CN108317130B - 用于电液控制系统的智能终端、远程调用方法及工程机械 - Google Patents

用于电液控制系统的智能终端、远程调用方法及工程机械 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工程机械领域,公开了一种用于电液控制系统的智能终端,该智能终端包括:数据传输模块,用于接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求;以及主控模块,该主控模块用于:根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;以及根据所述应用进行现场运算,所述数据传输模块还用于将所述现场运算的结果返回所述控制器。本发明无需升级原有的电液控制系统,可降低电液控制系统的智能化改造的开发周期和成本;在保证原有电液控制系统的稳定性的基础上,还可有效地提升电液控制系统的运算能力。

Description

用于电液控制系统的智能终端、远程调用方法及工程机械
技术领域
本发明涉及工程机械领域,具体地,涉及一种用于电液控制系统的智能终端、远程调用方法及包含所述用于电液控制系统的智能终端的工程机械。
背景技术
随着工程机械产品智能化的发展,电液控制系统需要承载更多的自适应控制、人工神经网络、模糊控制等现代控制算法,这就需要提升现有电液控制系统在线、实时的现场运算能力。现有的提升电液控制系统的现场运算能力的方法有:(1)对控制器更新换代,使用具有更高运算性能的控制器;(2)使用更高性能的智能传感器、智能执行器,减轻对控制器运算能力的要求,也就是说,在原有传感器和执行器的基础上,增加计算模块,分担控制器的计算;(3)简化控制算法,以适应现有控制器的运算性能。
上述提升电液控制系统的现场运算能力的方法分别具有以下缺点:(1)高运算性能的控制器价格昂贵,更新控制器会大大增加开发成本;(2)增加原有传感器和执行器的复杂度,降低稳定性,此外,由于传感器和执行器本身安装和体积的限制,无法嵌入高性能的计算单元,提升效果有限;(3)尽量简化的现代控制算法,让它能够运行在现有控制器上,这样不但会加重控制器的负载,还达不到产品的真正智能化的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电液控制系统的智能终端、远程调用方法及包含所述用于电液控制系统的智能终端的工程机械,其无需升级原有的电液控制系统,可降低电液控制系统的智能化改造的开发周期和成本;在保证原有电液控制系统的稳定性的基础上,还可有效地提升电液控制系统的运算能力。
为了实现上述目的,本发明提供一种用于电液控制系统的智能终端,该智能终端包括:数据传输模块,用于接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求;以及主控模块,该主控模块用于:根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;以及根据所述应用进行现场运算,所述数据传输模块还用于将所述现场运算的结果返回所述控制器。
可选的,所述数据传输模块通过CAN总线传输数据,该数据传输模块用于:接收包含所述控制器的现场运算请求的数据帧;以及将所述包含所述控制器的现场运算请求的数据帧发送至所述主控模块。
可选的,所述主控模块还用于将所述包含所述控制器的现场运算请求的数据帧解析成所述现场运算请求,其中,所述现场运算请求包括算法编号及算法流水号。
可选的,所述主控模块还用于:根据所述控制器的节点号、所述智能终端的节点号、所述算法编号及所述算法流水号,生成并分配相应的算法应答CAN ID;以及将所述算法应答CAN ID与所述现场运算的结果封装成包含所述现场运算的结果的数据帧,所述数据传输模块用于将所述包含所述现场运算的结果的数据帧发送至所述控制器。
可选的,所述智能终端还包括:定位模块,用于获取所述工程机械的位置、时间和/或航向;和/或姿态感知模块,用于采集所述工程机械的运行角度和/或加速度,所述主控模块,用于:根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;以及根据所述应用、所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度,进行现场运算。
可选的,所述智能终端还包括:存储模块,用于存储所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度。
