CN110389645A - 安全关机方法、装置、力矩限制器及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种安全关机方法、装置、力矩限制器及工程机械，该方法包括：检测设备的外部供电是否中断，若外部供电中断，则切换到备用电池向设备继续供电，同时启动设备的非正常关机流程。本发明可解决非正常关机导致的设备数据丢失和操作系统崩溃现象。

Description

安全关机方法、装置、力矩限制器及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种安全关机方法、装置、力矩限制器及工程机械。

背景技术

在工程机械领域，很多使用了嵌入式操作系统的电子部件，尤其是缺少人机交互界面的电子部件，开关机往往直接由开关控制，设备掉电即立即关机；由于设备在工作过程中，往往存在读写存储器、寄存器、文件列表等操作，设备的突然关机，会导致一些应该连续操作才能完成的动作突然中止；导致数据出现异常，轻微情况下，会导致数据的异常或者丢失，严重的情况下会导致存储器件及文件设备的损坏，导致操作系统崩溃，设备再也不能正常启动。

力矩限制器是起重机的安全监控装置，可以在起重机发生危险操作时，及时预警并限制危险动作；力矩限制器同时保存着超载作业的黑匣子和工作记录数据，如果异常关机，常常会导致黑匣子数据异常和丢失，严重的情况下导致力矩限制器失效，从而失去安全监控的功能，给起重机的作业带来很大的风险。

现在有些做得很完善的设备，比如电脑存储器需要关机时，可以通过人机界面发送关机指令，等待软件系统关闭后，再安全关机；对于突然断电或者电源中断的情况下，有些要求很高的场合，会使用UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible PowerSupply，不间断电源)来维持设备供电，直到用户安全关机。

对于很多不带人机交互界面，或者带人机交互界面但没有关机指令的工程机械电子设备，用户都无法通过发送关机指令来安全关闭设备，只能直接关闭电源实现关机；对于正在工作当中电子设备，如果突然断电情况，会直接导致设备终止，给电子设备带来很大的操作系统崩溃风险。

现有技术具有如下缺点：

1、在设备带电的情况下，通过预先发送关机指令来实现安全关机，无法应对突发断电的情况。

2、现有使用外部UPS不间断断电设备，体积大，价格高。

3、在设备突然断电导致设备非法关机的情况下，往往会导致设备读写异常终止，导致数据丢失或者异常，严重的情况下导致操作系统崩溃而无法重新启动。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种安全关机设备、方法、力矩限制器及工程机械，可解决现有技术中设备突然断电情况下，无法实现安全关机的技术问题。

本发明第一方面提供了一种安全关机方法，该方法包括：

检测设备的外部供电是否中断；

若外部供电中断，则切换到备用电池向所述设备继续供电；

启动所述设备的非正常关机流程。

可选的，启动所述设备的非正常关机流程的步骤包括：

关闭所述设备的高耗能部件，所述高耗能部件至少包括显示器；

完成所述设备的存储部件的数据保存；

断开与所述存储部件之间的数据交换；

关闭所述设备的操作系统；

控制所述备用电池停止向所述设备供电。

可选的，该方法还包括：

若外部供电未中断，则向所述备用电池充电。

可选的，该方法还包括：

若外部供电未中断，则在接收到关机指令的情况下，启动所述设备的正常关机流程。

可选的，启动所述设备的正常关机流程的步骤包括：

完成与存储部件之间所有的数据读写操作；

关闭所述设备的操作系统；

关闭所述设备的高耗能部件，所述高耗能部件至少包括显示器；

切断所述设备的外部供电以及切断对所述备用电池的供电。

本发明第二发明提供了一种安全关机装置，该设备包括：断电检测模块、电源控制模块、控制器和备用电池，控制器分别与断电检测模块和电源控制模块连接，电源控制模块与备用电池连接；

