介紹了國內(nèi)外環(huán)保掃地車智能化的發(fā)展，結(jié)合作者從事的研究，從軟、硬件兩方面探討了環(huán)保掃地車液壓系統(tǒng)智能化改造的途經(jīng)。
關鍵詞：智能技術；液壓系統(tǒng)；環(huán)保掃地車；程序設計
1國外環(huán)保掃地車機電液一體化智能技術的發(fā)展及國內(nèi)的現(xiàn)狀
從1904年英國出現(xiàn)第一臺馬拉環(huán)保掃地車算起，環(huán)保掃地車的發(fā)展歷史已有近百年。日本、美國、德國、英國等國家從六十年代開始就形成了環(huán)保掃地車批量生產(chǎn)。目前國外先進的環(huán)保掃地車都在不斷地提高其機電液一體化智能水平。以美國公司生產(chǎn)的環(huán)保掃地車為例，其功能動作設計包括了清掃工作中遇到的各種問題：垃圾箱液壓傾倒、盤刷的伸縮、提升和旋轉(zhuǎn)、避障、記憶、警示、自保護及檢測等。利用計算機、液壓、傳感檢測、信息處理、自動控制和接口等技術達到機電液一體化智能控制的目的。湖北奧力專用汽車在環(huán)保掃地車上使用了溫度、轉(zhuǎn)速、貨重、物位、傾角、液位、避障、壓力、電量等多種傳感器，由傳感器采集環(huán)保掃地車控制所需的各種信息，這些信息被送到中央控制計算機，進行存儲、運算、變換、加工等處理。控制系統(tǒng)發(fā)出各種命令，執(zhí)行機構(gòu)完成要求的功能。
國內(nèi)環(huán)保掃地車研制起步較晚，八十年代以后由于逐漸采用了液壓、真空和電液操作等技術，環(huán)保掃地車的技術水平相對有所提高。然而作為機電液一體化的智能產(chǎn)品應該是液壓技術、計算機技術以及直接制約和影響自動化技術發(fā)展的傳感監(jiān)測技術的結(jié)合，但到目前為止在國產(chǎn)環(huán)保掃地車上幾乎沒有應用這些技術，這就制約了國內(nèi)環(huán)保掃地車智能化的發(fā)展水平。
隨著現(xiàn)代化的進程，大大小小的城市迅速發(fā)展，道路不斷延伸，機場擴建，人們對生活環(huán)境衛(wèi)生與美化的要求不斷提高，一把掃帚、一只簸箕的原始掃馬路時代已成為過去，現(xiàn)已有不少廠家在從事液壓環(huán)保掃地車智能化的研究工作，我們也承擔了“環(huán)保掃地車液壓系統(tǒng)的智能化研究”課題，下面結(jié)合課題介紹環(huán)保掃地車的智能化研究情況。
2環(huán)保掃地車智能化改造總體介紹
一般來說，一臺環(huán)保掃地車約具備60項左右的功能動作，如不采用先進的微機及自動化控制技術難以實現(xiàn)如此眾多、復雜的動作或功能彼此協(xié)調(diào)工作。通過傳感技術、微機處理技術和液壓技術的綜合運用則可以將諸多的功能動作由分離變成組合，從而形成一個既操作簡單，又清掃質(zhì)量高的一體化智能設備。正因為此，目前尚不可能對所有的功能動作進行智能化改造，我們在原有液壓環(huán)保掃地車的基礎上主要已做了以下幾項研究工作：
(1)清掃工況（全掃、左掃、右掃）起動過程自動化；
(2)副發(fā)動機轉(zhuǎn)速顯示、極限轉(zhuǎn)速報警；
(3)清掃過程中的液壓自動避障；
(4)使環(huán)保掃地車具有記憶功能，能清晰反映總清掃公里數(shù)及本次清掃公里數(shù)等。

3清掃工況智能控制
現(xiàn)以清掃工況(全掃、左掃、右掃)為例說明智能控制的改造情況。
3.1清掃工況液壓系統(tǒng)
環(huán)保掃地車工作裝置有盤刷式和圓柱刷式，但都是由刷、刷架、四桿機構(gòu)、提升液壓缸和液壓驅(qū)動馬達構(gòu)成。圖1所示環(huán)保掃地車液壓系統(tǒng)為開式單泵串聯(lián)多執(zhí)行元件（可達13~14個液壓缸和液壓馬達）的液壓系統(tǒng)，靠電磁閥對執(zhí)行機構(gòu)換向，系統(tǒng)壓力為12MPa，由副發(fā)動機帶動液壓泵。
該系統(tǒng)中有四個液壓驅(qū)動馬達，分別帶動四個盤刷旋轉(zhuǎn)，其中兩個為前清掃馬達，另兩個為后清掃馬達。全掃工況即為四個液壓馬達分別帶動四個盤刷同時旋轉(zhuǎn)進行清掃作業(yè)。左掃工況為1、2兩個液壓馬達旋轉(zhuǎn)分別帶動左邊兩個盤刷進行清掃作業(yè)，右掃為3、4兩個馬達旋轉(zhuǎn)作業(yè)。盤刷進行清掃作業(yè)前靠油缸帶動伸縮臂使馬達及盤刷外伸，不工作時縮回，靠提升缸將馬達和盤刷提起，離開地面。