可选的,所述智能终端还包括:无线通讯模块,用于与远程云平台和/或现场终端进行数据交互。
相应的,本发明还提供一种用于电液控制系统的远程调用方法,该远程调用方法包括:接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求;根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;根据所述应用进行现场运算;以及将所述现场运算的结果返回所述控制器。
可选的,所述接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求包括:接收包含所控制器的现场运算请求的数据帧;以及将所述包含所述控制器的现场运算请求的数据帧解析成所述现场运算请求。
可选的,所述现场运算请求包括算法编号及算法流水号。
可选的,所述将所述现场运算的结果返回至所述控制器包括:根据所述控制器的节点号、所述智能终端的节点号、所述算法编号及所述算法流水号,生成并分配相应的算法应答CAN ID;将所述算法应答CAN ID与所述现场运算的结果封装成包含所述现场运算的结果的数据帧;以及将所述包含所述现场运算的结果的数据帧返回所述控制器。
可选的,所述远程调用方法还包括:获取所述工程机械的位置、时间和/或航向;和/或采集所述工程机械的运行角度和/或加速度;根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;以及根据所述应用、所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度,进行现场运算。
相应的,本发明还提供一种工程机械,该工程机械包含上述用于电液控制系统的智能终端。
通过上述技术方案,本发明创造性地采用独立于原有电液控制系统的智能终端,无需升级原有的电液控制系统,可降低电液控制系统的智能化改造的开发周期和成本;在保证原有电液控制系统的稳定性的基础上,对每个现场运算请求,均可远程调用一个相应的独立的应用来完成运算,不仅可有效地提升电液控制系统的运算能力,还可便于扩展和升级电液控制系统的运算能力。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明一种实施方式提供的用于电液控制系统的智能终端的流程图;
图2是本发明一种实施方式提供的电液控制系统与智能终端的联接示意图;
图3是本发明一种实施方式提供的用于电液控制系统的远程调用机制示意图;以及
图4是本发明一种实施方式提供的用于电液控制系统的远程调用流程图。
附图标记说明
1 电液控制系统 2 智能终端
3 数据传输模块 4 主控模块
5 定位模块 6 姿态感知模块
7 存储模块 8 无线通讯模块
10 控制器 11 传感器
12 执行器 40 处理器
100 电液控制程序 101 算法参数组
102 远程调用客户端程序 103 CAN接口程序
400 应用 401 CAN接口程序
402 远程调用服务端程序 1011 算法参数组
1012 算法参数组 4001 应用
4002 应用
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
图1是本发明一种实施方式提供的用于电液控制系统的智能终端的流程图。所述电液控制系统1包括控制器10、传感器11及执行器12。如图1所示,本发明提供一种用于电液控制系统1的智能终端2,该智能终端2包括:数据传输模块3,用于接收所述电液控制系统1的控制器10的现场运算请求;以及主控模块4,该主控模块4用于:根据所述控制器10的现场运算请求,调用相应的应用;以及根据所述应用进行现场运算,所述数据传输模块3还用于将所述现场运算的结果返回所述控制器10。该控制器10可根据所返回的现场运算的结果来控制执行器12执行相应的操作。本发明采用独立于原有电液控制系统的智能终端,无需升级原有的电液控制系统,可降低电液控制系统的智能化改造的开发周期和成本;在保证原有电液控制系统的稳定性的基础上,对每个现场运算请求,主控模块可调用一个相应的独立的应用来完成运算,不仅可有效地提升电液控制系统的运算能力,还可便于扩展和升级电液控制系统的运算能力。
所述数据传输模块3可包括CAN通讯模块及CSMA/CD通讯模块,由于CAN通讯模块具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点,故本发明采用CAN通讯模块30。如图2所示,所述数据传输模块3通过CAN总线传输数据,该数据传输模块3可用于:接收包含所述控制器10的现场运算请求的数据帧;以及将所述包含所述控制器10的现场运算请求的数据帧发送至所述主控模块4。此外,所述数据传输模块3还用于与所述电液控制系统1的传感器11及执行器12进行数据交互。
