CN101007616A - 通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统 - Google Patents
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Abstract
一种起重机领域的通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，包括：现场信息采集处理终端、信息远程处理终端和网络异地浏览监测及查询终端，现场信息采集处理终端与信息远程处理终端之间通过无线GPRS/GSM网络联接，网络异地浏览监测及查询终端与信息远程处理终端之间通过Internet互联网联接，现场信息采集处理终端实现对分布于各地的移动起重机械的工作状态信息实时采集及预处理，信息远程处理终端实现对各移动起重机械工作状态参数的集中显示、存储、查询、故障报警及智能维护，网络异地浏览监测及查询终端实现用户及管理员通过Internet互联网在任何地方实时监测、查讯的工作状态及维护情况。本发明具有通用性，即时性，多机监控性和适用性强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种起重机械技术领域的系统，特别涉及一种通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统。
背景技术
起重机械是市政施工及大型工程建设必不可少的建设工具，价格昂贵、结构复杂，涉及机、电、液一体化技术，而且作业环境恶劣，起重机械在工作过程中一旦发生事故则至少造成数百万的经济损失，更严重的是会造成车毁人亡，产生重大的社会影响。在起重机械作业过程中必须保证其工作的可靠性。目前起重机械一般在其驾驶室内安装监控器，可实现对其简单的操作情况进行提醒、监视，所监控的是一些事后事故及现象。而起重机械的工作性质，迫切需要一种对其内部机械状态进行实时监测的系统，通过状态参数的监测实现一些事故、故障的预测、预警，避免事故的发生，同时通过实时工作状态参数监测、记录，可对运行过程进行记录、对事故原因进行分析以及对新产品优化开发提供数据依据。
经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利《工程机械远程监控系统》，(申请号02114341.2，公开号：CN1409191A)。该专利公开了一种工程机械远程监控系统：该监控系统包括通过调制解调器与互联网相联的监控计算机，工程机械数据采集装置、PLC控制器、无线通讯处理器、GPS定位装置。PLC控制器将信号采集装置采集的工程机械参数进行处理后送到无线通讯处理器，由无线通讯处理器以无线方式发送到移动通讯网，再由移动通讯网经互联网到监控计算机。监控计算机与工程机械分别与GPS收发器相连用以定位。该监控系统存在以下不足：[1]工程机械参数采集后经PLC处理后再发送到无线通讯处理器，不同的工程机械所用PLC控制器不同，从而导致所适用的无线通讯控制器有不同的要求，监控系统不具有通用性；[2]GPS位置信息与监控状态数据信息各有不同无线收发传输系统。
中国实用新型专利《工程机械监控器》，(申请号03136600.7，公开号：CN1474242.A)。该专利公开了一种工程机械监控器：该监控器采用ARM和CAN总线技术可实现对工程机械的状态监控。该监控装置存在以下不足：是一种现场监测系统，只能由现场操作人员了解工程机械工作状态，无法由专家远程对工程机械工作情况作出监测和诊断；只能局限于单台工程机械工作状态的监测
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，使其可与所有基于CAN总线的起重机械配套使用，无需对对监控系统做任何改动，同时可实现对多台移动工作起重机械工作状态的网络化实时远程监控及网络异地浏览。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：现场信息采集处理终端、信息远程处理终端和网络异地浏览监测及查询终端，现场信息采集处理终端与信息远程处理终端之间通过无线GPRS/GSM网络联接，网络异地浏览监测及查询终端与信息远程处理终端之间通过Internet互联网联接，现场信息采集处理终端实现对分布于各地的移动起重机械的工作状态信息实时采集及预处理，信息远程处理终端实现对各移动起重机械工作状态参数的集中显示、存储、查询、故障报警及智能维护，网络异地浏览监测及查询终端实现用户及管理员通过Internet互联网在任何地方实时监测、查讯所关心起重机械的工作状态及维护情况。