所述断电检测模块用于检测设备的外部供电是否中断；

所述控制器用于在外部供电中断的情况下，控制所述电源控制模块以使所述备用电池向所述设备继续供电，并启动所述设备的非正常关机流程。

可选的，所述控制器还分别与高耗能部件和存储部件连接，则启动所述设备的非正常关机流程的步骤包括：

所述控制器关闭所述设备的高耗能部件，所述高耗能部件至少包括显示器；

所述控制器完成所述设备的存储部件的数据保存；

所述控制器断开与所述存储部件之间的数据交换；

所述控制器关闭所述设备的操作系统；

所述控制器控制所述电源控制模块使所述备用电池停止向所述设备供电。

可选的，所述控制器还用于在外部供电未中断的情况下，控制所述电源控制模块向所述备用电池充电。

可选的，所述控制器还用于在外部供电未中断且接收到关机指令的情况下，启动所述设备的正常关机流程。

可选的，所述控制器还分别与高耗能部件和存储部件连接，则启动所述设备的正常关机流程的步骤包括：

所述控制器完成与存储部件之间所有的数据读写操作；

所述控制器关闭所述设备的操作系统；

所述控制器关闭所述设备的高耗能部件，所述高耗能部件至少包括显示器；

所述控制器控制所述电源控制模块切断所述设备的外部供电以及切断对所述备用电池的供电。

可选的，所述存储部件包括存储器和黑匣子，所述存储器用于保存所述设备运行时的设备数据和常规设置的参数，所述黑匣子用于保存所述设备超载运行以及用户危险操作时的数据。

本发明第三方面提供了一种力矩限制器，包括上述所述的装置。

本发明第四方面提供了一种工程机械，包括上述所述的力矩限制器。

本发明提供的一种安全关机方法、设备、力矩限制器及工程机械，第一方面，由于同时具备正常情况下安全关机和非正常情况下异常断电安全关机的两种关机方式，从根本上解决了非法关机导致的设备数据丢失和操作系统崩溃现象。第二方面，与传统的UPS电源体积大、价格高相比，本发明使用的备用电池容量非常小，既可以用锂离子电池，也可以用超级电容实现，可以完全集成到设备内部，尺寸小，价格低廉。第三方面，传统技术无法处理突然掉电后的设备安全关机，本发明可以在外部供电非法切断或者突然掉电情况下，由设备控制电源切换、显示器关闭、储存器和黑匣子数据交互安全完成的情况下，再实现设备关机，从而确保了数据不会丢失，设备不会崩溃，从掉电到设备关机过程，只需要2秒左右就可以实现，设备的可靠性和数据的安全性从本质上得到保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术发明，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施方式一提供的安全关机方法的流程示意图；

图2为本发明实施方式二提供的安全关机方法中非正常关机的流程示意图；

图3为本发明实施方式三提供的安全关机方法的流程示意图；

图4为本发明实施方式四提供的安全关机方法中正常关机的流程示意图；

图5为本发明实施方式五提供的安全关机装置的结构示意图；

图6为本发明实施方式六提供的力矩限制器的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术发明进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而非全部实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

为方便说明，本发明中安全关机设备为本安全关机方法的力矩限制器，工程机械为包括该力矩限制器的起重机等。

请参阅图1，图1为本发明实施方式一提供的安全关机方法的流程示意图。

如图1所示，本发明第一方面提供了一种安全关机方法，所述方法可以用于力矩限制器等设备。该方法可以包括：

S100、检测设备的外部供电是否中断。

S200、若外部供电中断，则切换到备用电池2向设备继续供电；

S300、启动设备的非正常关机流程。

较佳的，备用电池2可以是干电池或蓄电池，当备用电池2为干电池时，可直接向设备供电，在检测到备用电池2的当前电量低于预设电量时发出更换提示，以提示用户需要更换备用电池2，这样不仅麻烦，而且在外部供电中断时，若备用电池2的当前电量不足，依然无法向设备继续供电，从而无法解决设备数据丢失和操作系统崩溃现象的技术问题。当备用电池2为蓄电池时，则可以在外部供电时，不断充电从而一直保持满电状态。

外部供电中断，切换到备用电池2向设备继续供电，是为了防止断电造成设备数据丢失和操作系统崩溃现象。启动设备的非正常关机流程，是为了保存设备的必要数据，防止操作系统崩溃。

