CN111208762B - 一种机械装置渐停控制方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了提供一种机械装置渐停控制方法、系统及设备，包括功率输出控制单元和执行单元，所述功率输出控制模块接收远程指令和本地指令；所述远程指令包括限制功率和时间间隔；当限制功率等于执行单元最大功率时，本地指令控制执行单元的实时输出功率；当限制功率小于执行单元最大功率时，将执行单元的最大输出功率在设定时间间隔内降低至限制功率通过对运行设备的功率/动力输出进行控制，使运行中的设备功率输出呈非线性变化，为操作人员提供直观的功率变化感受，并提供相对较多的时间完成对设备的安全停止。

Description

一种机械装置渐停控制方法、系统及设备

技术领域

本申请涉及一种机械装置渐停控制方法、系统及设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着网络技术的发展，特别是移动网络技术和应用的发展，越来越多的机械设备增加了网控管控功能。例如有些智能汽车，在特殊情况下，用户可以给客服打电话寻求远程开门甚至发动汽车的服务，客服在确认用户合法身份和对应的车辆后可以提供相应的服务。这说明客服的管控中心可以对其管辖的车辆进行远程控制，包括开启车门、发动马达和停止马达。当车辆在快速行驶时，如果通过网络控制使其马达停止，则容易造成严重的交通事故。但是，有时有必要强行使某些车辆失去动力，例如一些租赁的车辆，因租户未能按期缴纳租金等原因，需要限制租户对车辆的继续使用，因此，可行的方法是通过网络管控途径使其失去动力。为了不因突然失去动力而造成安全问题，通过网络控制使车辆失去动力时，需要控制动力使其逐步减少，最终完全停止。如果没有科学的方法，可能需要网络管控方多次发生动力控制指令，使被控制的车辆失去动力。

许多提供大型机械设备租赁服务的运营商使用网络管控手段来管控自己的机械设备，随时掌握设备的位置信息和运行状态信息。但是，恶意租户和其他非法人员通过改造机械设备处理过程的软件，可以使其绕开网络管控这一过程，或者强行拆除安装在机械设备上的GPS模块，以达到消除网络管控的目的，使网络管控失去作用，从而进行非法使用。这种攻击行为已经发生多起，对一些厂商造成了严重的经济损失。

发明人发现，为了避免这种情况的发生，通过技术手段可以使得被控制设备在接收不到网络控制指令的情况下不能正常工作。如果设备启动时检查网络连接，则这种控制手段可行；但如果设备一直处在工作状态，何时检查网络连接，连接不成功时采取哪种策略，如果设计不合理，可能会造成安全问题。一种比较可行的方式是，受网络控制的设备定期尝试网络连接并更新网络控制指令，当在较长的一段时间内都检测不到网络连接(当然也接收不到控制中心的指令)时，则设备进入停机状态；无论通过网络传输停机指令使设备停机，还是因为长时间接收不到网络控制指令而启动停机操作，都可能对高速运转的机械设备造成安全问题；许多机械设备从高速运转状态下如果突然停止功率输出，仍然可以在惯性下运转一段时间，但有些设备需要额外动力才能安全停止，例如高速行驶的汽车，或在工作场地的大型机械设备，如果突然完全失去动力，会造成严重的后果。

发明内容

本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种机械装置渐停控制方法、系统及设备，通过对运行设备的功率/动力输出进行控制，使运行中的设备功率输出呈非线性变化，为操作人员提供直观的功率变化感受，并提供相对较多的时间完成对设备的安全停止。

