用于水带自动敷设的控制方法、装置、系统和存储介质

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别涉及一种用于水带自动敷设的控制方法、装置、系统和存储介质。

背景技术

洪涝灾害严重威胁了人民生命财产安全，因此，应急救援需求最为迫切。排水抢险装备逐渐成为应急救援装备中用于应急排水作业主要装备。针对城市地下车库排涝、地下通道、高速公路隧道、涵洞、地铁及其它低矮环境的排水场合需求，需要给排水装备配备大米数的排水管，单管长度从30米至200米不等。大米数排水管道的敷设工作给操作人员带来极大困扰，尤其在抢险转场过程中水带重量加上余水重量，让操作变得非常繁琐、困难。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：如何提高水带敷设的效率。

根据本发明一些实施例的第一个方面，提供一种用于水带自动敷设的控制方法，包括：获取第一增量式编码器采集的第一敷设机构的第一转速、以及第二增量式编码器采集的第二敷设机构的第二转速，其中，第一敷设机构用于敷设第一水带，第二敷设机构用于敷设第二水带；确定第一转速和第二转速之间的速度偏差；在速度偏差大于偏差阈值的情况下，调节用于驱动第一敷设机构的第一液压马达的第一流量、或者用于驱动第二敷设机构的第二液压马达的第二流量中的至少一个，直到速度偏差小于偏差阈值。

在一些实施例中，第一转速不大于第二转速，调节用于驱动第一敷设机构的第一液压马达的第一流量或者用于驱动第二敷设机构的第二流量中的至少一个包括：提高第一流量；以及降低第二流量、或者保持第二流量不变。

在一些实施例中，第一流量在第一最小流量阈值和第一最大流量阈值之间，第二流量在第二最小流量阈值和第二最大流量阈值之间。

在一些实施例中，第一转速不大于第二转速，调节用于驱动第一敷设机构的第一液压马达的第一流量或者用于驱动第二敷设机构的第二流量中的至少一个包括：在第一流量与第一调节步长之和不大于第一最大流量阈值的情况下，执行至少一次将第一流量调节为第一流量的当前数值与第一调节步长之和的步骤，直到速度偏差小于偏差阈值。

在一些实施例中，第一流量不大于第二流量，调节用于驱动第一敷设机构的第一液压马达的第一流量或者用于驱动第二敷设机构的第二流量中的至少一个包括：在第一流量与第一调节步长之和大于第一最大流量阈值的情况下，执行至少一次将第二流量调节为第二流量的当前数值与第二调节步长之差、将第一流量调节为第一流量的当前数值与第一调节步长之和的步骤，直到速度偏差小于偏差阈值。

在一些实施例中，液压流量通过控制器局域网(Controller Area Network，简称：CAN)总线阀的第一输入口流向第一液压马达、通过CAN总线阀的第二输入口流向第二液压马达，并且控制方法还包括：根据输入的负载需求、CAN总线阀的阀芯位移信息、第一流量、第二流量，生成负载需求与实际流量之间的关系曲线、以及CAN总线阀的阀开度与实际流量之间的关系曲线，并输出到显示设备。

在一些实施例中，控制方法还包括：将第一转速、第二转速以及速度偏差输出到显示设备。

根据本发明一些实施例的第二个方面，提供一种用于水带自动敷设的控制装置，包括：获取模块，被配置为获取第一增量式编码器采集的第一敷设机构的第一转速、以及第二增量式编码器采集的第二敷设机构的第二转速；确定模块，被配置为确定第一转速和第二转速之间的速度偏差；调节模块，被配置为在速度偏差大于偏差阈值的情况下，调节用于驱动第一敷设机构的第一液压马达的第一流量或者用于驱动第二敷设机构的第二流量中的至少一个，直到速度偏差小于偏差阈值。

在一些实施例中，控制装置为可编程逻辑控制器。

根据本发明一些实施例的第三个方面，提供一种用于水带自动敷设的控制装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行前述任意一种用于水带自动敷设的控制方法。

