CN108583507A - 一种挖掘机一键启动控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种挖掘机一键启动控制装置及控制方法，控制装置包括主控制器、先导手柄、先导脚踏、电子监控器、指纹识别模块、GPS控制器、GPS管理平台、移动通讯平台、手机客户端、一键启动模块、启动继电器、先导安全手柄、发动机控制器和急停开关，简化掉了现有技术中常规采用的启动钥匙，不需要用无线射频等辅助启动装置，避免了因忘带感应装置造成的不方便因素，同时还便于实现“一车一钥”，能在保证“一车一钥”情况下保证对起动系统的授权控制，可结合最新的指纹识别技术实现对挖掘机设备启动及运行的权限管理，提升机器的安全管理级别，有效预防二次启动及误熄火等非主动的控制所产生的安全隐患，有效提升了机器的可操作性与安全性。

Description

一种挖掘机一键启动控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于挖掘机控制技术领域，具体涉及一种挖掘机一键启动控制装置及控制方法。

背景技术

挖掘机，又称挖掘机械(excavating machinery)，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。目前很多挖掘机厂家配带的用于挖掘机的启动钥匙和门锁钥匙不统一，造成主机厂家对钥匙管理的不方便和机主使用的不方便；另外还有部分厂家虽然实现了“一车一钥”，即：启动钥匙和门锁钥匙一致，但是由于钥匙完全一致，引起了机主购车后车辆使用的安全性；也有部分厂家通过钥匙的齿牙的分区设置，实现“一车一钥”，解决了一车只用一把钥匙同时起动不能互开的问题，但是由于钥匙厂家需要设置一定的互开率，互开率设置过小的话不仅会增加生产成本，同时会增加主机厂的管理成本，互开率过大仍然不能较好的保证主机使用的安全性。

一键启动在路面车辆上已经应用较为广泛，配合射频无线感应器以实现启动控制，指纹识别装置在门锁控制和手机解锁等应用领域应用广泛，但是结合指纹识别的一键启动控制装置在挖掘机领域还未能得到较好的应用。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种挖掘机一键启动控制装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于指纹识别的一键启动控制装置，包括主控制器、先导手柄、先导脚踏、电子监控器、指纹识别模块、GPS控制器、GPS管理平台、移动通讯平台、手机客户端、一键启动模块、启动继电器、先导安全手柄、发动机控制器和急停开关，所述主控制器输入端与先导手柄、先导脚踏、一键启动模块和先导安全手柄相连，主控制器接收先导手柄、先导脚踏、一键启动模块和先导安全手柄传输的数据并作出响应，主控制器输出端与启动继电器相连并通过启动继电器实现发动机启动动作，主控制器还分别与电子监控器、GPS控制器和发动机控制器连接通讯，电子监控器与指纹识别模块和GPS控制器连接通讯，GPS控制器连接于GPS管理平台并接收GPS管理平台传输的信号，移动通讯平台分别与GPS管理平台和手机客户端连接通讯，急停开关分别电连接于主控制器和发动机控制器。

进一步，所述发动机控制器与主控制器的CAN总线通讯接口通过CAN总线互联，电子监控器的CAN总线通讯接口与GPS控制器通过CAN总线互联。

进一步，所述GPS管理平台是基于Windows操作系统的网络控制平台，手机客户端是基于Android操作系统或者ios操作系统的智能手机。

进一步的，包括挖掘机的启动解锁步骤：

步骤1、系统上电后，操作人员按动位于驾驶室内的一键启动模块的启动按钮，此时主控制器检测到来自于一键启动模块的开关请求信号，通过GPS管理平台向GPS控制器传送是否锁车请求信号再传送至主控制器，主控制器首先判定系统是否接收到GPS控制器传送的锁车请求信号，如果接收到锁车请求信号，电子监控器提示启动保护状态和锁车有效，如果未接收到锁车请求信号，主控制器继续检测先导安全手柄的状态，如果先导安全手柄打开，电子监控器提示启动保护状态，如果安全手柄关闭，主控制器检测来自于发动机控制器的转速和机油压力信号，如果转速显示大于650rpm并且机油压力大于10KP，表示发动机已经运转，电子监控器提示启动保护状态以防出现二次启动，如果转速和机油压力低于设定值，主控制器继续检测急停开关的状态，如果急停有效，电子监控器提示启动保护状态和急停有效，如果急停为无效状态，电子监控器在主界面特定显示区域显示输入启动解锁信息，包括指纹密码或者数字密码；

