CN108106854A - 发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置及方法。包括电压检测模块、计时模块、电源系统、控制器、通信模块、显示模块、远程服务器、用户终端，电压检测模块、计时模块、电源系统与控制器相连，控制器、通信模块、远程服务器、用户终端依次连接，控制器连接显示模块。本发明依据电压变化监测发动机运行状态和运转计时，控制器根据发动机运转情况建立发动机运行工况的电压变化样本，然后将采集到的发动机运转时各点实际电压变化数据，通过对比分析后，对目前发动机运转或停止的状态做出判断，并计算出发动机运行时间。本发明有效解决了现有产品安装复杂、计时不准确问题。

Description

发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置及方法

技术领域

本发明涉及发动机工作状态判断及远程监控领域，具体是一种发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置及方法。

背景技术

发动机做为动力源广泛应用于各种不同的设备，如工程机械、车辆等，这些设备的工作时间就是直接采用发动机的运行时间，因此记录发动机运行时间和判断发动机当前运行状态便于科学的管理这些设备，为发动机和以发动机为动力的设备提供保养时间的依据，从而进行准确及时的保养，达到延长这些设备的使用目的，但目前发动机的运行时间和当前运行状态判断的方法和监控装置，都是直接检测启动开关有无电压或者发电机中性点有无电压的计时方法，如果有电就判断发动机工作，无电判断停机，所以这种方式存在计时不准确，安装复杂的问题。

基于上述这些问题，有必要设计开发一种适用范围广、安全可靠、计时准确的发动机运转状态和运转时间记录的远程监控产品，能够让用户及时了解发动机的运行时间和当前运转情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种适用性强、准确、安全可靠，且安装简便的发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置及方法。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一种发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，包括：电压检测模块，计时模块，电源系统，控制器，通信模块，显示模块，远程服务器，用户终端；

所述电压检测模块、计时模块与控制器相连，电压检测模块将电源电压变化信号送人控制器，计时模块将电压变化的相应时间信息送人控制器；

控制器、通信模块、远程服务器、用户终端依次连接，控制器对电压检测模块采集的发动机电压数据和计时模块对应的时间进行记录，并建立发动机运行工况的电压变化样本，通过与实际监测电压变化情况对比分析后，对当前发动机运转或停止的状态做出判断，并由得到的发动机运转与停止所对应的时间，计算出发动机运行时间，将得出的发动机运行时间和当前状态数据传输给通信模块，通信模块通过无线传送功能传输给远程服务器，再由服务器传送给用户终端。

所述发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置的发动机运转状态和监控计时方法，至少按照下述（1）-（3）其中之一所述的方法进行：

（1）通过电源电压幅度检测模块检测电源电压幅度变化情况，确定发动机运转状态和监控计时方法，具体方法是：发动机启动成功后，由于发电系统的工作，其电源电压会升高至一定范围，并高于启动前电源电压，电源电压幅度检测模块将电压变化数据输入到控制器中，当控制器检测到电源电压升高时，控制器判断发动机此时处于运转状态，同时控制器通过计时模块记录电压升高的时刻，控制器将该时刻作为发动机启动时刻，当发动机停止工作时，电源电压因为发动机停机，发电系统停止工作，此时电源电压会出现一个降幅，电源电压幅度检测模块将该降幅信息输入给控制器，控制器判断发动机此时处于停止状态，同时控制器通过计时模块记录电压发生降幅的时刻，控制器将该时刻作为发动机停机时刻，控制器通过这次监测到的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机的运转时间；