根据本发明一些实施例的第四个方面，提供一种用于水带自动敷设的控制系统，包括：前述任意一种用于水带自动敷设的控制装置；CAN总线阀组模块，与控制装置连接、以接收控制装置的调节指令，CAN总线阀组模块包括第一输入口和第二输入口；第一液压马达，通过第一输入口接收液压流量；第二液压马达，通过第二输入口接收液压流量；第一敷设机构，由第一液压马达驱动以敷设第一水带；第二敷设机构，由第二液压马达驱动以敷设第二水带。

在一些实施例中，控制系统还包括：第一增量式编码器，与第一敷设机构和控制装置连接，用于采集第一敷设机构的第一转速；第二增量式编码器，与第二敷设机构和控制装置连接，用于采集第二敷设机构的第二转速。

在一些实施例中，控制系统还包括：第一流量反馈装置，与第一液压马达和控制装置连接，用于采集第一液压马达的第一流量；第二流量反馈装置，与第二液压马达和控制装置连接，用于采集第二液压马达的第二流量。

在一些实施例中，控制系统还包括：输入装置，被配置为接收用户输入的负载需求，并将负载需求发送给控制装置，以便控制装置根据负载需求调节第一输入口和第二输入口的开口大小。

在一些实施例中控制系统还包括：人机交互设备，被配置为显示第一转速、第二转速、速度偏差、第一流量、第二流量中的至少一种。

在一些实施例中，人机交互设备进一步被配置为在第一转速大于第一转速阈值、或第二转速大于第二转速阈值的情况下，产生报警信息。

根据本发明一些实施例的第五个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任意一种用于水带自动敷设的控制方法。

上述发明中的一些实施例具有如下优点或有益效果。本发明的实施例能够利用增量式编码器精确地获取马达的转速信息。通过基于液压马达的精确的转速信息，对两路液压马达的液压流量进行动态的补偿，能够更精确地实现双马达的精准同步控制。从而，提高了水带自动敷设的效率。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了水带自动敷设设备的结构示意图。

图2示出了根据本发明一些实施例的用于水带自动敷设的控制系统的结构示意图。

图3示出了根据本发明一些实施例的用于水带自动敷设的控制方法的流程示意图。

图4示出了根据本发明一些实施例的用于水带自动敷设的控制装置的结构示意图。

图5示出了根据本发明另一些实施例的用于水带自动敷设的控制装置的结构示意图。

图6示出了根据本发明又一些实施例的用于水带自动敷设的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示例性地示出了水带自动敷设设备的结构示意图。如图1所示，该水带敷设设备1包括水带敷设机构11、左水带12、右水带13、电气系统14、液压系统15、动力系统16、围板17，履带总成可以承载上述各个部件。水带敷设机构11用于在液压系统15的驱动下自动地敷设左水带12和右水带13，从而能够实现多水带管路同步收放，解决了人工收放效率低下和管路散乱缺点。同时，水带敷设设备1可以通过可编程控制器对水带收放速度自动地进行调节和左右两路的匹配，大大提高系统可靠性和智能化程度。在理想的情况下，左水带12和右水带13应当同步地进行敷设。本发明的实施例提供了一种用于水带自动敷设的控制方法、装置和系统，可以提高左右水带同步敷设的可靠性和敷设效率。下面参考图2描述本发明用于水带自动敷设的控制系统的实施例。

图2示出了根据本发明一些实施例的用于水带自动敷设的控制系统的结构示意图。如图2所示，该实施例的用于水带自动敷设的控制系统20包括用于水带自动敷设的控制装置202、CAN总线阀组模块203、第一液压马达204、第二液压马达208、第一敷设机构205、第二敷设机构209。

