CN113607272A - 一种碾压机工作状态的监控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碾压机工作状态的监控方法及系统，涉及土石材料填筑碾压技术领域。所述方法包括：获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号；根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮‑土相互作用力。所述系统用于执行上述方法。本发明实施例提供的碾压机工作状态的监控方法及系统，能够实现对碾压机工作状态的监控，这对于保证碾压机的压实质量、提高碾压机的压实效率具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及土石材料填筑碾压技术领域，具体涉及一种碾压机工作状态的监控方法及系统。
背景技术
土石材料填筑碾压广泛使用于公路路基、铁路路基和土石坝等各种土石方工程建设中。碾压过程中对碾压机工作状态的有效控制可以保障压实质量，提高压实效率。然而，目前对碾压机工作状态的监控研究、尤其是对碾压机工作状态的实时监控研究较少，这导致目前碾压机碾压施工过程中压实质量以及压实效率较低的问题。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种碾压机工作状态的监控方法及系统，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
一方面，本发明提出一种碾压机工作状态的监控方法，包括：获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号；根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。
可选的，所述振动马达的转动信号包括转动周期；根据以下振动频率计算公式计算所述碾压机的振动频率：
f表示碾压机的振动频率；
T表示振动马达的转动周期。
可选的，所述碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号包括碾压机振动轮的竖向振动加速度信号以及碾压机上机架的竖向振动加速度信号。
可选的，根据以下轮-土相互作用力计算公式计算所述碾压机的轮-土相互作用力：
Fs表示碾压机的轮-土相互作用力；
Fe表示激振力，Fe＝m0e0(2πf)2，m0为偏心块质量，e0为偏心距，f为碾压机的振动频率；
ω为转速，ω＝2πf，f为碾压机的振动频率；
t为时间；
md表示振动轮的质量；
mf表示上机架的质量；
g为重力加速度；
可选的，所述方法还包括：获取所述碾压机在目标时刻的位置信息；构建所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
可选的，所述方法还包括：展示所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
可选的，所述方法还包括：根据所述碾压机的工作状态和/或土石材料的压实状况，调整所述振动马达的转速，以使所述碾压机的振动频率达到设计频率。
另一方面，本发明还提供一种碾压机工作状态的监控系统，包括：加速度信号采集装置，与数据处理装置相连，用于采集碾压机的竖向振动加速度信号；转动信号采集装置，与数据处理装置相连，用于采集所述碾压机的振动马达的转动信号；数据处理装置，分别与所述加速度信号采集装置和所述转动信号采集装置相连，用于根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。
可选的，所述振动马达的转动信号包括转动周期；所述数据处理装置根据以下振动频率计算公式计算所述碾压机的振动频率：
f表示碾压机的振动频率；
T表示振动马达的转动周期。
可选的，所述加速度信号采集装置包括安装在所述碾压机振动轮上的第一加速度传感器、以及安装在所述碾压机机架上的第二加速度传感器。
可选的，所述数据处理装置根据以下轮-土相互作用力计算公式计算所述碾压机的轮-土相互作用力：
Fs表示碾压机的轮-土相互作用力；
Fe表示激振力，Fe＝m0e0(2πf)2，m0为偏心块质量，e0为偏心距，f为碾压机的振动频率；
ω为转速，ω＝2πf，f为碾压机的振动频率；
t为时间；
md表示振动轮的质量；
mf表示上机架的质量；
g为重力加速度；
可选的，所述转动信号采集装置包括霍尔传感器和永磁式速度测量环，所述永磁式速度测量环安装在所述振动马达的转轴上，所述霍尔传感器安装在所述振动马达的壳体上，且所述霍尔传感器和所述永磁式速度测量环相对设置。
可选的，所述永磁式速度测量环的周向上设置有均匀分布的磁粒，各所述磁粒中至少有两个连续分布的磁粒与其他磁粒的磁性不同；在所述至少两个连续分布的磁粒与所述霍尔传感器相对时，所述碾压机振动轮的偏心块位于所述振动轮的正下方位置。
