專利名稱：基于plc控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種路障系統(tǒng)，具體涉及一種基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
為了保持高速公路的快速、暢通，盡快、及時(shí)地修復(fù)路面，通常需要在出故障的路段設(shè)置路障。但是傳統(tǒng)的人工擺放路障的方法會(huì)消耗大量的人力物力和財(cái)力，在環(huán)境惡劣的情況下例如刮風(fēng)下雨的時(shí)候不能很及時(shí)的設(shè)置路障，會(huì)影響路面搶修工程的進(jìn)度。隨著科技的進(jìn)步，已經(jīng)有了機(jī)器擺放路障，但這個(gè)方法仍然是效率低，穩(wěn)定性較差，同時(shí)耗費(fèi)很多資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)及其控制方法，提高路障的布置效率穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，該路障系統(tǒng)包含主站層、與主站層通訊連接的從站層、與從站層電路連接的路障控制層，以及路障筒套；
上述路障控制層包含:
設(shè)置在公路路面下的氣道系統(tǒng)，該氣道系統(tǒng)設(shè)有連通至公路路面的氣孔，氣道系統(tǒng)通過氣孔與外接連通；
設(shè)置在上述氣道系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)，其通訊連接上述從站層，用于控制氣道系統(tǒng)內(nèi)空氣正向或反向流動(dòng)；
設(shè)置在上述氣道系統(tǒng)中的氣閥，其通訊連接上述從站層，用于控制氣道系統(tǒng)內(nèi)氣路流通或關(guān)閉；
上述的路障筒套固定在所述氣孔處；通常路障筒套收藏在其對(duì)應(yīng)的其氣孔中；需設(shè)置路障時(shí)，風(fēng)機(jī)通過氣道系統(tǒng)對(duì)路障筒套鼓風(fēng)，使路障筒套吹起樹立在路面上；收回路障時(shí)，風(fēng)機(jī)通過氣道系統(tǒng)對(duì)路障筒套吸風(fēng)，將路障筒套收回至氣孔中。上述的氣孔與路面交匯處設(shè)有若干層金屬環(huán)；上述路障筒套底部設(shè)有固定端頭，該固定端頭套設(shè)在若干層金屬環(huán)中，將路障筒套固定在各對(duì)應(yīng)的氣孔中。上述氣道系統(tǒng)中水平設(shè)置的氣道都分為若干段小氣道，每段小氣道都設(shè)置為V字形，并在V字形底端開設(shè)排水口。上述的路障筒套采用軟質(zhì)、易于收縮的材料制成。上述的主站層包含控制室主計(jì)算機(jī)，以及電路連接該控制室主計(jì)算機(jī)的主站可編程邏輯控制器，該主站可編程邏輯控制器通過總線連接從站層。上述的從站層包含若干個(gè)從站，每個(gè)從站包含有從站可編程邏輯控制器，該從站可編程邏輯控制器通過總線連接至主站層，并電路連接并控制一組上述氣閥和風(fēng)機(jī)。
上述的氣閥包含設(shè)置在氣道系統(tǒng)的管路中的鐵片，間隔設(shè)在該鐵片一側(cè)的電磁鐵，以及連接鐵片的彈性機(jī)構(gòu)；彈性機(jī)構(gòu)與電磁鐵相對(duì)設(shè)置；
上述電磁鐵電路連接從站層，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)吸引鐵片朝向電磁鐵移動(dòng)，電磁鐵斷電時(shí)彈性機(jī)構(gòu)即拉回鐵片遠(yuǎn)離電磁鐵移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣道系統(tǒng)內(nèi)氣路流通或關(guān)閉。一種如上述基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)的單段路障控制方法，其特點(diǎn)是，該方法包含以下步驟:
