CN103472819B - 汽车起重机作业可靠性试验远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车起重机作业可靠性试验远程监测系统，包括分布在起重机上的无线数据采集节点、远程数据采集控制器、远程视频监控装置和监测中心。无线数据采集节点采集可靠性试验项目的循环次数，通过无线网络传输到远程数据采集控制器，远程数据采集控制器和远程视频监控装置通过线缆连接，控制器既可独立控制远程视频监控装置，又可通过无线移动通信网络（GPRS/3G等）与互联网的无缝连接与监控中心远程通信，监控中心通过互联网实现数据的自动监测、实时动态显示和远程视频监控。该系统可以替代人工现场目测方式，降低作业强度，提高人力资源利用率。

Description

汽车起重机作业可靠性试验远程监测系统

技术领域

本发明涉及汽车起重机作业可靠性试验远程监测系统，属于汽车起重机可靠性检测技术领域。

背景技术

汽车起重机作业可靠性试验是研究和提高其可靠性的重要手段，也是新产品定型、质量考核与评定的重要内容。汽车起重机作业可靠性试验项目多，包括基本臂起升回转循环试验、中长臂起升变幅回转循环试验、最长主臂起升回转循环试验、空载吊臂伸缩循环试验、副臂起升回转循环试验、支腿收放循环试验，以25t的型号为QY25B5的福田汽车起重机为例，上述试验总循环次数及每次循环时间分别为：3000和74s、1500和140s、1500和145s、400和150s、500和170s、100和60s，每个项目都是按国家标准规定的动作周而复始地完成，总的试验次数多达7000次，以1天8小时计，纯作业时间近1一个月，如果加上维修、保养的时间，总的作业周期长达1个多月。目前，起重机作业可靠性主要在试验场集中强化试验，由制造厂配备足够的操作人员，国家工程机械质量监督检验中心派专人现场记录和监督，由于没有相应的检测系统，检测人员只能现场目测计数，劳动强度大，检测人员难于自始至终认真记录，易于流于形式，影响了作业可靠性试验的客观性。另外，由于检测机构人员有限，1人只能负责1个地方，当多个地方需要同时试验时，就需要投入相应多的人力物力，人力资源利用率低。

因此，有必要开发一种远程监测系统。

发明内容

要解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种汽车起重机作业可靠性试验远程监测系统，可以实现汽车起重机作业可靠性各检测项目循环次数的自动计数和远程监测，能降低劳动强度、提高资源利用率、减少人力物力投入，为试验的科学性和客观性提供技术支持。

技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种汽车起重机作业可靠性远程监测系统，所述系统包括：分布在起重机上的无线数据采集节点，用于采集可靠性试验项目的循环次数，通过无线网络（ZigBee、Wi-Fi等）传输给远程数据采集控制器；远程数据采集控制器，放置在作业现场，与分布在起重机上的无线数据采集节点通讯，对传给的数据进行融合，同时采集现场的位置信息、作业图像信息，将这些数据和信息通过无线移动通信网络（GPRS,3G等）传输到监控中心；远程视频监控装置，与远程数据采集控制器通过线缆相连，接受其控制，用于监视现场作业工况，为试验的客观性提供依据；监控中心，通过互联网与远程数据采集控制器通讯，用于对接收到的数据，包括试验项目的循环次数、位置信息和图像信息等进行处理，以实现可靠性试验数据的自动监测，实时动态显示和远程视频监控。

所述无线数据采集节点包括如下的一种或者多种：基本臂起升回转循环次数采集节点、中长臂起升变幅回转循环次数采集节点、最长主臂起升回转循环次数采集节点、副臂起升回转循环次数采集节点、吊臂伸缩循环次数采集节点、支腿收放循环次数采集节点；

所述无线数据采集节点，包括传感器、存储单元、单片机、供电单元和无线通讯单元；其中，

所述传感器，用于采集各试验项目中回转、变幅或收放状态以及无线测量起升高度、伸缩长度等参数；其中，所述基本臂起升回转循环次数采集节点、最长主臂起升回转循环次数采集节点和副臂起升回转循环次数采集节点的传感器，均包括吊臂回转次数检测传感器、吊臂起升高度检测传感器；

