CN110221563A - 工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，包括移动探测传感器，计时模块，控制器MCU，通信模块，远程服务器和用户终端；移动探测传感器检测工程机械工作时代表性运动机构的运动和停止情况，计时模块记录移动探测传感器检测数据对应的时间参数，控制器MCU将各数据存储并将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，远程服务器将接收到的数据进行分析和处理，从而判断工程机械当前动作状态及工作状态，得出工程机械动作时间及工程机械工作时间，并将接收到的数据和结果存储在远程服务器中，再由服务器传送给用户终端。本发明结构简单，计时准确，易于实现，适用范围广。

Description

工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置

技术领域

本发明涉及工程机械远程监控设备，具体是一种工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置。

背景技术

目前，工程机械行业终端用户的盈利模式多为机械租赁模式，即将工程机械设备出租给建筑工程方，来获取租赁费，而租赁的费用多以工程机械工作时间为结算依据，由于工程机械流动性大，工作地点多处于偏远地区，同时对于一些大型工程项目，工程机械大量集中，因施工要求的不同，造成一些设备工作，一些设备休息，这时如果对每台机械设备进行工作时间统计，就需要安排大量的人员现场跟踪记录各机械设备的工作时间，耗费大量的人力和物力，有时还会因为缺少机械工作时间记录的依据，引起财务纠纷。因此，如何随时随地轻松准确的掌握各机械当前工作状态和工作时间就显得非常重要，同时工作时间统计也可作为机械设备的保养时间依据，提高工程机械保养时间的准确性，从而延长机械设备使用寿命。

虽然已有很多工程机械远程监控设备，但这些监控设备有很多不足之处，因为这些监控设备或以发动机运行时间作为工程机械的工作时间，或以工程机械产生振动的时间作为工作时间，而实际使用中发现，工程机械的工作地点往往存在很多的震动干扰因素，这些震动会传导到附近工程机械监控装置，从而造成工作状态错误判断和错误计时，而有些计时精度高的监控设备又存在价格高、安装复杂、适用车型少的缺点，因此有必要设计一种计时准确、安装方便、适用机型广的统计工程机械工作时间计时装置，来实现对工程机械进行方便有效的监管，而本发明能够很好的解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，既实现数据的远程监控、存储，同时用户可通过手机或计算机远程实时查看机械设备的工作状态和工作时间统计数据，有效降低工程机械的监管成本和因无时间记录依据而引起的财务纠纷，实现用户及工地随时方便的查询数据。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一种工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，包括计时模块，控制器MCU，通信模块，远程服务器和用户终端；计时模块与控制器MCU相连，控制器MCU、通信模块、远程服务器、用户终端依次连接；还包括移动探测传感器，所述的移动探测传感器的信号输出端与控制器MCU相连，移动探测传感器检测工程机械工作时的代表性运动机构的运动和停止情况，计时模块记录移动探测传感器检测数据对应的时间参数。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果在于：

通过移动探测传感器采集工程机械工作时代表性运动机构的运动和停止情况，通过计时模块记录移动探测传感器检测数据对应的时间参数，并将这些数据传输给控制器MCU,通过控制器MCU将各数据存储，并将这些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，远程服务器将接收到的数据进行分析和处理，从而判断工程机械当前动作状态及工作状态，得出工程机械动作时间及工程机械工作时间，建立该工程机械动作判断样本，并将接收到的数据和结果存储在远程服务器中，再由服务器传送给用户终端，用户终端也可通过远程服务器进行各数据的查询，其突出的特点是：移动探测传感器安装时不破坏工程机械的原有线路，且安装方便；用户能够实现实时工作状态及工作时间的掌握；结构简单，计时准确，易于实现，适用范围广。

进一步的，本发明的优选方案是：

还包括电压检测模块，所述的电压检测模块的信号输出端与控制器MCU相连，电压检测模块采集工程机械发动机的电源电压变化情况，通过电源电压变化感知发动机是否停止和运转，电压检测模块将电压信号输入给控制器MCU ，控制器MCU通过计时模块采集对应的时间数据，并将接收到的数据信号和时间信息存储，同时将这些信息通过通信模块传送到远程服务器，远程服务器处理后将结果发送到车主或用户显示终端。

所述的移动探测传感器为微波雷达传感器模块RCWL-0516或角度位移传感器MLX90360。

所述的电压检测模块包括分压电阻和LM358运算放大器组成的电压跟随器、ADC0809模数转换器，电压跟随器将模拟电压输入给模数转换器，模数转换器将模拟电压转变为数字信号，再将转换后的数字信号送入控制器MCU。

