利用滤波处理程序对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理示意图。

图3是本发明实施例提供的对所述液压传动式洗消车的运动状态数据的感兴趣区域进行滤波和参数优化，得到最优滤波参数示意图。

图4是本发明实施例提供的基于物联网的洗消车液压传动控制系统结构框图。

图5是本发明实施例提供的数据获取模块结构示意图。

图6是本发明实施例提供的液压传动控制组件示意图。

图7是本发明实施例提供的电气控制组件示意图。

图中：1、数据获取模块；1-1、发动机转速检测单元；1-2、运载量参数获取单元；1-3、路面坡度参数获取单元；2、数据接收模块；3、滤波处理模块；4、中央控制模块；5、液压传动模块；6、液压控制模块；7、电气控制模块；8、能源模块；9、数据存储模块；10、更新显示模块；11、左液压控制组件；12、后液压控制组件；13、右液压控制组件；14、前液压控制组件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于物联网的洗消车液压传动控制系统及控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的基于物联网的洗消车液压传动控制方法包括以下步骤：

S101，通过数据获取模块利用数据获取设备获取液压传动式洗消车的运动状态数据；通过数据接收模块利用车辆控制器接收液压传动式洗消车的运动状态数据；

S102，通过滤波处理模块利用滤波处理程序对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，获得处理后的运动状态数据，将运动状态数据作为运动状态参数；

S103，通过中央控制模块利用中央处理器协调控制所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统各个模块的正常运行；

S104，通过液压传动模块利用液压传动程序根据滤波处理后的运动状态参数对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动组件进行控制；

S105，通过液压控制模块利用液压控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动控制组件进行控制；

S106，通过电气控制模块利用电气控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的电气控制组件进行控制；通过能源模块利用液压传动发电装置对所述液压传动式洗消车进行供电；

S107，通过数据存储模块利用存储器存储获取的液压传动式洗消车的运动状态参数、滤波处理结果、液压传动数据、液压控制数据、电气控制结果以及液压传动发电信息；

S108，通过更新显示模块利用显示器显示获取的液压传动式洗消车的运动状态参数、滤波处理结果、液压传动数据、液压控制数据、电气控制结果以及液压传动发电信息的实时数据的更新显示。

步骤S101中，本发明实施例提供的运动状态数据包括液压传动式洗消车运行时的液压泵的平均排量以及运行时的液压马达的平均排量；

所述液压传动式洗消车运行时的液压泵的平均排量是通过在运行时的多个时间点获取液压泵的实际排量，求取平均值得到的；所述液压传动式洗消车运行时的液压马达的平均排量是通过在运行时的多个时间点获取液压马达的实际排量，求取平均值得到的。

步骤S102中，本发明实施例提供的对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，包括：对液压传动式洗消车的运动状态数据进行传输，滤波器接收液压传动式洗消车的运动状态数据并对液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，输出经过滤波处理的液压传动式洗消车的运动状态数据。

本发明实施例提供的对液压传动式洗消车的运动状态数据进行传输，包括：获取用于下行数据传输的配置信息；根据获取的配置信息，确定是否发送前置的参考信号；响应于确定发送所述参考信号，在数据传输之前或数据传输开始的同时发送所述参考信号。

本发明实施例提供的对液压传动式洗消车的运动状态数据进行传输，包括：滤波器接收参考信号后进行数据接收；或是滤波器响应于确定不发送所述参考信号，直接进行数据的接收。

如图2所示，本发明实施例提供的通过滤波处理模块利用滤波处理程序对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，包括：

S201，获取液压传动式洗消车的运动状态数据，并提取所述液压传动式洗消车的运动状态数据的感兴趣区域；

S202，对所述液压传动式洗消车的运动状态数据的感兴趣区域进行滤波和参数优化，得到最优滤波参数；

S203，利用所述最优滤波参数对所述运动状态数据感兴趣区域之外的区域进行滤波处理，输出经过滤波处理的液压传动式洗消车的运动状态参数。

如图3所示，本发明实施例提供的对所述液压传动式洗消车的运动状态数据的感兴趣区域进行滤波和参数优化，得到最优滤波参数，所述参数包括：液压传动式洗消车运行时的液压泵的平均排量以及运行时的液压马达的平均排量。具体包括：