步驟1、主站層判斷是需要設(shè)置路障還是收回路障，若是設(shè)置路障，則通過從站層控制風(fēng)機(jī)使氣道系統(tǒng)向外鼓風(fēng)，跳轉(zhuǎn)到步驟2 ;若是收回路障，則通過從站層控制風(fēng)機(jī)使氣道系統(tǒng)吸風(fēng)，跳轉(zhuǎn)到步驟2 ;
步驟2、主站層判斷設(shè)置路障部分在公路的哪個(gè)路段，并根據(jù)判斷結(jié)果通過從站層控制該路段的電磁鐵通電，將氣門口的鐵片吸開，使該路段氣道系統(tǒng)通風(fēng)；
步驟3、主站層判斷設(shè)置路障部分是靠近路段的中間還是邊緣，根據(jù)判斷結(jié)果通過從站層控制相應(yīng)路段的氣閥控制鼓風(fēng)或吸風(fēng)，實(shí)現(xiàn)其所在路段上路障套筒吹起或吸附。本發(fā)明基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)中路障布置技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明采用PLC控制氣路，控制路障的固定與移除，便于操作，提高路障的布置效率穩(wěn)定性，大大提高工作效率，節(jié)約資源；
本發(fā)明氣道系統(tǒng)中設(shè)有排水口，解決路面和氣道系統(tǒng)中的積水問題。


圖1為本發(fā)明基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)的系統(tǒng) 圖2為本發(fā)明基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)的氣道系統(tǒng)的俯視 圖3為圖2中所示氣道系統(tǒng)的側(cè)視 圖4為本發(fā)明基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)的路障筒套的示意 圖5為本發(fā)明基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)的氣閥的側(cè)視 圖6為本發(fā)明基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)的氣閥的俯視 圖7為公路上路障及預(yù)設(shè)氣孔的部分布置示意 圖8為公路上路障及預(yù)設(shè)氣孔的布置示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。如圖1所示，本發(fā)明公開一種基于可編程邏輯控制器(PLC)控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，該路障系統(tǒng)包含主站層1、與主站層通訊連接的從站層2、與從站層2電路連接的路障控制層3。主站層I包含控制室主計(jì)算機(jī)11，以及電路連接該控制室主計(jì)算機(jī)11的主站可編程邏輯控制器12，該主站可編程邏輯控制器12通過總線連接從站層2。從站層2包含若干個(gè)從站21，每個(gè)從站21包含有從站可編程邏輯控制器，該從站可編程邏輯控制器通過總線連接至主站層1，并且電路連接并控制路障控制層3下的一組氣閥31和風(fēng)機(jī)32。本實(shí)施例中，本系統(tǒng)通過主站層I的控制室主計(jì)算機(jī)11來控制主站可編程邏輯控制器12和從站可編程邏輯控制器，主站層I是用來監(jiān)控與管理整個(gè)路障PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的情況，主站層I的每一個(gè)總控制室里的控制室主計(jì)算機(jī)11控制十段路，十段路共設(shè)置十個(gè)從站21，每個(gè)從站的PLC用來控制每段道路路障的設(shè)置。路障控制層3包含:氣道系統(tǒng)33、風(fēng)機(jī)32和氣閥31。如圖2并結(jié)合圖3和圖4所示，氣道系統(tǒng)33設(shè)置在公路路面下，該氣道系統(tǒng)33設(shè)有連通至公路路面的氣孔331，氣道系統(tǒng)33通過該氣孔331與外界連通。氣道系統(tǒng)33在路面下形成氣路網(wǎng)絡(luò)體系。