可选的，所述霍尔传感器和所述永磁式速度测量环位于所述振动马达的壳体内部。
可选的，所述系统还包括安装在所述碾压机上的定位装置，所述定位装置与所述数据处理装置相连，用于确定所述碾压机的位置信息，并将所述位置信息发送给所述数据处理装置；所述数据处理装置还用于构建所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
可选的，所述系统还包括显示装置，所述显示装置与所述数据处理装置相连，用于展示所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
可选的，所述系统还包括反馈装置，所述反馈装置与所述数据处理装置相连，用于根据所述碾压机的工作状态和/或土石材料的压实状况，调整所述振动马达的转速，以使所述碾压机的振动频率达到设计频率。
再一方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例所述碾压机工作状态的监控方法的步骤。
又一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述碾压机工作状态的监控方法的步骤。
本发明实施例提供的碾压机工作状态的监控方法及系统，能够获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号，并根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。这样，实现了对碾压机工作状态的监控，这对于保证碾压机的压实质量、提高碾压机的压实效率具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，对于本领域普通技术人员来讲，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。在附图中：
图1是本发明第一实施例提供的碾压机工作状态的监控方法的流程示意图。
图2是本发明第二实施例提供的碾压机激振力竖向分力、振动轮惯性力和上机架惯性力的相位关系示意图。
图3是本发明第三实施例提供的碾压机工作状态的监控方法的流程示意图。
图4是本发明第四实施例提供的碾压机工作状态的监控方法的流程示意图。
图5是本发明第五实施例提供的碾压机工作状态的监控方法的流程示意图。
图6是本发明第六实施例提供的碾压机工作状态的监控系统的结构示意图。
图7是本发明第七实施例提供的霍尔传感器和永磁式速度测量环的安装结构示意图。
图8是本发明第七实施例提供的霍尔传感器和永磁式速度测量环的另一方向的安装结构示意图。
图9是本发明第八实施例提供的碾压机偏心块的位置与霍尔传感器脉冲信号的关系示意图。
图10是本发明第九实施例提供的霍尔传感器脉冲信号与激振力竖向分力的关系示意图。
图11是本发明第十实施例提供的碾压机工作状态的监控系统的结构示意图。
图12是本发明第十一实施例提供的碾压机工作状态的监控系统的结构示意图。
图13是本发明第十二实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例提供的碾压机工作状态的监控方法的执行主体包括但不限于计算机。
图1是本发明一实施例提供的碾压机工作状态的监控方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供的碾压机工作状态的监控方法，包括：
S101、获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号；
本步骤，所述碾压机可以为振动碾压机，振动碾压机通过振动马达旋转轴的旋转带动碾压机偏心块的旋转，以此产生振动；所述目标时刻可以为当前时刻，这时，所述获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号具体为：实时获取碾压机的竖向加速度和振动马达的转动信号；所述目标时刻也可以为某一历史时刻，这时，所述获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号具体为：在数据库中获取碾压机在该历史时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号。
可通过安装于所述碾压机上的加速度传感器采集所述碾压机当前的竖向振动加速度信号，可通过霍尔传感器采集所述振动马达的转动信号。
S102、根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。
