CN104536329B - 路面摊铺作业自动化监控系统及其实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及路面摊铺作业自动化监控系统，包括四个子系统，分别是摊铺机系统、卸料机系统、装料机装料系统和通讯系统；摊铺机系统包括ARM9单片机、Wi‑Fi模块、遥控开关发射器和摊铺机系统RFID阅读器，卸料机系统包括单片机，遥控开关接收器、两个不同ID的第一RFID有源标签和第二RFID有源标签、霍尔式位移传感器、贴在卸料机移动悬架上的磁铁和电磁阀，装料机装料系统的结构与摊铺机系统的结构相同，通讯系统包括计算器网络终端、网络服务器、3G模块和无线路由器，计算器网络终端通过网络服务器连接3G模块，无线路由器与3G模块连接。
Description
技术领域
本发明涉及智能检测管理系统领域，尤其涉及路面摊铺作业自动化监控系统及其实施方法。
背景技术
在大中型路面摊铺作业时，往往需要很多的特种车辆共同协作来完成，由于机械化的改造，人们有时候对众多的机器进行管理时不免会有疏漏，对机械的施工质量便会造成影响，对以工作量为依据的工资体系也会造成困扰，人的工作强度依旧很大。如果有能够自动记录车辆施工过程的设备，检测车辆的整个施工过程以及对其工作质量进行监控，就能大大降低人的劳动强度，并且提高施工质量和整个工资体系的精确度。
本发明主要解决的技术问题是在大型施工时，由于卸料车众多，以及在宽路面施工时也会增加摊铺机的数量，在以工作次数为薪资计算的体系中，计算卸料车的装卸料过程很重要，但是往往需要很多的人力成本，而且计算不能达到满意的精确度和可信度，同时，摊铺机的工作参数也很少有相应的电子记录来供施工后期进行核查。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供的路面摊铺作业自动化监控系统及其实施方法。
本发明提供的路面摊铺作业自动化监控系统，包括四个子系统，分别是摊铺机系统、卸料机系统、装料机装料系统和通讯系统；
所述摊铺机系统包括ARM9单片机、Wi-Fi模块、遥控开关发射器和摊铺机系统RFID阅读器，所述Wi-Fi模块、遥控开关发射器和摊铺机系统RFID阅读器均与所述ARM9单片机连接；
所述卸料机系统包括单片机，遥控开关接收器、两个不同ID的第一RFID有源标签和第二RFID有源标签、霍尔式位移传感器、贴在卸料机移动悬架上的磁铁和电磁阀，所述遥控开关接收器、霍尔式位移传感器和电磁阀均与所述单片机连接，所述第一RFID有源标签和第二RFID有源标签均与电磁阀连接，所述霍尔式位移传感器与所述磁铁磁感应连接；
所述装料机装料系统的结构与摊铺机系统的结构相同，包括ARM9单片机、Wi-Fi模块、遥控开关发射器和装料机装料系统RFID阅读器；
所述通讯系统包括计算器网络终端、网络服务器、3G模块和无线路由器，所述计算器网络终端通过网络服务器连接3G模块，无线路由器与3G模块连接，无线路由器与所述摊铺机系统中的Wi-Fi模块和所述装料机装料系统中的Wi-Fi模块无线连接。
本发明还提供了路面摊铺作业自动化监控系统的实施方法，从装料开始，卸料车进入装料区域，装料机装料系统的遥控开关发射器发出启动标签信号，装料机装料系统RFID阅读器采用呼叫模式处于待读状态，卸料机系统的遥控开关接收器收到信号，内部解码后启动第一RFID有源标签的开关，卸料车空载时，车斗与车架的距离较远，霍尔式位移传感器与磁铁距离远，霍尔式位移传感器输出低电平，单片机使第二RFID有源标签切入电路，待收到装料机装料系统中的装料机装料系统RFID阅读器信号后，发出自己的ID，装料机装料系统RFID阅读器收到ID后返回收到确认信号，装料机装料系统RFID阅读器转换成点名模式，自动切换到第一RFID有源标签进行点名，此时卸料车进行装料；
当卸料车装料到设定值时，霍尔式位移传感器与车斗上的磁铁的距离达到最近，霍尔式位移传感器输出高电平，单片机根据电信号转换到相应第一RFID有源标签或第二RFID有源标签上，第一RFID有源标签或第二RFID有源标签向装料机装料系统内的装料机装料系统RFID阅读器发送相应的ID，标识已经装满，装料机装料系统RFID阅读器收到ID后通过单片机对装料机装料系统内的遥控开关发射器进行发射操作，发射关闭信号，遥控开关接收器收到关闭信号后进行解码，关闭整个标签系统，并且等待摊铺机系统上的遥控开关发射器的开机信号才能重新打开设备；