用于水带自动敷设的控制装置202与CAN总线阀组模块203连接，以根据其获取的信息来对CAN总线阀组模块203进行控制。控制装置202例如为可编程逻辑控制器。

CAN总线阀组模块203与控制装置202连接、以接收所述控制装置202的调节指令。该调节指令可以根据用户的负载需求生成，也可以根据水带的实际敷设情况生成。CAN总线阀组模块203包括第一输入口2031和第二输入口2032，分别用于向两路水带的控制路径提供液压流量。通过采用具有两个输入口的CAN总线阀组模块203同时对两个液压马达的流量进行控制，可以提高两路控制的一致性，滞后性较小，因此能够较好地实现两路水带敷设的同步。

第一液压马达204通过第一输入口2031接收液压流量，以驱动第一敷设机构205敷设第一水带。第二液压马达208通过所述第二输入口2032接收液压流量，以驱动第二敷设机构209敷设第二水带。第一水带可以为左水带，第二水带可以为右水带；或者，第一水带可以为右水带，第二水带可以为左水带。本发明的实施例对此不作限制。

用于水带自动敷设的控制装置202可以根据获取的信息控制CAN总线阀组模块203。获取的信息可以是用户输入的信息，例如用户通过输入装置输入的负载需求，以表示用户期望的水带敷设速度。输入装置可以是图2所示的操纵杆201，控制装置202接收操纵杆201的信号输入，并根据操纵杆201的线性输入值进行逻辑运算，控制CAN总线阀组模块203驱动液压马达运转。CAN总线阀组模块203的阀开口度与操纵杆201的开口度正相关。流经第一液压马达207的液压流量与流经第二液压马达208的液压流量也与操纵杆201的开口度正相关。当然，除了操纵杆以外，输入装置也可以以其他形式体现，这里不再赘述。

在一些实施例中，控制装置202获取的信息还可以是两路水带的敷设状况，该状况可以通过敷设水带的敷设机构的转速、驱动水带的敷设机构的液压马达的流量来反映。从而，用于水带自动敷设的控制装置202既能够根据用户的需求控制水带的敷设，还可以根据水带的实际敷设情况(例如两路水带敷设过程中所产生的差距)对至少一路水带的敷设进行微调，以使得两路的敷设同步。下面参考图3描述用于水带自动敷设的控制方法，该方法可以由用于水带自动敷设的控制装置202执行。

图3示出了根据本发明一些实施例的用于水带自动敷设的控制方法的流程示意图。如图3所示，该实施例的控制方法包括步骤S302～S306。

在步骤S302中，获取第一敷设机构205的第一转速、以及第二敷设机构209的第二转速。

在一些实施例中，利用与第一敷设机构205和所述控制装置202连接的第一增量式编码器207采集第一转速，利用与第二敷设机构209和所述控制装置202连接的第二增量式编码器211采集第二转速。增量式编码器能够精确地定位马达转过的圈数及转动方向，提升了多路水带同步敷设的可靠性及鲁棒性。第一增量式编码器的转速和第二增量式编码器转速在初始上电时的数值可以为0，当人为原因导致两者速度偏差值较大时，断电重启后可以令二者的速度都归零。

在步骤S304中，确定所述第一转速和所述第二转速之间的速度偏差。如果速度偏差较小，说明两路水带敷设的同步性较好；如果速度偏差较大，说明两路水带敷设的同步性较差，需要进一步进行调整。

在步骤S306中，在所述速度偏差大于偏差阈值的情况下，调节用于驱动所述第一敷设机构205的第一液压马达204的第一流量或者用于驱动所述第二敷设机构209的第二液压马达208的第二流量中的至少一个，直到所述速度偏差小于所述偏差阈值。

在一些实施例中，可以通过流量反馈装置获取流量，流量反馈装置可以是内置流量传感器的可编程逻辑控制单元模块。例如，控制系统20还可以包括第一流量反馈装置206和第二流量反馈装置210。第一流量反馈装置206与第一液压马达204和所述控制装置202连接，用于采集第一流量；第二流量反馈装置210与第二液压马达208和所述控制装置202连接，用于采集第二流量。