本步骤，可根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，计算和分析所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，碾压机的振动频率和轮-土相互作用力是两个重要控制参数，对碾压机的压实质量和压实效率有直接影响。具体的，振动频率对压实效果有重要影响，根据压实理论，当碾压机振动频率处于碾压机-土系统的共振频率时，压实效果最佳，且此最优频率随着土石材料压实过程改变；轮-土相互作用力是振动轮直接作用在土石材料上的压实力，与压实效果直接相关，相互作用力越大，压实效果越好，但过大会引起振动轮不规则跳振，对压实不利。因此，本实施例对碾压过程中碾压机的振动频率和轮-土相互作用力进行监控，对于保证压实质量、提高压实效率具有重要意义。
本发明实施例提供的碾压机工作状态的监控方法，能够获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号，并根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。这样，实现了对碾压机工作状态的监控，这对于保证碾压机的压实质量、提高碾压机的压实效率具有重要意义。
可选的，在上述实施例中，所述振动马达的转动信号可以包括转动周期；这时，可以根据以下振动频率计算公式计算所述碾压机的振动频率：
f表示碾压机的振动频率；
T表示振动马达的转动周期。
可选的，所述碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号包括碾压机振动轮的竖向振动加速度信号以及碾压机上机架的竖向振动加速度信号。
本实施例，由于碾压机的上机架与振动轮之间一般为非刚性连接，故上机架与振动轮之间的竖向振动加速度可能不一致，因此，可分别获取所述上机架的竖向振动加速度和所述振动轮的竖向振动加速度，以更好的分析所述碾压机的竖向振动加速度。
具体的，可通过安装在振动轮且不随振动轮转动位置处的加速度传感器采集所述振动轮的竖向振动加速度信号，可通过安装在所述碾压机上机架上的加速度传感器采集所述上机架的竖向振动加速度信号。在利用所述竖向振动加速度信号确定所述碾压机的工作状态之前，可以对所述加速度传感器采集的振动轮和上机架的竖向振动加速度信号进行滤波和消除异常点处理。
可选的，在上述任一实施例中，可根据以下轮-土相互作用力计算公式计算所述碾压机的轮-土相互作用力：
Fs表示碾压机的轮-土相互作用力；
Fe表示激振力，Fe＝m0e0(2πf)2，m0为偏心块质量，e0为偏心距，f为碾压机的振动频率；
ω为转速，ω＝2πf，f为碾压机的振动频率；
t为时间；
md表示振动轮的质量；
mf表示上机架的质量；
g为重力加速度；
本实施例，所述偏心块可以设置在所述振动马达旋转轴上，振动碾压机通过振动马达旋转轴的旋转带动碾压机偏心块的旋转，以此产生振动，产生的激振力大小由偏心块质量、偏心距和振动频率决定，即：
Fe＝m0e0(2πf)2；
其中，m0(偏心块质量)、e0(为偏心距)由碾压机设备决定；f为振动频率，通过实时监测获得。
由于碾压机-土系统存在阻尼，故振动轮位移与激振力存在相位差。如图2所示，图中的3条曲线分别表示激振力竖向分力
振动轮惯性力
和上机架惯性力
可以看出，三者都随时间呈正弦波变化，但是存在相位差。振动轮惯性力和上机架惯性力可以通过实时采集加速度信号确定；激振力竖向分力大小与偏心块位置有关，当偏心块处于最下方时，激振力竖向分力最大，因此可以通过监测偏心块位置构造激振力竖向分力随时间的变化函数。
如图3所示，可选的，所述方法还可以包括：
S103、获取所述碾压机在目标时刻的位置信息；
本步骤，可通过GPS定位模块确定所述碾压机当前的位置信息，具体的，所述GPS定位模块可以包括GPS接收机、无线通信天线、GPS基站和GPS卫星。所述GPS接收机可以安装在碾压机顶部接收GPS卫星信号，并通过无线通信天线接收GPS基站信号，然后根据差分算法确定碾压机位置坐标。
S104、构建所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
本步骤，可根据加速度信号和振动马达转动信号采样的时刻，确定此时刻测定的碾压机位置，将碾压机此刻的工作状态与位置信息进行对应。
本实施例，通过构建所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系，可以得到各碾压位置的碾压信息，进一步的，还能够根据该对应关系得到各碾压位置的碾压质量。
如图4所示，可选的，在上述实施例中，所述方法还可以包括：
S105、展示所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
本实施例，可以通过所述碾压机的车载显示模块实时显示当前碾压机的位置、碾压机的工作状态的对应关系；具体的，车载显示模块的液晶显示器可以安装在驾驶室内，实时显示碾压作业面、碾压条带、碾压机位置与对应的振动频率、轮-土相互作用力，供碾压操作人员实时掌握碾压机工作状态，方便采取对应措施。
