一种无人驾驶智能型喷洒车

技术领域

本发明涉及喷洒车技术领域，具体为一种无人驾驶智能型喷洒车。

背景技术

在道路环境中，由于行人或车辆的运动，会产生大量粉尘悬浮在空中，使空气中粉尘浓度增大，污染大气环境。粉尘中含有大量的可吸入颗粒悬浮物，可吸入颗粒物随人们呼吸空气而进入肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道不同的部位，粒径小于5微米的多滞留在上呼吸道。滞留在鼻咽部和气管的颗粒物，与进入人体的二氧化硫(SO2)等有害气体产生刺激和腐蚀粘膜的联合作用，损伤粘膜、纤毛，引起炎症和增加气道阻力。除此之外，一些细菌和病毒附着在扬尘上，扬尘作为传播介质，加快了危险物质在空气中的传播速度，对人体造成潜在威胁。因此，治理道路扬尘是现在最主要的一项市政工程。

现如今洒水车是治理扬尘最主要的方法，通过向空气中喷洒含有抑尘剂的水雾，使扬尘附着到水雾上，从而落到地面，而现有的喷洒车在使用过程中存在以下问题：

1、喷洒车进行道路喷洒作业过程中，对作业区域的路面进行喷洒过程中会出现喷洒不均匀的情况，不能对目标区域中的路面参数进行分析，从而相应的对喷洒的角度、出水量以及喷洒力度进行调节，智能化程度较低，从而导致抑尘效果一般；

2、在对水箱内的剩余水量与剩余工作量进行分析的过程中，没有考虑在作业过程中的浪费水量，例如喷洒过多以及水箱滴水等因素，考虑的不够全面，无法对水箱实际剩余水量是否满足剩余喷洒区域进行预估，并对预估区域点附近的维护站分析并进行及时的补充。

发明内容

本发明为了解决对作业区域的路面进行喷洒过程中会出现喷洒不均匀的情况，不能对目标区域中的路面参数进行分析，从而相应的对喷洒的角度、出水量以及喷洒力度进行调节的问题，而提出一种无人驾驶智能型喷洒车。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：包括有车载架体，所述车载架体的顶部安装有水箱，所述水箱的顶部连接有注水入口，且注水入口的顶部安装有运行警示灯，所述车载架体的前侧壁上安装有保险杠，所述车载架体的前侧壁上安装有前部尼龙面板，所述车载架体前侧壁的左右两侧均安装有前爆闪灯，所述车载架体的前侧壁连接有LED显示屏，所述LED显示屏的左右两侧均安装有远光灯，所述LED显示屏的前侧壁安装有rgbd摄像头，所述LED显示屏的左右两侧还安装有远程喊话器，所述LED显示屏的顶部安装有激光雷达，所述LED显示屏顶部的左右两侧均安装有GPS定位装置，所述前部尼龙面板的上方安装有超声波雷达，所述车载架体的后侧壁从左到右分别设置有电量显示屏、电源开关以及充电口，所述车载架体的后侧壁安装有两组尾灯，所述车载架体的后侧壁安装有喷洒口。

作为本发明的一种优选实施方式，GPS定位装置安装在LED显示屏上部，用于洒水车定位，道路喷洒时也可与红绿灯系统配套，激光雷达用于自动检测前端障碍物，及时躲避，超声波雷达与激光雷达配合使用，进一步提高了检测的准确性，及时躲避。rgbd摄像头，用于实景建图并分析作业区域内的图像信息，实现智能化作业。

远程喊话器，用于在检测周围物体或人体并进行分析后，远程与行人对话进行提醒。远光灯用于给rgbd摄像头、超声波雷达及激光雷达等在采集过程中，提供充足的光源。前爆闪灯，用来配合远程喊话器使用，用于警示路人及车辆。前部尼龙面板用于对洒水车车底线路，起到保护及防尘作用。保险杠可以在发生碰撞时保护车架。运行警示灯，用来在作业过程中警示路人及车辆。注水入口用于在喷洒车到达选取维护站后与维护站加水口对接，实现自动加水。电源开关用于手动控制洒水车的启动和停止。充电口用于洒水车维护站充电口对接，实现自动充电。尾灯用来警示路人及车辆。喷洒与水箱相连通，用于喷洒水雾，实现降尘。LED显示屏用于显示一些宣传内容跟广告创意。

