CN113774976B - 一种降尘系统、降尘方法及作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及作业机械技术领域，其目的是提供一种降尘系统、降尘方法及作业机械，设置有辅助水箱，能根据各水箱水位状态等信息、选择水箱进行降尘作业，工作稳定性好，有利于安全作业。上述降尘系统包括配重水箱、设置于作业机械作业臂上的辅助水箱、控制单元和喷淋执行装置，控制单元的信号输入端与所述储水检测装置的信号输出端连接，信号输出端与喷淋执行装置连接。本发明解决了现有降尘装置利用配重水箱进行喷水降尘，如果配重水箱水位过低，降尘作业将影响机身重量、使挖掘机工作稳定性降低的问题。

Description

一种降尘系统、降尘方法及作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械技术领域，具体涉及一种降尘系统、降尘方法及作业机械。

背景技术

在建筑施工过程中，挖掘机有时会在其动臂端部安装破碎锤，用于进行开山、破碎路面、拆房子、拆桥、矿山破碎石块等工况作业。在挖掘机装破碎锤进行破碎作业时，很容易出现扬尘，一方面给环境造成污染，使得施工环境不满足环保要求，另一方面如果扬尘过大也会导致驾驶员视线受阻，给身边的人或物造成巨大的安全隐患。虽然，施工现场都配置有专门的降尘车或降尘装置，但其方式多为先把岩石等施工表面弄湿或在不远处持续喷雾降尘，这种降尘方式既浪费水又不能从源头上降尘，效果不佳。

为此，现有技术出现了一种用于挖掘机的降尘装置，包括输出管道的出水端与设置在储水箱外侧且呈柔性的第二主线管道连通，第二主线管道远离储水箱的端部连通有多根呈周向分布的分支管道，每根分支管道上连接有用于喷射水流降尘的喷头，每根分支管道内设置有用于启闭水流喷射的阀门，阀门上设置有用于启闭阀门的控制单元，喷头上设置有用于检测空气中粉尘浓度的粉尘传感器，还包括微处理器，微处理器内设置有预设浓度值，微处理器分别电连接控制单元以及粉尘传感器，当至少一个以上的粉尘传感器检测的浓度值等于或大于预设浓度值时，微处理器下发指令至控制单元，控制单元开启该粉尘传感器位置上的阀门，并使得喷头朝向空气中喷射水流降尘。上述装置中的储水箱为挖掘机的配重水箱，该降尘装置仅通过检测粉尘浓度来判断是否喷水，但如果储水箱内水位过低，继续喷水降尘将影响挖掘机的机身重量，进而影响其工作稳定性，不利于安全作业。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的降尘装置利用配重水箱进行喷水降尘，如果配重水箱水位过低，降尘作业将影响机身重量、使挖掘机工作稳定性降低的缺陷，从而提供一种设置有辅助水箱、能根据各水箱储水状态等信息、灵活选择水箱进行降尘作业、工作稳定性好、有利于安全作业的降尘系统、降尘方法及作业机械。

为了解决上述问题，本发明提供了一种降尘系统，包括配重水箱，还包括：

辅助水箱，设置于作业机械的作业臂上；

储水检测装置，用于检测所述配重水箱和所述辅助水箱内的储水信息；

控制单元，其信号输入端与所述储水检测装置的信号输出端连接；

喷淋执行装置，与所述控制单元信号的输出端连接。

可选的，所述辅助水箱包括设置于动臂箱体内的动臂水箱和/或设置于斗杆箱体内的斗杆水箱。

可选的，还包括姿态检测装置，用于检测所述作业机械的机身姿态，所述姿态检测装置的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接。

可选的，还包括工作状态检测装置，用于检测所述作业机械是否处于破碎工作状态，所述工作状态检测装置的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接。

可选的，还包括显示器，所述显示器上具有姿态检测装置选项和工作状态检测装置选项，所述显示器的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接。

一种基于上述降尘系统的降尘方法，包括：

实时根据机身姿态稳定性数据、以及配重水箱储水信息和/或辅助水箱内储水信息，确定所使用的水箱，进行喷水降尘；

实时采集所使用水箱储水信息，当所述储水信息数值低于所使用水箱储水信息预设阀值时，则停止喷水，否则继续喷水。

可选的，所述实时根据机身姿态稳定性数据以及配重水箱储水信息和/或辅助水箱内储水信息，确定所使用的水箱，包括：

判断机身姿态稳定性；

如果机身稳定，采集所述配重水箱储水信息，判断所述配重水箱储水信息是否低于配重水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用配重水箱进行喷水降尘；