3.2一體化智能技術的改造
根據(jù)上述功能要求，進行了環(huán)保掃地車控制系統(tǒng)中心控制部件、驅(qū)動外圍執(zhí)行元件的驅(qū)動接口線路、人機交互實現(xiàn)的硬件設計。
3.2.1硬件設計
在設計中，中心控制單元微處理器采用MCS-51系列的8031單片機，并外擴了程序存儲器EPROM2764及數(shù)據(jù)存儲器RAM6116。考慮信號檢測及LED顯示、鍵盤接口和聲、光報警的需要，外接了模/數(shù)轉(zhuǎn)換及并行I/O接口芯片，復位方式采用上電復位與手動按鍵復位兩種方式。

水箱中設置的開關式液位傳感器（信號是一個開關量）、（為避障設置的）光電傳感器或機械觸須式傳感器等各種傳感器信號或直接或通過A/D(0809)轉(zhuǎn)換進入單片機中央控制單元。由中央控制單元作出實時處理，發(fā)出相應的指令，控制外圍執(zhí)行機構(gòu)－液壓系統(tǒng)，使其按要求動作。
由于外圍執(zhí)行機構(gòu)是原車上的液壓系統(tǒng)，這就存在一個環(huán)保掃地車計算機控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)控制元件（電磁換向閥）的連接問題，即一個電子電路與液壓電器電路連接問題，必須保證良好的電隔離才能保證系統(tǒng)的正常工作。本系統(tǒng)中考慮到繼電器的隔離作用以及繼電器觸點的負載能力采用了繼電器組。
智能系統(tǒng)的標志之一是系統(tǒng)能方便地實現(xiàn)人機交互。本系統(tǒng)利用6個LED顯示器構(gòu)成了一組數(shù)據(jù)顯示（缺省狀態(tài)下顯示本次清掃公里數(shù)）。同時設計了12個非編碼鍵，每一個鍵對應一種具體功能。司機可以通過按健很方便地對智能控制系統(tǒng)進行操縱。通過設計的不同顏色及報警器的組合，可以指示液位、副發(fā)動機轉(zhuǎn)速（副發(fā)動機通過萬向傳動軸帶動液壓泵，其轉(zhuǎn)速直接影響液壓系統(tǒng)的流量、效率等）、料重等。

3.2.2軟件設計
環(huán)保掃地車液壓智能控制系統(tǒng)軟件用匯編語言編制。
環(huán)保掃路車的全掃、左掃、右掃及停止清掃等工況涉及四個盤刷液壓馬達和液壓缸的伸縮和旋轉(zhuǎn)的順序及組合。下面僅以全掃工況為例予以說明。圖3為全掃工況中判斷副發(fā)動機轉(zhuǎn)速程序流程圖。全掃工況程序中的副發(fā)動機要帶動吸掃式環(huán)保掃地車的吸塵風機，以產(chǎn)生吸力吸入垃圾，還要帶動液壓泵和水泵，其轉(zhuǎn)速直接影響液壓系統(tǒng)的流量和液壓馬達即旋轉(zhuǎn)盤刷的旋轉(zhuǎn)速度，而盤刷上掃絲接地點的絕對速度的大小和方向決定了被掃垃圾獲得的動量大小和被拋射垃圾的方向是否是吸塵口方向，這一絕對速度又取決于盤刷的旋轉(zhuǎn)速度和車前進速度的矢量和。

4結(jié)束語
“環(huán)保掃地車液壓系統(tǒng)的智能化研究”已通過鑒定，鑒定專家認為經(jīng)改造的環(huán)保掃地車達到了國內(nèi)領先水平，本文只能概括地舉例說明。將計算機、傳感器、液壓系統(tǒng)按照系統(tǒng)工程原理組合為一個整體，實現(xiàn)一種更為先進的智能、高效、勞動強度低、以人為本的控制，是當代科技發(fā)展的一種趨勢，本課題還準備繼續(xù)完善和提高。

原文地址：http://www.cljtgs.com/jishu/972.htm