所述的现场信息采集处理终端，包括若干相同现场信息功能模块。各现场信息功能模块安装在各个的移动起重机械上。每个现场信息功能模块包括：信息采集模块和信息传输模块，信息采集模块输出端接信息传输模块的输入端，信息采集模块输入端接起重机械控制系统的CAN总线，实现从起重机械控制系统的CAN总线上读取工作状态信息，并作预处理，信息传输模块输出端将信息发送到GPRS无线传输网络。
所述的信息采集模块：包括第一CAN信号收发器，第二CAN信号收发器、信息接收及预处理模块，第一CAN收发器输入端接在起重机械控制器的CAN数据线上，输出端接到信息接收及预处理模块的第一数据接收发口，实现对起重机械中液压系统、柴油机系统及电气控制系统等参数信息的电压转换；第二CAN收发器输入端接在起重机械控制器的CAN数据线上，输出端接到信息接收及预处理模块的第二数据收发口，实现对起重机械中作业状态参数信息的电压转换；
所述的信息接收及预处理模块，包括：第一数据收发口，第二数据收发口、数据分析处理器，第一数据收发口输入端与CAN信号收发器输出端相联，输出端与数据分析处理器输入端相联，实现对起重机械中液压系统、柴油机系统及电气控制系统等参数信息的接收；第二数据收发口输入端与第二CAN信号收发器输出端相联，输出端与数据分析处理器输入端相联，实现对起重机械中作业状态参数信息的接收，数据分析处理器输入端与第一数据接收口的输出端及第二数据接收口的输出端相联，输出端与信息传输模块的输入端联接：将采集到的起重机械各种工作状态信息参数进行采集、预处理，然后传送给信息传输模块，便于信息数据的有效无线传输。
所述的信息传输模块，包括：信息传输控制模块、GPRS/GSM无线通讯模块、身份识别模块、GPS定位模块。信息传输控制模块第一输入端与信息采集模块的数据分析处理器输出端，信息传输控制模块第二输入端与GPS定位模块输出端相联，输出端与GPRS/GSM无线通讯模块输入端相联：实现起重工作参数及定位信息向GPRS/GSM无线通讯模块的传输，GPRS/GSM无线通讯模块输入端与信息传输控制模块输出端相联，输出端将参数信息通过GPRS/GSM无线传到远程监控中心，身份识别模块安装在GPRS/GSM无线通讯模块，将起重机身份标识通过GPRS/GSM无线网络发送到远程信息管理终端，GPS定位模块输出端与第二信息传输控制模块输入端相联，实现起重机械当前工作位置的获取。
所述的信息远程处理终端，包括：远程数据接收功及预处理能模块、数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块、故障报警及智能维护功能模块，远程数据接收及预处理功能模块从无线GPRS/GSM网络实时接收起重机械身份标识、工作状态监测信息并做预处理，远程数据接收及预处理功能模块的输出端与数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块、故障报警及智能维护模块的输入端相联。
数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块、故障报警及智能维护模块是三个相对独立的功能模块，其输入信息均与远程数据接收及预处理功能模块的输出端相联，数据实时显示功能模块将起重机械工作状态信息分柴油机状态、力矩限制器参数、液压系统参数在监控三组以数字、曲线及柱状图显示，历史数据保存及查询功能模块实现起重机械历史工作状态的记录的保存与查询，故障报警及智能维护功能模块实现起重机故障的预报及维护策略的规划。
所述的网络异地浏览监测及查询终端：包括若干与Internet互联网电脑终端。各电脑终端通过Internet互联网络与远程信息管理终端相联。可实现用户在任何时间、任何地点通过互联网络浏览查询起重机械工作状态参数。