当卸料车开进摊铺机附近，摊铺机系统上的遥控开关发射器以一定频率发射开启信号，此时，卸料车收到开机信号，开启第一RFID有源标签或第二RFID有源标签，此时霍尔式位移传感器与车斗上的磁铁的距离近，输出高电平，连接相应ID的第一RFID有源标签或第二RFID有源标签，摊铺机系统上的摊铺机系统RFID阅读器处于呼叫模式发出阅读信号，第一RFID有源标签或第二RFID有源标签收到摊铺机系统RFID阅读器的阅读信号后返回自己的ID，当摊铺机系统RFID阅读器读到ID后，给ARM9单片机信号，关闭遥控开关发射器，不再使其他卸料车设备开启，其中已经开启的不关闭，并且摊铺机系统RFID阅读器改成点名模式，向第一RFID有源标签或第二RFID有源标签的特定ID发送阅读请求，当卸料完成后，霍尔式位移传感器变成低电平状态，通过单片机使相应的ID的第一RFID有源标签或第二RFID有源标签切换入电路，当摊铺机系统RFID阅读器读到ID后，使遥控开关发射器关闭第一RFID有源标签和第二RFID有源标签，然后遥控开关接收器只有受到装料机装料系统的遥控开关发射器信号后才能开启。
整个系统通过通讯系统的计算器网络终端来进行远程控制，计算器网络终端通过网络服务器连接3G模块，3G模块通过无线路由器分别与摊铺机系统上的Wi-Fi模块和装料机装料系统上的Wi-Fi模块连接，并控制摊铺机系统和装料机装料系统。
本发明提供的路面摊铺作业自动化监控系统及其实施方法的优点在于：在大型施工时，由于卸料车众多，以及在宽路面施工时也会增加摊铺机的数量，在以工作次数为薪资计算的体系中，计算卸料车的装卸料过程很重要，本发明提供的自动化监控，节省大量人力成本，而且计算能达到满意的精确度和可信度，同时，摊铺机的工作参数也可以通过电子记录来供施工后期进行核查，卸料车的工作过程，包括卸料车在何时装料，在何时卸料，将沥青石料混合物供给了哪个摊铺机，并在记录设备上提供与摊铺机相连的接口，用以上传从摊铺机上测量的参数或者摊铺机系统本身设定的参数。同时将记录上传到网络终端，存储到相应的服务器，以备审查和结算工资时使用。
附图说明
图1为现有技术中路面摊铺作业自动化监控系统的模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为现有技术中路面摊铺作业自动化监控系统的模块示意图。
路面摊铺作业自动化监控系统，包括四个子系统，分别是摊铺机系统10、卸料机系统20、装料机装料系统30和通讯系统40；
所述摊铺机系统10包括ARM9单片机11、Wi-Fi模块12、遥控开关发射器13和摊铺机系统RFID阅读器14，所述Wi-Fi模块12、遥控开关发射器13和摊铺机系统RFID阅读器14均与所述ARM9单片机11连接；
所述卸料机系统20包括单片机21，遥控开关接收器22、两个不同ID的第一RFID有源标签23和第二RFID有源标签24、霍尔式位移传感器25、贴在卸料机移动悬架上的磁铁26和电磁阀27，所述遥控开关接收器22、霍尔式位移传感器25和电磁阀27均与所述单片机21连接，所述第一RFID有源标签23和第二RFID有源标签24均与电磁阀27连接，所述霍尔式位移传感器25与所述磁铁26磁感应连接；
所述装料机装料系统30的结构与摊铺机系统10的结构相同，包括ARM9单片机31、Wi-Fi模块32、遥控开关发射器33和装料机装料系统RFID阅读器34；
所述通讯系统40包括计算器网络终端41、网络服务器42、3G模块43和无线路由器44，所述计算器网络终端41通过网络服务器42连接3G模块43，无线路由器44与3G模块43连接，无线路由器44与所述摊铺机系统10中的Wi-Fi模块12和所述装料机装料系统30中的Wi-Fi模块32无线连接。
通过霍尔式位移传感器25来确定卸料车悬架的位移，用来衡量卸料车的载重量，为判断卸料车处于卸料过程还是处于空载装料过程提供依据。霍尔式位移传感器是一种非接触式位移测量的传感器，其基本原理是，通电的霍尔元件在与磁场源的距离不同时，输出引脚会产生不同大小的电压。根据电压的大小，就可以判别悬架下降的位移大小，对卸料或者装料动作是否完成。通过串联可调电阻，还可以改变对不同载重量卸料车的适应性，以使输出需要的电压值。