作为本发明的一种优选实施方式，车载架体的内部设置有智能化组件，智能化组件包括：

感知识别模块，用于获取喷洒车目标作业区域的路面参数，并基于得到的路面参数构建虚拟模型，具体为：通过喷洒车上的rgbd摄像头对目标作业区域的路面图像信息进行获取，将路面图像信息经过训练的目标检测器进行识别，并分割为道路区域、植物区域以及路拦区域，提取路面图像信息中的道路区域并进行颜色填充来进行区分得到喷洒区域，剔除植物区域与路拦区域后将喷洒区域进行整合得到虚拟模型，并将虚拟模型发送至作业区域分析模块；

作业区域分析模块，用于接收构建的虚拟模型并进行分析，具体为：

通过对rgbd摄像头采集的目标作业区域图像信息进行分析得到该作业区域的路面材料类型；通过像素计数和已知像素到实际尺寸的映射关系，计算出该作业区域的路面面积；

将目标作业区域的路面材料值HAi和路面面积值HB之间进行综合化分析得到喷洒车的模拟调控值，具体为：

代入公式MK＝HAi×q1+HB×q2，进行计算得到喷洒车在该目标作业区域中虚拟模型的模拟调控值MK，其中HAi表示为该作业区域的路面材料值，i＝1或2，且HA1和HA2分别代表水泥材料与沥青材料所对应的预设材料值；q1和q2分别表示为路面材料值HAi和路面面积值HB的影响权重因子；

需要说明的是，不同材料的路面表面性质不同，采集路面的材料类型，可以进一步帮助调整喷洒车喷洒过程中各项参数，确保抑尘水能充分覆盖道路区域。

获取得到的模拟调控值所对应喷洒口的喷洒角度、出水量以及喷洒力度，并以模拟调控值所对应的调节参数和喷洒车的基础运行参数为基准，在虚拟模型内进行喷洒车第一喷洒的模拟，得到喷洒结果；

需要说明的是，通过预先对路面的各项参数进行分析得到模拟调控值，通过模拟调控值对应的调节参数模拟喷洒车在虚拟模型内进行第一喷洒的模拟，可以在第一喷洒的模拟结果上进一步进行分析调整，实现了优化。

对模拟的喷洒结果进行比对跟分析，计算出喷洒车在该虚拟模型未喷洒的区域面积，获取未喷洒区域面积的个数以及总面积，从数据库内提取该模拟调控值所对应的允许未喷洒区域个数HC1与允许未喷洒总面积HD1，并与该作业区域的路面材料值HAi和路面面积值HB之间进行综合化分析得到喷洒调控值TK，具体为：

代入公式

并将得到的喷洒调控值TK发送至作业调节模块，作业调节模块从数据库内提取对应的多个取值范围，且每个取值范围分别对应一个喷洒口和喷洒车的调节参数，根据所匹配的调节参数对喷洒口的各项参数和喷洒车的运行参数进行相应的调节。

进一步，作业区域分析模块还用于在实际道路喷洒过程中对周围环境进行监控，当监控到物体或人体时，对目标物体或人体进行标记，随后对喷洒口与该标记物体或人体之间的距离进行分析，具体为：

通过rgbd摄像头、超声波雷达以及激光雷达三者之间配合使用，获取在作业区域进行喷洒作业过程中周围的车辆及行人活动信息，并获取车辆和行人与喷洒口之间的距离，车辆分为骑行车辆与机动车辆，当检测到车辆为机车车辆时，在两者之间到达设定的预警距离阈值时，开启对应的前爆闪灯对前方的车辆进行提示，在经过机动车辆时，获取两者之间的平行距离，并根据两者的平行距离相应的的关闭喷洒口的部分出水口，在喷洒车超过该机动车辆时，开启后方的尾灯，且打开关闭的部分出水口。

