道路清洗车喷水系统设计.docx

题目

道路清洗车喷水系统设计

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研究背景

??随着全球城市化进程加快，城市道路面积持续扩大，交通流量增加，导致道路污染物（如扬尘、垃圾、油渍、工业残留物等）的积累速度显著提升。传统人工清扫效率低、覆盖范围有限，难以满足现代城市对清洁和美观的要求。

道路污染不仅影响市容环境，还会加剧颗粒物（PM2.5、PM10）污染，威胁居民健康。例如，车辆行驶扬尘是城市空气污染的重要来源之一，道路清洗车通过高压冲洗可有效抑制扬尘扩散。各国政府日益重视环境保护，通过立法和政策推动绿色城市建设。例如，中国“十四五”规划提出“碳中和”目标，要求城市管理向低碳化、资源节约型方向转型。道路清洗车作为环卫装备的重要组成部分，其节水、节能、低排放特性成为政策关注焦点。

国际社会对《巴黎协定》等环保公约的履约压力，促使城市环卫设备升级，推动清洗车技术向新能源（如电动、氢能）和智能化方向发展。初期研发成本较高，但长期来看，高效清洗车可降低人力成本、减少水资源消耗，并通过改善空气质量降低公共健康支出。

研究表明，智能化清洗车可减少30%以上的作业能耗，水资源循环系统节约用水量达50%以上。道路清洗车的研发与优化不仅是提升城市管理水平的必然选择，更是实现绿色低碳发展、改善人居环境的关键技术路径。未来研究需进一步聚焦新能源动力、智能控制、资源循环利用等核心领域，推动环卫装备向高效化、精细化、可持续化方向升级国内外研究现状

国内外发展状况

在我国的发展则始于20世纪60年代，其发展历史可分为3个阶段。20世纪60年代至80年代末，第1代纯扫式清扫车研制成功，揭开了我国自主研发清扫车技术的序幕；但因纯扫式清扫车有性能差、质量差、外观差，清扫效果差等缺陷。直至20世纪80年代末，建设部长沙建设机械研究院设计出我国第一辆吸扫式清扫车，迅速缩短了我国清扫车与发达国家之间的差距，成为我国清扫机械发展里程中的新起点。第2代吸扫式扫路车具有清扫效率高、清扫能力强、清扫污染小等优点，被迅速应用到我国大中城市的主要道路清扫作业中。21世纪之后，国内路面清扫车市场开始呈现多元发展的态势，出现了不同工作原理和模式的清扫机械，如纯吸式清扫车、干式清扫车等第3代扫路车。由于全国各地气候差异大，冬季水易结冰，对湿式除尘的吸扫式清扫车在部分区域作业效果有影响；而在高速公路，城市高架桥等处，由于取水点远，不便于湿式除尘清扫车连续作业，随着人们节水意识的加强，催生出无需洒水压尘的干式除尘扫路车系列。

三、主要工作及方法手段

本设计以STM32微控制器作为核心控制单元，通过传感器模块实时采集路面污染信息、车速以及车辆行驶位置等数据。传感器模块包括用于检测路面污染程度的光谱传感器。

利用这些传感器采集的数据，STM32微控制器进行分析处理，根据预设的算法精确计算出所需的喷水量和喷水压力，并向执行机构发出控制指令。执行机构主要由水泵、电磁阀和喷头组成，水泵根据控制指令调节水压，电磁阀控制水流的通断，喷头则负责将水以特定的角度和形状喷洒到路面上。

为实现更精准的喷水控制，本设计采用脉宽调制（PWM）技术对水泵电机转速进行调节，从而实现对水压的精确控制。同时，通过控制电磁阀的开启时间和频率，实现对喷水量的精细调节。喷头设计方面，选用不同类型的喷头，如扇形喷头、锥形喷头等，根据不同的清洗场景进行组合使用，以达到最佳的清洗效果。

系统主要模块包括STM32最小系统、传感器模块、电源模块、控制模块、喷水执行模块和显示模块。其中，显示模块采用液晶显示屏（LCD1602），用于实时显示系统的工作状态、喷水量、喷水压力等信息，方便操作人员进行监控和调整。传感器模块采用传感器（GP2Y1010AU0F）,时钟模块采用（DS3231）,语音模块采用（SYN6288）系统构图如图3-1所示

图3-1系统主要模块构图

图3-1系统主要模块构图

预期达到的目标

经过查阅资料及对课题设计要求认真分析，完成道路清洗车喷水系统的设计，预期能够完成以下功能。

根据路面污染程度、车速和车辆行驶位置等信息，自动调节喷水量和喷水压力，实现精准清洗，提高清洗效率的同时降低水资源消耗。具备多种预设的清洗模式，如针对轻度污染的节水模式、针对重度污染的强力清洗模式等，以适应不同的清洗场景。

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