无人驾驶压路机制造技术

本发明专利技术公开了一种无人驾驶压路机，包括压路机及控制系统，所述的控制系统包括车载模块、驱动模块及指挥中心；所述的车载模块包括设置在压路机上的车载控制器，以及连接在车载控制器上的第一导航模块、防碰撞模块和道路质量采集模块；所述的驱动模块用于根据驱动指令控制压路机的行进速度、行进方向；所述的指挥中心包括第二导航模块、服务器以及客户端，其中所述的服务器用于在施工前进行任务分配，同时收集传感器采集的各类信息；客户端用于对施工现场的压路机工作情况进行监管。本发明专利技术可实现在无人操作的情况下完成道路的碾压以及道路质量检测，有效解决了当前道路施工难以监管控制及道路施工难以实时采集数据的问题，使施工质量得以保证。

Unmanned Roller

The invention discloses an unmanned roller, which comprises a roller and a control system, the control system includes an on-board module, a driving module and a command center, and the on-board module includes an on-board controller installed on the roller, as well as a first navigation module, an anti-collision module and a road quality acquisition module connected to the on-board controller. The command center includes a second navigation module, a server and a client. The server is used to assign tasks before construction and collect all kinds of information collected by sensors. The client is used to supervise the work of the roller on the construction site. The invention can realize road rolling and road quality detection without human operation, effectively solve the problems of difficult supervision and control in current road construction and difficult real-time data collection in road construction, and ensure the construction quality.