通过第一RFID有源标签23和第二RFID有源标签24，以及摊铺机系统RFID阅读器14和装料机装料系统RFID阅读器34来识别料车，追踪和记录料车的签到记录，即料车的装料和卸料的时间和次数等信息，还可以记录满料的车数以及空载的卸料车数量。RFID分为标签和阅读器两部分，阅读器用来识别标签的ID，以此记录卸料车的签到情况。RFID标签采用有源式标签，能进行更远距离的身份识别。RFID的基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID的工作模式有两种，一种是呼叫模式，一种是点名模式，呼叫模式是阅读器发送特定的信号编码，标签读到后就返回自己的ID，点名模式是指阅读器发送制定的信号编码，只有特定的标签返回ID。本发明综合应用这两种模式来判定卸料车的有料还是空载两种状态。卸料车上装的RFID标签由两个组成，ID为两个相邻的号码。进入卸料读写区时ID为奇数，属于呼叫模式，阅读器收到后改成点名模式，即发送与第一个ID相邻的后一个ID，如果读到，就完成一次卸料。装料过程与此相反。
电磁阀27，里面是电磁铁，常闭回路连接奇数ID的标签，电磁铁吸合回路是相邻的后一个偶数的ID标签。控制有源标签电源通路的转换。
遥控开关发射器13、遥控开关接收器22和遥控开关发射器33降低有源标签的功耗，简化卸料车上的装置的设计内容以及基本省略有源标签以往的自动休眠程序，加装遥控开关。遥控开关分为两部分，一个是发射器，一个是接收器。发射器装在摊铺机和装量设备上或者附近。接收机装载卸料车上。通过单片机以一定的时间间隔让发射器发射编码脉冲信号。接收器与RFID标签相连，控制总的电路通断，当收到开机编码脉冲信号是，接通总电源，收到关机编码脉冲信号是，关闭总电源。以使在卸料车运送过程中，整个系统的的功耗降到最低。遥控开关的原理是首先通过编址电路输入所需控制电路的位号，同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号，再通过无线电发射电路将该信号发射出去。无线电发射电路它是由一个能产生等幅振荡的高频载频振荡器,和一个产生低频调制信号的低频振荡器组成的。用来产生载频振东和调制振荡的电路一般有：多揩振荡器、互补振荡器和石英晶体振荡器等，由低频振荡器产生的低频调制波，一般为宽度一定的方波。或是频率不同的方波去调制高频载波，组成的己调制波，向空中发射。而无线电接收电路将接收到的编码脉冲信号通过解码电路进行编码地址确认，确认是否为本遥控开关系统地址。如果是，则单片机电路产生相应的控制信号控制开关电路动作；如果不是，则解码电路不解码，单片机电路不响应，开关电路无任何动作。
单片机，在标签系统上用低功耗的MSP430F1XX系列单片机。阅读器系统上的单片机用ARM9承担，可以方便的完成复杂的控制程序。
WIFI模块，将引脚和单片机相连，根据单片机的内部程序指令通过通信协议，在无线路游戏建立的局域网内部和外部的服务器进行通信。
3G模块，通过从电信服务商购买的流量电话卡连接入网络，服从3G通信协议。与路由器相连，通过路由器由与之相连的计算机进行配置，提供与互联网之间的数据交换。
无线路由器，与3G模块相连接，搭建整个无线局域网。接收各个WIFI模块发来的信息，将其传到网络终端服务器。
本发明提供的路面摊铺作业自动化监控系统的实施方法为：
从装料开始，卸料车进入装料区域，装料机装料系统30的遥控开关发射器33发出启动标签信号，装料机装料系统RFID阅读器34采用呼叫模式处于待读状态，卸料机系统20的遥控开关接收器22收到信号，内部解码后启动第一RFID有源标签23的开关，卸料车空载时，车斗与车架的距离较远，霍尔式位移传感器25与磁铁26距离远，霍尔式位移传感器25输出低电平，单片机21使第二RFID有源标签24切入电路，待收到装料机装料系统30中的装料机装料系统RFID阅读器34信号后，发出自己的ID，装料机装料系统RFID阅读器34收到ID后返回收到确认信号，装料机装料系统RFID阅读器34转换成点名模式，自动切换到第一RFID有源标签23进行点名，此时卸料车进行装料；