所述的控制器MCU为STM32单片机。

所述的通信模块是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1的结构框图；

图2 是本发明实施例2的结构框图；

图3 是移动探测传感器检测位置示意图；

图4 是通过移动探测传感器检测信号判断机械动作时间和机械工作时间示意图；

图5 是存在干扰时移动探测传感器检测信号判断机械动作时间和机械工作时间示意图；

图6是移动探测传感器和电压检测模块共同采集的同一工程机械同一时刻的信号图；

图7 是工程机械存在待机等候下一个工作周期情况下，移动探测传感器和电压检测模块共同采集的同一工程机械同一时刻的信号图；

图中：1-移动探测传感器；2-电压检测模块； 3-计时模块；4-控制器MCU；5-通信模块；6-远程服务器；7-用户终端；8-第一动臂； 9-第二动臂；10-动臂油缸；11-动臂支架。

具体实施方式

下面将结合附图给出的实施例详述本发明。

为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体的细节，但本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地导致实施例模糊。

工程机械一般由发动机、液压机构（如油缸或液压马达）、执行机构（如机械臂）等多个运动机构组成，因此可以根据其各运动机构的运动和停止，来判断工程机械当前工作状态，并通过各运动机构的运动和停止所对应的时间，得出工程机械动作时间和机械工作时间。

下述实施例以具有动臂型工程机械为例进行说明。

实施例1：

参见图1，一种工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，由移动探测传感器1、计时模块3、控制器MCU 4、通信模块5、远程服务器6和用户终端7构成；移动探测传感器1、计时模块3与控制器MCU 4的信号输入端相连，控制器MCU 4的信号输出端连接通信模块5，通信模块5连接远程服务器6，远程服务器6连接用户终端7。

移动探测传感器1使用微波雷达传感器模块RCWL-0516，该模块能够检测到物体的停止和运动，当检测到物体静止时，输出为低电平；当检测到物体移动时，输出为高电平。移动探测传感器1检测工程机械工作时的代表性运动机构的动臂运动情况，并将工程机械动臂的停止和运动转变成相应变化的高低电平，当动臂停止时，移动探测传感器1输出低电平，当工程机械工作时，其动臂会因工作而不断地运动，当动臂运动时，移动探测传感器1输出高电平，这些因动臂运动而相应变化的电平信号输入控制器MCU 4，控制器MCU 4通过计时模块3采集各电平变化对应的时间数据，这些数据将存储在控制器MCU 4中，并通过通信模块5发送给远程服务器6，远程服务器6将接收到的数据进行分析和处理，从而判断得出工程机械当前动作状态和机械动作时间及机械工作时间，同时建立该工程机械运动样本，并将接收到的数据和结果存储在远程服务器6中，再由服务器6发送给用户终端7，用户终端7也可通过远程服务器6进行各数据的查询。

参见图3，移动探测传感器1可以安装在动臂支架11上，其探测面对准机械设备第一动臂8，如果动臂运动，移动探测传感器1将输出高电平信号，如果动臂停止，移动探测传感器1输出低电平信号。对于多动臂组成的工程机械，可以通过对多动臂同时进行检测其运动和停止状态，也可以通过对工程机械工作时的代表性运动机构的运动和停止情况进行检测。

参见图4，为移动探测传感器1采集到的动臂运动信号，AB段和CD段为动臂停止时，移动探测传感器1输出的低电平，远程服务器6得到持续的低电平信号，则判断为该工程机械在该时间段为停止动作期间，并记录AB段和CD段为该工程机械动作停止时间，BC段为工程机械动作时，移动探测传感器1检测到动臂连续不断的运动和停止，此时输出为连续变化的高低电平，远程服务器6得到连续的高电平信号，则判断机械此时段为该工程机械动作时段，将BC段记录为工程机械工作时段，其时段对应的时间作为工程机械工作时间，同时远程服务器6将得到的各数据及结果存储，便于用户终端7随时查询。

参见图5，由于工程机械工作环境较复杂，会存在干扰信号，当远程服务器6接收到偶发的高电平EF段时，远程服务器6则将EF段记为干扰信号，不记录为机械动作状态，而将连续发生高电平的GH时段记为工程机械的动作时段及该机械工作时段，其时段对应的时间作为工程机械工作时间，将其余持续低电平状态记录为机械动作停止时段。

实施例2：

参见图2，一种工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，由移动探测传感器1、电压检测模块2、计时模块3、控制器MCU 4、通信模块5、远程服务器6和用户终端7构成；移动探测传感器1、电压检测模块2、计时模块3分别与控制器MCU 4的信号输入端相连，控制器MCU 4的信号输出端连接通信模块5，通信模块5连接远程服务器6，远程服务器6连接用户终端7。

移动探测传感器1检测工程机械动臂的运动情况，并将工程机械动臂的运动或停止状态转变成相应变化的高低电平信号，电压检测模块2采集工程机械发动机的电源电压变化情况。由于工程机械由发动机驱动，因而工程机械必须在发动机运转时才能实现动作，而发动机在停止和运转时，其电源电压会发生不同的变化，因此可以根据其电源电压的变化来感知发动机是否停止和运转，移动探测传感器1和电压检测模块2将各自的电压信号输入给控制器MCU 4，控制器MCU 4通过计时模块3采集各信号对应的时间变化数据，并将接收到的数据信号和时间信息存储，同时将这些信息通过通信模块5传送到远程服务器6，远程服务器6处理后将结果发送到用户显示终端7。