本申请的第一目的是提供一种机械装置渐停控制方法，采用以下技术方案：

获取远程指令，用于控制设备的运行，远程指令包括限制系数P和时间T；

当P等于1时，设备的实时最大输出功率等于初始最大输出功率，本地指令控制设备的实施输出功率；

当P小于1时，依据远程指令使设备实时最大输出功率在T时间内降低至初始最大输出功率的P倍；

其中，0≤P≤1。

进一步地，时刻t的实际功率输出

其中，t为接收到远程指令与当前时刻的时间间隔，LC为本地指令下的实际输出功率系数，P'为功率输出控制参数。

进一步地，当t≤T时，在t时刻：

其中，K为正数。

进一步地，所述远程控制指令为NC＝[P,T]，其中T为设定的时间间隔。

进一步地，所述设备无法接受远程指令时，P＝0。

本申请的第二发明目的是提供一种机械装置渐停控制系统，包括以下步骤：

包括功率输出控制单元和执行单元，所述功率输出控制模块接收远程指令和本地指令；

所述远程指令包括限制功率和时间间隔；

当限制功率等于执行单元最大功率时，本地指令控制执行单元的实时输出功率；

当限制功率小于执行单元最大功率时，将执行单元的最大输出功率在设定时间间隔内降低至限制功率。

进一步地，所述的功率输出控制单元设有通信模块，用于通过无线通信接收远程指令数据。

进一步地，所述时间间隔根据实际运行环境进行调整。

进一步地，所述执行单元的最大输出功率在降低时，呈非线性变化。

本申请的第三目的是提供一种设备，采用如上所述的机械装置渐停控制系统。

与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：

(1)区别与目前机械设备通过网络控制直接进行制动的情况，而采用控制功率输出的方式，避免了因直接制动或停止供电导致的安全隐患，采用非线性制动的方式，能够提供明显的动力输出变化，既能为操作人员提供直观的功率变化感受，又能够提供相对较多的时间完成对设备的安全停止；

(2)非线性的功率输出控制相较于现有的线性功率输出控制，能够更为直观的提醒使用者车辆功率发生变化，对于电动汽车而言，当检测到电量不多时，为了保护电池不因过度使用而损伤，采用非线性功率输出控制，在输出少量电能的情况下，给车辆驾驶人尽可能多的时间用于将车辆停止在较为安全的地方。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请实施例1、2中机械装置渐停控制的示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中无论通过网络传输停机指令使设备停机，还是因为长时间接收不到网络控制指令而启动停机操作，都可能对高速运转的机械设备造成安全问题；许多机械设备从高速运转状态下如果突然停止功率输出，仍然可以在惯性下运转一段时间，但有些设备需要额外动力才能安全停止，例如高速行驶的汽车，或在工作场地的大型机械设备，如果突然完全失去动力，会造成严重的后果，针对上述技术问题，本申请提出了一种机械装置渐停控制方法、系统及设备。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出了一种机械装置渐停控制系统。

许多机械设备从高速运转状态下如果突然停止功率输出，仍然可以在惯性下运转一段时间，但有些设备需要额外动力才能安全停止。例如高速行驶的汽车，或在工作场地的大型机械设备，如果突然完全失去动力，可能会造成很严重的后果。因此让设备逐渐失去动力，从而可以安全停止运行，即本申请在前提出的渐停控制，是一种较为安全的强制性停机手段。

机械设备有一个控制功率输出的单元，该单元决定设备的最大输出功率，或者通过控制燃油设备的输油量来实现，或者通过控制电动设备的功率输出来实现；在本申请中并不局限于单一的设备控制，只要能够实现本申请所提出的功率的非线性变化即可，即在不同阶段功率控制值相对最大功率的百分比；

例如，当功率输出控制单元设定的限度为50％(表现在数值上为0.5)时，表明所允许的最大输出功率为正常最大输出功率的一半，无论对设备本身如何操作，当然实际操作中可以只需要少于输出限度的功率。控制设备使其逐步失去动力的一种直观方法是，功率输出限度随时间的推移线性减小，但这种方式在操控性上显得较为被动，当设备的实际操作人员想安全停下来时，留下的时间会显得很少；因此本申请提出一种非线性渐停机制，既能让设备操控人员感受到功率的大幅度减少，又有相对较多的时间完成对设备的安全停止。

具体地，本发明的机械设备包括如下组成部分：机械设备有一个功率输出控制单元，该单元接收网络控制指令和本地控制指令，根据网络控制指令计算功率输出限度，然后结合本地控制指令，计算确定实际输出功率的大小，如图1所示：

一种机械装置渐停控制方法，采用非线性函数输出控制方式，使得功率输出能够更人性化停机的过程，

网络控制指令NC指示一个功率控制门限值P(0≤P≤1)，即限制系数P，是一个相0对设备最大输出功率的百分比，同时明确一个时间段T，要求在时间T内，将功率输出控制在P之内。如果P＝0，则表明在时间T之内，完全停止功率输出。

当网络控制指令指示NC＝1，即表示100％输出功率时，实际输出的功率根据本地控制指令LC的大小执行，即保障设备正常工作的情况；当网络控制指令指示的输出功率为NC＝[P,T](0≤P<1)时，其中T为合理的时间间隔，该指令要求功率输出控制单元在时间T内将功率降低到P。该单元的功率输出计算方式如下：首先在时刻t(t≤T)，计算