所述主控模块4可包括微处理器、单片机、微处理器、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、数字信号处理器(DSP)等,由于ARM微处理器+DSP双核处理器具有功耗低、性能稳定且处理速度非常快的特点,故本发明所述主控模块4,优选地,采用ARM Cortex-A8+TMS320C64x+DSP双核处理器40,如图2所示。该双核处理器40运行LINUX操作系统,并为所述控制器10的现场运算请求的提供应用400。若所述控制器10发出N个现场运算请求,则所述应用400至少包括N个应用,即应用4001、应用4002、……以及应用400N,该N个应用与所述N个现场运算请求一一对应。对每个现场运算请求,主控模块可调用一个相应的独立的应用来完成运算,不仅可有效地提升电液控制系统的运算能力,还可便于扩展和升级电液控制系统的运算能力。
当接收到所述包含所述控制器10的现场运算请求的数据帧时,所述主控模块4可将该数据帧解析成所述现场运算请求,其中,所述现场运算请求包括算法编号及算法流水号。此外,在根据所述现场运算请求调用相应的应用,并进行现场运算之后,所述主控模块40还可根据所述控制器10的节点号、所述智能终端2的节点号、所述算法编号及所述算法流水号,生成并分配相应的算法应答CAN ID;再将所述算法应答CAN ID与所述现场运算的结果封装成包含所述现场运算的结果的数据帧,这样可确保所述现场运算结果的可靠性。然后,所述数据传输模块3通过CAN总线将所述包含所述现场运算的结果的数据帧发送至所述控制器10。
如图2所示,所述智能终端还包括定位模块5,用于获取所述工程机械的位置、时间和/或航向;和/或姿态感知模块6,用于采集所述工程机械的运行角度和/或加速度,为所述现场运算的进行提供数据来源,例如可在所述电液控制系统1的控制器10的现场运算请求内未包含相应的传感器数据和/或所包含的传感器数据不如该智能终端所获取的位置、时间、航向、所述工程机械的运行角度和/或加速度精准的情况下,为所述现场运算的进行提供数据来源。所述定位模块5可包括GPS模块、北斗模块及GPS/北斗双模模块,由于GPS/北斗双模模块具有安全、可靠、稳定及保密性强等优点,故本发明采用GPS/北斗双模模块50。所述姿态感知模块6可包括三轴陀螺仪与六轴陀螺仪,由于六轴陀螺仪不仅能够采集角速度和角度的信息,还可以采集加速度的信息,故本发明采用六轴陀螺仪60。所述主控模块4还可用于根据所述控制器10的现场运算请求,调用相应的应用;以及根据所述应用、所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度,进行现场运算。
如图2所示,所述智能终端2还包括存储模块7,用于存储所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度,以及所述电液控制系统1的传感器11所采集的数据,为所述现场运算提供历史数据。该存储模块7可包括闪存(Flash)、随机存储器(RAM)、串行访问存储器(SAS)、双倍速率同步动态随机存储器(DDR)、半导体存储器、磁表面存储器以及高速缓冲存储器等。
如图2所示,所述智能终端2还包括无线通讯模块8,用于与远程云平台和/或现场终端(例如智能手机或平板灯)进行数据交互,可将所述电液控制系统中的所述传感器11及所述执行器12的数据回传,进行控制算法的优化后,再通过远程在线升级的方式更新本系统的算法,持续提高最优解的正确性,提高了智能化改造的灵活性。该无线通讯模块8可包括4G、WIFI、低功耗蓝牙(BLE)等无线模块。
具体而言,现以安装在挖掘机上的所述智能终端进行的远程调用过程加以解释说明。
如图3所示,所述控制器10内的电液控制程序100发起N个现场运算请求,N个现场运算请求分别为请求1、请求2、……请求N,每个请求各自对应算法参数组101中的算法参数组1011、算法参数组1012、……算法参数组101N。在本实施例中,仅以N个现场运算请求中的任意一个现场运算请求i为例进行解释说明。该控制器10内的远程调用客户端程序102对所述现场请求i进行解析,并根据所述控制器10的节点号、所述智能终端2的节点号、所述算法编号及所述算法流水号,生成并分配相应的算法请求CAN ID;再将所述算法请求CAN ID与所述现场运算请求i封装成包含所述现场运算请求i的数据帧,即将所述现场运算请求i转换为符合CAN总线传输的包含所述现场运算请求i的数据帧。所述控制器10内的CAN接口程序103将所述包含所述现场运算请求i的数据帧发送到所述CAN总线。