本发明信息采集模块安装在起重机上，起重起重机工作时，第一CAN信号收发器采集起重机控制器CAN总线上输出的发动机转速、油温、液位、系统压力及伺服压力等等参数信息，并将其转换为信息接收及预处理模块可接收的电平信号，经第一数据接收发口送到信息接收及预处理模块；第二CAN信号收发器采集起重机力矩限制器CAN总线上输出起重机力矩、主臂长度、副臂长度、起重量、倍率等等参数信息，并将其转换为信息接收及预处理模块可接收的电平信号，经第二数据接收发口送到信息接收及预处理模块。信息接收及预处理模块的数据分析处理器分别从第一数据收发口、第二数据收发口接收起重机控制器CAN总线、起重机力矩限制器CAN总线上的起重机工作参数信息，并对参数进行分析处理后传送到信息传输控制模块的第一输入端。信息传输控制模块的第二输入端同时接收GPS定位模块输出的起重机位置信息，信息传输控制模块将第一输入端和第二输入端信息综合以后输出到GPRS/GSM无线通讯模块。GPRS/GSM无线通讯模块在信息传输控制模块控制下启动工作，通过身份识别模块注册到无线通讯网络，注册成功后成为一个数据传输通道，信息传输控制模块便可通过GPRS/GSM无线通讯模块将采集并预处理后的起重机参数信息以无线方式发送到信息远程处理终端的远程数据接收及预处理功能模块，远程数据接收及预处理功能模块将收到的起重机工作参数及位置信息进行分类整理，并将结果写入数据库，供数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块和故障报警及智能维护模块调用。数据实时显示功能模块将起重机械工作状态信息分柴油机状态、力矩限制器参数、液压系统参数在监控三组以数字、曲线及柱状图显示，历史数据保存及查询功能模块实现起重机械历史工作状态的记录的保存与查询，故障报警及智能维护功能模块实现起重机故障的预报及维护策略的规划。远程数据接收及处理功能模块同时将数据处理结果向网上发布，各用户可通过Internet互联网络与远程信息管理终端相联，在任何时间、任何地点通过互联网络浏览查询起重机械工作状态参数。
本发明与现有技术相比具有以下优势：可适用于所有带CAN总线的起重机械，不必对起重机械的信号采集系统做任何改进，是一种通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统。本发明可对分布于各地的多台移动起重机械工作状态同时进行实时监测，可实现不同起重机械之间性能的比较、诊断，及时发现故障并作出智能维护策略。同时发明可通过Internet互联网络在任何地方实现对不同工作地点的移动起重机械工作状态的实时监测，不受时间、地点的限制。
附图说明
图1本发明远程在线监控系统原理图；
图2本发明现场信息采集处理终端原理图；
图3本发明现场信息采集处理终端逻辑连接示意图。
具体实施方式
下面对本发明的一实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、2所示：本实施例包括：1)现场信息采集处理终端、2)信息远程处理终端和3)网络异地浏览监测及查询终端。现场信息采集处理终端与信息远程处理终端之间通过无线GPRS/GSM网络联接，网络异地浏览监测及查询终端与信息远程处理终端之间通过Internet互联网联接。现场信息采集处理终端实现对分布于各地的移动起重机械的工作状态信息实时采集及预处理。信息远程处理终端实现对各移动起重机械工作状态参数的集中显示、存储、查询、故障报警及智能维护。网络异地浏览监测及查询终端实现用户及管理员通过Internet互联网在任何地方实时监测、查讯所关心起重机械的工作状态及维护情况。
现场信息采集处理终端包括若干相同现场信息功能模块。各现场信息功能模块安装在不同的移动起重机械上。每个现场信息功能模块包括信息采集模块和信息传输模块。信息采集模块输入端接起重机械控制系统的CAN总线，输出端接信息传输模块的输入端，信息采集模块实现从起重机械控制系统的CAN总线上读取工作状态信息，并作预处理；信息传输模块输入端接信息采集模块的输出端，其输出端将信息发送到GPRS无线传输网络
本实施例采用器件型号：
第一CAN信号收发器和第二CAN信号收发器均采用Philip公司生产的PCA82C250(以下用PCA82C250-1、PCA82C250-2表示)实现；
信息接收及预处理模块采用美国TI公司生产的双CAN口DSP芯片TMS320F2808的部分功能实现；
信息接收及预处理模块第一数据收发口采用TMS320F2808的CANTXA和CANRXA引脚实现；
信息接收及预处理模块第二数据收发口采用TMS320F2808的CANTXB和CANRXB引脚实现；
信息接收及预处理模块的数据分析处理器采用TMS320S2808的CPU实现；
信息传输控制模块上述TI公司的TMS320F2808的部分功能实现；
GPRS/GSM无线通讯模块和GPS定位模块采用西门子公司的XT55模块实现，集无线通讯功能与定位功能于一体；
身份识别模块采用通用手机SIM卡实现；