所述振动频率、轮-土相互作用力和碾压机位置还可以通过GPRS传递到存储模块进行存储，供显示在后方的监控平台和进行后续分析。
如图5所示，可选的，所述方法还可以包括：
S106、根据所述碾压机的工作状态和/或土石材料的压实状况，调整所述振动马达的转速，以使所述碾压机的振动频率达到设计频率。
本实施例，土石材料的压实状况可以根据所述土石材料的密度、压实度、刚度、模量等来评定，所述设计频率可以为碾压机-土系统的共振频率，此设计频率可随着土石材料的压实过程改变。在碾压过程中，当发现当前振动频率与设计频率不符，或者根据压实状况需要调整振动频率至最优值(设计频率)时，可通过电信号控制电磁比例阀开口大小将振动马达的转速调整到设计值，实现对振动频率的调控。
具体的，可通过变量泵控制振动马达的转速，所述变量泵内可以设置有一角度可变的倾斜式斜盘，可以通过改变电磁比例阀开口大小改变斜盘倾斜角度，进而改变柱塞冲程而实现泵排量改变，从而改变振动马达的振动频率。
本实施例适用于土石、沥青、碾压混凝土等材料的碾压施工控制，根据压实状况对频率和轮-土相互作用力进行反馈控制，实现智能压实功能。
图6是本发明一实施例提供的碾压机工作状态的监控系统的结构示意图，如图6所示，本发明实施例提供的碾压机工作状态的监控系统，包括：加速度信号采集装置21，与数据处理装置22相连，用于采集碾压机的竖向振动加速度信号；转动信号采集装置23，与数据处理装置22相连，用于采集所述碾压机的振动马达的转动信号；数据处理装置22，分别与所述加速度信号采集装置21和所述转动信号采集装置23相连，用于根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土作用力。
本发明实施例提供的碾压机工作状态的监控系统，能够获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号，并根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。这样，实现了对碾压机工作状态的监控，这对于保证碾压机的压实质量、提高碾压机的压实效率具有重要意义。
可选的，所述振动马达的转动信号包括转动周期；所述数据处理装置根据以下振动频率计算公式计算所述碾压机的振动频率：
f表示碾压机的振动频率；
T表示振动马达的转动周期。
可选的，所述加速度信号采集装置包括安装在所述碾压机振动轮上的第一加速度传感器、以及安装在所述碾压机机架上的第二加速度传感器。
本实施例，所述第一加速度传感器用于采集所述振动轮的竖向振动加速度，所述第二加速度传感器用于采集所述机架的竖向振动加速度。
可选的，所述数据处理装置根据以下轮-土相互作用力计算公式计算所述碾压机的轮-土相互作用力：
Fs表示碾压机的轮-土相互作用力；
Fe表示激振力，Fe＝m0e0(2πf)2，m0为偏e心块质量，e0为偏心距，f为碾压机的振动频率；
ω为转速，ω＝2πf，f为碾压机的振动频率；
t为时间；
md表示振动轮的质量；
mf表示上机架的质量；
g为重力加速度；
如图7所示，可选的，所述转动信号采集装置包括霍尔传感器231和永磁式速度测量环232，所述永磁式速度测量环232安装在所述振动马达31的转轴311上，所述霍尔传感器231安装在所述振动马达31的壳体312上，且所述霍尔传感器231和所述永磁式速度测量环232相对设置。
本实施例，所述永磁式速度测量环具有磁性，安装时可使所述速度测量环的圆周面对准霍尔传感器的安装孔，在振动马达转轴旋转时，测量环与碾压机偏心块同步旋转，当测量环上的磁区经过霍尔传感器时，会产生霍尔效应；通过分析所述霍尔效应的脉冲特征，可得到所述振动马达的转动周期。
如图7和图8所示，可选的，所述永磁式速度测量环232的周向上设置有均匀分布的磁粒2321，各所述磁粒2321中至少有两个连续分布的磁粒2321与其他磁粒的磁性2321不同；在所述至少两个连续分布的磁粒2321与所述霍尔传感器231相对时，所述碾压机振动轮32的偏心块321位于所述振动轮32的正下方位置。
本实施例，可对所述至少两个连续分布的磁粒进行消磁处理或者将所述至少两个连续分布的磁粒的磁性设置为与其他磁粒的磁性不同，形成所述速度测量环上的处理区；所述速度测量环上除所述至少两个连续分布的磁粒之外的其他磁粒的磁性可以相同。举例而言，所述速度测量环上所有的磁粒的个数可以为70个，所述处理区的磁粒的个数可以为3至5个。
所述霍尔传感器和所述速度测量环可以在碾压机静止状态下安装，安装时可以使所述速度测量环上的处理区对准霍尔传感器的安装孔，此时碾压机偏心块的重心处于正下方位置，对应的激振力竖向分力最大。如图7和图8所示，在振动马达旋转轴旋转时，速度测量环与碾压机偏心块同步旋转，当速度测量环上的非处理区的磁粒经过霍尔传感器时，由于霍尔效应，会输出一个个均匀脉冲信号，当速度测量环上的处理区经过霍尔传感器时，由于处理区与非处理区的磁性不同，因此会产生一段不同的脉冲信号。