在检测到行人或骑行车辆时，在两者之间到达设定的预警距离阈值时，同时开启运行警示灯、前爆闪灯以及远程喊话器，在喷洒口与行人或骑行车辆之间到达停止作业距离阈值时，关闭前爆闪灯及远程喊话器，关闭喷洒口并在道路允许行驶速度的标准下，提高喷洒车的行驶速度，在超过行人或骑行车辆设定距离后，开启尾灯和喊话器，同时恢复喷洒口继续进行喷洒工作。

作为本发明的一种优选实施方式，智能化组件还包括：

水量变化分析模块，用于对作业区域预设范围内的路面参数进行分析，具体为：

获取目标作业区域的路面面积值，并根据设定的比例得到该作业区域的预设范围面积值ML，对预设范围面积值ML与路面材料值HAi之间进行综合化分析得到预设范围的需水值，具体为：

代入公式XS＝HAi×r1+ML×r2，进行计算得到该预设范围的需水值XS，其中r1和r2分别为路面材料值HAi与预设范围面积值ML的影响权重因子；从数据库内提取需水值XS所对应的需水量得到喷洒车在该预设范围内的需水量；

获取喷洒车在该预设范围内进行喷洒作业的实际用水量，通过实际用水量/需水量得到该作业区域预设范围的误差比值，计算剩余区域范围的需水值，并将剩余区域需水量与误差比值之间进行计算得到剩余实际用水量，并与水箱内的剩余水量之间进行比对，当剩余实际用水量大于水箱内的剩余水量时，则生成补给指令并发送至补给匹配模块；

补给匹配模块，用于接收补给指令并进行分析，具体为：

通过将预设范围的作业区域划分为多个相等的等份面积，并将该预设范围的实际用水量与等份面积的个数进行计算得到单个等份面积的实际用水量，将水箱的剩余水量与单个等份面积的实际用水量之间进行计算得到剩余可喷洒面积个数，对剩余可喷洒面积与剩余范围面积之间进行分析得到喷洒车实际喷洒最远位置；

对喷洒车实际喷洒最远位置目标点进行标记，并以该位置目标点为参考点，对距离该参考点之前设定距离的位置点标记为阈值点，当喷洒车在到达阈值点触发选取指令，以阈值点为圆心，设定距离为半径画圆，根据圆形区域的范围，筛选出位于该范围内的所有维护站，获取各维护站与喷洒车之间的路程距离值LA；各维护站当月的补给次数LB；各维护站补给设备的故障次数LC；将喷洒车到达维护站的时刻标记为到达时间，补给完成的时刻标记为完成时间，通过对完成时间与到达时间之间进行时刻差计算得到单次补给时长，将各维护站的单次补给时长与实际补给水量所对应的预估补给时长之间进行比对，当单次补给时长小于预估补给时长的标记为补给提前值，反之则标记为补给延误值，统计补给提前值与补给延误值的个数并分别标记为提前个数LD与延误个数LE；对各维护站的各项获取参数进行综合化分析，具体为：

代入公式

并选取补给效值BGX最大的维护站，随即控制喷洒车前往选取维护站进行补给，同时该选取维护站当月总补给次数加一。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对目标作业区域的路面参数进行分析得到虚拟作业模型，对目标作业区域的各项参数进行综合化分析得到模拟调控值，并根据模拟调控值内的参数在虚拟模型内进行喷洒车第一喷洒的模拟，基于第一喷洒的结果进行进一步的分析，得到喷洒调控值，并基于模拟调控值调节参数的基础上对喷洒口和喷洒车的各项参数进一步优化，保证了喷洒车在进行道路喷洒作业过程中的喷洒效果，避免出现喷洒不均匀导致抑尘效果一般的情况。

