基于北斗系統(tǒng)的多功能除雪車

摘要：以北斗定位技術(shù)為基礎(chǔ)，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(zāi)工作中，傳感器板塊采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)由單片機進行處理，與北斗位置信息打包，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C進行處理時通過GPRS進行處理，可實現(xiàn)精確定位災(zāi)害位置、實時檢測周邊災(zāi)害、監(jiān)測機械工作狀態(tài)、監(jiān)測工作環(huán)境、極端環(huán)境實時雙向通信等功能，既保證了救災(zāi)人員的人身安全，又利于救災(zāi)處理中心對一線災(zāi)情的預(yù)警、指揮和調(diào)度。

關(guān)鍵詞：北斗定位?災(zāi)情實時監(jiān)測?極端通信?預(yù)警?調(diào)度

一、背景及意義

將BDS技術(shù)應(yīng)用于多功能除雪車。它以地理信息系統(tǒng)（GIS）為核心，遙感技術(shù)和全球定位技術(shù)為GIS提供了快速高效的數(shù)據(jù)源，形成了GIS數(shù)據(jù)操作和綜合分析的數(shù)據(jù)庫，為空間數(shù)據(jù)處理和除雪救災(zāi)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(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，使雪災(zāi)地區(qū)資源信息采集、動態(tài)監(jiān)測、分析、管理與決策為一體，直觀、形象、動態(tài)地顯示災(zāi)情的空間分布狀況以及變化趨勢等。將災(zāi)情快速數(shù)據(jù)化，為災(zāi)情處理部門提供有效資料，助力快速決策?？茖W(xué)安全的指揮除雪車進行作業(yè)，降低作業(yè)風(fēng)險，保障人身財產(chǎn)安全，高效快速的處理災(zāi)情，保障交通安全。

二、除雪車的設(shè)計

1.刀輥軸設(shè)計

以刀輥軸工作時高速轉(zhuǎn)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(jié)省人力成本和時間損耗。

2.推雪板設(shè)計

除雪機具在清除道路積雪時，是在動力驅(qū)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(chǎn)品設(shè)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(diào)節(jié)器、角度鎖定裝置、液壓型包括連接車骨架、推雪鏟、傾斜度調(diào)節(jié)液壓缸、彈性避震器。

3.路面清掃裝置設(shè)計

經(jīng)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(jīng)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(jīng)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(shè)有清掃盤，其動力來源于拖拉機動力輸出軸，經(jīng)過萬向節(jié)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(cè)，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(diào)節(jié)，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(nèi)的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)外，不含其他合金元素的鋼。根據(jù)經(jīng)驗，清掃盤轉(zhuǎn)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(tǒng)控制模塊設(shè)計

基于北斗系統(tǒng)的多功能除雪車的運行以方便、簡單、高效、安全為總體建設(shè)目標(biāo)。多業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的總體設(shè)計和統(tǒng)一運行，體現(xiàn)快速響應(yīng)的特點，幫助工作人員的事務(wù)處理與綜合管控，方便運輸管理人員及時了解統(tǒng)計各類信息和決策方案。

本設(shè)計將從北斗導(dǎo)航結(jié)構(gòu)、防止病毒入侵、數(shù)據(jù)排除冗余技術(shù)、技術(shù)保障等方面進行建設(shè);采用成熟的技術(shù)、商品化的軟硬件產(chǎn)品，保證之后的產(chǎn)品維修及更換，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。同時考慮后續(xù)的可持續(xù)化發(fā)展，北斗車載終端系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、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(jù)預(yù)設(shè)規(guī)劃功能，主控板與串口接口交換GPRS數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)，將GPRS與GPS設(shè)置獨立的CPU串口接口。用戶設(shè)置資料設(shè)置存儲器及FLASH連接保存，主控板的電源設(shè)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(guān)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(guān)進行控制。設(shè)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?？蓹z測多路開關(guān)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(tǒng)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(fù)責(zé)移動車輛和監(jiān)控中心的雙向通信，車輛的狀態(tài)信息即通過無線通訊板塊發(fā)送到監(jiān)控中心，因此，信息傳輸是否及時、可靠?是衛(wèi)星車載終端監(jiān)控系統(tǒng)性能的一個重要環(huán)節(jié)。采用GPRS短信息通訊方式，北斗車載的定位數(shù)據(jù)經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換利用GPRS通信板塊的短信息信道傳到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心亦通過GPRS短信息信道向車輛發(fā)送指揮調(diào)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(shù)據(jù)以及短消息（SMS）傳輸，寬電壓，設(shè)計中主要使用其短消息發(fā)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(dǎo)航衛(wèi)星信號，提取原始觀測和解調(diào)數(shù)據(jù)，通過衛(wèi)星信息分析和數(shù)據(jù)處理，完成應(yīng)用系統(tǒng)所需的全部功能。它主要由射頻前端、基帶信號處理和應(yīng)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(shè)置;

功能：一、收發(fā)訊息。二、訊息閱讀。三、撥號聯(lián)系。四、導(dǎo)航顯示。五、USB鏈接?。六、顯示狀態(tài)量：駕駛員編號、周圍環(huán)境情況、車輛的經(jīng)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(chǎn)品創(chuàng)新點：

解決高動態(tài)北斗接收機解決車載導(dǎo)航的信號不穩(wěn)定，防止工作過程中的位置偏差。形成大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享。采取了許多抗干擾措施，實現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化，保障任務(wù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。實現(xiàn)極端環(huán)境下的精準(zhǔn)導(dǎo)航，極端通信，保障信息安全。提高處理雪災(zāi)能力、效率，保障人身財產(chǎn)安全，排除可能出現(xiàn)的意外情況。未來發(fā)展，將根據(jù)北斗系統(tǒng)的不斷完善進行更新。將應(yīng)用范圍擴大化，加入更多的災(zāi)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(xué)歷，湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，研究方向：思想政治教育。