举例而言，如图8所示，所述处理区的磁粒进行了消磁处理，这时，由于消磁后不会产生霍尔效应，因此会产生一段脉冲信号消失区(参见图9)，信号长度大概有3～5个脉冲周期，此段信号出现表示此时碾压机偏心块处于最下方位置，由此，如图9和图10所示，可以确定每一时刻的偏心块位置和激振力的竖向分力大小。这时，可以根据转动信号采集装置采集的脉冲信号确定碾压机的振动频率，即：
其中，f为碾压机振动频率，P为振动马达转一周的脉冲数，即速度测量环所有磁粒的数量，T′为输出脉冲信号周期。
如图7所示，可选的，所述霍尔传感器231和所述永磁式速度测量环232位于所述振动马达31的壳体312内部。
本实施例，安装在振动马达内部的霍尔传感器和永磁式速度测量环，避免了直接暴露于外界环境，在现场碾压施工过程中，减少了信号采集的干扰以及受损情况，利于设备的维护。
如图11所示，可选的，所述系统还包括安装在所述碾压机上的定位装置24，所述定位装置24与所述数据处理装置22相连，用于确定所述碾压机的位置信息，并将所述位置信息发送给所述数据处理装置22；所述数据处理装置22还用于构建所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
如图11所示，可选的，所述系统还包括显示装置25，所述显示装置25与所述数据处理装置22相连，用于展示所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
如图12所示，可选的，所述系统还包括反馈装置26，所述反馈装置26与所述数据处理装置22相连，用于根据所述碾压机的工作状态和/或土石材料的压实状况，调整所述振动马达的转速，以使所述碾压机的振动频率达到设计频率。
本发明实施例提供的装置的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。
图13为本发明一实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图13所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)401、通信接口(Communications Interface)402、存储器(memory)403和通信总线404，其中，处理器401，通信接口402，存储器403通过通信总线404完成相互间的通信。处理器401可以调用存储器403中的逻辑指令，以执行如下方法：获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号；根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。
此外，上述的存储器403中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号；根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号；根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种碾压机工作状态的监控方法，其特征在于，包括：
获取碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号和振动马达的转动信号；
根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机在所述目标时刻的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动马达的转动信号包括转动周期；根据以下振动频率计算公式计算所述碾压机的振动频率：
f表示碾压机的振动频率；
T表示振动马达的转动周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碾压机在目标时刻的竖向振动加速度信号包括碾压机振动轮的竖向振动加速度信号以及碾压机上机架的竖向振动加速度信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据以下轮-土相互作用力计算公式计算所述碾压机的轮-土相互作用力：
Fs为碾压机的轮-土相互作用力；
Fe为激振力，Fe＝m0e0(2πf)2，m0为偏心块质量，e0为偏心距，f为碾压机的振动频率；
ω为转速，ω＝2πf，f为碾压机的振动频率；
t为时间；
md为振动轮的质量；
mf为上机架的质量；
g为重力加速度；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述碾压机在目标时刻的位置信息；