S301，设定期望噪声残留比α和容忍度β，根据期望噪声残留比α计算得到初始滤波参数，并获取滤波处理前感兴趣区域局部标准差的均值；

S302，利用初始滤波参数对所述感兴趣区域进行滤波处理，并获取滤波处理后感兴趣区域局部标准差的均值；

S303，根据滤波处理后感兴趣区域局部标准差的均值，得到感兴趣区域的噪声残留比；

S304，比较所述滤波处理后感兴趣区域的噪声残留比与所述期望噪声残留比的差值是否在容忍度β范围内；如果是，则令所述初始滤波参数为最优降噪参数；否则，则调整所述初始滤波参数，并返回执行步骤S302。

步骤S103中，本发明实施例提供的中央处理器选用TI公司数字信号处理器TMS320F2812，TMS320F2812是32位定点DSP芯片。

步骤S105中，本发明实施例提供的通过液压控制模块利用液压控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动控制组件进行控制，包括：

根据所述车辆运动状态参数计算出平稳运行时液压泵、液压马达的最佳需求排量；

参照预设的液压泵、液压马达排量和液压泵、液压马达控制电流的关系，确定并输出控制液压泵、液压马达的工作电流；

通过设于所述车辆中央处理器的输出端的液压泵、液压马达接收所述工作电流并输出所述最佳需求排量。

如图4所示，本发明实施例提供的基于物联网的洗消车液压传动控制系统包括：数据获取模块1、数据接收模块2、滤波处理模块3、中央控制模块4、液压传动模块5、液压控制模块6、电气控制模块7、能源模块8、数据存储模块9、更新显示模块10。

数据获取模块1，与中央控制模块4连接，用于通过数据获取设备获取液压传动式洗消车的运动状态参数；

数据接收模块2，与中央控制模块4连接，用于通过车辆控制器接收液压传动式洗消车的运动状态数据；

滤波处理模块3，与中央控制模块4连接，用于通过滤波处理程序对接收的液压传动式洗消车的运动状态数据进行滤波处理，获得处理后的运动状态数据，将运动状态数据作为运动状态参数；

中央控制模块4，与数据获取模块1、数据接收模块2、滤波处理模块3、液压传动模块5、液压控制模块6、电气控制模块7、能源模块8、数据存储模块9、更新显示模块10连接，用于通过中央处理器协调控制所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统各个模块的正常运行；

液压传动模块5，与中央控制模块4连接，用于通过液压传动程序根据滤波处理后的运动状态参数对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动组件进行控制；

液压控制模块6，与中央控制模块4连接，用于通过液压控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的液压传动控制组件进行控制；

电气控制模块7，与中央控制模块4连接，用于通过电气控制程序对所述基于物联网的洗消车液压传动控制系统的电气控制组件进行控制；

能源模块8，与中央控制模块4连接，用于通过液压传动发电装置对所述液压传动式洗消车进行供电；

数据存储模块9，与中央控制模块4连接，用于通过存储器存储获取的液压传动式洗消车的运动状态参数、滤波处理结果、液压传动数据、液压控制数据、电气控制结果以及液压传动发电信息；

更新显示模块10，与中央控制模块4连接，用于通过显示器显示获取的液压传动式洗消车的运动状态参数、滤波处理结果、液压传动数据、液压控制数据、电气控制结果以及液压传动发电信息的实时数据的更新显示。

如图2所示，本发明实施例提供的数据获取模块1包括：

发动机转速检测单元1-1，用于通过发动机转速传感器采集发动机转速参数；

运载量参数获取单元1-2，用于通过若干压力传感器采集液压传动式洗消车的液压支撑系统中各点压力以得出洗消车运载量参数；

路面坡度参数获取单元1-3，用于通过泵压力传感器采集泵压力值，并结合所述发动机转速参数和所述车辆运载量参数得出路面坡度参数。

本发明实施例提供的液压传动组件包括左传动组件、后传动组件、右传动组件和前传动组件；

所述液压传动控制组件分别包括左液压控制组件11、后液压控制组件12、右液压控制组件13和前液压控制组件14；

所述电气控制组件包括开关量信号转换器、输入接口电路、换向单元、A/D转换单元、数据线、调压单元、调速单元、电机控制装置和上位机；

所述液压传动发电装置包括补油系统、变量马达以及与变量马达同轴设置的同步发电机。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。