当卸料车装料到设定值时，霍尔式位移传感器25与车斗上的磁铁26的距离达到最近，霍尔式位移传感器25输出高电平，单片机21根据电信号转换到相应第一RFID有源标签23或第二RFID有源标签24上，第一RFID有源标签23或第二RFID有源标签24向装料机装料系统30内的装料机装料系统RFID阅读器34发送相应的ID，标识已经装满，RFID阅读器34收到ID后通过单片机21对装料机装料系统30内的遥控开关发射器33进行发射操作，发射关闭信号，遥控开关接收器22收到关闭信号后进行解码，关闭整个标签系统，并且等待摊铺机系统10上的遥控开关发射器13的开机信号才能重新打开设备；
当卸料车开进摊铺机附近，摊铺机系统10上的遥控开关发射器13以一定频率发射开启信号，此时，卸料车收到开机信号，开启第一RFID有源标签23或第二RFID有源标签24，此时霍尔式位移传感器25与车斗上的磁铁26的距离近，输出高电平，连接相应ID的第一RFID有源标签23或第二RFID有源标签24，摊铺机系统10上的摊铺机系统RFID阅读器14处于呼叫模式发出阅读信号，第一RFID有源标签23或第二RFID有源标签24到RFID阅读器14的阅读信号后返回自己的ID，当摊铺机系统RFID阅读器14读到ID后，给ARM9单片机11信号，关闭遥控开关发射器13，不再使其他卸料车设备开启，其中已经开启的不关闭，并且摊铺机系统RFID阅读器14改成点名模式，向第一RFID有源标签23或第二RFID有源标签24的特定ID发送阅读请求，当卸料完成后，霍尔式位移传感器25变成低电平状态，通过单片机21使相应的ID的第一RFID有源标签23或第二RFID有源标签24切换入电路，当摊铺机系统RFID阅读器14读到ID后，使遥控开关发射器13关闭第一RFID有源标签23和第二RFID有源标签24，然后遥控开关接收器22只有受到装料机装料系统30的遥控开关发射器33信号后才能开启；
整个系统通过通讯系统40的计算器网络终端41来进行远程控制，计算器网络终端41通过网络服务器42连接3G模块43，3G模块43通过无线路由器44分别与摊铺机系统10上的Wi-Fi模块12和装料机装料系统30上的Wi-Fi模块32连接，并控制摊铺机系统10和装料机装料系统30。
在大型施工时，由于卸料车众多，以及在宽路面施工时也会增加摊铺机的数量，在以工作次数为薪资计算的体系中，计算卸料车的装卸料过程很重要，本发明提供的自动化监控，节省大量人力成本，而且计算能达到满意的精确度和可信度，同时，摊铺机的工作参数也可以通过电子记录来供施工后期进行核查，卸料车的工作过程，包括卸料车在何时装料，在何时卸料，将沥青石料混合物供给了哪个摊铺机，并在记录设备上提供与摊铺机相连的接口，用以上传从摊铺机上测量的参数或者摊铺机系统本身设定的参数。同时将记录上传到网络终端，存储到相应的服务器，以备审查和结算工资时使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.路面摊铺作业自动化监控系统，其特征在于，包括四个子系统，分别是摊铺机系统(10)、卸料机系统(20)、装料机装料系统(30)和通讯系统(40)；
所述摊铺机系统(10)包括ARM9单片机(11)、Wi-Fi模块(12)、遥控开关发射器(13)和摊铺机系统RFID阅读器(14)，所述Wi-Fi模块(12)、遥控开关发射器(13)和摊铺机系统RFID阅读器(14)均与所述ARM9单片机(11)连接；
所述卸料机系统(20)包括单片机(21)，遥控开关接收器(22)、两个不同ID的第一RFID有源标签(23)和第二RFID有源标签(24)、霍尔式位移传感器(25)、贴在卸料机移动悬架上的磁铁(26)和电磁阀(27)，所述遥控开关接收器(22)、霍尔式位移传感器(25)和电磁阀(27)均与所述单片机(21)连接，所述第一RFID有源标签(23)和第二RFID有源标签(24)均与电磁阀(27)连接，所述霍尔式位移传感器(25)与所述磁铁(26)磁感应连接；