本发明通过对目标作业区域内的预设范围面积值与路面材料值进行综合化分析得到该预设范围的需水值，并基于数据库内的匹配数值得到该范围所需的预估需水量，通过喷洒车在该范围面积中的实际用水量与预估需水量之间进行计算得到误差比值，随后计算剩余区域的实际用水量，并与水箱内的剩余水量进行比对，从而可以提前判断剩余水量是否满足后续的喷洒作业；

本发明通过将作业区域划分为多个相等的等份面积并进行分析，从而可以预估喷洒车实际喷洒最远位置，通过对实际喷洒最远位置与设定距离的位置点之间进行分析并构建圆形区域，筛选该区域内的所有维护站，并对各维护站的有利因素与不利因素进行分析，从而得到各维护站的补给效值，选取补给效值最大的补给站，并在喷洒车到达阈值点转移路线前往选取补给站进行补给工作后，进行后续的喷洒作业，提高了智能化程度和作业效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的后视图；

图3为本发明的原理图。

1、车载架体；2、水箱；3、注水入口；4、运行警示灯；5、保险杠；6、前部尼龙面板；7、前爆闪灯；8、远光灯；9、rgbd摄像头；10、远程喊话器；11、激光雷达；12、GPS定位装置；13、LED显示屏；14、超声波雷达；15、电量显示屏；16、电源开关；17、充电口；18、尾灯；19、喷洒口。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2所示，一种无人驾驶智能型喷洒车，包括有车载架体1，车载架体1的顶部安装有水箱2，水箱2的顶部连接有注水入口3，且注水入口3的顶部安装有运行警示灯4，车载架体1的前侧壁上安装有保险杠5，车载架体1的前侧壁上安装有前部尼龙面板6，车载架体1前侧壁的左右两侧均安装有前爆闪灯7，车载架体1的前侧壁连接有LED显示屏13，LED显示屏13的左右两侧均安装有远光灯8，LED显示屏13的前侧壁安装有rgbd摄像头9，LED显示屏13的左右两侧还安装有远程喊话器10，LED显示屏13的顶部安装有激光雷达11，LED显示屏13顶部的左右两侧均安装有GPS定位装置12，前部尼龙面板6的上方安装有超声波雷达14，车载架体1的后侧壁从左到右分别设置有电量显示屏15、电源开关16以及充电口17，车载架体1的后侧壁安装有两组尾灯18，车载架体1的后侧壁安装有喷洒口19。

需要说明的是，GPS定位装置12安装在LED显示屏13上部，用于洒水车定位，道路喷洒时也可与红绿灯系统配套，激光雷达11用于自动检测前端障碍物，及时躲避，超声波雷达14与激光雷达11配合使用，进一步提高了检测的准确性，及时躲避。rgbd摄像头9，用于实景建图并分析作业区域内的图像信息，实现智能化作业。

远程喊话器10，用于在检测周围物体或人体并进行分析后，远程与行人对话进行提醒。远光灯8用于给rgbd摄像头9、超声波雷达14及激光雷达11等在采集过程中，提供充足的光源。前爆闪灯7，用来配合远程喊话器10使用，用于警示路人及车辆。前部尼龙面板6用于对洒水车车底线路，起到保护及防尘作用。保险杠5可以在发生碰撞时保护车架。运行警示灯4，用来在作业过程中警示路人及车辆。注水入口3用于在喷洒车到达选取维护站后与维护站加水口对接，实现自动加水。电源开关16用于手动控制洒水车的启动和停止。充电口17用于洒水车维护站充电口对接，实现自动充电。尾灯18用来警示路人及车辆。喷洒19与水箱2相连通，用于喷洒水雾，实现降尘。LED显示屏13用于显示一些宣传内容跟广告创意。