如果低于或等于，采集所述辅助水箱储水信息，判断所述辅助水箱储水信息是否低于辅助水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用辅助水箱进行喷水降尘；

如果低于或等于，报警；

如果机身不稳定，采用所述辅助水箱进行喷水降尘。

可选的，所述辅助水箱包括动臂水箱和斗杆水箱，所述如果低于或等于，采集所述辅助水箱储水信息，判断所述辅助水箱储水信息是否低于辅助水箱储水信息预设阀值；如果未低于，采用辅助水箱进行喷水降尘；如果低于或等于，报警；包括：

采集动臂水箱储水信息，判断所述动臂水箱储水信息是否低于动臂水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用所述动臂水箱进行喷水降尘；

如果低于或等于，采集斗杆水箱储水信息，判断所述斗杆水箱储水信息是否低于斗杆水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用所述斗杆水箱进行喷水降尘；

如果低于或等于，报警。

可选的，所述如果机身不稳定，采用所述辅助水箱进行喷水降尘，包括：采集动臂水箱储水信息，判断所述动臂水箱储水信息是否低于动臂水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用所述动臂水箱进行喷水降尘；

如果低于或等于，采用所述斗杆水箱进行喷水降尘。

一种作业机械，包括上述降尘系统，所述作业机械执行上述降尘方法。

本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的降尘系统，除了配重水箱之外，还设置有辅助水箱，能检测各水箱的储水信息，根据现场情况和各水箱储水信息选择采用哪个水箱进行喷水降尘，避免出现因配重水箱水量不足，继续用该配重水箱喷水降尘导致机身不稳，影响安全作业的问题，辅助水箱作为备用水箱，在配重水箱水量不足时仍能进行喷水降尘，而不必中断挖掘机作业，大大提高了工作效率，增强了喷水降尘的灵活性，而且有利于安全作业。

(2)本发明提供的降尘系统，还包括姿态检测装置，用于检测机身的姿态，由该姿态检测装置获得机身倾斜角度等姿态数据，从而进行机身稳定性判断，帮助选择适用的水箱，确保机身稳定，保证安全作业。

(3)本发明提供的降尘系统，还包括工作状态检测装置，用于检测挖掘机是否处于破碎工作状态，当挖掘机处于破碎作业时，启动后续判断，使喷水降尘作业更具针对性，有效降低破碎作业时产生的粉尘浓度。

(4)本发明提供的降尘方法，根据机身姿态稳定性数据以及配重水箱储水信息和/或辅助水箱储水信息，确定所使用的水箱，启动喷淋执行装置进行喷水降尘，上述步骤全面考虑了机身稳定性和各水箱的储水情况，再确定所使用的水箱，能在保证机身具有足够稳定性的前提下，选择最适合的水箱进行有效降尘。

(5)本发明提供的作业机械，具备本发明的降尘系统和降尘方法，能根据各水箱储水信息、机身稳定性数据等，选择最适合的水箱进行降尘作业，一方面能有效地从源头降尘、改善环境质量，另一方面不影响挖掘机机身的稳定性，保证安全作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1示出了本发明降尘系统的架构图；

图2示出了本发明降尘方法的流程图；

图3示出了本发明挖掘机的结构示意图。

附图标记说明：

1-配重水箱，2-动臂水箱，3-斗杆水箱，4-喷淋执行装置，5-破碎锤。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，是本发明降尘系统的优选实施例，该降尘系统主要用于挖掘机在破碎作业时进行喷水降尘。

降尘系统包括配重水箱1、辅助水箱、储水检测装置、控制系统以及喷淋执行装置。

配重水箱1设置于挖掘机等作业机械的机身上，以挖掘机为例，配重水箱用于使挖掘机的重心始终保持在回转中心附近,保持动平衡和静平衡。

本实施例中，降尘系统具有两个辅助水箱，均设置于挖掘机的作业臂上，两个辅助水箱为动臂水箱2和斗杆水箱3，动臂水箱2设置于挖掘机的动臂箱体内，斗杆水箱3设置于挖掘机的斗杆箱体内。