所述装料机装料系统(30)的结构与摊铺机系统(10)的结构相同，包括ARM9单片机(31)、Wi-Fi模块(32)、遥控开关发射器(33)和装料机装料系统RFID阅读器(34)；
所述通讯系统(40)包括计算器网络终端(41)、网络服务器(42)、3G模块(43)和无线路由器(44)，所述计算器网络终端(41)通过网络服务器(42)连接3G模块(43)，无线路由器(44)与3G模块(43)连接，无线路由器(44)与所述摊铺机系统(10)中的Wi-Fi模块(12)和所述装料机装料系统(30)中的Wi-Fi模块(32)无线连接。
2.路面摊铺作业自动化监控系统的实施方法，其特征在于，
从装料开始，卸料车进入装料区域，装料机装料系统(30)的遥控开关发射器(33)发出启动标签信号，装料机装料系统RFID阅读器(34)采用呼叫模式处于待读状态，卸料机系统(20)的遥控开关接收器(22)收到信号，内部解码后启动第一RFID有源标签(23)的开关，卸料车空载时，车斗与车架的距离较远，霍尔式位移传感器(25)与磁铁(26)距离远，霍尔式位移传感器(25)输出低电平，单片机(21)使第二RFID有源标签(24)切入电路，待收到装料机装料系统(30)中的装料机装料系统RFID阅读器(34)信号后，发出自己的ID，装料机装料系统RFID阅读器(34)收到ID后返回收到确认信号，装料机装料系统RFID阅读器(34)转换成点名模式，自动切换到第一RFID有源标签(23)进行点名，此时卸料车进行装料；
当卸料车装料到设定值时，霍尔式位移传感器(25)与车斗上的磁铁(26)的距离达到最近，霍尔式位移传感器(25)输出高电平，单片机(21)根据电信号转换到相应第一RFID有源标签(23)或第二RFID有源标签(24)上，第一RFID有源标签(23)或第二RFID有源标签(24)向装料机装料系统(30)内的装料机装料系统RFID阅读器(34)发送相应的ID，标识已经装满，装料机装料系统RFID阅读器(34)收到ID后通过单片机(21)对装料机装料系统(30)内的遥控开关发射器(33)进行发射操作，发射关闭信号，遥控开关接收器(22)收到关闭信号后进行解码，关闭整个标签系统，并且等待摊铺机系统(10)上的遥控开关发射器(13)的开机信号才能重新打开设备；
当卸料车开进摊铺机附近，摊铺机系统(10)上的遥控开关发射器(13)以一定频率发射开启信号，此时，卸料车收到开机信号，开启第一RFID有源标签(23)或第二RFID有源标签(24)，此时霍尔式位移传感器(25)与车斗上的磁铁(26)的距离近，输出高电平，连接相应ID的第一RFID有源标签(23)或第二RFID有源标签(24)，摊铺机系统(10)上的摊铺机系统RFID阅读器(14)处于呼叫模式发出阅读信号，第一RFID有源标签(23)或第二RFID有源标签(24)收到摊铺机系统RFID阅读器(14)的阅读信号后返回自己的ID，当摊铺机系统RFID阅读器(14)读到ID后，给ARM9单片机(11)信号，关闭遥控开关发射器(13)，不再使其他卸料车设备开启，其中已经开启的不关闭，并且摊铺机系统RFID阅读器(14)改成点名模式，向第一RFID有源标签(23)或第二RFID有源标签(24)的特定ID发送阅读请求，当卸料完成后，霍尔式位移传感器(25)变成低电平状态，通过单片机(21)使相应的ID的第一RFID有源标签(23)或第二RFID有源标签(24)切换入电路，当摊铺机系统RFID阅读器(14)读到ID后，使遥控开关发射器(13)关闭第一RFID有源标签(23)和第二RFID有源标签(24)，然后遥控开关接收器(22)只有受到装料机装料系统(30)的遥控开关发射器(33)信号后才能开启；
整个系统通过通讯系统(40)的计算器网络终端(41)来进行远程控制，计算器网络终端(41)通过网络服务器(42)连接3G模块(43)，3G模块(43)通过无线路由器(44)分别与摊铺机系统(10)上的Wi-Fi模块(12)和装料机装料系统(30)上的Wi-Fi模块(32)连接，并控制摊铺机系统(10)和装料机装料系统(30)。
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