氣道系統(tǒng)33中水平設(shè)置的氣道都分為若干段小氣道，每段小氣道都設(shè)置為V字形，并在V字形底端開設(shè)排水口 332。V字形便于積存在氣道系統(tǒng)33中的水流向V字形底端，通過排水口 332排水，保證氣道系統(tǒng)33中不會(huì)由于積水而造成氣路堵塞。風(fēng)機(jī)32和氣閥31設(shè)置在氣道系統(tǒng)33中，風(fēng)機(jī)32和氣閥31分成若干組分別布置在氣道系統(tǒng)33中。每組風(fēng)機(jī)32和氣閥31分別通訊連接其所在地區(qū)的從站21，風(fēng)機(jī)32由從站21控制，用于控制氣道系統(tǒng)33內(nèi)空氣正向或反向流動(dòng)，從而控制氣孔331處鼓氣或吸氣，風(fēng)機(jī)32正反轉(zhuǎn)部分采用的是軟硬件雙重互鎖，防止在風(fēng)機(jī)32正反轉(zhuǎn)切換的過程中出現(xiàn)短路而燒壞風(fēng)機(jī)。氣閥31用于控制氣道系統(tǒng)33內(nèi)氣路流通或關(guān)閉。如圖5和圖6所示，氣閥31包含設(shè)置在氣道系統(tǒng)33管路中氣門口的鐵片312，間隔設(shè)在該鐵片312 —側(cè)的電磁鐵311，以及連接鐵片312的彈性機(jī)構(gòu)313，本實(shí)施例中彈性機(jī)構(gòu)313與電磁鐵311相對(duì)設(shè)置。本實(shí)施例中彈性機(jī)構(gòu)313采用彈簧。電磁鐵311電路連接從站層2中負(fù)責(zé)該電磁鐵311所在地的從站21。當(dāng)從站21控制氣道開通時(shí)，從站21使電磁鐵311通電，電磁鐵311即吸引鐵片312朝向電磁鐵311移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣道系統(tǒng)內(nèi)氣路流通。當(dāng)從站21控制氣道關(guān)閉時(shí)，從站21使電磁鐵311斷電，電磁鐵311在不通電的情況下磁性較弱，不足以吸上鐵片312，鐵片312就會(huì)由于彈性機(jī)構(gòu)313的拉力把它遠(yuǎn)離電磁鐵311移動(dòng)，重新拉回原來的地方堵住氣道。如圖4所示，本發(fā)明基于可編程邏輯控制器(PLC)控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)包含有錐形的路障筒套4，各個(gè)路障筒套4固定在路面上設(shè)置的氣孔331中。路障筒套4采用軟質(zhì)、易于收縮的材料制成。通常路障筒套4設(shè)置在該路段各個(gè)相應(yīng)位置的氣孔331處，并收藏在其所固定的氣孔331中。當(dāng)需要在某一路段設(shè)置路障時(shí)，主站層I向從站層2中對(duì)應(yīng)該路段的從站21發(fā)送指令，該從站21控制其下風(fēng)機(jī)32啟動(dòng)、氣閥31打開，通過氣孔331對(duì)路障套筒4鼓風(fēng)，從而將路障套筒4吹起并樹立在路面對(duì)應(yīng)位置上。當(dāng)不需要路障筒套4時(shí)，主站層I向從站層2中對(duì)應(yīng)該路段的從站21發(fā)送指令，該從站21控制其下氣閥31打開，風(fēng)機(jī)32反向旋轉(zhuǎn)，通過氣孔331對(duì)路障套筒4吸風(fēng)，從而使路障套筒4從路面上收回至氣孔331中。路障筒套4底部設(shè)有固定端頭41。同時(shí)，在氣孔331與路面交匯處設(shè)有兩層鐵環(huán)
5。在布置路障筒套4時(shí)，固定端頭41用于套設(shè)在兩層鐵環(huán)5中，從而將路障筒套4固定在氣孔331中。由于在日常工作中路段整修的不確定性，所以本發(fā)明中設(shè)計(jì)每個(gè)弧形段路障設(shè)置都是獨(dú)立控制的。如圖7所示，待整修路段的路障設(shè)置一般都是弧形的。要想實(shí)現(xiàn)單段路障的獨(dú)立控制，必須將每一段路障的氣閥31獨(dú)立設(shè)置在每個(gè)弧形段的氣道入口的氣孔331處，如果對(duì)應(yīng)弧形段的氣閥打開，則該弧形段的路障筒套4被吹起，反之如果氣閥31關(guān)閉，那該弧形段的路障筒套4不會(huì)被吹起。如圖8所示，為高速公路上路障的整體布局圖，該實(shí)施例為6車道，中間為綠化帶。將公路可分為若干段，每一段可以將氣孔331預(yù)置為X型。圖中顯示公路上相鄰兩段A段和B段。本發(fā)明基于可編程邏輯控制器(PLC)控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)的單段路障控制方法包含以下步驟:
