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青年|除冰融雪有神器——无人驾驶汽车融雪剂喷洒系统研究( 三 )


2.硬件部分
车辆运动系统主要包括车辆控制器和车辆可控底盘 。 车辆可控底盘包含车辆的驱动和执行部分 ， 通过车载电脑将路面状况的环境数据转换成一定的信号 ， 传达给车辆控制器 ， 进而控制车辆的驱动、转向和制动 ， 实现自动驾驶 。
青年|除冰融雪有神器——无人驾驶汽车融雪剂喷洒系统研究
本文插图

图3 车辆运动系统
在本课题中 ， 喷洒系统主要包括喷洒控制器、驱动电机、水罐、水泵、喷管系统等 。 此喷洒系统不仅可以用于桥面融雪剂的喷洒 ， 也可适用于道路喷水清洗等 。
青年|除冰融雪有神器——无人驾驶汽车融雪剂喷洒系统研究
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图4 喷洒系统

车的喷洒功能主要通过喷洒控制器与人工智能识别系统建立信号联系 。 智能识别系统拍摄到路面指定标志物时 ， 立刻向喷洒控制器传递信号 ， 以此控制喷洒系统的开启和关闭 ， 实现定点喷洒功能 。 通过远程控制或自动驾驶实现喷洒车定速功能 ， 调节喷洒系统实现定宽度功能 。 通过上述功能 ， 既减少融雪剂的浪费 ， 又使融雪剂均匀喷洒 。
青年|除冰融雪有神器——无人驾驶汽车融雪剂喷洒系统研究
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图5 无人驾驶汽车喷洒系统作业效果图
人工驾驶的切换
采用无人驾驶喷洒车在一定程度上提高了作业效率、降低了安全隐患、确保了车速与喷洒量的关系 。 无人驾驶喷洒车作业优势主要有四个方面：一是自动驾驶车可避免交通事故；二是随车驾驶员随时可以对车辆行驶方向、速度 ， 喷洒系统的监视和控制 ， 方便对车辆的错误状态进行及时调整；三是本车夏季可以洒水作业 ， 平时参与巡检作业；四是手动优先 ， 可一键切换至人工驾驶模式 ， 手动驾驶与普通车辆完全相同 。 技术路线原理如图6 。
青年|除冰融雪有神器——无人驾驶汽车融雪剂喷洒系统研究
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图6 技术路线原理
低成本、低功耗的智能方案

本文研究了无人驾驶汽车实现融雪剂喷洒的各项功能 ， 在定位系统智能算法；远程控制的车速与喷洒联动装置；人工识别智能算法；可控底盘控制算法等方面有创新 。
目前 ， 大桥使用的有机融雪剂达8000元一吨 。 经计算 ， 仅主桥双向车道 ， 一遍融雪操作 ， 融雪剂用量大约6吨 ， 一场中雪至少喷洒4遍 ， 合计约20万元 。 因此 ， 合理节约使用融雪剂意义重大 。 笔者团队研发的无人驾驶汽车智能喷洒系统 ， 雪天可以喷洒融雪剂 ， 平时可以洒水作业 ， 融雪剂喷洒均匀 ， 作业快捷、便利 ， 时间节省50%以上 ， 融雪剂节省40%以上 ， 并且融雪效果好 ， 安全可靠值得推广 。 按投资120万元估算 ， 平均每年三次降雪 ， 每次可节省8万元 ， 五年可以收回成本 。 如果考虑到洒水和巡检作业效益 ， 综合效益更好、效果更佳 。
青年|除冰融雪有神器——无人驾驶汽车融雪剂喷洒系统研究
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节能环保

在《山东省节能环保产业发展规划2006-2020》中指出 ， 节能环保产业是国家加快培育发展的战略性新兴产业 。 加快发展节能环保产业 ， 对于推动我省节能减排和产业转型升级 ， 促进绿色发展和民生改善 ， 实现经济社会可持续发展 ， 具有十分重要的意义 。 本车设计在喷洒作业时可以做到喷洒均匀 ， 节约喷洒液体 。 另外本车的功能是多方面的 ， 不仅可以进行道路防结冰喷洒作业 ， 对道路清洁、洒水除尘、桥梁养护巡检都可使用 ， 真正意义上做到了一车多用 ， 不仅降低了劳动成本 ， 也节约了大桥养护的成本 ， 符合《山东省节能环保产业发展规划2006-2020》的政策要求 。
新旧动能转换


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