中长臂起升变幅回转循环次数采集节点的传感器，包括吊臂回转次数检测传感器、吊臂变幅次数检测传感器、吊臂起升高度检测传感器；

所述吊臂伸缩循环次数采集节点的传感器，包括吊臂伸缩长度检测传感器；

所述支腿收放循环次数采集节点的传感器，包括支腿水平伸缩次数检测传感器、支腿垂直收放次数检测传感器。

所述单片机，包括单片机外围电路，根据传感器输出状态信号、起升高度以及设定的最大、最小高度阈值，用于自动判断起升回转、起升变幅回转等的循环次数，根据传感器无线测量伸缩长度和设定的最大、最小伸缩阈值，用于自动判断伸缩循环次数，根据传感器输出状态信号，用于自动判断收放循环次数；

所述存储单元，用于存储各项目循环次数；

所述无线通讯单元，用于接收无线数据汇聚节点传来的命令并传输给单片机，所述单片机根据该命令将各项目循环次数通过无线通讯单元传输到无线数据汇聚节点，还用于与起升高度、伸缩长度等无线测距传感器的通讯，将高度或者长度传输给所述单片机。

所述远程数据采集控制器包括GPS信息采集单元、显示单元、云台与摄像头控制单元、视频编码单元、供电单元、处理单元、存储单元、无线数据汇聚节点、通讯异常报警单元；其中，

所述处理单元，包括高性能微处理器和外围电路模块，与所述GPS信息采集单元、视频编码单元、无线数据汇集节点均为串口连接，与所述视频编码单元与处理单元还通过网口连接，所述云台与摄像头控制单元与视频编码单元也为串口连接；所述处理单元，用于通过无线数据汇集节点利用无线网络向无线数据采集节点发送指令，并对传回的数据进行分析、处理，用于利用视频编码单元通过网口获取图像信息，利用视频编码单元通过串口向云台与摄像头控制单元发送指令，实现对远程视频监控装置的控制，用于将图像信息和数据输出到显示单元显示，用于将数据存储在存储单元，还用于对与无线数据采集单元的通讯进行监视，当通讯异常时，将报警信息通过通讯异常报警单元发出，还用于通过GPS信息采集单元获取试验位置信息；

所述远程视频监控装置，包括云台、摄像头和三脚架，所述云台固定在三脚架上，所述摄像头固定在云台上；

所述供电单元，用于向控制器内的其他单元供电以及远程视频监控装置中的云台和摄像头供电。

所述云台和摄像头控制端口与所述云台和摄像头控制单元通过线缆连接，所述摄像头视频输出端口与所述视频编码单元视频输入接口通过线缆连接；

所述监控中心通过互联网，利用无线移动通信网络与互联网的无缝连接，向视频编码单元发送数据呼叫指令，所述视频编码单元通过串口将指令输出到所述处理单元，实现与处理单元的数据交互；

所述监控中心，还用于通过互联网向所述视频编码单元发送打开视频传输通道指令或云台与摄像头控制指令，实现图像的远程监测和云台与摄像头的远程控制。

有益效果

通过该系统，能实现作业可靠性各检测项目循环次数的自动计数，可以替代人工现场目测方式，能大大降低作业强度；无线通讯方式能避免有线方式带来的极大束缚，使用非常灵活；无线数据采集节点和远程数据采集控制器均有独立的存储单元，能对数据起双重保护作用，防止数据丢失；检测人员利用该系统能实现远程办公，只需利用互联网就能实现对不同型号、不同地点的监测，1人就可以同时负责多个试验，能大大提高人力资源利用率；该系统具有的远程视频监控功能，为试验的客观性和科学性提供了依据。