所述双核处理器40内的CAN接口程序401接收所述包含所述现场运算请求i的数据帧,并将其输送至远程调用服务端程序402,该远程调用服务端程序402将所述包含所述现场运算请求i的数据帧解析成所述现场运算请求i。根据所述现场运算请求i,所述双核处理器40调用相应的应用400i,其中,每个现场运算请求i,对应一个独立的应用400i,这样的设置便于所述现场运算能力的扩展和升级。若所述现场请求i比较简单,例如所述挖掘机从A点匀速行进到B点,则根据所述应用400i结合所述电液控制系统1中的所述传感器11所采集的数据,即可进行现场运算;若所述现场运算请求i更为复杂,即所述传感器采集的数据已无法满足所述现场运算i的需求,例如所述挖掘机从A点以上车与下车保持90度的姿态加速行进到B点,则需要根据所述应用400i再结合所述GPS/北斗双模模块50和/或所述六轴陀螺仪60所采集的数据,即所述挖掘机的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度,才可进行现场运算。之后,所述远程调用服务端程序402根据所述控制器10的节点号、所述智能终端2的节点号、所述算法编号及所述算法流水号,生成并分配相应的算法应答CAN ID;再将所述算法应答CAN ID与所述现场运算的结果封装成包含所述现场运算的结果的数据帧,这样可确保所述现场运算结果的可靠性。最终,所述CAN接口程序401接收所述包含所述现场运算的结果的数据帧,并将其输送至CAN总线,该CAN总线将所述包含所述现场运算的结果的数据帧发送至所述控制器10。
所述控制器10内的CAN接口程序103接收所述包含所述现场运算的结果的数据帧,并输出至所述远程调用客户端程序102。该远程调用客户端程序102对该数据帧进行解析,然后,根据所述算法应答CAN ID,更新相对应的算法参数组并异步通知所述电液控制程序100。所述控制器10获取最终的所述现场运算的结果,并执行新的控制逻辑。若所述智能终端出现故障,没有输出所述现场运算的结果,则所述控制器10将执行旧的控制逻辑。
由于所述智能终端2只采集所述传感器11及所述执行器12的数据,经过所述现场运算后,向所述控制器10提供所述现场运算的结果,即所述现场运算请求的最优解。所述智能终端2并不直接控制所述执行器12,即使该智能终端2出现故障,也不会导致所述电液控制系统1失效,保证了原有电液控制系统的稳定性。
综上所述,本发明采用独立于原有电液控制系统的智能终端,无需升级原有的电液控制系统,可降低电液控制系统的智能化改造的开发周期和成本;在保证原有电液控制系统的稳定性的基础上,对每个现场运算请求,主控模块可调用一个相应的独立的应用来完成运算,不仅可有效地提升电液控制系统的运算能力,还可便于扩展和升级电液控制系统的运算能力。
相应地,如图4所示,本发明一实施例提供一种用于电液控制系统的远程调用方法的流程图。该远程调用方法包括:接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求;根据所述控制器的现场运算请求,调用远程调用服务端中相应的应用;根据所述应用进行现场运算;以及将所述现场运算的结果返回所述控制器。
可选的,所述接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求包括:接收包含所控制器的现场运算请求的数据帧;以及将所述包含所述控制器的现场运算请求的数据帧解析成所述现场运算请求。
可选的,所述现场运算请求包括算法编号及算法流水号。
可选的,所述将所述现场运算的结果返回至所述控制器包括:根据所述控制器的节点号、所述智能终端的节点号、所述算法编号及所述算法流水号,生成并分配相应的算法应答CAN ID;将所述算法应答CAN ID与所述现场运算的结果封装成包含所述现场运算的结果的数据帧;以及将所述包含所述现场运算的结果的数据帧返回所述控制器。
可选的,所述远程调用方法还包括:获取所述工程机械的位置、时间和/或航向;和/或采集所述工程机械的运行角度和/或加速度;根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;以及根据所述应用、所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度,进行现场运算。