【技术实现步骤摘要】
无人驾驶压路机
本专利技术涉及交通施工信息化管理
，具体涉及一种无人驾驶压路机。
技术介绍
随着我国高速公路建设事业的迅速发展，道路施工，作为公路事业的基础建设中重要的一环，需要严格地把控技术指标以及施工工艺。其中，利用压路机对被压实材料，如沥青进行碾压就是主要施工环节之一，压路机在施工过程中一直处于振动状态，容易导致驾驶员疲劳，驾驶员在疲劳状态很难集中精力完成精准施工，这也直接影响了道路施工的质量。研究表明：路面的压实度直接关系到沥青路面的早期损害，不宜过小也不宜过大。若压实度不足，路面孔隙率过大，雨水易渗入路面内部，会破坏内部结构，造成水损害和车辙等早期破坏；若压实度过大，路面空隙率过小甚至压碎矿料，导致泛油和失稳的现象。早期破坏的修复，不仅带来经济上的损失，还会直接影响路面的使用性能。而长期以来，我国关于沥青路面施工领域的研究，主要集中在沥青的新材料和新结构上，少有对于沥青路面压实工艺的研究。现阶段，对于沥青路面施工，操作压路机的施工人员基本都是凭经验进行碾压，存在较大的随意性，甚至不会按照预先设定好的速度和遍数等参数进行碾压，从而造成“过压”或“欠压”的情况，致使压实质量不达标。大量事实证明：压路机施工现场监测信息传递渠道不畅，施工现场监控制度不够完善。在施工过程中，质检或监管人员难以及时发现施工存在的质量问题；如发现质量问题，也是需要将工程经过返工的方式解决，其过程繁琐、耗费财力、延长工期。现阶段，压路机碾压沥青路面的施工技术存在两个重要的问题：问题一：由于人直接参与施工，对压路机施工过程中的监管工作难以控制的问题；问题二：对压路机碾压路面的施工质量难以进行实时的动态管理的问题。因此，目前压路机的道路碾压质量难以得到保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无人驾驶压路机，采用导航系统和无人驾驶技术相结合，在无人操作的情况下完成道路的碾压以及道路质量检测，用以解决当前道路施工难以监管控制及道路施工难以实时采集数据的问题，从而使施工质量得以保证。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：一种无人驾驶压路机，包括压路机及控制系统；所述的控制系统包括车载模块、驱动模块及指挥中心；其中：所述的车载模块包括设置在压路机上的车载控制器，以及连接在车载控制器上的第一导航模块、防碰撞模块和道路质量采集模块；所述的第一导航模块用于获取压路机当前位置信息、速度信息并与第二导航模块通信；所述的道路质量采集模块用于获取压路机的行进方向，同时采集沥青温度以及道路压实度以提供给车载控制器；所述的防碰撞模块用于获取压路机与周围障碍物之间的距离，并在压路机碰触到障碍物时将信息反馈给车载控制器，所述的车载控制器用于通过防碰撞模块、道路质量采集模块获取信息，并将接收到的驱动控制指令发送给驱动模块；所述的驱动模块用于根据驱动指令控制压路机的行进速度、行进方向；所述的指挥中心包括第二导航模块、服务器以及客户端，其中所述的服务器用于在施工前对施工场地进行任务分配，同时在压路机工作时收集压路机上防碰撞模块以及道路质量采集模块采集的各类信息；所述的客户端用于对施工现场的压路机工作情况进行监管。进一步地，所述的车载控制器还用于：当通过防碰撞模块判断压路机发生碰撞时，将碰撞信息通过第一导航模块发送给指挥中心，并向驱动模块发出停机的驱动控制指令；当压路机进行碾压作业时，对压路机的速度、沥青温度以及道路压实度进行实施检测，将检测到的压实度发送给指挥中心；如果压路机的速度不在正常范围内，则将压路机的速度调整至正常范围；如在阈值时间T内压路机的速度仍不能到达正常范围或如摊铺温度不达标，则向驱动模块发出停机的驱动控制指令，同时向指挥中心发出警告信息。进一步地，所述的服务器在施工前对施工场地进行任务分配，包括：(1)确定施工区域范围，并将施工区域的地图进行栅格化处理，栅格为正方形栅格，栅格的边长小于压路机碾压轮的长度；确定每个子区域的栅格要求碾压的遍数；(2)确定参与施工的压路机台数K，将所述的施工区域划分为K个相邻子区域，每一个子区域对应一台压路机，且每一个子区域包含整数个栅格；K的计算公式为：上式中，D为摊铺机的铺料宽度，d为压路机碾压轮的长度；(3)将每个子区域中的栅格分别进行编码，使压路机按照编码顺序能走完所有的栅格；(4)确定超宽碾压的宽度X，从而确定碾压道路边缘的压路机的起始位置：(5)确定相邻两台压路的碾压轮之间的水平距离Y：Y＝2d-0.4(6)服务器根据划分好的子区域、超宽碾压的宽度X、水平距离Y，按照就近分配的原则将压路机引导至每个子区域的起始位置，并向所述的驱动模块发送碾压指令，使每台压路机按照其所处子区域内的编码顺序进行碾压，当所处子区域内的栅格达到碾压遍数后，使压路机停止运行。进一步地，所述的每台压路机按照其所处子区域内的编码顺序进行碾压时，通过以下步骤确定栅格的碾压遍数，从而判断施工质量是否满足要求：(1)压路机通过第一导航模块每一秒向指挥中心发送一次位置信息；(2)指挥中心获得了压路机在子区域内的位置信息后，在该位置对应的栅格中进行标记；(3)将栅格的标记值直接以数值的形式显示在栅格上，以直观地了解栅格被碾压的次数。进一步地，在确定栅格碾压遍数的同时，通过以下方法进行补正判断：若同一台压路机相邻两次返回的位置信息之间存在至少一个栅格的标记值未发生变化，且判断压路机的速度在正常运行范围内，则将所述的至少一个栅格内的标记值加1。进一步地，所述的压路机的速度的正常运行范围为2m/s-3.5m/s。进一步地，所述的第一导航模块、第二导航模块之间通过报文的形式进行通信，所述的报文包括请求指令协议、响应指令协议，其中：所述的请求指令协议包括用户地址、信息类别、接收端ID、导航电文长度、是否应答以及导航电文内容；所述的响应指令协议包括用户地址、信息类别、发送端ID、数据发送时间、导航电文长度以及导航电文内容。进一步地，所述的导航电文内容包括定位信息、道路质量数据以及碾压作业指令，其中定位信息对应的消息类别号为01，信息源编号为0x02，数据内容为经度、纬度、高程和速度；道路质量数据对应的消息类别号为02，信息源编号为0x02，数据内容为碾压面积、摊铺料温度和密实度；碾压作业指令对应的消息类别号为03，信息源编号为0x01，数据内容为操作指令。本专利技术具有以下技术特点：1.本专利技术中导航系统采用北斗/GPS双模用户机，融合了北斗卫星导航功能与GPS定位功能的优势，定位中互补使用，避免了单一定位系统定位数据不稳定的情况，解决了特定时刻定位信息受限的问题。2.各系统间利用北斗导航系统的短报文通信，无需租借卫星通信信道即可实现数据的无线远程传输，在路段偏远且没有移动通信系统覆盖的施工地段仍可以实现通信功能。3.车载系统通过边施工边采集的数据采集方式，并且实时上传，增加了数据的实时性，实现施工现场状况的实时监测。4.道路施工指挥中心系统可以通过报文对车载系统进行远程操控，实现压路机的无人驾驶，降低人员参与，提高施工效率与安全性，集中式路径规划算法较为简单，容易实现。附图说明图1为本专利技术的整体构架示意图；图2为车载模块的结构示意图；图3为压路机在进行作业时的流程示意图；图4为栅格标记的流程示意图；图5为施工场地栅格化后，不同子区域的栅格碾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人驾驶压路机，其特征在于，包括压路机及控制系统；所述的控制系统包括车载模块、驱动模块及指挥中心；其中：所述的车载模块包括设置在压路机上的车载控制器，以及连接在车载控制器上的第一导航模块、防碰撞模块和道路质量采集模块；所述的第一导航模块用于获取压路机当前位置信息、速度信息并与第二导航模块通信；所述的道路质量采集模块用于获取压路机的行进方向，同时采集沥青温度以及道路压实度以提供给车载控制器；所述的防碰撞模块用于获取压路机与周围障碍物之间的距离，并在压路机碰触到障碍物时将信息反馈给车载控制器，所述的车载控制器用于通过防碰撞模块、道路质量采集模块获取信息，并将接收到的驱动控制指令发送给驱动模块；所述的驱动模块用于根据驱动指令控制压路机的行进速度、行进方向；所述的指挥中心包括第二导航模块、服务器以及客户端，其中所述的服务器用于在施工前对施工场地进行任务分配，同时在压路机工作时收集压路机上防碰撞模块以及道路质量采集模块采集的各类信息；所述的客户端用于对施工现场的压路机工作情况进行监管。