附图说明

图1是本发明实施例一种汽车起重机作业可靠性试验远程监测系统示意图；

图2是本发明实施例无线数据采集节点在汽车起重机上的位置分布图；

图3是本发明实施例无线数据采集节点内部结构示意图；

图4是本发明实施例远程数据采集控制器结构示意图；

图5是本发明实施例远程视频监测装置与远程数据采集控制器组装示意图；

图6是本发明实施例监控中心软件组成模块示意图。

具体实施方式

下面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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例

如图1所示，为本发明实施例一种汽车起重机作业可靠性试验远程监测系统示意图，所述系统包括：

分布在汽车起重机上的无线数据采集节点1，用于判断各可靠性试验项目的循环次数，通过无线网络（ZigBee、Wi-Fi等）传输给远程数据采集控制器；

远程数据采集控制器2，放置在作业现场的安全半径范围外，通过无线网络与分布在起重机上的无线数据采集节点通讯，对传给的数据进行融合，同时采集现场的位置信息、作业图像信息，将这些数据和信息通过无线移动通信网络（GPRS,3G等）传输到监控中心；

远程视频监控装置3，放置在作业现场的安全半径范围外，与远程数据采集控制器相连并接受其控制，用于监视现场作业工况，为试验的客观性提供依据；

监控中心4，通过互联网，利用无线移动通信网络与互联网的无缝连接，用于对接收到的所述采集数据包括试验项目的循环次数、位置信息和图像信息进行处理，以实现可靠性试验数据的实时监测，同时通过远程数据采集控制器实现对远程视频监控装置的控制。

如图2所示，为本发明实施例无线数据采集节点在汽车起重机上的位置分布图，所述采集节点包括：

中长臂起升变幅回转循环次数采集节点1、基本臂起升回转循环次数采集节点2、最长主臂起升回转循环次数采集节点3、副臂起升回转循环次数采集节点4、吊臂伸缩循环次数采集节点7、支腿收放循环次数采集节点8，其中，

所述基本臂起升回转循环次数采集节点2、最长主臂起升回转循环次数采集节点3和副臂起升回转循环次数采集节点4的硬件组成相同，不同点在于检测的吊臂起升高度不同，设定的最大起升高度和最小起升高度阈值不同；

可选的，吊臂起升高度的检测和吊臂伸缩长度的检测可以共用一对无线测距传感器601和602；

可选的，回转状态可以由1对成180°左右对称的霍尔传感器501、502来检测，变幅状态可以由1只霍尔传感器503检来测，水平支腿头部、尾部和垂直支腿等的收放状态分别可以由3只霍尔传感器504、505与506来检测。

可选的，如图3所示，为本发明实施例无线数据采集节点内部结构示意图，可以包括：

存储单元101，用于存储单片机判断的各项目的循环次数；

单片机102，包括单片机外围电路，根据传感器输出状态信号以及起升高度，用于自动判断起升回转、起升变幅回转或收放等的循环次数，用于根据伸缩长度和设定的最大、最小长度阈值，判断伸缩循环次数；

无线通讯单元103，与单片机通过RS232串口连接，接收远程数据采集控制器发送的指令并将单片机输出给的数据通过无线网络返给数据采集控制器，还用于与起升高度、伸缩长度等无线测距传感器的通讯，将高度或者长度传输给所述单片机；

供电单元104，无线数据采集节点内的其他单元和霍尔传感器均由其供电。

如图4所示，为本发明实施例远程数据采集控制器内部结构示意图，所述控制器组成包括：GPS信息采集单元201、显示单元202、云台与摄像头控制单元203、视频编码单元204、供电单元205、处理单元206、存储单元207、通讯异常报警单元208、无线数据采集汇聚节点209，其中，