信息远程处理终端包含一个具有固定IP地址的与Internet互联网联接的计算机，包括有采用Visual Basic6.0、SQL Server和Asp.net技术编写：远程数据接收功及预处理能模块、数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块和故障报警及智能维护功能模块。
如图3所示，具体实施例组件连接方式，
[1]信息采集模块的CAN信号收发器(PCA82C250)用以将移动起重机械控制系统CAN总线上的数据电平信号转换为“0”和“1”表示的高低电平信号，“0”对应低于0.7V的电压，“1”对应高于于2.5V的电压；
[2]信息采集模块的CAN收发器1(PCA82C250-1)的CANH、CANL信号输入端分别接在起重机械控制器的CAN数据线CANH、CANL信号线上；
[3]信息采集模块的CAN收发器1(PCA82C250-1)的RXD、TXD信号输出端接到TMS320F2808的CANTXA和CANRXA引脚，实现对起重机械中液压系统、柴油机系统及电气控制系统等参数信息的电平转换；
[4]信息采集模块CAN收发器2(PCA82C250-2)的CANH、CANL信号输入端分别接在起重机械力矩限制器的CAN数据线的CANH、CANL信号线上；
[5]信息采集模块的CAN收发器2(PCA82C250-2)的RXD、TXD信号输出端接到TMS320F2808的CANTXB和CANRXB引脚实现对起重机械中作业状态参数信息的电压转换；
[6]信息接收及预处理模块的数据分析处理器(TMS320F2808的CPU)从第一数据收发口(TMS320F2808的CANTXA和CANRXA信号引脚)接收起重机械中液压系统、柴油机系统及电气控制系统等参数信息，并进行预处理；
[7]信息接收及预处理模块的数据分析处理器从第二数据收发口(TMS320F2808的CANTXB和CANRXB信号引脚)接收起重机械中作业状态参数信息，并进行预处理；
[8]数据分析处理器的输出端与信息传输模块的输入端联接，将采集到的起重机械各种工作状态信息参数进行采集、预处理，然后传送给信息传输模块，便于信息数据的有效无线传输；
[9]TMS320F2808的内部寄存器作为信息传输控制模块输入端1与信息采集模块的数据分析处理器输出端；
[10]TMS320F2808的SCIB2_TXD、SCIB2_RXD引脚作为信息传输控制模块输入端2分别与XT55中的GPS定位模块的GPS_RXD和GPS_TXD引脚端相联；
[11]TMS320F2808的SCIA_TXD、SCIA_RXD引脚作为信息传输控制模块输出端与XT55中的GPRS/GSM无线通讯模块的GSM_RXD和GSM_TXD引脚端相联；
[12]XT55中的GPRS/GSM无线通讯模块将起重机械工作参数信息通过GPRS/GSM无线网络传到远程信息管理终端；
[13]身份识别模块安装在GPRS/GSM无线通讯模块，用以标识起重机械的身份，起重机身份标识通过XT55的GPRS/GSM无线网络发送到远程信息管理终端。
本实施例PCA82C250-1作为第一CAN信号收发器，其CANH、CANL信号输入端分别接在起重机械控制器的CAN数据线CANH、CANL信号线上，将起重机械控制系统CAN总线上的数据电平信号转换为信息接收及预处理模块TMS320F2080可接收的“0”和“1”表示的高低电平信号，输出到PCA82C250-1的的RXD、TXD信号输出端，“0”对应低于0.7V的电压，“1”对应高于于2.5V的电压。PCA82C250-1的的RXD、TXD信号输出端接到TMS320F2808的CANTXA和CANRXA引脚，TMS320F2808通过PCA82C250-1实现对起重机控制器CAN总线上输出的发动机转速、油温、液位、系统压力及伺服压力等等参数信息的采集。PCA82C250-2作为第二CAN信号收发器，其CANH、CANL信号输入端分别接在起重机械力矩限制器的CAN数据线CANH、CANL信号线上，将起重机械力矩限制器的CAN数据线的数据电平信号转换为信息接收及预处理模块TMS320F2080可接收的“0”和“1”表示的高低电平信号，输出到PCA82C250-1的的RXD、TXD信号输出端，“0”对应低于0.7V的电压，“1”对应高于于2.5V的电压。PCA82C250-2的的RXD、TXD信号输出端接到TMS320F2808的CANTXB和CANRXB引脚，TMS320F2808通过PCA82C250-2实现对起重机力矩限制器CAN总线上输出的起重机力矩、主臂长度、副臂长度、起重量、倍率等等参数信息的采集。