步骤2、操作人员根据步骤1中电子监控器的显示信息，输入已正确录入的指纹密码或数字解锁密码，如果输入正确，电子监控器弹出启动解锁成功提示，如果输入错误，电子监控器提示识别失败；

步骤3、待步骤2提示启动解锁成功后，主控制器驱动启动继电器，进一步发动机启动，马达运转，发动机运行，挖掘机系统启动成功。

进一步的，步骤2中，操作人员通过指纹识别模块录入指纹密码信息，通过指纹识别模块判定指纹信息是否正确，若不正确的录入次数超过五次，电子监控器弹出数字解锁密码输入界面，若数字解锁密码输入错误次数连续超过三次，电子监控器提示密码错误次数过多，系统进入保护状态，且在24h内不能输入密码进行解锁，24h后允许重新密码输入。

进一步的，所述操作人员在电子监控器密码更改及录入界面输入变更授权密码，系统最多可建立5组操作者指纹信息，每个操作者指纹信息可以录入三组指纹和一组数字解锁密码，操作人员通过指纹识别模块录入指纹信息。

进一步的，更改密码的步骤为：

步骤1、机主通过密码登陆GPS管理平台，提交密码变更申请；

步骤2、GPS管理平台把动态密码发送给机主的手机客户端，动态密码有效期为24小时；

步骤3、操作人员根据动态密码登陆电子监控器的密码录入及变更界面，选择要变更的密码组，选择修改，录入指纹信息和解锁密码信息，点击确认；

步骤4、密码修改成功后电子监控器将密解锁密码信息传递给GPS管理平台并在GPS管理平台备份密码；

步骤5、GPS管理平台将备份的密码通过移动通讯平台发动给机主的手机客户端进行密码备忘。

进一步的，步骤3中，发动机启动，挖掘机启动成功后，防止误熄火的步骤为：

系统启动成功后，只有按动一键启动模块的启动按钮超过3s才能实现熄火，但是熄火时主控制器需要检测先导手柄和先导脚踏的信号，如果有信号，电子监控器会弹出是否立即熄火的界面，此时点击确认，系统才能熄火，如果发动机运转转速超过1100rpm，在熄火前会先进行降速控制，当目标转速降低到1100rpm后系统才可以进入熄火状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开了一种挖掘机一键启动控制装置及控制方法，挖掘机一键启动控制装置包括主控制器、先导手柄、先导脚踏、电子监控器、指纹识别模块、GPS控制器、GPS管理平台、移动通讯平台、手机客户端、一键启动模块、启动继电器、先导安全手柄、发动机控制器和急停开关，主控制器输入端与先导手柄、先导脚踏、一键启动模块和先导安全手柄输出端相连，主控制器输出端与启动继电器相连，主控制器与电子监控器、发动机控制器通过CAN总线连接通讯，电子监控器与指纹识别模块、GPS控制器连接通讯，GPS控制器连接于GPS管理平台，移动通讯平台分别与GPS管理平台和手机客户端连接通讯，急停开关分别电连接于主控制器和发动机控制器。本发明提供的挖掘机一键启动控制装置及控制方法，简化掉了现有技术中常规采用的启动钥匙，不需要用无线射频等辅助启动装置，避免了因忘带感应装置造成的不方便因素，同时还便于实现“一车一钥”，能在保证“一车一钥”情况下保证对起动系统的授权控制，可结合最新的指纹识别技术实现对挖掘机设备启动及运行的权限管理，提升了机主对挖掘机的安全管理，提升了机器的安全管理级别，通过一键启动模块实现对挖掘机设备的一键启动控制，通过采集系统的转速、油压力等多种运行信号，并结合全新的控制策略，可有效预防二次启动及误熄火等非主动的控制所产生的安全隐患，可远程锁车，有效提升了机器的可操作性与安全性。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图；

图2为本发明的工作流程图；

图3为本发明的启动解锁流程图；

图4为本发明的更改密码流程图；

其中，1-主控制器；2-先导手柄；3-先导脚踏；4-电子监控器；5-指纹识别模块；6-GPS控制器；7-GPS终端控制平台；8-移动通讯平台；9-手机客户端；10-一键起动模块；11-启动继电器；12-先导安全手柄；13-发动机控制器；14-急停开关。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本发明做详细的说明。

如图1-4所示，一种挖掘机一键启动控制装置，包括主控制器1、先导手柄2、先导脚踏3、电子监控器4、指纹识别模块5、GPS控制器6、GPS终端控制平台7、移动通讯平台8、手机客户端9、一键起动模块10、启动继电器11、先导安全手柄12、发动机控制器13和急停开关14，主控制器1输入端与先导手柄2、先导脚踏3、一键启动模块10和先导安全手柄12连接通讯，主控制器1接收先导手柄2、先导脚踏3、一键启动模块10和先导安全手柄12传输的液压数据信号并作出响应，主控制器1输出端与启动继电器11相连并通过启动继电器11实现发动机的启动动作，进而启动挖掘机，主控制器1还分别与电子监控器4和发动机控制器13连接通讯，电子监控器4与指纹识别模块5和GPS控制器6连接通讯，GPS控制器6连接于GPS管理平台7并接收GPS管理平台7传输的是否锁车信号，移动通讯平台8分别与GPS管理平台7和手机客户端9连接通讯，GPS管理平台7通过移动通讯平台8向手机客户端9传输数据信息，急停开关14分别电连接于主控制器1和发动机控制器13。

电子监控器4和发动机控制器13分别与主控制器1的CAN总线通讯接口通过CAN总线互联，电子监控器4的CAN总线通讯接口与GPS控制器6通过CAN总线互联。

GPS管理平台7是基于Windows操作系统的网络控制平台，手机客户端9是基于Android操作系统或ios操作系统的智能手机。

一种挖掘机一键启动控制方法，包括以下步骤：

首先，启动解锁，具体步骤为：

步骤1、操作人员拨动系统电源旋钮到“ON”档，系统上电，操作人员按动位于驾驶室内的一键启动模块10的启动按钮，此时主控制器1检测到来自于一键启动模块10的开关请求信号，通过GPS管理平台7向GPS控制器6传送是否锁车请求信号再传送至主控制器1，主控制器1首先判定是否接收到GPS控制器6传送的锁车请求，如果接收到锁车需求，电子监控器4在主界面弹出提示启动保护状态和锁车有效的文本框，如果无锁车请求、未接收到锁车请求，主控制器1进一步检测先导安全手柄12的状态，如果先导安全手柄12打开，电子监控器4提示启动保护状态，如果安全手柄12关闭，主控制器1进一步检测来自于发动机控制器13的转速和机油压力信号，如果转速显示大于设定值650rpm并且机油压力大于设定值10KP，则认为发动机已经运行，为了防止二次起动，电子监控器4提示启动保护状态，如果转速和机油压力低于设定值，主控制器1进一步继续检测急停开关14的状态，如果急停有效，电子监控器4提示启动保护状态和急停有效，如果急停为无效状态，电子监控器4在主界面特定显示区域显示输入启动解锁信息，用于输入数字密码或者指纹。

步骤1中，GPS控制器用于挖掘机债券管理，当用户不履约不还款时主机厂可使用GPS控制器进行远程锁车，由GPS管理平台发送远程锁车信号至GPS控制器，GPS控制器接受到锁车信号后，将锁车请求发送给主控制器，主控制器执行锁车功能。

步骤2、根据步骤1中电子监控器4的显示信息，操作人员通过集成在电子监控器4下部的指纹识别模块5输入已正确录入的指纹密码，如果录入正确，电子监控器4弹出启动解锁成功提示；如果指纹错误，电子监控器4提示指纹识别失败。