步驟1、主站層I判斷是需要設(shè)置路障還是收回路障，若是設(shè)置路障，則通過從站層2控制風(fēng)機(jī)32正傳，使氣道系統(tǒng)33向外鼓風(fēng)，跳轉(zhuǎn)到步驟2 ;若是收回路障，則通過從站層2控制風(fēng)機(jī)32反傳，使氣道系統(tǒng)33吸風(fēng)，跳轉(zhuǎn)到步驟2。步驟2、主站層I判斷設(shè)置路障部分在公路的哪個(gè)路段，以圖7為例，判斷設(shè)置路障的部分是A段還是B段，若是A段，則通過從站層2控制A段的電磁鐵311通電，磁力增強(qiáng)，將氣門口的卡口鐵片312吸開，該A路段氣道系統(tǒng)33通風(fēng)，跳轉(zhuǎn)到步驟3 ;若是B段，則通過從站層2控制B段的電磁鐵311通電，磁力增強(qiáng)，將氣門口的卡口鐵片312吸開，該B路段氣道系統(tǒng)33通風(fēng)，跳轉(zhuǎn)到步驟3。步驟3、主站層I判斷設(shè)置路障部分是靠近路段的中間還是邊緣，以圖7為例，每條路段分別由一個(gè)氣閥控制，判斷是靠近綠化帶段的路設(shè)置/收回路障還是靠路邊的兩個(gè)車道需要設(shè)置/收回路障，主站層I即根據(jù)判斷結(jié)果通過從站層2控制相應(yīng)路段的氣閥控制鼓風(fēng)或吸風(fēng)，實(shí)現(xiàn)其所在路段上路障套筒4吹起或收回。多路段路障設(shè)置可依照上述單段路障控制方法以此類推。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，其特征在于，該路障系統(tǒng)包含主站層、與所述主站層通訊連接的從站層、與所述從站層電路連接的路障控制層，以及路障筒套； 所述路障控制層包含: 設(shè)置在公路路面下的氣道系統(tǒng)，該氣道系統(tǒng)設(shè)有連通至公路路面的氣孔，氣道系統(tǒng)通過所述氣孔與外界連通； 設(shè)置在所述氣道系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)，其通訊連接所述從站層，用于控制氣道系統(tǒng)內(nèi)空氣正向或反向流動(dòng)； 設(shè)置在所述氣道系統(tǒng)中的氣閥，其通訊連接所述從站層，用于控制氣道系統(tǒng)內(nèi)氣路流通或關(guān)閉； 所述的路障筒套固定在所述氣孔處；通常所述路障筒套收藏在其對(duì)應(yīng)的其氣孔中；需設(shè)置路障時(shí)，所述風(fēng)機(jī)通過氣道系統(tǒng)對(duì)路障筒套鼓風(fēng)，使路障筒套吹起樹立在路面上；收回路障時(shí)，所述風(fēng)機(jī)通過氣道系統(tǒng)對(duì)路障筒套吸風(fēng)，將路障筒套收回至氣孔中。
2.如權(quán)利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，其特征在于，所述的氣孔與路面交匯處設(shè)有若干層金屬環(huán)；所述路障筒套底部設(shè)有固定端頭，該固定端頭套設(shè)在若干層所述金屬環(huán)中，將路障筒套固定在各對(duì)應(yīng)的氣孔中。
3.如權(quán)利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，其特征在于，所述氣道系統(tǒng)中水平設(shè)置的氣道都分為若干段小氣道，每段小氣道都設(shè)置為V字形，并在V字形底端開設(shè)排水口。