请参阅图2，图2为本发明实施方式二提供的安全关机方法中非正常关机的流程示意图。

进一步地，如图2所示，S300中启动设备的非正常关机流程的步骤可以包括：

S301、关闭设备的高耗能部件3，以降低能耗，避免备用电池2的电量降低过快，从而无法执行其他步骤。高耗能部件3至少包括显示器31等，显示器31用于设备的参数显示、以及响应于用户的关机操作后产生关机指令。

S302、完成设备的存储部件4的数据保存。存储部件可以包括存储器和黑匣子。保存的数据包括设备运行时的设备数据、常规设置的参数、以及设备超载或者用户进行危险操作时的数据。如果不保存数据至存储部件4，则在外部供电中断或者备用电池2中途没电，就会造成必要数据在交换过程中的丢失。

S303、断开与存储部件4之间的数据交换，从而避免在外部供电中断或者备用电池2中途没电时，导致必要数据的丢失。

S304、关闭设备的操作系统，避免外部供电中断或者备用电池2中途没电时，出现操作系统崩溃。

S305、控制备用电池2停止向设备供电，最终实现非正常关机的安全断电。

请参阅图3，图3为本发明实施方式三提供的安全关机方法的流程示意图。

进一步地，如图3所示，该方法还可以包括：

S400、若外部供电未中断，则向备用电池2充电，从而使备用电池2一直保持满电状态，避免在非正常关机过程中备用电池2出现突然没电的情况，从而导致必要数据的丢失和操作系统崩溃。

进一步地，该方法还可以包括：

S500、若外部供电未中断，则在接收到关机指令的情况下，启动设备的正常关机流程。用户对设备进行关机操作后，例如可通过触屏显示器、键盘、鼠标等输入器件或遥控器等向设备指示关机，或者直接按下电源键从而使设备产生关机指令。

请参阅图4，图4为本发明实施方式四提供的安全关机方法中正常关机的流程示意图。

进一步地，如图4所示，S500中启动设备的正常关机流程的步骤可以包括：

S501、完成与存储部件4之间所有的数据读写操作。

S502、关闭设备的操作系统。

S503、关闭设备的高耗能部件3，高耗能部件3至少包括显示器31。

S504、切断设备的外部供电以及切断对备用电池2的供电。

由于外部供电持续向设备供电，正常关机时，则可不优先考虑高耗能部件3的能耗，应优先考虑必要数据的保存和交换。

请参阅图5，图5为本发明实施方式五提供的安全关机装置的结构示意图。

如图5所示，本发明第二方面提供了一种安全关机装置，所述装置可以用于力矩限制器等设备。该装置包括：断电检测模块11、电源控制模块12、控制器13和备用电池2，控制器13分别与断电检测模块11和电源控制模块12连接，电源控制模块12与备用电池2连接。

控制器13控制断电检测模块11检测设备的外部供电是否中断。断电检测模块11用于检测外部供电电压状态，可选为开关电路，则外部供电电压状态为高低电平，当断电检测模块11检测到高电平时，外部供电未中断，检测到低电平时，外部供电中断。

控制器13用于在外部供电中断的情况下，控制电源控制模块12以使备用电池2向设备继续供电。

并且控制器13接收断电检测模块11在检测到外部供电中断时产生的掉电信号后，启动设备的非正常关机流程。

控制器13还分别与高耗能部件3和存储部件4连接，则启动设备的非正常关机流程的步骤可以包括：

控制器13关闭设备的高耗能部件3，高耗能部件3至少包括显示器31。

控制器13完成设备的存储部件4的数据保存。

控制器13断开与存储部件4之间的数据交换。

控制器13关闭设备的操作系统。

控制器13控制电源控制模块12使备用电池2停止向设备供电。

进一步地，控制器13还用于在外部供电未中断的情况下，控制电源控制模块12向备用电池2供电。

进一步地，若外部供电未中断，则在用户对设备进行关机操作时，控制器13接收设备响应于用户的关机操作产生的关机指令后，启动设备的正常关机流程。

控制器13还分别与高耗能部件3和存储部件4连接，则启动设备的正常关机流程的步骤可以包括：

控制器13完成与存储部件4之间所有的数据读写操作。

控制器13关闭设备的操作系统。

控制器13关闭设备的高耗能部件3，高耗能部件3至少包括显示器31等。

控制器13控制电源控制模块12切断设备的外部供电以及备用电池2的供电。

进一步地，存储部件4可以包括存储器41和黑匣子42，存储器41用于保存设备运行时的设备数据和常规设置的参数，黑匣子42用于保存设备超载运行以及用户危险操作时的数据。