构建所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
展示所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述碾压机的工作状态和/或土石材料的压实状况，调整所述振动马达的转速，以使所述碾压机的振动频率达到设计频率。
8.一种碾压机工作状态的监控系统，其特征在于，包括：
加速度信号采集装置，与数据处理装置相连，用于采集碾压机的竖向振动加速度信号；
转动信号采集装置，与数据处理装置相连，用于采集所述碾压机的振动马达的转动信号；
数据处理装置，分别与所述加速度信号采集装置和所述转动信号采集装置相连，用于根据所述竖向振动加速度信号和所述转动信号，确定所述碾压机的工作状态，其中，所述碾压机的工作状态包括所述碾压机的振动频率以及轮-土相互作用力。
9.根据权利要求8所述的监控系统，其特征在于，所述振动马达的转动信号包括转动周期；所述数据处理装置根据以下振动频率计算公式计算所述碾压机的振动频率：
f表示碾压机的振动频率；
T表示振动马达的转动周期。
10.根据权利要求8所述的监控系统，其特征在于，所述加速度信号采集装置包括安装在所述碾压机振动轮上的第一加速度传感器、以及安装在所述碾压机机架上的第二加速度传感器。
11.根据权利要求10所述的监控系统，其特征在于，所述数据处理装置根据以下轮-土相互作用力计算公式计算所述碾压机的轮-土相互作用力：
Fs为碾压机的轮-土相互作用力；
Fe为激振力，Fe＝m0e0(2πf)2，m0为偏心块质量，e0为偏心距，f为碾压机的振动频率；
ω为转速，ω＝2πf，f为碾压机的振动频率；
t为时间；
md为振动轮的质量；
mf为上机架的质量；
g为重力加速度；
12.根据权利要求8所述的监控系统，其特征在于，所述转动信号采集装置包括霍尔传感器和永磁式速度测量环，所述永磁式速度测量环安装在所述振动马达的转轴上，所述霍尔传感器安装在所述振动马达的壳体上，且所述霍尔传感器和所述永磁式速度测量环相对设置。
13.根据权利要求12所述的监控系统，其特征在于，所述永磁式速度测量环的周向上设置有均匀分布的磁粒，各所述磁粒中至少有两个连续分布的磁粒与其他磁粒的磁性不同；
在所述至少两个连续分布的磁粒与所述霍尔传感器相对时，所述碾压机振动轮的偏心块位于所述振动轮的正下方位置。
14.根据权利要求12所述的监控系统，其特征在于，所述霍尔传感器和所述永磁式速度测量环位于所述振动马达的壳体内部。
15.根据权利要求8所述的监控系统，其特征在于，所述系统还包括安装在所述碾压机上的定位装置，所述定位装置与所述数据处理装置相连，用于确定所述碾压机的位置信息，并将所述位置信息发送给所述数据处理装置；
所述数据处理装置还用于构建所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
16.根据权利要求15所述的监控系统，其特征在于，所述系统还包括显示装置，所述显示装置与所述数据处理装置相连，用于展示所述碾压机的位置信息与所述碾压机的工作状态之间的对应关系。
17.根据权利要求8所述的监控系统，其特征在于，所述系统还包括反馈装置，所述反馈装置与所述数据处理装置相连，用于根据所述碾压机的工作状态和/或土石材料的压实状况，调整所述振动马达的转速，以使所述碾压机的振动频率达到设计频率。
18.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
19.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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|---|---|---|---|
| CN202110870512.3A CN113607272A (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 一种碾压机工作状态的监控方法及系统 |
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| CN202110870512.3A Pending CN113607272A (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 一种碾压机工作状态的监控方法及系统 |
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- 2021-07-30 CN CN202110870512.3A patent/CN113607272A/zh active Pending
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |