CN112750227A

CN112750227A - 一种矿用汽车行车动负荷监测系统

Info

Publication number: CN112750227A
Application number: CN202110034489.4A
Authority: CN
Inventors: 罗朝昶; 杜涛
Original assignee: Dalian Haiweite Machinery Co ltd
Current assignee: Dalian Haiweite Machinery Co ltd
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-05-04

Abstract

本发明公开了一种矿用汽车行车动负荷监测系统，包括启动模块、车辆监测模块、影响因素确定模块、负荷及路况监测模块和处理模块；其中，所述启动模块，用于根据车辆开始工作的信号，启动监测系统工作；所述车辆监测模块，用于实时采集车辆装载及行驶过程中的参数；影响因素确定模块，用于根据预建立的车辆动负荷模型确定影响因素；负荷及路况监测模块，用于根据所述影响因素以及所述参数监测车辆负荷以及道路路况。本发明能够发明监测车辆运行期间动态负荷。

Description

一种矿用汽车行车动负荷监测系统

技术领域

本发明涉及矿用汽车运行工况条件变化的监测装置技术领域，具体来说，涉及一种矿用汽车行车动负荷监测系统。

背景技术

矿用汽车是运行在非公路条件下的运输车辆，特别是大型装载量矿用汽车在苛刻路面重负荷工作，其悬挂减震系统、路面平整度、平均装载量、轮胎充气压力这些因素造成对矿用汽车结构件巨大的冲击动负荷，对电器元件由于加剧的震动产生工作可靠性下降，一般情况最大动负荷平均可以达到静负荷的3倍以上，所以矿用汽车运行寿命比较短与这有很大关系。

随着现代化工业生产水平的提高，矿用自卸车也在发生着变化，目前大型化、高性能和大负荷连续作业已成常态，适应新要求的自动化程度也越来越高，结构也日趋复杂。矿山管理和作业人员对这些关键设备安全、稳定、长周期、满负荷运行的要求已越来越迫切，要避免累积的故障导致停机并将对整个生产系统带来巨大的经济损失，以往维护仅由传统的人工定期停机维修、视觉检查已不能满足现代生产要求，因此开发针对矿用汽车运行的状态监测系统具有十分重要的意义。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种矿用汽车行车动负荷监测系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种矿用汽车行车动负荷监测系统，包括启动模块、车辆监测模块、影响因素确定模块、负荷及路况监测模块和处理模块；

其中，所述启动模块，用于根据车辆开始工作的信号，启动监测系统工作；

所述车辆监测模块，用于实时采集车辆装载及行驶过程中的参数；

影响因素确定模块，用于根据预建立的车辆动负荷模型确定影响因素；

负荷及路况监测模块，用于根据所述影响因素以及所述参数监测车辆负荷以及道路路况；

处理模块，包括：存储器、传感器、通信总线和处理器，传感器，用于数据的采集；存储器，用于存储动态监测车辆的工作状态的方法程序及获取的监测数据；通信总线，用于实现存储器和处理器之间的连接通信；处理器，用于执行存储器中存储的动态监测车辆的工作状态的方法程序，以实现对所述参数、负荷进行处理并获取车辆工作状态。

优选的，所述影响因素至少包括载重量、路面平整度、车速、悬挂刚度、胎压。

优选的，所述参数至少包括车辆速度、车轮的胎压和车辆自重及装载质量。

优选的，处理单元根据多个车辆各自的多次行驶过程中的参数、影响因素建立监测数据库，监测数据库包括：根据各车辆多次行程过程中的参数建立所述车辆参数数据库；根据多个车辆多次行驶在道路上的影响因素数据建立影响因素监测数据库。

优选的，所述参数还包括车辆倾斜度。

优选的，负荷及路况监测模块包括用于测量车辆负荷的压力传感器，压力传感器设置在油气悬挂缸上。

优选的，还包括远程客户端，与处理模块通过无线通信，用于读取、备份动态监测车辆的工作状态、参数、负荷。

本发明的有益效果为：现有运行监测主要有装载量、装卸次数、车速等，本发明监测车辆运行期间动态负荷，是与其他运行监控系统更加独特的技术。

以往的矿用汽车装载称重仪只是对车辆在装载时对装载量的监测，或扩大应用记录装铲数量、以及运输车次等运行数据。本发明充分利用称重传感仪器，让它在行车中仍然采样工作，发挥工作效能。

行车动负荷的监测对整车的应用管理是一个新的创举技术，通过与标定值的比较来判断是否异常并警示人员对路面条件、轮胎状态、油气悬挂状态、驾驶车速加强检查和维修维护。这样加强了日常的车辆运行条件管理，将对矿用汽车整车寿命产生有利影响。