需要说明的是，车载架体1内设置有直流无刷电机、减速器、充气式橡胶轮胎，采用后轮驱动方式、阿克曼转向系统，自适应式独立悬挂，动力强通过性好、越障能力强，可灵活避障并躲避路面塌陷或者洞、坑等，适应各种复杂路况。

实施例一，请参阅图1-图3，一种无人驾驶智能型喷洒车，车载架体1的内部设置有智能化组件，智能化组件包括：

感知识别模块获取喷洒车目标作业区域的路面参数，并基于得到的路面参数构建虚拟模型，具体为：通过喷洒车上的rgbd摄像头9对目标作业区域的路面图像信息进行获取，将路面图像信息经过训练的目标检测器进行识别，并分割为道路区域、植物区域以及路拦区域，提取路面图像信息中的道路区域并进行颜色填充来进行区分得到喷洒区域，剔除植物区域与路拦区域后将喷洒区域进行整合得到虚拟模型，并将虚拟模型发送至作业区域分析模块；

作业区域分析模块接收构建的虚拟模型并进行分析，具体为：

通过对rgbd摄像头9采集的目标作业区域图像信息进行分析得到该作业区域的路面材料类型；通过像素计数和已知像素到实际尺寸的映射关系，计算出该作业区域的路面面积；

将目标作业区域的路面材料值HAi和路面面积值HB之间进行综合化分析得到喷洒车的模拟调控值，具体为：

代入公式MK＝HAi×q1+HB×q2，进行计算得到喷洒车在该目标作业区域中虚拟模型的模拟调控值MK，其中HAi表示为该作业区域的路面材料值，i＝1或2，且HA1和HA2分别代表水泥材料与沥青材料所对应的预设材料值；q1和q2分别表示为路面材料值HAi和路面面积值HB的影响权重因子；

需要说明的是，不同材料的路面表面性质不同，采集路面的材料类型，可以进一步帮助调整喷洒车喷洒过程中各项参数，确保抑尘水能充分覆盖道路区域。

获取得到的模拟调控值所对应喷洒口19的喷洒角度、出水量以及喷洒力度，并以模拟调控值所对应的调节参数和喷洒车的基础运行参数为基准，在虚拟模型内进行喷洒车第一喷洒的模拟，得到喷洒结果；

需要说明的是，通过预先对路面的各项参数进行分析得到模拟调控值，通过模拟调控值对应的调节参数模拟喷洒车在虚拟模型内进行第一喷洒的模拟，可以在第一喷洒的模拟结果上进一步进行分析调整，实现了优化。

对模拟的喷洒结果进行比对跟分析，计算出喷洒车在该虚拟模型未喷洒的区域面积，获取未喷洒区域面积的个数以及总面积，从数据库内提取该模拟调控值所对应的允许未喷洒区域个数HC1与允许未喷洒总面积HD1，并与该作业区域的路面材料值HAi和路面面积值HB之间进行综合化分析得到喷洒调控值TK，具体为：

代入公式

并将得到的喷洒调控值TK发送至作业调节模块，作业调节模块从数据库内提取对应的多个取值范围，且每个取值范围分别对应一个喷洒口19和喷洒车的调节参数，根据所匹配的调节参数对喷洒口19的各项参数和喷洒车的运行参数进行相应的调节。

进一步，作业区域分析模块还用于在实际道路喷洒过程中对周围环境进行监控，当监控到物体或人体时，对目标物体或人体进行标记，随后对喷洒口19与该标记物体或人体之间的距离进行分析，具体为：

通过rgbd摄像头9、超声波雷达14以及激光雷达11三者之间配合使用，获取在作业区域进行喷洒作业过程中周围的车辆及行人活动信息，并获取车辆和行人与喷洒口19之间的距离，车辆分为骑行车辆与机动车辆，当检测到车辆为机车车辆时，在两者之间到达设定的预警距离阈值时，开启对应的前爆闪灯7对前方的车辆进行提示，在经过机动车辆时，获取两者之间的平行距离，并根据两者的平行距离相应的的关闭喷洒口19的部分出水口，在喷洒车超过该机动车辆时，开启后方的尾灯，且打开关闭的部分出水口；