步骤2中，操作人员通过指纹识别模块5录入指纹密码，操作人员可以选择任何一个已正确录入的指纹信息进行录入验证，通过指纹识别模块5判定指纹信息是否正确，若连续不正确的录入次数超过五次，电子监控器4弹出数字解锁密码输入界面，此时再录入指纹将不再有效，需要操作人员输入数字解锁数字密码，同一个操作人员的解锁指纹密码只能对应同一组密码中的数字解锁密码，若数字解锁密码输入错误次数连续超过三次，电子监控器4提示密码错误次数过多，系统进入保护状态，且在24h内不能输入密码进行解锁，24h后重新允许密码输入。

操作人员在电子监控器4的密码更改及录入界面输入变更授权密码，系统最多可建立五组操作者密码信息，每个操作者密码信息可以录入三组指纹密码和对应的一组数字解锁密码，操作人员通过指纹识别模块5录入指纹信息，通过电子监控器4的触摸屏或者按键输入数字解锁密码。

步骤3、待步骤2启动解锁成功后，主控制器1驱动启动继电器11，使发动机启动，马达得电运转，发动机开始运行，挖掘机启动成功。

更改密码的步骤为：

步骤1、机主通过网络登陆GPS管理平台7，登陆需利用主机厂提供的授权信息进行登陆，登陆成功后，GPS管理平台7界面上有提交密码变更申请界面，机主在该界面下提交变更申请；

步骤2、GPS管理平台7把动态密码以短信形式发送给机主预留手机号码的手机客户端9，动态密码有效期为24h；

步骤3、操作人员根据授权密码登陆电子监控器4的密码录入及变更界面，选择要变更的密码组，选择修改，录入指纹信息和数字解锁密码信息，点击确认；

步骤4、密码修改成功后电子监控器4将解锁密码信息传递给GPS管理平台7并在GPS管理平台7备份密码；

步骤5、GPS管理平台7将备份的密码通过移动通讯平台8以短信的形式发送给手机客户端9进行密码备忘。

防止误熄火的步骤为：挖掘机启动成功后，只有按动一键启动模块10的启动按钮超过3s才能实现熄火，但是熄火时主控制器1需要检测先导手柄2和先导脚踏3的信号，如果有信号，电子监控器4会弹出是否立即熄火的界面，此时点击电子监控器4立即熄火确定按钮，系统才能熄火，如果发动机运转转速超过1100rpm，在熄火前系统会先进行降速控制，当目标转速降低到1100rpm后怠速一段时间后系统才可以进入熄火状态，此怠速延时转速和时间参数均可以在仪表里进行设置修改，可以有效防止高速熄火对发动机系统的危害，提高发动机运行寿命。

需要说明的是上述实施例并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (9)

1.一种挖掘机一键启动控制装置，其特征在于，包括主控制器(1)、先导手柄(2)、先导脚踏(3)、电子监控器(4)、指纹识别模块(5)、GPS控制器(6)、GPS管理平台(7)、移动通讯平台(8)、手机客户端(9)、一键启动模块(10)、启动继电器(11)、先导安全手柄(12)、发动机控制器(13)和急停开关(14)，所述主控制器(1)输入端与先导手柄(2)、先导脚踏(3)、一键启动模块(10)和先导安全手柄(12)相连，主控制器(1)输出端与启动继电器(11)相连，主控制器(1)还分别与电子监控器(4)和发动机控制器(13)连接通讯，电子监控器(4)与指纹识别模块(5)和GPS控制器(6)连接通讯，GPS控制器(6)连接于GPS管理平台(7)并接收GPS管理平台(7)传输的是否锁车信号，移动通讯平台(8)分别与GPS管理平台(7)和手机客户端(9)连接通讯，急停开关(14)分别电连接于主控制器(1)和发动机控制器(13)。

2.根据权利要求1所述的一种挖掘机一键启动控制装置，其特征在于，所述电子监控器(4)和发动机控制器(13)分别与主控制器(1)的CAN总线通讯接口通过CAN总线互联，电子监控器(4)的CAN总线通讯接口与GPS控制器(6)通过CAN总线互联。

3.根据权利要求1所述的一种挖掘机一键启动控制装置，其特征在于，所述GPS管理平台(7)是基于Windows操作系统的网络控制平台，手机客户端(9)是基于Android操作系统或ios操作系统的智能手机。