处理单元206，包括高性能微处理器和外围电路，通过RS232串口从GPS信息采集单元201获取试验所在位置信息，通过RS232串口向无线数据汇集节点209输出数据采集指令，无线数据汇集节点209利用无线网络利用无线网络向无线数据采集节点发送指令，并将传回的数据输入到处理单元206，用于数据分析处理，通过RJ45网口从视频编码单元204获取图像信息，通过RS232串口向视频编码单元204发送云台或摄像头控制指令，视频编码单元204通过RS485串口将指令输出到云台与摄像头控制单元203，实现云台或摄像的控制，所述处理单元206将无线数据汇聚节点209传回的数据和从视频编码单元204获取的图像输出到显示单元202显示，同时将这些数据在存储单元207保存，所述处理单元206对与无线数据采集节点的通讯进行实时侦测，当通讯异常时，将报警信息通过通讯异常报警单元208给出，采集控制器内的其他单元的电源均由供电单元205提供。

如图5所示，为本发明实施例远程视频监测装置与远程数据采集控制器组装示意图，包括：摄像头301、云台302、三脚架303、办公桌501；其中，

摄像头301安装在云台302上，能随水平和上下转动；

云台302安装在三脚架303上，整套装置放置在地面上；

远程数据采集控制器放置在办公桌501上，摄像头301的视频输出端和远程数据采集控制器中视频编码单元204的视频输入端通过线缆连接，云台与摄像头控制端和远程数据采集控制器中云台与摄像头控制单元203的云台与摄像头控制接口通过线缆连接。

可选的，如图6所示为本发明实施例监控中心软件组成模块示意图，该中心软件可以包括如下模块中的一种或者多种：图像显示模块401、云台与摄像头控制模块402、数据发送模块403、数据分析模块404、数据存储模块405、数据显示模块406、地图管理模块407等，其中，

所述图像显示模块401，用于监视远程作业现场试验工况，为试验的客观性提供依据；

所述云台与摄像头控制模块402，用于控制远程视频监控装置；

所述数据发送模块403，用于向所述远程数据采集控制器发送呼叫数据指令；

所述数据分析模块404，用于从传回的数据中解析各项目的循环次数；

所述数据存储模块405，用于通过数据库系统对采集数据进行保存；

所述数据显示模块406，用于显示可靠性试验项目中的循环次数；

所述地图管理模块407，用于提供地图界面，将所述试验地点所在位置标注在地图上，以方便用户在所述地图上查看所监控的试验位置。

以下对整个远程监测流程做出如下说明：

①选择测试项目，根据所选项目选择无线数据采集节点，然后安装相应的传感器，比如当测试基本臂起升回转循环次数时，将霍尔传感器501和502安装在如图2所示的位置，将无线测距传感器601和602（图2中虚线所示）安装在图2所示位置，基本臂状态下的最大阈值和最小阈值在测试之前已经写到单片机中；

②把远程数据采集控制器放置在办公桌上，将远程数据采集控制器的视频输入接口、云台与摄像头控制端口和远程视频监测装置中的视频输出、云台与摄像头控制端分别通过线缆连接，并将它们放到合适的位置，能监测起重机的整个工作过程；

③开启无线数据采集节点和远程数据采集控制器的电源，系统开始工作；

④无线数据采集节点内的单片机实时从霍尔传感器获取状态量，利用无线通讯单元实时从无线测距传感器获取吊臂起升高度，当霍尔传感器501、502的触发顺序按501→502→502→501，然后无线测距传感器601、602之间的相对高度超过最大阈值或小于最小阈值的顺序按：超过最大阈值→小于最小阈值→超过最大阈值，两者先后满足时，则单片机计吊臂起升回转循环次数1次，并保存在存储单元；

⑤当远程数据采集控制器内的处理单元通过无线数据汇聚节点利用无线网络向无线数据采集节点发送数据呼叫指令，采集节点内的无线通讯单元将指令传输到单片机，单片机从存储单元获取基本臂起升回转循环次数，然后输出到无线通讯单元，利用无线网络将数据返回无线数据汇聚节点，最终传输到处理单元，由处理单元进行分析、处理，输出到显示单元显示，并在存储单元存储；