其P'为功率输出控制参数。然后根据如下公式输出实际功率：

其中t为接收到网络控制指令指示到当前时刻的时间间隔。由于这一时间间隔随时变化，因此实际执行中，设备根据自己的计算能力，选择几个典型的时间节点调整功率输出，例如将时间T分割为k份，每过T/k时间间隔，重新计算一下功率输出控制。当P＝0时，就是逐渐停机的功率输出控制过程。

不考虑具体的最大输出功率值，而是把最大输出功率记为1，其他未说明的功率值所描述的都是最大输出功率的倍数。例如P'＝0.5表示允许的输出功率是设备正常情况下能输出的最大功率的50％。

可以理解的是，为了避免一些可能导致停机过程不正常的T值，需要在设备中预置T值的合法范围，例如最小值T₁和最大值T₂，并检查接收到的T值是否在合法范围内，其中T₁的值一般为0，而T₂的值则根据具体情况来确定。如果设备为一个小型汽车，则设置T₂＝300(秒)就能应对绝大多数情况的安全停车；如果设备为一个在工地上施工的机械设备，则设置T₂＝1800(秒)就能应对绝大多数情况的安全停工。如果机械设备停止之后还存在安全隐患，例如小汽车被强制停止时刚好在高速公路上行驶，虽然停车过程没有造成安全问题，但长时间停在高速公路上也存在安全隐患，这类问题需要另外解决，而不是停机问题所能解决的。设备也应该预置一个默认的时间间隔参数T₀(T₁≤T₀≤T₂)，在系统长时间接收不到网络控制指令后，系统自动启动停机过程时，该自动停机过程使用系统默认的时间间隔参数T₀。当网络控制指令未明确T值时，也使用该默认值T₀。一般地，为了安全起见，可以设置T₀＝T₂。

需要特别指出的是，根据实验测试，使用公式

来计算功率输出控制参数是比较有效的方式，一方面让设备操作人员感受到功率的快速下降，另一方面也有较长的时间将设备安全停下来，包括将设备慢慢移出工作现场所需的时间和必要的功率/动力。理论上，可以将计算公式扩展为

其中k是某个正整数甚至非整数。在某些情况下，k＝2不一定是最佳控制方式，但这种扩展的目的也是为了使设备的功率变化呈非线性，其与本实施例的方案没有本质区别。

实施例2

本申请的另一典型实施例中，提供一种机械装置渐停控制方法，采用如实施例1所述的控制系统。

针对网络控制的机械设备很少采用控制功率输出的情况。但随着机械设备租赁业务的增加，控制功率输出强制其停机是更为有效的方案。根据可以搜到的信息，现有技术可以归纳为两种，一种是直接切断能源，让未发动的设备不能发动，正在运行的设备则只保留惯性，设备的现场控制人员可以进一步采取物理制动措施，但无法施加动力。另一种的设计理念一般是基于线性功率控制方法，即在时刻t，允许输出的功率控制为最大输出功率的(1-t/T)倍，即功率输出控制参数为

假设设备最大功率输出为1，则在线性功率输出控制情况下，不难计算设备渐停所允许消耗的最大功耗为W₁＝T/2；而在本发明的控制下，假设功率输出控制能实时调整的话，则不难计算，设备渐停所允许消耗的最大功耗为W₂＝T/3。这说明，在相同功耗条件下，本发明允许的停机时间是线性功率输出控制方案的

倍。

对于上述控制系统而言，其通过数学公式的描述并不直观，在本实施例中，通过几个采样点来观察功率输出的变化情况。

假设P＝0，这是逐渐停机指令，也是本发明的主题，这时的功率输出控制参数为

当t＝T/4时，

即功率输出控制值接近最大值的50％；当t＝T/2时，

即功率输出控制值只有最大值的25％；当

时，

即功率输出控制值只有最大值的6％。可以看出，随着时间的推移，功率控制参数下降的速度很快，但结束的时间仍然是T。这样，在操控中感觉到有更长的时间用于完成停机过程。

实施例3

本申请的另一典型实施例中，根据实施例1的渐停控制系统，给出一组远程指令控制状态下的渐停过程。

当一个机械设备的运营商因故需要强行停止该设备时，运营商向该设备发送网络控制指令，指示输出功率为NC＝[0,120]，表示在120秒内停止设备的功率输出。设备在收到信号后开始计时，每10秒钟计算一次功率输出控制参数

得到如下表所示的参数值：

t(秒)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120
													P'	1	0.84	0.69	0.56	0.44	0.34	0.25	0.17	0.11	0.06	0.03	0.01

