CN103758174B - 基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置 - Google Patents
基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，主要由安装在采砂船作业控制室内的北斗控制主机、布设在采砂船各个作业机构内的监测传感器和为该装置提供电源的工作电源；其中，所述的北斗控制主机包括MCU控制器以及分别与MCU控制器相连接的传感器接收模块、电源电路单元、北斗模块、通讯模块、存储模块和扬声器；所述的监测传感器的信号输出端与传感器接收模块相连接。该装置结构简单、设计逻辑合理、能够对采砂船作业情况进行有效监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控装置，尤其涉及了一种基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置。
背景技术
随着建筑业的快速发展，泥沙的使用量越来越大。而目前大多数泥沙均是通过采砂船在河道或海湾获取。采砂船也可叫作抽沙平台，是指利用水力的作用，将高压水枪喷射出的水柱冲起的淤泥（或细沙、海沙等）在吸沙泵的作用下有管道输送到目的地。由于沙的需求量大，采砂船的数量也越来越多，但是由于没有规范化管理，也带来了越来越多的问题，如部分采砂船无限制、无约束的在河道上任意抽沙，以及将采砂船上的废料随意排放，严重破坏了部分河道的生态环境。因此，对采砂船进行规范化管理，有效的监控采砂船的作业、弃料情况是目前急需解决的问题。
目前市场上监控装置有很多，但很多都是针对车辆行驶或是对部分特定区域进行监控而设计的；市场上还没有针对采砂船设计的监控装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、设计逻辑合理、基于北斗卫星定位信息能够对采砂船作业情况进行有效监控的装置。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，主要由安装在采砂船作业控制室内的北斗控制主机、布设在采砂船各个作业机构内的监测传感器和为该装置提供电源的工作电源；其特征在于：所述的北斗控制主机包括MCU控制器以及分别与MCU控制器相连接的传感器接收模块、电源电路单元、北斗模块、通讯模块、存储模块和扬声器；所述的监测传感器包括联接在抽沙泵电路上的抽沙泵监测传感器、联接在发动机电路上的发动机监测传感器、联接在弃料电机电路上的弃料机监测传感器和联接在传动电机电路上的传动机监测传感器，所述的抽沙泵监测传感器、发动机监测传感器、弃料机监测传感器和传动机监测传感器的信号输出端分别与传感器接收模块相连接；当抽沙泵、发动机、弃料电机或传动电机开始工作时，相应的监测传感器经由传感器接收模块向MCU控制器输出相应的信号；所述的MCU控制器通过北斗模块获取采砂船实时的位置信息，通过通讯模块与远程管理平台进行数据双向传输；
在采砂船离开停泊区驶往作业区前，监控人员在远程管理平台上设置该采砂船的作业区和弃料区的位置参数；
在采砂船正常航行时，北斗控制主机的MCU控制器将北斗模块接收的采砂船位置信息实时经由通讯模块上传给远程管理平台，并在远程管理平台装载的GIS地图上进行标注，实时显示采砂船的航行轨迹；
当采砂船进行抽沙作业时，抽沙泵监测传感器向MCU控制器输出抽沙作业信号，MCU控制器接收到抽沙作业信号后，将此时北斗模块接收的采砂船位置信息标注为作业位置信息并经由通讯模块上传给远程管理平台，远程管理平台接收到该作业位置信息后，与预先设置的该采砂船的作业区的位置参数进行比对分析；若采砂船的位置在预先设定的作业区内，将该作业位置信息进行存储；若采砂船的位置不在预先设定的作业区内，远程管理平台生成一个报警指令并发送给该采砂船的北斗控制主机，北斗控制主机的MCU控制器接收到报警指令后启动扬声器，发出警报声音；
当采砂船进行排泄废料时，弃料机监测传感器向MCU控制器输出弃料信号，MCU控制器接收到弃料信号后，将此时北斗模块接收到的采砂船位置信息标注为弃料位置信息并经由通讯模块上传给远程管理平台，远程管理平台接收到该弃料位置信息后，与预先设置的该采砂船的弃料区的位置参数进行分析比对；若采砂船的位置在预先设定的弃料区内，将该弃料位置信息进行存储；若采砂船的位置不在预先设定的弃料区内，远程管理平台生成一个报警指令并发送给该采砂船的北斗控制主机，北斗控制主机的MCU控制器接收到报警指令后启动扬声器，发出警报声音。