TMS320F2808的数据分析处理器分别从CANTXA和CANRXA引脚、CANTXB和CANRXB引脚接收起重机各种工作状态参数信息，并对各种参数进行分析处理后传送到TMS320F2808中的内部寄存器。TMS320F2808的SCIB2_TXD、SCIB2_RXD引脚与XT55模块的GPS_RXD和GPS_TXD引脚相联，将起重机定位信息XT55模块中的GPS定位模块读入TMS320F2808中的信息传输控制模块。TMS320F2808的SCI_TXDA、SCI_RXDA引脚与XT55模块的GSM_RXD和GSM_TXD引脚端相联，TMS320F2808的信息传输控制模块从内部寄存器读取起重机各种工作状态参数与从GPS定位模块读入定位信息，经SCI_TXDA、SCI_RXDA传送到XT55中的GPRS/GSM无线通讯模块。XT55中的GPRS/GSM无线通讯模块在信息传输控制模块控制下启动工作，通过SIM卡注册到无线通讯网络，注册成功后成为一个数据传输通道，TMS320F2808中的信息传输控制模块便可通过XT55的GPRS/GSM无线通讯模块将采集并预处理后的起重机参数信息及定位信息以无线方式发送到信息远程处理终端。信息远程处理终端通过采用Visual Basic6.0实现的远程接收及预处理模块将收到的起重机工作参数及位置信息进行分类整理，并将结果写入采用SQL实现数据库.供采用Asp.net实现的数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块和故障报警及智能维护模块调用。数据实时显示功能模块将起重机械工作状态信息分柴油机状态、力矩限制器参数、液压系统参数在监控三组以数字、曲线及柱状图显示，历史数据保存及查询功能模块实现起重机械历史工作状态的记录的保存与查询，故障报警及智能维护功能模块实现起重机故障的预报及维护策略的规划。远程数据接收及处理功能模块同时将数据处理结果向网上发布，各用户可通过Internet互联网络与远程信息管理终端相联，在任何时间、任何地点通过互联网络浏览查询起重机械工作状态参数。
Claims (8)
1.一种通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，其特征在于，包括：现场信息采集处理终端、信息远程处理终端和网络异地浏览监测及查询终端，现场信息采集处理终端与信息远程处理终端之间通过无线GPRS/GSM网络联接，网络异地浏览监测及查询终端与信息远程处理终端之间通过Internet互联网联接，现场信息采集处理终端实现对分布于各地的移动起重机械的工作状态信息实时采集及预处理，信息远程处理终端实现对各移动起重机械工作状态参数的集中显示、存储、查询、故障报警及智能维护，网络异地浏览监测及查询终端实现用户及管理员通过Internet互联网在任何地方实时监测、查讯所关心起重机械的工作状态及维护情况。
2、根据权利要求1所述的通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，其特征是，所述的现场信息采集处理终端，包括若干相同现场信息功能模块，各现场信息功能模块安装在各个的移动起重机械上，每个现场信息功能模块包括：信息采集模块和信息传输模块，信息采集模块输出端接信息传输模块的输入端，信息采集模块输入端接起重机械控制系统的CAN总线，实现从起重机械控制系统的CAN总线上读取工作状态信息，并作预处理，信息传输模块输出端将信息发送到GPRS无线传输网络。
3、根据权利要求2所述的通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，其特征是，所述的信息采集模块，包括第一CAN信号收发器，第二CAN信号收发器、信息接收及预处理模块，第一CAN收发器输入端接在起重机械控制器的CAN数据线上，输出端接到信息接收及预处理模块的第一数据接收发口，实现对起重机械中液压系统、柴油机系统及电气控制系统等参数信息的电压转换，第二CAN收发器输入端接在起重机械控制器的CAN数据线上，输出端接到信息接收及预处理模块的第二数据收发口，实现对起重机械中作业状态参数信息的电压转换。