⑥当远程监控中心需要查看试验数据时，监控中心软件中的数据发送模块通过互联网向远程数据采集控制器内的视频编码单元发送指令，编码单元通过RS232串口将指令传输到处理单元，处理单元从存储单元获取各个检测项目的循环次数，将其打包处理，然后传输到视频编码单元，视频编码单元利用无线移动通信网络（GPRS/3G等）将数据传输到监控中心，监控中心的数据分析模块从传回的数据中解析各个项目的循环次数，输出到数据显示模块显示，并将数据保存到数据存储模块；当所传的数据中包含试验地点所在的位置信息（经纬度等）时，将试验地点在地图上显示，并可进行放大、缩小、平移等的一系列操作；当需要查看监视图像时，数据发送模块向视频编码单元发送打开视频传输通道指令，建立视频无线传输通道，视频编码单元将编码后的视频通过视频传输通道传输到监控中心，在图像显示模块显示；当需要对云台或摄像控制时，数据发送模块向视频编码单元发送云台或摄像头控制指令，视频编码单元通过RS485串口将命令传输到云台或摄像头控制指令，实现云台的水平转动、上下转动等操作，或图像放大、缩小、聚焦等操作。

其他项目循环次数的检测流程和此类似，不同的是在最长主臂起升回转循环次数和副臂起升回转循环次数检测中的吊臂起升高度最大阈值和最小阈值设置不同，中长臂起升变幅回转检测中增加了变幅检测并且最大阈值和最小阈值设置也和基本臂的不同，在支腿收放循环检测过程中没有用到无线测距传感器，在吊臂伸缩循环检测过程中只用了无线测距传感器601和602，其他过程和基本臂的相同，在此不再赘述。

Claims (7)

1.一种汽车起重机作业可靠性试验远程监测系统，其特征在于，所述系统包括：

分布在起重机上的无线数据采集节点，由传感器、存储单元、单片机、供电单元和无线通讯单元组成，用于判断可靠性试验项目的循环次数，通过无线网络传输给远程数据采集控制器；

其中，所述传感器，用于采集各试验项目中回转、变幅或收放状态以及无线测量起升高度或伸缩长度；

所述单片机，包括单片机外围电路，根据传感器输出状态信号、起升高度以及设定的最大、最小高度阈值，用于自动判断起升回转、起升变幅回转的循环次数，根据传感器无线测量伸缩长度和设定的最大、最小伸缩阈值，用于自动判断伸缩循环次数，根据传感器输出状态信号，用于自动判断收放循环次数；

所述存储单元，用于存储各项目循环次数；

所述无线通讯单元，用于接收无线数据汇聚节点传来的命令并传输给单片机，所述单片机根据该命令将各项目循环次数通过无线通讯单元传输到无线数据汇聚节点，还用于与起升高度、伸缩长度无线测距传感器的通讯，将高度或者长度传输给所述单片机；远程数据采集控制器，放置在作业现场，与分布在起重机上的无线数据采集节点通讯，对传给的数据进行融合，同时采集现场的位置信息、作业图像信息，将这些数据和信息通过无线移动通信网络传输到监控中心；

远程视频监控装置，包括云台、摄像头和三脚架，与远程数据采集控制器通过线缆相连，接受其控制，用于监视现场作业工况，为试验的客观性提供依据；

其中，所述云台固定在三脚架上，能随三脚架升降、水平转动、上下转动；

所述摄像头固定在云台上，能随云台水平转动、上下转动；

监控中心，通过互联网，利用无线移动通信网络与互联网的无缝连接与远程数据采集控制器通讯，用于对接收到的数据，包括试验项目的循环次数、位置信息和图像信息进行处理，以实现可靠性试验数据的自动监测，实时动态显示和远程视频监控。

2.如权利要求1所述远程监测系统，其特征在于，所述无线数据采集节点包括如下的一种或者多种：基本臂起升回转循环次数采集节点、中长臂起升变幅回转循环次数采集节点、最长主臂起升回转循环次数采集节点、副臂起升回转循环次数采集节点、吊臂伸缩循环次数采集节点、支腿收放循环次数采集节点。

3.如权利要求2所述远程监测系统，其特征在于，所述基本臂起升回转循环次数采集节点、最长主臂起升回转循环次数采集节点和副臂起升回转循环次数采集节点的传感器，均包括吊臂回转次数检测传感器、吊臂起升高度检测传感器；