进一步说明，所述的电源电路单元包括电源滤波保护电路、充电电路、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路；所述的电源滤波保护电路的输入端与工作电源相连接，输出端分别连接着充电电路、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路；所述的充电电路的输出端连接着一个后备电池；所述的后备电池、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路分别与MCU控制器相连接。设计的电源电路单元可以实现工作电源过放电保护或过压保护功能：当工作电源电压过低时（低于10V），可以切换到后备电池供电；当工作电源超过极限电压（60V）立即切断外部电路，并切换到后备电池供电，后备电池保证工作3小时。
上述的开关电源还设有一个稳压3.3V输出端口和一个稳压3.9V输出端口；所述的稳压3.3V输出端口与北斗模块相连接；所述的稳压3.9V输出端口与通讯模块相连接。
进一步说明，所述的北斗控制主机内还设有分别与MCU控制器相连接的显示模块、扩展串口、摄像头接口、语音控制模块；所述的MCU控制器还设有自定义低输出接口和油路电路控制接口，所述的油路电路控制接口与采砂船的作业控制电路相连接。
本发明中的北斗控制主机具备防拆物理检测功能：北斗控制主机中的MCU控制器的油路电路控制接口通过RS232提供大于1路的开路并入船的开路保护电路，并同时提供大于1路的闭路串入船的钥匙开关或控制板电源开关。当连接线被拆除或剪断后船油电自动被锁定。工作电源拆除报警：当工作电源被拆除，MCU控制器检测不到工作电源输出的高电平开关量时自动发送工作电源拆除报警。装置断电报警：当北斗控制主机的电源被关断，将自动切换至后备电池工作，并将断电信息报告至远程管理平台。天线剪断报警：当北斗天线被剪断，MCU控制器自动将断线信息报告至远程管理平台。
进一步说明，所述的北斗模块采用以北斗卫星定位芯片为核心的定位模块；所述的通讯模块采用移动数据无线通信的SIM卡。所述的存储模块包括TF卡和铁电存储器，存储模块可以长期存储少量监测或接收到的信号数据，在通讯信号不好的情况下，也可以暂存较多实时监测或接收的信号数据，待通讯信号恢复时，补报给远程管理平台。所述的显示模块采用液晶显示屏。所述的工作电源采用蓄电池，工作电压10～60V自适应。
进一步说明，所述的北斗控制主机采用天线一体化设计，内置继电器及天线，使它拥有强大的防破坏功能：当天线遭破坏或SIM卡被拔或电源线被拔时，MCU控制器向采砂船的作业控制电路输出断油电指令。
本发明的优点：
1.结构简单、设计逻辑合理、安全可靠。
2.上级管理部门的监控系统的远程管理平台可以实时监控船只的实时位置信息，各种传感器可实时监控船只各种作业设备工作状态，充分利用北斗卫星定位技术，通过MCU控制器执行各种数据处理以及控制指令，不仅有效地对采砂船的作业状况进行监控，还可以在禁采期、禁采区违规作业时，能发出警报，提醒工作人员停止作业等。
3.本发明通过通信模块，进行无线数据移动传输，可以实现远程监控采砂船的作业情况。
附图说明
图1是本发明一实施例中结构框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例：
如图1所示，一种基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，主要由安装在采砂船作业控制室内的北斗控制主机、布设在采砂船各个作业机构内的监测传感器和为该装置提供电源的蓄电池（工作电压10～60V自适应）；其中，所述的北斗控制主机包括MCU控制器以及分别与MCU控制器相连接的传感器接收模块、电源电路单元、北斗模块、通讯模块、存储模块和扬声器；
所述的监测传感器包括联接在抽沙泵电路上的抽沙泵监测传感器、联接在发动机电路上的发动机监测传感器、联接在弃料电机电路上的弃料机监测传感器和联接在传动电机电路上的传动机监测传感器，所述的抽沙泵监测传感器、发动机监测传感器、弃料机监测传感器和传动机监测传感器的信号输出端分别与传感器接收模块相连接；当抽沙泵、发动机、弃料电机或传动电机开始工作时，相应的监测传感器经由传感器接收模块向MCU控制器输出相应的信号；