（2）通过电源干扰杂波检测模块对电源电压的持续性干扰杂波信号进行检测，确定发动机运转状态和监控计时方法，具体方法是：发动机未启动时，其电源电压是一个近似标准的直流电压，在发动机启动后由于发电系统或发动机电控装置的干扰，其电源电压携带了很多持续性的干扰杂波信号，当发动机停止时，发电系统或发动机电控装置也停止工作，这种持续性的干扰杂波信号就会消失；电源干扰杂波检测模块将电源干扰杂波信息送人控制器，当干扰杂波信号出现时，控制器判断发动机此时处于运转状态，同时控制器通过计时模块记录该干扰杂波信号发生时刻，作为发动机启动时刻，当发动机停止工作时，电源电压的持续性干扰杂波信号消失，电源干扰杂波检测模块将杂波信号消失的信息送人控制器，控制器判断发动机此时处于停止状态，同时控制器通过计时模块记录该干扰杂波信号消失时刻，作为发动机停机时刻，控制器通过监测的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机运转时间；

（3）通过启动开关电压检测模块检测启动开关电压变化情况，确定发动机运转状态和监控计时方法，具体方法是：启动开关电压检测模块对启动开关电压进行检测，在启动发动机前，首先打开启动开关，启动开关电压检测模块检测到高电平，将该电压信息送人控制器，控制器记录该电压值做为参考电压，当发动机启动成功后，由于发电系统的工作，其启动开关电压会升高至一定范围，并高于参考电压，此时启动开关电压检测模块将该电压变化数据输入到控制器中，控制器通过计时模块记录该时刻，并将该时刻作为发动机启动时刻；当发动机停止工作时，发动机启动开关被关闭，此时启动开关电压检测模块检测到启动开关电压变为低电平电压，并将该电压信息送人控制器，控制器通过计时模块记录该时刻，并将该时刻作为发动机停机时刻，控制器通过这次监测到的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机的运转时间。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：

（1）该装置的应用，只作为发动机运行参数的补充，不破坏原有发动机上任何线路，安装简单；

（2）用户能够实现实时数据掌握；

（3）结构简单，计时准确。

进一步的，本发明优选方案如下：

还包括显示模块，显示模块与控制器连接，控制器将数据通过显示模块进行现场显示。

电压检测模块包括电源电压幅度检测模块、电源干扰杂波检测模块、启动开关电压检测模块，电源电压幅度检测模块、电源干扰杂波检测模块、启动开关电压检测模块分别将电源电压的幅度变化信号、电源电压的持续性干扰杂波信号、发动机启动开关电压信号送人控制器。

电源电压幅度检测模块、启动开关电压检测模块分别包括LM358运算放大器组成的电压跟随器、ADC0809或TLC2543模数转换器，电压跟随器将分压电阻信号输入给模数转换器，模数转换器将模拟信号转变为数字信号，再将转换后的数字信号送人控制器。

电源干扰杂波检测模块包括高通滤波器、LM358运算放大器，高通滤波器与第一LM358运算放大器构成电压跟随器，第二LM358运算放大器构成电压整形电路，电压跟随器连接电压整形电路。

控制器为单片机STM32或51、52系列单片机，控制器处理后的信息输出给通信模块。

通信模块是SIM800A模块或GU900E模块，包括远程无线通信模块和近距离通信模块，远程无线通信模块将数据直接通过GPRS网络或4G网络传输给远程服务器；近距离通信模块包括使用蓝牙或WLAN无线局域网进行通信，再通过局域网连接到远程服务器。

附图说明

图1是本发明实施例所述远程监控计时和当前运行状态判断装置的结构示意图；

图2是发动机运转时的电源电压幅度变化图；

图3是发动机运转时的电源电压干扰杂波信号变化图；

图4是发动机运转时的启动开关电压变化图；

图5是电压幅度检测原理图；

图6是电压杂波检测原理图；

图中：电压检测模块1；计时模块2；电源系统3；控制器4；通信模块5；显示模块6；远程服务器7；用户终端8。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

本实施例以电源电压为24v的发动机为例进行说明。

参见图1，一种发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，由电压检测模块1、计时模块2、电源系统3、控制器4、通信模块5、显示模块6、远程服务器7、用户终端8构成；