为了便于描述，设在调节之前，第一转速不大于所述第二转速。为了减小第一敷设机构205和第二敷设机构209之间的差距，需要提高第一转速、或者降低第二转速、或者同时提高第一转速并降低第二转速。相应地，需要提高第一流量、或者降低第二流量、或者同时提高第一流量并且降低第二流量。

在一些实施例中，为了避免过度降低整体的运行速度，可以尽量通过提高转速较低的水带敷设机构的转速来实现二者同步。例如，在第一转速不大于所述第二转速的情况下，提高所述第一流量、并且保持所述第二流量不变。即，通过提高运转速度较低的一路的运转速度、另一路保持运转速度不变，从而在实现两路同步的基础上，提高了整体的运转速度。

为了提高系统运转的安全性，可以通过设置液压流量的范围来辅助控制流量的调节。例如，在调节的过程中，可以使得第一流量在第一最小流量阈值和第一最大流量阈值之间，所述第二流量在第二最小流量阈值和第二最大流量阈值之间。第一最小流量阈值与第二最小流量阈值可以相同、也可以不同，第一最大流量阈值与第二最大流量阈值可以相同、也可以不同。下面示例性地描述两种具体的流量调节方式。

在一种示例性的流量调节方式中，设第一转速不大于所述第二转速，在所述第一流量与第一调节步长之和不大于所述第一最大流量阈值的情况下，执行至少一次将所述第一流量调节为所述第一流量的当前数值与所述第一调节步长之和的步骤，直到所述速度偏差小于所述偏差阈值。例如，将所述第一流量调节为所述第一流量的当前数值与所述第一调节步长之和，然后判断当前的速度偏差是否大于偏差阈值。如果仍然大于，继续将第一流量调节为所述第一流量的当前数值与所述第一调节步长之和，以此类推，直到速度偏差小于所述偏差阈值。

在一种示例性的流量调节方式中，设第一转速不大于所述第二转速，在所述第一流量与第一调节步长之和大于所述第一最大流量阈值的情况下，执行至少一次将所述第二流量调节为所述第二流量的当前数值与第二调节步长之差、将所述第一流量调节为所述第一流量的当前数值与所述第一调节步长之和的步骤，直到所述速度偏差小于所述偏差阈值。此时，虽然两路的敷设不同步，但是整体上已经处于非常高速的运转水平。如果直接将转速较低的一路调整到另一路的水平，系统的运转压力比较大。因此，可以采用两路共同调整的方式，使得系统的整体负荷变化不大的情况下，使得两路的敷设进行同步。

虽然这种情况下，一路或两路的液压流量可能超过了最大流量阈值，但是超出的程度不多。为了进一步提升系统的安全性，可以通过告警的手段提示用户降低负载需求。

上述实施例能够利用增量式编码器精确地获取马达的转速信息。通过基于液压马达的精确的转速信息，对两路液压马达的液压流量进行动态的补偿，能够更精确地实现双马达的精准同步控制。从而，提高了水带自动敷设的效率。

在一些实施例中，控制系统20还可以包括人机交互设备212，人机交互设备212例如为人机交互显示屏等，具备接收用户的输入、以及向用户提供输出的功能。

人机交互设备212可以被配置为显示所述第一转速、所述第二转速、所述速度偏差、所述第一流量、所述第二流量中的至少一种，以便用户掌握系统的实时运转情况。

人机交互设备212还可以显示系统相关的各类阈值，例如，第一水带敷设机构运行最大速度Max1对应最大流量Qmax1，启动速度Min1对应启动流量Qmin1；第二水带敷设机构运行最大速度Max2对应最大流量Qmax2，启动速度Min2对应启动流量Qmin2。这些阈值可以由用户进行设置、或者由系统预置。这些阈值可以传递给控制装置202进行限位保护。例如，当第一水带敷设机构的第一增量式编码器的转速p1≥Max1，或第二水带敷设机构的第二增量式编码器的转速p2≥Max2时，人机交互设备212可以进行声光报警。人机交互设备212还可以用于设置液压流量的调节步长△q，并且△q≥0、△q≤(Qmax1-Qmin1)、△q≤(Qmax2–Qmin2)。