参见图6，移动探测传感器1和电压检测模块2共同采集同一工程机械同一时刻的电压信号，移动探测传感器1检测动臂运动和停止情况，电压检测模块2采集发动机电源电压信号。

本实施例中，电压检测模块2首先对发动机电源电压进行检测，从而实现发动机运转和停止状态的判断；当发动机运转时，其电源电压会发生变化，当启动发动机时，发动机电源电压会突然的下降，如图6中RS段判断为启动发动机时间段，随着发动机启动成功，其发动机的充电系统会使电源电压相应提高，之后保持在一定范围，如图6中ST段判断为发动机运转时段，而发动机停止时，电源电压会下降，并回落到发动机原蓄电池电压，如图6中TQ段判断为发动机停止状态，因此通过检测发动机电源电压的变化可以判断发动机的运转或停止状态。

图6中，移动探测传感器1将检测动臂运动信号XY段，对应于电压检测模块2检测同一时刻的发动机电源电压变化PQ段，分别送入控制器MCU 4，经控制器MCU 4送入通信模块5，再通过通信模块5传输给远程服务器6，远程服务器6根据电压检测模块2采集的发动机电源电压变化，判断ST段为发动机运转时段，对应于移动探测传感器1检测信号的时段为IJ时段，因为工程机械的动力是由发动机所提供，因此只有在发动机运转时，该机械才能实施机械动作，远程服务器6判断移动探测传感器1采集到的信号中，UV段产生的连续高电平时段为机械动作时段，由于UV段处于发动机运转时段之内，远程服务器6并将UV段判断为机械工作时段，其时段对应的时间作为工作时间，由于XI段及JY段处于发动机运转时段之外，远程服务器6将XI段及JY段不计入机械动作时间及机械工作时间，IU段与VJ段虽然处于发动机运转时段，但由于缺少移动检测到的连续的高电平，远程服务器6将IU段与VJ段不计入机械动作时间及机械工作时间，远程服务器6并将机械工作时间之外的时段判断为机械工作停止时段。

参见图7，工程机械在实际工作中，往往会出现需要待机等候下一个工作周期的情况，比如工程机械在为运输车辆装卸料期间，需要等待下一辆运输车辆，这时，工程机械依然处于工作时间，但无机械动作，如图7所示，由于UW段及ZV段均发生在发动机运转时间内，远程服务器6判断UW段为机械动作时段和ZV段为机械动作时段，判断WZ段为机械停止动作时段，但WZ段处于一个发动机运行周期内的ST段之内，远程服务器6判断该UV段为该工程机械工作时段，将其余时间判断为机械工作停止时间。

由于工程机械工作环境较为复杂，会存在干扰信号，因此本实施例相比实施例1，能够增强工程机械工作计时的准确性。

需要指出的是，远程服务器6可建立各信号样本与信号关系判断样本，并根据样本进行机械动作时间和机械工作状态及工作时间的判断和运算；在技术人员不付出创造性劳动前提下，也可将控制器MCU 4实现上述远程服务器6建立样本和实现判断功能，都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，包括计时模块，控制器MCU，通信模块，远程服务器和用户终端；计时模块与控制器MCU相连，控制器MCU、通信模块、远程服务器、用户终端依次连接；其特征在于：还包括移动探测传感器，所述的移动探测传感器的信号输出端与控制器MCU相连，移动探测传感器检测工程机械工作时的代表性运动机构的运动和停止情况，计时模块记录移动探测传感器检测数据对应的时间参数。

2.根据权利要求1所述的工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，其特征在于：还包括电压检测模块，所述的电压检测模块的信号输出端与控制器MCU相连，电压检测模块采集工程机械发动机的电源电压变化情况，通过电源电压变化感知发动机是否停止和运转，电压检测模块将电压信号输入给控制器MCU ，控制器MCU通过计时模块采集对应的时间数据，并将接收到的数据信号和时间信息存储，同时将这些信息通过通信模块传送到远程服务器，远程服务器处理后将结果发送到车主或用户显示终端。

3.根据权利要求1所述的工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，其特征在于：所述的移动探测传感器为微波雷达传感器模块RCWL-0516或角度位移传感器MLX90360。

4.根据权利要求2所述的工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，其特征在于：所述的电压检测模块包括分压电阻和LM358运算放大器组成的电压跟随器、ADC0809模数转换器，电压跟随器将模拟电压输入给模数转换器，模数转换器将模拟电压转变为数字信号，再将转换后的数字信号送入控制器MCU。

5.根据权利要求1所述的工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，其特征在于：所述的控制器MCU为STM32单片机。

6.根据权利要求1所述的工程机械当前工作状态远程判断和远程工作计时装置，其特征在于：所述的通信模块是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。