电压检测模块1、计时模块2、电源系统3与控制器4相连，电压检测模块1包括电源电压幅度检测模块、电源干扰杂波检测模块、启动开关电压检测模块，电压检测模块将电源电压的幅度变化信号、电源电压的持续性干扰杂波信号、发动机启动开关电压信号送人控制器4，计时模块2将电压变化的相应时间信息送人控制器4；

控制器4、通信模块5、远程服务器7、用户终端8依次连接，控制器4对电压检测模块1采集的发动机电压数据和计时模块2对应的时间进行记录，并建立发动机运行工况的电压变化样本，通过与实际检测电压变化情况对比分析后，对当前发动机运转或停止的状态做出判断，并由得到的发动机运转与停止所对应的时间，计算出发动机运转时间，将得出的发动机运行时间和当前状态数据传输给通信模块5，通信模块5通过无线传送功能传输给远程服务器7，再由远程服务器7传送给用户终端8；

控制器4连接显示模块6，控制器4将数据通过显示模块6进行现场显示。

参见图5，电压检测模块1的电压幅度信号采集，电压检测模块1将采集到的电压先经过电阻分压后进入电压跟随器，如采用LM358运算放大器组成的电压跟随器，然后信号进入模数转换器，如采用ADC0809或TLC2543模数转换器，将模拟信号转变为数字信号，再将转换后的数字信号送人控制器4，经控制器4处理后输出给通信模块5，控制器4可采用单片机STM32单片机（或51、52系列单片机），通信模块可采用SIM800A模块（或GU900E模块）。

参见图6，电压检测模块1的电压杂波信号采集，可首先通过电容的隔直通交电路将信号电压中的直流成分和较低频成分滤掉，再经过整形电路输出，即电源中的杂波信号先进入高通滤波器和运算放大器组成的电压跟随器，为提高计算精度，先过滤掉电源中的直流和较低频信号，再经过整形电路进行整形，整形后的信号送入控制器4，经控制器4处理后输出给通信模块5，其中运算放大器可采用LM358，控制器4可采用单片机STM32单片机（或51、52系列单片机），通信模块5可采用SIM800A模块（或GU900E模块）。

通信模块5包括远程无线通信模块和近距离通信模块，远程无线通信模块将数据直接通过GPRS网络或4G网络传输给远程服务器7；近距离通信模块包括使用蓝牙或WLAN无线局域网进行通信，再通过局域网连接到远程服务器7。

上述发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，可通过下述三种方法对发动机运转进行计时：

参见图2，是发动机运转的第一种计时方法，即通过电源电压幅度检测模块检测电源电压幅度变化情况，确定发动机运转状态和监控计时方法，其具体实施方法是：电源电压幅度检测模块对发动机电源电压幅度高低进行检测，当发动机启动时，电源电压会突然下降，启动成功后，由于发电系统的工作，其电源电压会升高至一定范围，并高于原电源电压，此时电源电压幅度检测模块将该电压变化数据输入到控制器4中，控制器4判断发动机此时处于运转状态，同时控制器4通过计时模块2记录图2中的电压的上升沿发生的时刻，即a时刻，控制器4将该时刻作为发动机启动时刻，当发动机停止工作时，电源电压会因为发动机停机，发电系统停止工作，此时电源电压会出现一个降幅，电源电压幅度检测模块将该降幅信息输入给控制器4，控制器4判断发动机此时处于停止状态，同时控制器4通过计时模块2记录图2中的电压发生降幅的时刻，即b时刻，控制器4将该时刻作为发动机停机时刻，控制器4通过这次监测到的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机的运转时间。