与一般的称重系统相比，本发明系统基本上对原有的设备在硬件上配置相同，主要是在软件上增加行车动负荷监测模块，其它的辅助监测如车速、轮胎气压、油气悬挂充气高度增加的传感器成本不是很大，有些在原车就已经配置而只是增加行车监测数据，拿到动负荷监测系统用来辅助分析原因。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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示出了本申请实施例提出的一种矿用汽车行车动负荷监测系统控制流程图；

图2示出了本申请实施例提出的一种矿用汽车行车动负荷监测系统中压力传感器加装的示意图；

图3示出了本申请实施例提出的一种矿用汽车行车动负荷监测系统中压力传感器加装的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

附图标记：充气阀1、压力传感器2、辅助阀块3、油气悬挂缸4。

根据本发明的实施例，提供了一种矿用汽车行车动负荷监测系统，包括启动模块、车辆监测模块、影响因素确定模块、负荷及路况监测模块和处理模块；

处理模块，包括：存储器、传感器、通信总线和处理器，传感器，用于数据的采集；存储器，用于存储动态监测车辆的工作状态的方法程序及获取的监测数据；通信总线，用于实现存储器和处理器之间的连接通信；处理器，用于执行存储器中存储的动态监测车辆的工作状态的方法程序，以实现对所述参数、负荷进行处理并获取车辆工作状态。影响因素至少包括载重量、路面平整度、车速、悬挂刚度、胎压。参数至少包括车辆速度、车轮的胎压和车辆自重及装载质量。参数还包括车辆倾斜度。处理单元根据多个车辆各自的多次行驶过程中的参数、影响因素建立监测数据库，监测数据库包括：根据各车辆多次行程过程中的参数建立所述车辆参数数据库；根据多个车辆多次行驶在道路上的影响因素数据建立所述影响因素监测数据库。负荷及路况监测模块包括用于测量车辆负荷的压力传感器2，压力传感器2设置在油气悬挂缸4上。

在至少一个实施例中，还包括远程客户端，与处理模块通过无线通信，用于读取、备份动态监测车辆的工作状态、参数、负荷。

本发明的目的是利用目前已经具有的矿用汽车装载称重监控技术，扩大其监测应用范围，利用软件的技术提升达到对车辆运行实时动负荷的分析，从而警报可能有关因素的变化导致统计动负荷值与理想设计动负荷发生大的偏差，从而提醒人们检查这些相关因素，保证矿用汽车在合适的状态下运行。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：车辆运行动负荷监测主要通过装载称量系统在完成装载负荷称量之后，在车辆运行中继续采样监测，通过统计处理与软件中正常状态下标定的设定值进行比较，如果非偶然性超过设定值，就要有所响应。其次除了报警响应警示操作人员之外，在条件许可下还可以通过加装的车速传感器监测运行车速，加装的油气悬挂充气高度传感器监测悬挂刚度，加装的轮胎气压监测系统检测胎压，从而判断是否有不正常因素导致统计动负荷值偏大，提示人们对某个主要因素做出相应的检查和修正作业。

在上述的车辆运行动负荷监测系统中，利用压力传感技术-装载量检测系统，在前后支撑车辆的四个油气悬挂缸4上取得装载后的压力值，软件通过取样检测分析取平稳值即比较前后压力值不再发生大的差别，取样的平稳大值取代先前的平稳小值(对应又增加铲斗装载次数)，根据前后油气悬挂缸4采集的压力值和各自的缸体内气体作用面积转换成重力数值并且求和，当某次平稳大值超过设定的装载上限值时给予报警。当车速传感器给出车速不为零了并维持一段时间，则表示车量已装满开出装料场地，则这时最后的平稳取值计入总装载量，如果安装有车辆倾斜仪，则读取车辆倾斜角度对总装质量加以修正。

在上述的车辆运行动负荷监测系统中本发明的关键点是：要在车辆运行过程中连续对油气悬挂动载压力值继续采样。按照设定的采样频率采样，直到车厢举升信号发生代表矿用汽车已经卸载。仍然是每次采样根据前后油气悬挂缸4采集的压力值和各自的缸体内气体作用面积转换成重力数值并且求和，最后的数值作为动载荷统计分析的单元数据。以本次装载测定的装载重量为本次基本评定标准，采样值与其进行对比划分为四类，一类是低于基本评定标准的，二类是高于基本评定标准不超过1-2倍的，三类是高于基本评定标准不超过2-3倍的，四类是高于基本评定标准3倍的，计算出各类的平均值，最后按这四类数据出现的频次占总数据比例加权平均。上面的描述祥见下面计算公式：

最后的评价和发出警示主要是比较标定的基本评定动载荷系数与每次测定的动载荷加权平均统计值和本次装载测量值之比-即本次动载荷系数是否超过行车动载荷评定标定值。

见下式动载荷系数计算：

在上述的车辆运行动负荷监测系统中，动负荷主要取决的因素包括如下：

(载重量、路面平整度、车速、悬挂刚度、轮胎气压)