储水检测装置，用于检测所述配重水箱和所述辅助水箱内的储水信息，上述储水信息包括水位、水体重量、体积等数据。储水检测装置包括配重水箱储水检测装置和辅助水箱储水检测装置。其中，配重水箱储水检测装置设置于配重水箱1内，用于检测配重水箱内的储水信息；辅助水箱储水检测装置包括动臂水箱储水检测装置和斗杆水箱储水检测装置，动臂水箱储水检测装置设置在动臂水箱2内，用于检测动臂水箱内的储水信息，斗杆水箱储水检测装置设置在斗杆水箱3内，用于检测斗杆水箱内的储水信息。具体的，配重水箱储水检测装置、动臂水箱储水检测装置和斗杆水箱储水检测装置均采用储水检测传感器。

控制单元，其信号输入端与储水检测装置的信号输出端连接，其信号输出端与喷淋执行装置4连接。具体的，配重水箱储水检测装置、动臂水箱储水检测装置和斗杆水箱储水检测装置的信号输出端均与该控制单元的信号输入端连接，配重水箱储水检测装置、动臂水箱储水检测装置和斗杆水箱储水检测装置获得的相应数据将传送给控制单元。在本实施例中，控制单元为整车控制器MC(Microcontroller，微控制器)，整车控制器MC内置有控制降尘系统进行降尘作业的计算机指令。喷淋执行装置4设置于挖掘机破碎锤5的附近，水箱中的水通过该喷淋执行装置4直接喷射在作业位置，达到从源头上降尘的目的。控制单元能够控制喷淋执行装置中喷头的角度及喷雾大小等。

为了实现自动降尘，本实施例的降尘系统还包括用于检测粉尘浓度的粉尘检测装置，该粉尘检测装置设置在接近挖掘机破碎锤的位置，用于检测挖掘机破碎锤附近的粉尘浓度，具体的，粉尘检测装置采用粉尘检测传感器。粉尘检测装置的信号输出端与控制单元的信号输入端连接，粉尘检测装置获得的相应数据将传送给控制单元。

为了不影响机身稳定性、检测挖掘机机身姿态，降尘系统还包括姿态检测装置，用于检测机身的姿态，如前倾、后倾等，姿态检测装置的信号输出端与控制单元的信号输入端连接。具体的，该姿态检测装置为设置于机身上的倾角传感器，能够检测机身的倾斜角度。

为了检测挖掘机所处工作状态，即是否处于破碎作业工作状态，降尘系统还包括工作状态检测装置，用于检测挖掘机是否处于破碎工作状态，工作状态检测装置的信号输出端与控制单元的信号输入端连接。具体的，该工作状态检测装置为铲斗油缸压力传感器，铲斗油缸压力传感器能够采集铲斗油缸压力值(即电控手柄的电信号)。

此外，本发明的降尘系统还配置有显示器，显示器的信号输出端与控制单元的信号输入端连接，该显示器通过CAN总线与控制单元连接，在该显示器上可显示粉尘浓度检测装置、配重水箱储水检测装置、动臂水箱储水检测装置、斗杆水箱储水检测装置、姿态检测装置和工作状态检测装置的检测结果，为用户提供参考依据，并为用户提供可选择的检测内容选项，包括姿态检测装置选项和工作状态检测装置选项，用户可根据实际需要进行选择，而粉尘检测装置和各水箱的储水检测装置为默认检测，是必选项，不可取消。上述设置能实现了用户的个性化定制，满足多种工况需要。

如图2所示，本发明还提供一种上述降尘系统的降尘方法，包括:

实时根据机身姿态稳定性数据、以及配重水箱储水信息和/或辅助水箱内储水信息，确定所使用的水箱，进行喷水降尘；

也就是，根据机身姿态稳定性、配重水箱储水信息和辅助水箱储水信息，或者根据机身姿态稳定性和配重水箱储水信息，或者机身姿态稳定性和辅助水箱储水信息，来确定所使用的水箱，启动喷淋执行装置进行喷水降尘。

机身姿态稳定性可通过降尘系统的倾角传感器，通过检测机身的倾斜度，来判断当前机身是否处于稳定状态，通常机身前倾则为不稳定状态，否则机身为稳定状态。配重水箱储水信息由降尘系统中配重水箱1内的配重水箱储水检测装置获得。在本实施例中，辅助水箱包括动臂水箱2和斗杆水箱3，则辅助水箱储水信息包括动臂水箱储水信息和斗杆水箱储水信息，而动臂水箱储水信息由动臂水箱2内的动臂水箱储水检测装置获得，斗杆水箱储水信息由斗杆水箱3内的斗杆水箱储水检测装置获得。