在一些实施例中，根据输入的负载需求、所述CAN总线阀的阀芯位移信息、所述第一流量、所述第二流量，生成所述负载需求与实际流量之间的关系曲线、以及所述CAN总线阀的阀开度与实际流量之间的关系曲线，并输出到人机交互设备212的显示设备。第一流量、所述第二流量反映了实际流量。从而，可以进行精准的供需流量匹配计算，形成不同负载情况下的最优流量曲线。

下面参考图4描述本发明一些实施例的用于水带自动敷设的控制装置的实施例。

图4示出了根据本发明一些实施例的用于水带自动敷设的控制装置的结构示意图。如图4所示，该实施例的用于水带自动敷设的控制装置400包括：获取模块4100，被配置为获取第一增量式编码器采集的第一敷设机构的第一转速、以及第二增量式编码器采集的第二敷设机构的第二转速；确定模块4200，被配置为确定第一转速和第二转速之间的速度偏差；调节模块4300，被配置为在速度偏差大于偏差阈值的情况下，调节用于驱动第一敷设机构的第一液压马达的第一流量或者用于驱动第二敷设机构的第二流量中的至少一个，直到速度偏差小于偏差阈值。

在一些实施例中，第一转速不大于第二转速，调节模块4300进一步被配置为提高第一流量；以及降低第二流量、或者保持第二流量不变。

在一些实施例中，第一流量在第一最小流量阈值和第一最大流量阈值之间，第二流量在第二最小流量阈值和第二最大流量阈值之间。

在一些实施例中，第一转速不大于第二转速，调节模块4300进一步被配置为在第一流量与第一调节步长之和不大于第一最大流量阈值的情况下，执行至少一次将第一流量调节为第一流量的当前数值与第一调节步长之和的步骤，直到速度偏差小于偏差阈值。

在一些实施例中，第一流量不大于第二流量，调节模块4300进一步被配置为在第一流量与第一调节步长之和大于第一最大流量阈值的情况下，执行至少一次将第二流量调节为第二流量的当前数值与第二调节步长之差、将第一流量调节为第一流量的当前数值与第一调节步长之和的步骤，直到速度偏差小于偏差阈值。

在一些实施例中，液压流量通过CAN总线阀的第一输入口流向第一液压马达、通过CAN总线阀的第二输入口流向第二液压马达，并且控制装置400还包括：输出模块4400，被配置为根据输入的负载需求、CAN总线阀的阀芯位移信息、第一流量、第二流量，生成负载需求与实际流量之间的关系曲线、以及CAN总线阀的阀开度与实际流量之间的关系曲线，并输出到显示设备。

在一些实施例中，输出模块4400被配置为将第一转速、第二转速以及速度偏差输出到显示设备。

图5示出了根据本发明另一些实施例的用于水带自动敷设的控制装置的结构示意图。如图5所示，该实施例的用于水带自动敷设的控制装置50包括：存储器510以及耦接至该存储器510的处理器520，处理器520被配置为基于存储在存储器510中的指令，执行前述任意一个实施例中的用于水带自动敷设的控制方法。

其中，存储器510例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。

图6示出了根据本发明又一些实施例的用于水带自动敷设的控制装置的结构示意图。如图6所示，该实施例的用于水带自动敷设的控制装置60包括：存储器610以及处理器620，还可以包括输入输出接口630、网络接口640、存储接口650等。这些接口630，640，650以及存储器610和处理器620之间例如可以通过总线660连接。其中，输入输出接口630为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口640为各种联网设备提供连接接口。存储接口650为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述任意一种用于水带自动敷设的控制方法。

本领域内的技术人员应当明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。