当这些因素当中的某个或某些发生变化时，统计反应出来的动负荷值以及发生的频率就应该有所变化，当然也与司机加速、制动等操作习惯有关，在此不予考量。

对每台车或配置相同的同批车，在初始要在上述因素基本确定的条件下对动负荷加权平均值进行标定。即在一个矿山正常管理下，对装载量的同等限定要求、路面相同的维护条件、正常要求的车速、油气悬挂充气压力或高度和轮胎充气压力都满足正常要求，在此条件下统计计算出动负荷系数，对此进行标定来作为基本评定标准的依据。如果安装有车速传感器、油气悬挂测距传感器、轮胎测压传感器，则可以同时在上述条件下一起采样统计来作为辅助分析的基本评定标准的数据。

在上述的车辆运行动负荷监测系统中，如果矿用汽车在重载至卸物料后系统监测评定发生过几次动负荷监测系统的报警，则说明车辆的统计动负荷超过了预定值，某些影响因素可能发生了变化，要及时判定并做出修正。除了对车速、油气悬挂充气高度、轮胎压力有监测数据进行分析判定之外，还要对部件做外观检查，对路面条件是否变差做出检查。在上述的车辆运行动负荷监测系统中，按照附图1所示的控制流程完成监测运行。

与目前现有技术对比，本发明技术具有以下优点：

本发明技术具体实施过程主要有：

本着为司机考虑方便易懂、减少操作步骤程序的原则，在软件设计上要求上车一键开关系统启动，称重和运行动载荷分析自动按车辆在矿山运行过程自行跳转运行。

初始样车的动负荷系数标定要按照某矿山常规的路面保养标准、装卸场地没有特意平整、装载物料在车箱中无明显偏载、司机选择驾驶平均水平的、车辆保养正常的车辆。

注意标定的限定装载量是否是悬挂上重量还是实际装载物料重量，

为了统计装载物料重量，这时的限定装载量应该为悬挂上重量减去车桥以上的重量。可以通过标定空车悬挂上重量计算出车桥以上重量。必要时可以利用称重仪器称量空车重量和装载后重量得出装载量，再来校核悬挂上传感器称重数据的准确性，如果偏差大可在软件转化称重时引入适当的修正系数。

在上述2条件下同时采样标车速、轮胎压力和油气悬挂高度变化，计算统计值作为标定的基准值。

如图2所示，车辆装载量和动负荷分析的数据采集可以利用多种形式的传感器来完成，本发明推荐的是在车辆车桥上面前后四个支撑整车重量并减震的油气悬挂缸4上安装压力传感器2。由于载荷量的变化与悬挂缸内气液混合体压强的变化成比例,故将悬挂缸内气液混合体压强的变化转换成电信号,然后再对该电信号进行相应地检测、分析和处理,即可得出车辆的载荷量。实施过程对已有矿用汽车前后轮的油气悬挂缸4进行改装设计加工,增加传感器安装位置。具体安装方式见附图2，采用了在油气悬挂缸4充入氮气一侧的缸盖上增加钻一个传感器安装孔，并按传感器螺纹规格攻丝，悬挂缸总装后安装好压力传感器2；另一方法不用拆卸悬挂缸，见附图3采用了在油气悬挂缸4充入氮气一侧的缸盖上先拆下原充气阀1，在充气阀1孔位先安装一个辅助阀块3，然后压力传感器2与充气阀1再共同安装在此阀块上，不用在缸盖上另行加工传感器安装孔。

其它传感器如车速传感器、轮胎压力传感器、油气悬挂高度变化传感器，根据具体设计时选定的形式来确定安装位置和连接方式。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.矿用汽车行车动负荷监测系统，其特征在于：

包括启动模块、车辆监测模块、影响因素确定模块、负荷及路况监测模块和处理模块；

2.根据权利要求1所述的矿用汽车行车动负荷监测系统，其特征在于：所述影响因素至少包括载重量、路面平整度、车速、悬挂刚度、胎压。

3.根据权利要求1或2所述的矿用汽车行车动负荷监测系统，其特征在于：所述参数至少包括车辆速度、车轮的胎压和车辆自重及装载质量。

4.根据权利要求1所述的矿用汽车行车动负荷监测系统，其特征在于：处理单元根据多个车辆各自的多次行驶过程中的参数、影响因素建立监测数据库，监测数据库包括：根据各车辆多次行程过程中的参数建立所述车辆参数数据库；根据多个车辆多次行驶在道路上的影响因素数据建立影响因素监测数据库。

5.根据权利要求3所述的矿用汽车行车动负荷监测系统，其特征在于：所述参数还包括车辆倾斜度。

6.根据权利要求1所述的矿用汽车行车动负荷监测系统，其特征在于：负荷及路况监测模块包括用于测量车辆负荷的压力传感器，压力传感器设置在油气悬挂缸上。

7.根据权利要求1所述的矿用汽车行车动负荷监测系统，其特征在于：还包括远程客户端，与处理模块通过无线通信，用于读取、备份动态监测车辆的工作状态、参数、负荷。