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶压路机，其特征在于，包括压路机及控制系统；所述的控制系统包括车载模块、驱动模块及指挥中心；其中：所述的车载模块包括设置在压路机上的车载控制器，以及连接在车载控制器上的第一导航模块、防碰撞模块和道路质量采集模块；所述的第一导航模块用于获取压路机当前位置信息、速度信息并与第二导航模块通信；所述的道路质量采集模块用于获取压路机的行进方向，同时采集沥青温度以及道路压实度以提供给车载控制器；所述的防碰撞模块用于获取压路机与周围障碍物之间的距离，并在压路机碰触到障碍物时将信息反馈给车载控制器，所述的车载控制器用于通过防碰撞模块、道路质量采集模块获取信息，并将接收到的驱动控制指令发送给驱动模块；所述的驱动模块用于根据驱动指令控制压路机的行进速度、行进方向；所述的指挥中心包括第二导航模块、服务器以及客户端，其中所述的服务器用于在施工前对施工场地进行任务分配，同时在压路机工作时收集压路机上防碰撞模块以及道路质量采集模块采集的各类信息；所述的客户端用于对施工现场的压路机工作情况进行监管。2.如权利要求1所述的无人驾驶压路机，其特征在于，所述的车载控制器还用于：当通过防碰撞模块判断压路机发生碰撞时，将碰撞信息通过第一导航模块发送给指挥中心，并向驱动模块发出停机的驱动控制指令；当压路机进行碾压作业时，对压路机的速度、沥青温度以及道路压实度进行实施检测，将检测到的压实度发送给指挥中心；如果压路机的速度不在正常范围内，则将压路机的速度调整至正常范围；如在阈值时间T内压路机的速度仍不能到达正常范围或如摊铺温度不达标，则向驱动模块发出停机的驱动控制指令，同时向指挥中心发出警告信息。3.如权利要求1所述的无人驾驶压路机，其特征在于，所述的服务器在施工前对施工场地进行任务分配，包括：(1)确定施工区域范围，并将施工区域的地图进行栅格化处理，栅格为正方形栅格，栅格的边长小于压路机碾压轮的长度；确定每个子区域的栅格要求碾压的遍数；(2)确定参与施工的压路机台数K，将所述的施工区域划分为K个相邻子区域，每一个子区域对应一台压路机，且每一个子区域包含整数个栅格；K的计算公式为：上式中，D为摊铺机的铺料宽度，d为压路机碾压轮的长度；(3)将每个子区域中的栅格分别进行编码，使压路机按照编...

【专利技术属性】
技术研发人员：代亮，翟一鸣，秦雯，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61