参见图3，是发动机运转的第二种计时方法，即通过电源干扰杂波检测模块对电源电压的持续性干扰杂波信号进行检测，确定发动机运转状态和监控计时方法，具体方法是：发动机未启动时，其电源电压是一个近似标准的直流电压，在发动机启动后由于发电系统的工作干扰，其电源电压携带了很多持续性的干扰杂波信号，当发动机停止时，发电系统也停止工作，这种持续性的杂波信号就会消失；当干扰杂波信号出现时，电源干扰杂波检测模块将电源干扰杂波信号送人控制器4，控制器4判断发动机此时处于运转状态，控制器4通过计时模块2记录图3中该干扰杂波信号发生时刻，即c时刻，作为发动机启动时刻，当发动机停止工作时，电源电压的持续性干扰杂波信号消失，电源干扰杂波检测模块将杂波信号消失的信息送人控制器4，控制器4判断发动机此时处于停止状态，控制器4通过计时模块2记录图3中该干扰杂波信号消失时刻，即d时刻，作为发动机停机时刻，控制器4通过监测的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机运转时间。

参见图4，是发动机运转的第三种计时方法，即通过启动开关电压检测模块对启动开关电压变化情况进行检测，确定发动机运转状态和监控计时方法，具体方法是：启动开关电压检测模块对启动开关电压进行检测，在启动发动机前，首先打开启动开关，启动开关电压检测模块检测到高电平，将该电压信息送人控制器4，控制器4记录该电压值（做为参考电压），发动机启动时，启动开关电压突然下降，启动成功后，由于发电系统的工作，其起动开关电压会升高至一定范围，并高于参考电压，此时启动开关电压检测模块将该电压变化数据输入到控制器4中；控制器4通过计时模块2记录图4中的电压的上升沿发生的时刻，即e时刻，控制器4将该时刻作为发动机启动时刻，当发动机停止工作时，发动机启动开关被关闭，此时启动开关电压检测模块采集启动开关电压变为低电平电压，并将该电压信息送人控制器4，控制器4通过计时模块2记录图4中的低电平发生的时刻，即f时刻，控制器4将该时刻作为发动机停机时刻，控制器4通过这次监测到的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机的运转时间。

通过上述实施例的说明可知，本装置具有安装简单，判断准确度高，可靠性高的特点，能够起到记录发动机工作时间的作用，是发动机性能参数的补充，为实现发动机更加科学管理提供运行数据。有效解决了发动机现有的计时产品安装复杂、计时不准确的问题。

需要说明的是，本发明所述的发动机运转计时方法，也可通过检测其他部位电压实现，例如，主继电器部位的电压，发动机发电系统部位的电压，发动机启动机电源部位的电压等。

本发明适用于以发动机为动力的设备的工作时间记录。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，包括：电压检测模块，计时模块，控制器，通信模块，远程服务器，用户终端；其特征在于：

所述电压检测模块、计时模块与控制器相连，电压检测模块将电源电压变化信号送人控制器，计时模块将电压变化的相应时间信息送人控制器；

控制器、通信模块、远程服务器、用户终端依次连接，控制器对电压检测模块采集的发动机电压数据和计时模块对应的时间进行记录，并建立发动机运行工况的电压变化样本，通过与实际监测电压变化情况对比分析后，对当前发动机运转或停止的状态做出判断，并由得到的发动机运转与停止所对应的时间，计算出发动机运行时间，将得出的发动机运行时间和当前状态数据传输给通信模块，通信模块通过无线传送功能传输给远程服务器，再由服务器传送给用户终端。

2.根据权利要求1所述的发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，其特征在于：还包括显示模块，显示模块与控制器连接，控制器将数据通过显示模块进行现场显示。

3.根据权利要求1所述的发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，其特征在于：电压检测模块包括电源电压幅度检测模块、电源干扰杂波检测模块、启动开关电压检测模块，电源电压幅度检测模块、电源干扰杂波检测模块、启动开关电压检测模块分别将电源电压的幅度变化信号、电源电压的持续性干扰杂波信号、发动机启动开关电压信号送人控制器。

4.根据权利要求3所述的发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，其特征在于：电源电压幅度检测模块、启动开关电压检测模块分别包括LM358运算放大器组成的电压跟随器、ADC0809或TLC2543模数转换器，电压跟随器将分压电阻信号输入给模数转换器，模数转换器将模拟信号转变为数字信号，再将转换后的数字信号送人控制器。