4、根据权利要求3所述的通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，其特征是，所述的信息接收及预处理模块，包括：第一数据收发口，第二数据收发口、数据分析处理器，第一数据收发口输入端与CAN信号收发器输出端相联，输出端与数据分析处理器输入端相联，实现对起重机械中液压系统、柴油机系统及电气控制系统等参数信息的接收，第二数据收发口输入端与第二CAN信号收发器输出端相联，输出端与数据分析处理器输入端相联，实现对起重机械中作业状态参数信息的接收，数据分析处理器输入端与第一数据接收口的输出端及第二数据接收口的输出端相联，输出端与信息传输模块的输入端联接，将采集到的起重机械各种工作状态信息参数进行采集、预处理，然后传送给信息传输模块，便于信息数据的有效无线传输。
5、根据权利要求2所述的通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，其特征是，所述的信息传输模块，包括：信息传输控制模块、GPRS/GSM无线通讯模块、身份识别模块、GPS定位模块，信息传输控制模块第一输入端与信息采集模块的数据分析处理器输出端，信息传输控制模块第二输入端与GPS定位模块输出端相联，输出端与GPRS/GSM无线通讯模块输入端相联，实现起重工作参数及定位信息向GPRS/GSM无线通讯模块的传输，GPRS/GSM无线通讯模块输入端与信息传输控制模块输出端相联，输出端将参数信息通过GPRS/GSM无线传到远程监控中心，身份识别模块安装在GPRS/GSM无线通讯模块，将起重机身份标识通过GPRS/GSM无线网络发送到远程信息管理终端，GPS定位模块输出端与第二信息传输控制模块输入端相联，实现起重机械当前工作位置的获取。
6、根据权利要求1所述的通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，其特征是，所述的信息远程处理终端，包括：远程数据接收功及预处理能模块、数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块、故障报警及智能维护功能模块，远程数据接收及预处理功能模块从无线GPRS/GSM网络实时接收起重机械身份标识、工作状态监测信息并做预处理，远程数据接收及预处理功能模块的输出端与数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块、故障报警及智能维护模块的输入端相联。
7、根据权利要求6所述的通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，其特征是，所述的数据实时显示功能模块、历史数据保存及查询功能模块、故障报警及智能维护模块是三个相对独立的功能模块，其输入信息均与远程数据接收及预处理功能模块的输出端相联，数据实时显示功能模块将起重机械工作状态信息分柴油机状态、力矩限制器参数、液压系统参数在监控三组以数字、曲线及柱状图显示，历史数据保存及查询功能模块实现起重机械历史工作状态的记录的保存与查询，故障报警及智能维护功能模块实现起重机故障的预报及维护策略的规划。
8、根据权利要求1所述的通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统，其特征是，所述的网络异地浏览监测及查询终端，包括若干与Internet互联网电脑终端。各电脑终端通过Internet互联网络与远程信息管理终端相联，可实现用户在任何时间、任何地点通过互联网络浏览查询起重机械工作状态参数。
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| CN 200710036549 CN101007616A (zh) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | 通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN101007616A true CN101007616A (zh) | 2007-08-01 |
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| CN 200710036549 Pending CN101007616A (zh) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | 通用移动起重机械工作状态远程在线监控系统 |
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