具体步骤为：

判断机身姿态稳定性；

1、如果机身稳定，采集配重水箱储水信息，判断配重水箱储水信息是否低于配重水箱储水信息预设阀值；

(1)如果未低于，采用配重水箱进行喷水降尘——即机身没有倾斜，配重足够，可以使用配重水箱进行喷水；

(2)如果低于或等于，采集辅助水箱储水信息，判断辅助水箱储水信息是否低于辅助水箱储水信息预设阀值——即配重水箱中水量不足，为不破坏机身稳定性，此时需要查看辅助水箱储水情况，也就是动臂水箱2和斗杆水箱3内的水量，为在破碎锤作业时利用斗杆水箱增压，优先的是查看动臂水箱2内的水量；具体为，

①如果未低于，采用辅助水箱进行喷水降尘——先采集动臂水箱储水信息，判断动臂水箱储水信息是否低于动臂水箱储水信息预设阀值；

Ⅰ.如果未低于，采用动臂水箱2进行喷水降尘；

Ⅱ.如果低于或等于，采集斗杆水箱储水信息，判断斗杆水箱储水信息是否低于斗杆水箱储水信息预设阀值；

a.如果未低于，采用斗杆水箱3进行喷水降尘；

b.如果低于或等于，报警。

②如果低于或等于，报警；

2、如果机身不稳定，采用辅助水箱进行喷水降尘——先采集动臂水箱储水信息，判断动臂水箱储水信息是否低于动臂水箱储水信息预设阀值；

(1)如果未低于，采用动臂水箱2进行喷水降尘；

(2)如果低于或等于，采用斗杆水箱3进行喷水降尘。

进一步地，为了使降尘方法更加智能化和自动化，本发明的降尘方法首先进行采集粉尘浓度数据，判断粉尘浓度数据是否超过粉尘浓度预设阀值的步骤。即根据工况环境情况等预先设定粉尘浓度预设阀值，由降尘系统的粉尘检测装置检测当前挖掘机破碎锤附近的粉尘浓度数据，将获得的粉尘浓度数据与粉尘浓度预设阀值相比较，判断当前获得的粉尘浓度数据是否超过了粉尘浓度预设阀值。

如果粉尘浓度数据超过粉尘浓度预设阀值，根据机身姿态稳定性、以及配重水箱储水信息和/或辅助水箱储水信息，确定所使用的水箱，启动喷淋执行装置进行喷水降尘。

进一步的，经过上述判断，如果获得的当前粉尘浓度数据超过了粉尘浓度预设阀值，则根据机身姿态稳定性、配重水箱储水信息和辅助水箱储水信息，或者根据机身姿态稳定性和配重水箱储水信息，或者机身姿态稳定性和辅助水箱储水信息，来确定所使用的水箱，启动喷淋执行装置进行喷水降尘。

为了使降尘系统更加智能，如果粉尘浓度数据超过粉尘浓度预设阀值，先采集工作状态数据，来判断当前挖掘机是否处于破碎工作状态，如果处于破碎工作状态，则进行上述步骤即——根据机身姿态稳定性以及配重水箱储水信息和/或辅助水箱储水信息，确定所使用的水箱，启动喷淋执行装置进行喷水降尘。上述工作状态数据由降尘系统的铲斗油缸压力传感器获得，通过检测铲斗油缸的压力波动情况来判断破碎锤是否在工作，波动超过设定值为有效信号。

实时采集所使用水箱储水信息，当储水信息数值低于所使用水箱储水信息预设阀值时，则停止喷水，否则继续喷水。

在进行喷水降尘作业时，需要继续实时监测所使用水箱储水信息，如果所使用水箱储水信息低于所使用水箱储水信息预设阀值，则停止喷水，防止水量过少、影响机身稳定性等情况的发生。

如果本发明的降尘方法首先进行采集粉尘浓度数据，在进行喷水降尘作业时，还需要继续实时监测粉尘浓度数据，如果喷水后粉尘浓度数据低于粉尘浓度预设阀值，则停止喷水，防止水资源浪费。

如图3所示，本发明还提供一种作业机械，包括上述降尘系统，作业机械执行上述降尘方法。在本实施例中，该作业机械为挖掘机。

具体的，该挖掘机在其机身上设置有配重水箱1、动臂箱体和斗杆箱体，此外，该挖掘机还具有普通挖掘机所具备的其他部件和控制系统等，此不赘述。

本实施例的挖掘机设置有辅助水箱，包括动臂水箱2和斗杆水箱3，动臂水箱2设置在动臂箱体内，斗杆水箱3设置在斗杆箱体内，充分利用了动臂箱体和斗杆箱体的内部空间，而且动臂水箱2和斗杆水箱3内部注入水后，能够增加挖掘机前端的重量，在挖掘机进行破碎作业时，可以减少使用发动机进行增压，实现节约能源的目的。