请参阅图6，图6为本发明实施方式六提供的力矩限制器的结构示意图。

本发明第三方面还提供一种包括本发明提供的安全关机装置的力矩限制器，如图6所示，其具体可以由七部分组成，包括主控MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)130、电源控制模块12、断电检测模块11、备用电池2、显示器31、存储器41和黑匣子42。安全关机装置的控制器13可以集成于主控MCU130。

以下是各部分功能介绍：

主控MCU130是整个力矩限制器的核心，检测力矩限制器是否断电、并进行存储器41和黑匣子42的数据读写控制、显示器31的数据显示及数据输入、电源控制模块12的控制。

电源控制模块12：负责力矩限制器的供电管理，外部电源正常时，力矩限制器使用外部电源供电，并向备用电池2充电。当外部突然断电时，立即切换到备用电池2供电。力矩限制器安全关闭后，主控MCU130向该模块发送关电指令，力矩限制器电源安全关闭。

断电检测模块11：该模块的功能是检测外部供电是否中断，当检测到外部电源中断后，向主控MCU130发送掉电信号，主控MCU130接收到该信号后，开始进行安全关机后续的一系列动作。

备用电池2：该备用电池2在外部供电中断后，向力矩限制器持续供电，直到力矩限制器安全关闭后，电源控制模块12切断整个力矩限制器的供电。

显示器31：力矩限制器的参数显示，非掉电正常情况下的关机，用来接收用户的关机指令。

存储器41：包括保存运行时力矩限制器的数据和常规设置的参数，由主控MCU130负责其读写控制。

黑匣子42：用来保存力矩限制器的超载及危险操作的数据，由主控MCU130负责其读写控制。

力矩限制器的工作原理如下：

力矩限制器工作时，主控MCU130通过断电检测模块11实时检测外部供电电压状态，如果检测到外部供电突然断开，立即通过电源控制模块12切换到备用电池2供电，同时启动力矩限制器的关机流程，首先立即关闭显示器31等高耗能部件3，之后完成存储器41、黑匣子42的数据保存，再安全关闭与存储器41、黑匣子42之间的通信。最后启动操作系统的安全关机功能，等待操作系统关闭后，通过电源控制模块12切断备用电池2，力矩限制器完成因外部突然断电后的安全关机流程。

本发明的安全关机流程如下：

本发明的安全关机分两种情况：正常情况下的安全关机和外部供电意外中断后的安全关机两种。

正常情况下的安全关机比较简单，就是外部供电没有切断或意外中断，由用户通过显示器31输入关机指令，主控MCU130接收到关机指令后，先完成所有的存储器41和黑匣子42数据读写操作，关闭操作系统，再关闭显示器31，同时向电源控制模块12发送关电指令，电源控制模块12收到主控MCU130的关机指令后，同时切断外部供电和备用电池2供电，力矩限制器安全停止工作。

力矩限制器正常工作的情况下，主控MCU130通过电源控制模块12由外部给力矩限制器供电，同时给备用电池2充电，此时主控MCU130与存储器41或黑匣子42进行正常的数据读写操作。此时如果外部供电突然被用户切断或意外中断，电源控制模块12立即切换到备用电池2继续给力矩限制器供电，同时断电检测模块11检测到外部供电中断动作，并发送给主控MCU130，主控MCU130检测到掉电信号后，开始安全关机的系列操作，首先停止显示器31的显示，以降低备用电池2的电量损耗，同时完成与存储器41和黑匣子42的数据交换，确保关键数据均已安全存储并关闭读写操作，最后主控MCU130发送关机指令给电源控制模块12，电源控制模块12接收到主控MCU130的关机指令后，切断备用电池2，力矩限制器安全关闭。这样就避免了外部电源意外中断后，导致的数据读写非法关闭导致的数据丢失、操作系统崩溃等异常。