根据上表给出的功率输出控制参数，设备从接收到渐停指令开始，到2分钟后没有功率输出(设备不一定处于静止状态，可能还在惯性作用下运动)，所消耗的最大功耗为(1+0.84+0.69+0.56+0.44+0.34+0.25+0.17+0.11+0.06+0.03+0.01)*10＝45，略大于理论值120/3＝40。与理论值的差别在于实际操作时不能实时调整功率输出控制参数。调整越频繁，实际功耗与理论功耗就越接近。

实施例4

本申请的再一典型实施例中，根据实施例1的渐停控制系统，给出一组远程指令无信号，本地无法接受远程指令时启动渐停程序时的渐停过程。

当一个机械设备尝试连接网络但得不到应答时，在经过几次尝试失败或经过一定时间段之后，如果仍然得不到网络应答，应启动渐停程序。这种渐停程序是预置到设备中的，与控制系统集成在一起，只有合法的网络授权指令才能解除。根据设备的种类和使用目的，预置一个渐停时间。例如，一个比较人性化的渐停时间为30分钟，这使得即使处在作业中的设备，也有充足的时间停到安全位置或安全状态。但如果使用者仍然强行使用，其功率输出下降很快，因此能提供正常作业的时间不长。假设设备每分钟调整一下功率输出控制参数

则得到如下表所示的参数值：

t(分钟)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											P'	1	0.93	0.87	0.81	0.75	0.69	0.64	0.59	0.54	0.49
t(分钟)	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
											P'	0.44	0.40	0.36	0.32	0.28	0.25	0.22	0.19	0.16	0.13
t(分钟)	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
											P'	0.11	0.09	0.07	0.05	0.04	0.03	0.02	0.01	0.004	0.001

从上表不难看出，虽然设备停机所允许的时间是30分钟，但在9分钟后，设备所能获得的最大功率不足最大正常功率的50％，这一特性也强迫使用者不得不尽快为安全停机作准备。

需要特别指出的是，实施例3和实施例4是对特殊情况的设计和使用进行了可行性描述，不构成对通过其他类似方法实现同一功能的限制，比如在实施例3中考虑的是在2分钟内停止功率输出，而在实施例4中考虑的是30分钟内停止功率输出。本领域的技术人员不难理解，停止功率输出所需要的时间可以根据实际情况而定，这些显而易见的简单变换都不影响本申请的本质。

本申请的目的是强制功率输出逐步减少直至终止，用于强制设备停止。但该方法也可以用于其他目的，例如当电动汽车监测到电量不多，为了保护电池不因过度使用而损伤，需要停止供电的情况。但突然停止供电显然会给运动中的汽车带来很大不便甚至安全隐患，在这种情况下，可以使用本申请的技术方法，使得在输出少量电能的情况下，给车辆驾驶人尽可能多的时间用于将车辆停止在较为安全的地方。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机械装置渐停控制方法，其特征在于，包括以下方案：

获取远程指令，用于控制设备的运行，远程指令包括限制系数P和时间T；

当P等于1时，设备的实时最大输出功率等于初始最大输出功率，本地指令控制设备的实时输出功率；

当P小于1时，依据远程指令使设备实时最大输出功率在T时间内降低至初始最大输出功率的P倍；

其中，0≤P≤1；

其中，t为接收到远程指令与当前时刻的时间间隔，LC为本地指令下的实际输出功率系数，P'为功率输出控制参数；

最大输出功率在降低时，呈非线性变化；

当t≤T时，在t时刻：

其中，K为正数。

2.如权利要求1所述的机械装置渐停控制方法，其特征在于，所述远程指令为NC＝[P,T]，其中T为设定的时间间隔。

3.如权利要求1所述的机械装置渐停控制方法，其特征在于，所述设备无法接受远程指令时，P＝0。

4.如权利要求1所述的机械装置渐停控制方法，其特征在于，

所述的机械装置渐停控制方法采用了机械装置渐停控制系统，机械装置渐停控制系统包括功率输出控制单元和执行单元，所述功率输出控制单元接收远程指令和本地指令；

所述远程指令包括限制功率和时间间隔；

当限制功率等于执行单元最大功率时，本地指令控制执行单元的实时输出功率；当限制功率小于执行单元最大功率时，将执行单元的最大输出功率在设定时间间隔内降低至限制功率；

所述执行单元的最大输出功率在降低时，呈非线性变化。

5.如权利要求4所述的机械装置渐停控制方法，其特征在于，所述的功率输出控制单元设有通信模块，用于通过无线通信接收远程指令数据。

6.如权利要求4所述的机械装置渐停控制方法，其特征在于，所述时间间隔根据实际运行环境进行调整。

Images