有关本发明提供的用于电液控制系统的远程调用方法的具体细节及益处可参阅上述针对用于电液控制系统的智能终端的描述,于此不再赘述。
相应地,本发明还提供一种工程机械,该工程机械包含上述用于电液控制系统的智能终端。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种用于电液控制系统的智能终端,其特征在于,所述智能终端包括:
数据传输模块,用于接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求;以及
主控模块,该主控模块用于:
根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;以及
根据所述应用进行现场运算,
所述数据传输模块还用于将所述现场运算的结果返回所述控制器,
所述智能终端还包括:
定位模块,用于获取工程机械的位置、时间和/或航向;和/或
姿态感知模块,用于采集所述工程机械的运行角度和/或加速度,
所述主控模块,用于:
根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;以及
根据所述应用及所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度,进行现场运算。
2.根据权利要求1所述的用于电液控制系统的智能终端,其特征在于,所述数据传输模块通过CAN总线传输数据,该数据传输模块用于:
接收包含所述控制器的现场运算请求的数据帧;以及
将所述包含所述控制器的现场运算请求的数据帧发送至所述主控模块。
3.根据权利要求2所述的用于电液控制系统的智能终端,其特征在于,所述主控模块还用于将所述包含所述控制器的现场运算请求的数据帧解析成所述现场运算请求,其中,所述现场运算请求包括算法编号及算法流水号。
4.根据权利要求3所述的用于电液控制系统的智能终端,其特征在于,所述主控模块还用于:
根据所述控制器的节点号、所述智能终端的节点号、所述算法编号及所述算法流水号,生成并分配相应的算法应答CAN ID;以及
将所述算法应答CAN ID与所述现场运算的结果封装成包含所述现场运算的结果的数据帧,
所述数据传输模块用于将所述包含所述现场运算的结果的数据帧发送至所述控制器。
5.根据权利要求1所述的用于电液控制系统的智能终端,其特征在于,所述智能终端还包括:
存储模块,用于存储所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度。
6.根据权利要求1所述的用于电液控制系统的智能终端,其特征在于,所述智能终端还包括:
无线通讯模块,用于与远程云平台和/或现场终端进行数据交互。
7.一种用于电液控制系统的远程调用方法,其特征在于,所述远程调用方法包括:
接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求;
根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;
根据所述应用进行现场运算;以及
将所述现场运算的结果返回所述控制器,
所述远程调用方法还包括:
获取工程机械的位置、时间和/或航向;和/或
采集所述工程机械的运行角度和/或加速度;
根据所述控制器的现场运算请求,调用相应的应用;以及
根据所述应用及所述工程机械的位置、时间、航向、运行角度和/或加速度,进行现场运算。
8.根据权利要求7所述的用于电液控制系统的远程调用方法,其特征在于,所述接收所述电液控制系统的控制器的现场运算请求包括:
接收包含所控制器的现场运算请求的数据帧;以及
将所述包含所述控制器的现场运算请求的数据帧解析成所述现场运算请求。
9.根据权利要求8所述的用于电液控制系统的远程调用方法,其特征在于,所述现场运算请求包括算法编号及算法流水号。
10.根据权利要求9所述的用于电液控制系统的远程调用方法,其特征在于,所述将所述现场运算的结果返回至所述控制器包括:
根据所述控制器的节点号、智能终端的节点号、所述算法编号及所述算法流水号,生成并分配相应的算法应答CAN ID;
将所述算法应答CAN ID与所述现场运算的结果封装成包含所述现场运算的结果的数据帧;以及
将所述包含所述现场运算的结果的数据帧返回所述控制器。
11.一种工程机械,其特征在于,该工程机械包含根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的用于电液控制系统的智能终端。
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