本发明第四方面提供了一种工程机械，包括上述的力矩限制器。

本发明提供的一种安全关机方法、装置、力矩限制器及工程机械，第一方面，由于同时具备正常情况下安全关机和非正常情况下异常断电安全关机的两种关机方式，从根本上解决了非法关机导致的力矩限制器的数据丢失和操作系统崩溃现象。第二方面，与传统的UPS电源体积大、价格高相比，本发明使用的备用电池容量非常小，既可以用锂离子电池，也可以用超级电容实现，可以完全集成到力矩限制器的内部，尺寸小，价格低廉。第三方面，传统技术无法处理突然掉电后的力矩限制器的安全关机，本发明可以在外部供电非法切断或者突然掉电情况下，由主控MCU控制电源切换、显示器关闭、储存器和黑匣子数据交互安全完成的情况下，再实现力矩限制器关机，从而确保了数据不会丢失，操作系统不会崩溃，从掉电到力矩限制器关机过程，只需要2秒左右就可以实现，力矩限制器的可靠性和数据的安全性从本质上得到保证。

在上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述的部分，可以参见其它实施方式的相关描述。以上为对本发明所提供的安全关机方法、装置、力矩限制器及工程机械的描述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施方式的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种安全关机方法，其特征在于，该方法包括：

检测设备的外部供电是否中断；

若外部供电中断，则切换到备用电池向所述设备继续供电；

启动所述设备的非正常关机流程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，启动所述设备的非正常关机流程的步骤包括：

关闭所述设备的高耗能部件，所述高耗能部件至少包括显示器；

完成所述设备的存储部件的数据保存；

断开与所述存储部件之间的数据交换；

关闭所述设备的操作系统；

控制所述备用电池停止向所述设备供电。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若外部供电未中断，则向所述备用电池充电。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若外部供电未中断，则在接收到关机指令的情况下，启动所述设备的正常关机流程。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，启动所述设备的正常关机流程的步骤包括：

完成与存储部件之间所有的数据读写操作；

关闭所述设备的操作系统；

关闭所述设备的高耗能部件，所述高耗能部件至少包括显示器；

切断所述设备的外部供电以及切断对所述备用电池的供电。

6.一种安全关机装置，其特征在于，该装置包括：断电检测模块、电源控制模块、控制器和备用电池，所述控制器分别与所述断电检测模块和所述电源控制模块连接，所述电源控制模块与所述备用电池连接；

所述断电检测模块用于检测设备的外部供电是否中断；

所述控制器用于在外部供电中断的情况下，控制所述电源控制模块以使所述备用电池向所述设备继续供电，并启动所述设备的非正常关机流程。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器还分别与高耗能部件和存储部件连接，则启动所述设备的非正常关机流程的步骤包括：

所述控制器关闭所述设备的高耗能部件，所述高耗能部件至少包括显示器；

所述控制器完成所述设备的存储部件的数据保存；

所述控制器断开与所述存储部件之间的数据交换；

所述控制器关闭所述设备的操作系统；

所述控制器控制所述电源控制模块使所述备用电池停止向所述设备供电。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于在外部供电未中断的情况下，控制所述电源控制模块向所述备用电池充电。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于在外部供电未中断且接收到关机指令的情况下，启动所述设备的正常关机流程。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制器还分别与高耗能部件和存储部件连接，则启动所述设备的正常关机流程的步骤包括：

所述控制器完成与存储部件之间所有的数据读写操作；

所述控制器关闭所述设备的操作系统；

所述控制器关闭所述设备的高耗能部件，所述高耗能部件至少包括显示器；

所述控制器控制所述电源控制模块切断所述设备的外部供电以及切断对所述备用电池的供电。

11.根据权利要求7或10所述的装置，其特征在于，所述存储部件包括存储器和黑匣子，所述存储器用于保存所述设备运行时的设备数据和常规设置的参数，所述黑匣子用于保存所述设备超载运行以及用户危险操作时的数据。

12.一种力矩限制器，其特征在于，包括如权利要求6-11任一项所述的装置。

13.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求12所述的力矩限制器。