5.根据权利要求3所述的发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，其特征在于：电源干扰杂波检测模块包括高通滤波器、LM358运算放大器，高通滤波器与第一LM358运算放大器构成电压跟随器，第二LM358运算放大器构成电压整形电路，电压跟随器连接电压整形电路。

6.根据权利要求1所述的发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，其特征在于：控制器为单片机STM32或51、52系列单片机，控制器处理后的信息输出给通信模块。

7.根据权利要求1所述的发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置，其特征在于：通信模块是SIM800A模块或GU900E模块，包括远程无线通信模块和近距离通信模块，远程无线通信模块将数据直接通过GPRS网络或4G网络传输给远程服务器；近距离通信模块包括使用蓝牙或WLAN无线局域网进行通信，再通过局域网连接到远程服务器。

8.一种权利要求1-7任一项所述发动机运行远程监控计时和当前运行状态判断装置的发动机运转状态和监控计时方法，其特征在于，至少按照下述（1）-（3）其中之一所述的方法进行：

（1）通过电源电压幅度检测模块检测电源电压幅度变化情况，确定发动机运转状态和监控计时方法，具体方法是：发动机启动成功后，由于发电系统的工作，其电源电压会升高至一定范围，并高于启动前电源电压，电源电压幅度检测模块将电压变化数据输入到控制器中，当控制器检测到电源电压升高时，控制器判断发动机此时处于运转状态，同时控制器通过计时模块记录电压升高的时刻，控制器将该时刻作为发动机启动时刻，当发动机停止工作时，电源电压因为发动机停机，发电系统停止工作，此时电源电压会出现一个降幅，电源电压幅度检测模块将该降幅信息输入给控制器，控制器判断发动机此时处于停止状态，同时控制器通过计时模块记录电压发生降幅的时刻，控制器将该时刻作为发动机停机时刻，控制器通过这次监测到的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机的运转时间；

（2）通过电源干扰杂波检测模块对电源电压的持续性干扰杂波信号进行检测，确定发动机运转状态和监控计时方法，具体方法是：发动机未启动时，其电源电压是一个近似标准的直流电压，在发动机启动后由于发电系统或发动机电控装置的干扰，其电源电压携带了很多持续性的干扰杂波信号，当发动机停止时，发电系统或发动机电控装置也停止工作，这种持续性的干扰杂波信号就会消失；电源干扰杂波检测模块将电源干扰杂波信息送人控制器，当干扰杂波信号出现时，控制器判断发动机此时处于运转状态，同时控制器通过计时模块记录该干扰杂波信号发生时刻，作为发动机启动时刻，当发动机停止工作时，电源电压的持续性干扰杂波信号消失，电源干扰杂波检测模块将杂波信号消失的信息送人控制器，控制器判断发动机此时处于停止状态，同时控制器通过计时模块记录该干扰杂波信号消失时刻，作为发动机停机时刻，控制器通过监测的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机运转时间；

（3）通过启动开关电压检测模块检测启动开关电压变化情况，确定发动机运转状态和监控计时方法，具体方法是：启动开关电压检测模块对启动开关电压进行检测，在启动发动机前，首先打开启动开关，启动开关电压检测模块检测到高电平，将该电压信息送人控制器，控制器记录该电压值做为参考电压，当发动机启动成功后，由于发电系统的工作，其启动开关电压会升高至一定范围，并高于参考电压，此时启动开关电压检测模块将该电压变化数据输入到控制器中，控制器通过计时模块记录该时刻，并将该时刻作为发动机启动时刻；当发动机停止工作时，发动机启动开关被关闭，此时启动开关电压检测模块检测到启动开关电压变为低电平电压，并将该电压信息送人控制器，控制器通过计时模块记录该时刻，并将该时刻作为发动机停机时刻，控制器通过这次监测到的发动机启动时刻与停机时刻，计算得出发动机的运转时间。