需要说明的是，喷洒口19与机动车辆之间的平行距离越大，则关闭的出水口相应的较少，反之则较多，确保在有车辆影响的情况下最大程度的优化喷洒的效果。

在检测到行人或骑行车辆时，在两者之间到达设定的预警距离阈值时，同时开启运行警示灯4、前爆闪灯7以及远程喊话器10，在喷洒口19与行人或骑行车辆之间到达停止作业距离阈值时，关闭前爆闪灯7及远程喊话器10，关闭喷洒口19并在道路允许行驶速度的标准下，提高喷洒车的行驶速度，在超过行人或骑行车辆设定距离后，开启尾灯18和喊话器10，同时恢复喷洒口19继续进行喷洒工作。

需要说明的是，远程喊话器10的喊话内容会根据两者之间的距离而变化，在到达设定的距离阈值时，为“喷洒车在进行道路喷洒抑尘作业，请尽量靠路边行驶或行走，感谢配合”，在超过检测到的行人或骑行车辆时，为“喷洒车即将恢复喷洒作业，请减缓行走或行驶速度，避免路滑，感谢配合”。

实施例二，请参阅图1-图3，一种无人驾驶智能型喷洒车，车载架体1的内部设置有智能化组件，智能化组件包括：

水量变化分析模块对作业区域预设范围内的路面参数进行分析，具体为：

获取目标作业区域的路面面积值，并根据设定的比例得到该作业区域的预设范围面积值ML，对预设范围面积值ML与路面材料值HAi之间进行综合化分析得到预设范围的需水值，具体为：

代入公式XS＝HAi×r1+ML×r2，进行计算得到该预设范围的需水值XS，其中r1和r2分别为路面材料值HAi与预设范围面积值ML的影响权重因子；从数据库内提取需水值XS所对应的需水量得到喷洒车在该预设范围内的需水量；

获取喷洒车在该预设范围内进行喷洒作业的实际用水量，通过实际用水量/需水量得到该作业区域预设范围的误差比值，计算剩余区域范围的需水值，并将剩余区域需水量与误差比值之间进行计算得到剩余实际用水量，并与水箱2内的剩余水量之间进行比对，当剩余实际用水量大于水箱2内的剩余水量时，则生成补给指令并发送至补给匹配模块；

补给匹配模块接收补给指令并进行分析，具体为：

通过将预设范围的作业区域划分为多个相等的等份面积，并将该预设范围的实际用水量与等份面积的个数进行计算得到单个等份面积的实际用水量，将水箱2的剩余水量与单个等份面积的实际用水量之间进行计算得到剩余可喷洒面积个数，对剩余可喷洒面积与剩余范围面积之间进行分析得到喷洒车实际喷洒最远位置；

对喷洒车实际喷洒最远位置目标点进行标记，并以该位置目标点为参考点，对距离该参考点之前设定距离的位置点标记为阈值点，当喷洒车在到达阈值点触发选取指令，以阈值点为圆心，设定距离为半径画圆，根据圆形区域的范围，筛选出位于该范围内的所有维护站，获取各维护站与喷洒车之间的路程距离值LA；各维护站当月的补给次数LB；各维护站补给设备的故障次数LC；将喷洒车到达维护站的时刻标记为到达时间，补给完成的时刻标记为完成时间，通过对完成时间与到达时间之间进行时刻差计算得到单次补给时长，将各维护站的单次补给时长与实际补给水量所对应的预估补给时长之间进行比对，当单次补给时长小于预估补给时长的标记为补给提前值，反之则标记为补给延误值，统计补给提前值与补给延误值的个数并分别标记为提前个数LD与延误个数LE；对各维护站的各项获取参数进行综合化分析，具体为：

代入公式

并选取补给效值BGX最大的维护站，随即控制喷洒车前往选取维护站进行补给，同时该选取维护站当月总补给次数加一。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。