本发明的挖掘机具备本发明的降尘系统和降尘方法，能根据各水箱储水状态、机身稳定性、工作状态等，选择最适合的水箱进行降尘作业，一方面有效地从源头降尘、改善空气环境，另一方面不影响挖掘机机身的稳定性，保证安全作业。

在其他实施例中，机身姿态稳定性可由人工观察判断获得，同样，挖掘机的工作状态也可由人工观察获得。

在其他实施例中，辅助水箱可仅为动臂水箱2或者仅为斗杆水箱3，同样能实现本发明的目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种降尘系统，包括配重水箱（1），其特征在于，还包括：

辅助水箱，设置于作业机械的作业臂上，用于在配重水箱储水信息低于或等于配重水箱储水信息预设阀值且辅助水箱储水信息未低于辅助水箱储水信息预设阀值时，进行喷水降尘，避免所述配重水箱水量不足、使机身不稳；

储水检测装置，用于检测所述配重水箱和所述辅助水箱内的储水信息；

控制单元，其信号输入端与所述储水检测装置的信号输出端连接，根据所述配重水箱储水信息和所述配重水箱储水信息，判断机身稳定性，确定所使用的水箱；

喷淋执行装置，与所述控制单元信号的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的降尘系统，其特征在于，所述辅助水箱包括设置于动臂箱体内的动臂水箱（2）和/或设置于斗杆箱体内的斗杆水箱（3）。

3.根据权利要求2所述的降尘系统，其特征在于，还包括姿态检测装置，用于检测所述作业机械的机身姿态，所述姿态检测装置的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接。

4.根据权利要求3所述的降尘系统，其特征在于，还包括工作状态检测装置，用于检测所述作业机械是否处于破碎工作状态，所述工作状态检测装置的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接。

5.根据权利要求4所述的降尘系统，其特征在于，还包括显示器，所述显示器上具有姿态检测装置选项和工作状态检测装置选项，所述显示器的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接。

6.一种基于上述权利要求1-5任一所述降尘系统的降尘方法，其特征在于，包括：

实时根据机身姿态稳定性数据、以及配重水箱储水信息和/或辅助水箱内储水信息，确定所使用的水箱，进行喷水降尘；

实时采集所使用水箱储水信息，当所述储水信息数值低于所使用水箱储水信息预设阀值时，则停止喷水，否则继续喷水；

所述实时根据机身姿态稳定性数据以及配重水箱储水信息和/或辅助水箱内储水信息，确定所使用的水箱，包括：

判断机身姿态稳定性；

如果机身稳定，采集所述配重水箱储水信息，判断所述配重水箱储水信息是否低于配重水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用配重水箱进行喷水降尘；

如果低于或等于，采集所述辅助水箱储水信息，判断所述辅助水箱储水信息是否低于辅助水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用辅助水箱进行喷水降尘；

如果低于或等于，报警；

如果机身不稳定，采用所述辅助水箱进行喷水降尘。

7.根据权利要求6所述的降尘方法，其特征在于，

所述辅助水箱包括动臂水箱（2）和斗杆水箱（3），所述如果低于或等于，采集所述辅助水箱储水信息，判断所述辅助水箱储水信息是否低于辅助水箱储水信息预设阀值；如果未低于，采用辅助水箱进行喷水降尘；如果低于或等于，报警；包括：

采集动臂水箱储水信息，判断所述动臂水箱储水信息是否低于动臂水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用所述动臂水箱（2）进行喷水降尘；

如果低于或等于，采集斗杆水箱储水信息，判断所述斗杆水箱储水信息是否低于斗杆水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用所述斗杆水箱（3）进行喷水降尘；

如果低于或等于，报警。

8.根据权利要求7所述的降尘方法，其特征在于，所述如果机身不稳定，采用所述辅助水箱进行喷水降尘，包括：

采集动臂水箱储水信息，判断所述动臂水箱储水信息是否低于动臂水箱储水信息预设阀值；

如果未低于，采用所述动臂水箱（2）进行喷水降尘；

如果低于或等于，采用所述斗杆水箱（3）进行喷水降尘。

9.一种作业机械，其特征在于：包括上述权利要求1-5任一所述的降尘系统，所述作业机械执行上述权利要求6-8任一所述的降尘方法。

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