所述的电源电路单元包括电源滤波保护电路、充电电路、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路；所述的电源滤波保护电路的输入端与工作电源相连接，输出端分别连接着充电电路、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路；所述的充电电路的输出端连接着一个后备电池；所述的后备电池、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路分别与MCU控制器相连接；所述的开关电源还设有一个稳压3.3V输出端口和一个稳压3.9V输出端口；所述的稳压3.3V输出端口与北斗模块相连接；所述的稳压3.9V输出端口与通讯模块相连接；
所述的北斗控制主机内还设有分别与MCU控制器相连接的显示模块、扩展串口、摄像头接口、语音控制模块；所述的MCU控制器还设有自定义低输出接口和油路电路控制接口，所述的油路电路控制接口与采砂船的作业控制电路相连接；
所述的北斗模块采用以北斗卫星定位芯片为核心的定位模块；所述的通讯模块采用移动数据无线通信的SIM卡；所述的MCU控制器通过北斗模块获取采砂船实时的位置信息，通过通讯模块与远程管理平台进行数据双向传输；
所述的存储模块包括TF卡和铁电存储器；所述的显示模块采用液晶显示屏；
在采砂船离开停泊区驶往作业区前，监控人员在远程管理平台上设置该采砂船的作业区和弃料区的位置参数；
在采砂船正常航行时，北斗控制主机的MCU控制器将北斗模块接收的采砂船位置信息实时经由通讯模块上传给远程管理平台，并在远程管理平台装载的GIS地图上进行标注，实时显示采砂船的航行轨迹；
当采砂船进行抽沙作业时，抽沙泵监测传感器向MCU控制器输出抽沙作业信号，MCU控制器接收到抽沙作业信号后，将此时北斗模块接收的采砂船位置信息标注为作业位置信息并经由通讯模块上传给远程管理平台，远程管理平台接收到该作业位置信息后，与预先设置的该采砂船的作业区的位置参数进行比对分析；若采砂船的位置在预先设定的作业区内，将该作业位置信息进行存储；若采砂船的位置不在预先设定的作业区内，远程管理平台生成一个报警指令并发送给该采砂船的北斗控制主机，北斗控制主机的MCU控制器接收到报警指令后启动扬声器，发出警报声音；
当采砂船进行排泄废料时，弃料机监测传感器向MCU控制器输出弃料信号，MCU控制器接收到弃料信号后，将此时北斗模块接收到的采砂船位置信息标注为弃料位置信息并经由通讯模块上传给远程管理平台，远程管理平台接收到该弃料位置信息后，与预先设置的该采砂船的弃料区的位置参数进行分析比对；若采砂船的位置在预先设定的弃料区内，将该弃料位置信息进行存储；若采砂船的位置不在预先设定的弃料区内，远程管理平台生成一个报警指令并发送给该采砂船的北斗控制主机，北斗控制主机的MCU控制器接收到报警指令后启动扬声器，发出警报声音。
上述的北斗控制主机采用天线一体化设计，内置继电器及天线，使它拥有强大的防破坏功能：当天线遭破坏或SIM卡被拔或电源线被拔时，MCU控制器向采砂船的作业控制电路输出断油电指令。
Claims (9)
1.一种基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，主要由安装在采砂船作业控制室内的北斗控制主机、布设在采砂船各个作业机构内的监测传感器和为该装置提供电源的工作电源组成；其特征在于：所述的北斗控制主机包括MCU控制器以及分别与MCU控制器相连接的传感器接收模块、电源电路单元、北斗模块、通讯模块、存储模块和扬声器；所述的监测传感器包括联接在抽沙泵电路上的抽沙泵监测传感器、联接在发动机电路上的发动机监测传感器、联接在弃料电机电路上的弃料机监测传感器和联接在传动电机电路上的传动机监测传感器，所述的抽沙泵监测传感器、发动机监测传感器、弃料机监测传感器和传动机监测传感器的信号输出端分别与传感器接收模块相连接；当抽沙泵、发动机、弃料电机或传动电机开始工作时，相应的监测传感器经由传感器接收模块向MCU控制器输出相应的信号；所述的MCU控制器通过北斗模块获取采砂船实时的位置信息，通过通讯模块与远程管理平台进行数据双向传输；