4.如權(quán)利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，其特征在于，所述的路障筒套采用軟質(zhì)、易于收縮的材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，其特征在于，所述的主站層包含控制室主計(jì)算機(jī)，以及電路連接該控制室主計(jì)算機(jī)的主站可編程邏輯控制器，該主站可編程邏輯控制器通過總線連接從站層。
6.如權(quán)利要求1或5所述的基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，其特征在于，所述的從站層包含若干個(gè)從站，每個(gè)從站包含有從站可編程邏輯控制器，該從站可編程邏輯控制器通過總線連接至主站層，并電路連接并控制一組所述氣閥和風(fēng)機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，其特征在于，所述的氣閥包含設(shè)置在氣道系統(tǒng)的管路中的鐵片，間隔設(shè)在該鐵片一側(cè)的電磁鐵，以及連接所述鐵片的彈性機(jī)構(gòu)；所述彈性機(jī)構(gòu)與電磁鐵相對(duì)設(shè)置； 所述電磁鐵電路連接從站層，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)吸引鐵片朝向電磁鐵移動(dòng)，電磁鐵斷電時(shí)彈性機(jī)構(gòu)即拉回鐵片遠(yuǎn)離電磁鐵移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣道系統(tǒng)內(nèi)氣路流通或關(guān)閉。
8.—種如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)的單段路障控制方法，其特征在于，該方法包含以下步驟: 步驟1、主站層判斷是需要設(shè)置路障還是收回路障，若是設(shè)置路障，則通過從站層控制風(fēng)機(jī)使氣道系統(tǒng)向外鼓風(fēng)，跳轉(zhuǎn)到步驟2 ;若是收回路障，則通過從站層控制風(fēng)機(jī)使氣道系統(tǒng)吸風(fēng)，跳轉(zhuǎn)到步驟2 ; 步驟2、主站層判斷設(shè) 置路障部分在公路的哪個(gè)路段，并根據(jù)判斷結(jié)果通過從站層控制該路段的電磁鐵通電，將氣門口的鐵片吸開，使該路段氣道系統(tǒng)通風(fēng)；步驟3、主站層判斷設(shè)置路障部分是靠近路段的中間還是邊緣，根據(jù)判斷結(jié)果通過從站層控制相應(yīng)路段的氣閥控制 鼓風(fēng)或吸風(fēng)，實(shí)現(xiàn)其所在路段上路障套筒吹起或吸附。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于PLC控制的高速公路吹氣式筒路障系統(tǒng)，包含主站層、與主站層連接的從站層、與從站層電路連接的路障控制層，以及路障筒套；路障控制層包含設(shè)置在公路路面下的氣道系統(tǒng)，該氣道系統(tǒng)設(shè)有連通至公路路面的氣孔；設(shè)置在氣道系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)，用于控制氣道系統(tǒng)內(nèi)空氣正向或反向流動(dòng)；設(shè)置在氣道系統(tǒng)中的氣閥，用于控制氣道系統(tǒng)內(nèi)氣路流通或關(guān)閉；路障筒套布置在路面上的氣孔處；風(fēng)機(jī)通過氣道系統(tǒng)對(duì)路障筒套鼓風(fēng)，使路障筒套吹起、樹立在路面上；風(fēng)機(jī)通過氣道系統(tǒng)對(duì)路障筒套吸風(fēng)，實(shí)現(xiàn)移除和收回路障筒套至氣孔中。本發(fā)明采用PLC控制氣路，控制路障的固定與移除，便于操作，提高路障的布置效率穩(wěn)定性，提高工作效率，節(jié)約資源。
文檔編號(hào)E01F13/04GK103114536SQ20131008667
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者朱海林, 袁敏, 李躍武, 王漫, 王席, 靳書云 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)