所述中长臂起升变幅回转循环次数采集节点的传感器，包括吊臂回转次数检测传感器、吊臂变幅次数检测传感器、吊臂起升高度检测传感器；

所述吊臂伸缩循环次数采集节点的传感器，包括吊臂伸缩长度检测传感器；

所述支腿收放循环次数采集节点的传感器，包括支腿水平伸缩次数检测传感器、支腿垂直收放次数检测传感器。

4.如权利要求1所述远程监测系统，其特征在于，所述远程数据采集控制器包括GPS信息采集单元、显示单元、云台与摄像头控制单元、视频编码单元、供电单元、处理单元、存储单元、无线数据汇聚节点、通讯异常报警单元；其中，

所述处理单元，包括微处理器和外围电路模块；

所述处理单元，用于通过无线数据汇聚节点利用无线网络向无线数据采集节点发送指令，并对传回的数据进行分析处理；

所述处理单元，还用于利用视频编码单元获取图像信息，利用视频编码单元向云台与摄像头控制单元发送命令，实现对远程视频监控装置的控制；

所述处理单元，还用于将图像信息和数据通过显示单元显示，并将数据存储在存储单元；

所述处理单元，还用于对与无线数据采集节点的通讯进行监视，当通讯异常时，将报警信息通过通讯异常报警单元发出；

所述处理单元，还用于通过GPS信息采集单元获取作业位置信息；

所述GPS信息采集单元、视频编码单元、无线数据汇聚节点和处理单元均为串口连接；

所述视频编码单元与处理单元还通过网口连接；

所述云台与摄像头控制单元与视频编码单元也为串口连接；

所述供电单元，用于向远程数据采集控制器内的其他单元供电。

5.如权利要求4所述远程监测系统，其特征在于，云台和摄像头控制端口与所述云台和摄像头控制单元通过线缆连接，所述摄像头的视频输出端口与所述视频编码单元的视频输入接口通过线缆连接；

所述云台与摄像头，均由远程数据采集控制器内的所述供电单元供电。

6.如权利要求4所述远程监测系统，其特征在于，所述监控中心的监控软件包括如下模块：图像显示模块、云台与摄像头控制模块、数据发送模块、数据分析模块、数据存储模块、数据显示模块、地图管理模块；其中，

所述图像显示模块，用于监视远程作业现场试验工况，为试验的客观性提供依据；

所述云台与摄像头控制模块，用于控制远程视频监控装置；

所述数据发送模块，用于向所述远程数据采集控制器发送呼叫数据指令；

所述数据分析模块，用于从传回的数据中解析各项目的循环次数；

所述数据存储模块，用于通过数据库系统对采集数据进行保存；

所述数据显示模块，用于显示可靠性试验项目中的循环次数；

所述地图管理模块，用于提供地图界面，将试验地点所在位置标注在地图上，以方便用户在所述地图上查看所监控的试验位置。

7.如权利要求6所述远程监测系统，其特征在于，所述数据发送模块，用于通过互联网向所述视频编码单元发送数据呼叫指令，所述视频编码单元通过串口将指令输出到所述处理单元，所述处理单元将数据打包，然后返给所述视频编码单元，所述视频编码单元通过无线移动通信网络将数据传输到所述监控中心，所述数据分析模块从传回的数据中解析出各项目的循环次数，在所述数据显示模块显示，并存储在所述数据存储模块，所述的数据还包括试验地点所在的位置信息，用于在地图管理模块显示；

所述图像显示模块，用于通过数据发送模块利用互联网向视频编码单元发送打开视频传输通道指令，建立视频无线传输通道，所述视频编码单元通过所述视频传输通道将编码后的图像传输到监控中心，在所述图像显示模块显示；

所述数据发送模块，还用于通过互联网向所述视频编码单元发送云台或摄像头控制命令，所述视频编码单元将命令传输到云台与摄像头控制单元，实现对云台或摄像头的控制。