在采砂船离开停泊区驶往作业区前，监控人员在远程管理平台上设置该采砂船的作业区和弃料区的位置参数；
在采砂船正常航行时，北斗控制主机的MCU控制器将北斗模块接收的采砂船位置信息实时经由通讯模块上传给远程管理平台，并在远程管理平台装载的GIS地图上进行标注，实时显示采砂船的航行轨迹；
当采砂船进行抽沙作业时，抽沙泵监测传感器向MCU控制器输出抽沙作业信号，MCU控制器接收到抽沙作业信号后，将此时北斗模块接收的采砂船位置信息标注为作业位置信息并经由通讯模块上传给远程管理平台，远程管理平台接收到该作业位置信息后，与预先设置的该采砂船的作业区的位置参数进行比对分析；若采砂船的位置在预先设定的作业区内，将该作业位置信息进行存储；若采砂船的位置不在预先设定的作业区内，远程管理平台生成一个报警指令并发送给该采砂船的北斗控制主机，北斗控制主机的MCU控制器接收到报警指令后启动扬声器，发出警报声音；
当采砂船进行排泄废料时，弃料机监测传感器向MCU控制器输出弃料信号，MCU控制器接收到弃料信号后，将此时北斗模块接收到的采砂船位置信息标注为弃料位置信息并经由通讯模块上传给远程管理平台，远程管理平台接收到该弃料位置信息后，与预先设置的该采砂船的弃料区的位置参数进行分析比对；若采砂船的位置在预先设定的弃料区内，将该弃料位置信息进行存储；若采砂船的位置不在预先设定的弃料区内，远程管理平台生成一个报警指令并发送给该采砂船的北斗控制主机，北斗控制主机的MCU控制器接收到报警指令后启动扬声器，发出警报声音。
2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其特征在于：所述的电源电路单元包括电源滤波保护电路、充电电路、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路；所述的电源滤波保护电路的输入端与工作电源相连接，输出端分别连接着充电电路、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路；所述的充电电路的输出端连接着一个后备电池；所述的后备电池、低压检测电路、断电检测电路和开关电源电路分别与MCU控制器相连接。
3.根据权利要求2所述的基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其特征在于：所述的开关电源还设有一个稳压3.3V输出端口和一个稳压3.9V输出端口；所述的稳压3.3V输出端口与北斗模块相连接；所述的稳压3.9V输出端口与通讯模块相连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其特征在于：所述的北斗控制主机内还设有分别与MCU控制器相连接的显示模块、扩展串口、摄像头接口、语音控制模块；所述的MCU控制器还设有自定义低输出接口和油路电路控制接口，所述的油路电路控制接口与采砂船的作业控制电路相连接。
5.根据权利要求4所述的基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其特征在于：所述的北斗模块采用以北斗卫星定位芯片为核心的定位模块；所述的通讯模块采用移动数据无线通信的SIM卡。
6.根据权利要求1所述的基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其特征在于：所述的存储模块包括TF卡和铁电存储器。
7.根据权利要求4所述的基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其特征在于：所述的显示模块采用液晶显示屏。
8.根据权利要求5-7任一所述的基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其特征在于：所述的工作电源采用蓄电池，工作电压10～60V自适应。
9.根据权利要求5所述的基于北斗卫星定位信息远程监控采砂船作业的装置，其特征在于：所述的北斗控制主机采用天线一体化设计，内置继电器及天线，使它拥有强大的防破坏功能：当天线遭破坏或SIM卡被拔或电源线被拔时，MCU控制器向采砂船的作业控制电路输出断油电指令。
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