4.一种挖掘机一键启动控制方法，其特征在于，包括挖掘机的启动解锁步骤：

步骤1、操作人员按动一键启动模块(10)的启动按钮，此时主控制器(1)检测到来自于一键启动模块(10)的开关请求信号，通过主控制器(1)判断当前是否接收到GPS控制器(6)传送的锁车请求信号，若无锁车请求，主控制器(1)检测先导安全手柄(12)的状态，若先导安全手柄(12)关闭，主控制器(1)检测来自于发动机控制器(13)的转速和机油压力信号，若转速和机油压力低于设定值，主控制器(1)继续检测急停开关(14)的状态，若急停为无效状态，通过电子监控器(4)显示输入启动解锁信息；

步骤2、根据步骤1中电子监控器(4)的显示信息，操作人员输入解锁信息并进行校对，若输入信息正确，电子监控器(4)弹出启动解锁成功提示，若输入错误，电子监控器(4)提示识别失败；

步骤3、待步骤2启动解锁成功后，主控制器(1)通过驱动启动继电器(11)驱动发动机启动，马达运转，发动机运行，挖掘机启动成功。

5.根据权利要求4所述的一种挖掘机一键启动控制方法，其特征在于，步骤1中，通过GPS管理平台(7)向GPS控制器(6)传送是否锁车请求信号再传送至主控制器(1)，主控制器(1)首先判定是否接收到GPS控制器(6)传送的锁车信号，若接收到锁车请求信号，电子监控器(4)提示启动保护状态和锁车有效，若无锁车信号，主控制器(1)检测先导安全手柄(12)的状态，若先导安全手柄(12)打开，电子监控器(4)提示启动保护状态，若先导安全手柄(12)关闭，主控制器(1)检测的来自于发动机控制器(13)的转速大于650rpm且机油压力大于10KP时，表示发动机已运转，电子监控器(4)提示启动保护状态防止出现二次启动，若转速和机油压力低于设定值，主控制器(1)继续检测急停开关(14)的状态，若急停有效，电子监控器(4)提示启动保护状态和急停有效，若急停为无效状态，电子监控器(4)在主界面特定显示区域显示输入启动解锁密码或指纹。

6.根据权利要求4所述的一种挖掘机一键启动控制方法，其特征在于，步骤2中，操作人员通过指纹识别模块(5)录入指纹密码信息，通过指纹识别模块(5)判定指纹是否正确，若不正确的录入次数超过五次，电子监控器(4)弹出数字解锁密码输入界面，若数字解锁密码输入错误次数连续超过三次，电子监控器(4)提示密码错误次数过多，系统进入保护状态，且在24h内不能输入密码进行解锁。

7.根据权利要求4所述的一种挖掘机一键启动控制方法，其特征在于，所述操作人员通过电子监控器(4)更改密码及在录入界面输入变更授权密码，最多建立五组操作者指纹信息，每个操作者指纹信息包括录入的三组指纹和一组数字解锁密码，通过指纹识别模块(5)录入操作者的指纹并保存。

8.根据权利要求7所述的一种挖掘机一键启动控制方法，其特征在于，更改密码的步骤为：

步骤1、机主通过密码登陆GPS管理平台(7)，提交密码变更申请；

步骤2、GPS管理平台(7)把动态密码发送给机主的手机客户端(9)；

步骤3、操作人员根据步骤2发送的动态密码登陆电子监控器(4)的密码录入及变更界面，选择要变更的密码组，选择修改，录入指纹信息和解锁密码信息，点击确认；

步骤4、待步骤3密码修改成功后，电子监控器(4)将密解锁密码信息传递给GPS管理平台(7)并在GPS管理平台(7)备份密码；

步骤5、GPS管理平台(7)将备份的密码通过移动通讯平台(8)发动给机主的手机客户端(9)进行密码备忘。

9.根据权利要求4所述的一种挖掘机一键启动控制方法，其特征在于，步骤3中，发动机运行后，按动一键启动模块(10)的启动按钮超过3s时，主控制器(1)检测先导手柄(2)和先导脚踏(3)的信号，若有信号，电子监控器(4)弹出是否立即熄火的界面，点击确认后，挖掘机系统实现熄火，若发动机运转转速超过1100rpm，在熄火前会先进行降速控制，当发动机运转转速降低到1100rpm后进入熄火状态。