CN1331047A - 起重机数据记录装置和记录方法 - Google Patents

Abstract

一种起重机数据记录装置和记录方法,它能够记录起重机的包括开机数据、负荷状态数据和操作数据在内的各种数据及相应的记录时间,特别地,即使在起重机发生断电的情况下,它也能够记录当起重机发生断电时的负荷状态数据和操作数据。

Description

起重机数据记录装置和记录方法

本发明涉及一种能够与起重机的自动安全负重指示器配合使用的起重机数据记录装置和记录方法，特别地，涉及一种适用于挖掘机、液压堆高机(叉车)、建筑工地升降机、吊船和升降工作台等的起重机数据记录装置和记录方法。

与本发明直接相关的背景技术资料尚未获得。类似的背景技术包括例如飞机上所采用的用于记录飞机驾驶员的操作和飞机的飞行状态数据的飞行记录装置(“黑盒”)，以及在一些欧洲国家所采用的用于记录汽车的车速等运行数据的汽车运行记录装置。目前，在广泛使用的起重机设备中，通常带有用于指示是否安全负重的自动安全负重指示器，以便能够自动向操作人员或其他使用人员指示起重机的负重状态。但是目前，包括日本、德国、英国在内，所采用的起重机设备虽配备有安全负重指示装置，但并没有相应的记录装置，对于起重机设备的包括开机数据、负荷状态数据和操作数据在内的各种数据及相应的时间并没有完备的记录。一旦发生事故或意外时，就无法提供准确的现场数据，因而不利于对事故的迅速调查和准确判断。特别地，当发生事故或意外时，起重机通常会由特定的操作而切断电源。因此，起重机在切断电源时的各种数据和相应的时间数据的记录对于事故的调查和判断尤为重要。

本发明的目的是提供一种起重机数据记录装置，它能够记录起重机的包括开机数据、负荷状态数据和操作数据在内的各种数据及相应的记录时间，特别地，即使在起重机发生断电的情况下，它也能够记录当起重机发生断电时的负荷状态数据和操作数据及相应的记录时间。

为了实现上述目的，根据本发明，提供一种起重机数据记录装置，包括：

一个控制单元，用于控制所述数据记录装置中的各个部分的操作以及控制各种输入数据和相应的时间数据的存取；

一个输入接口单元，它的各输入通道与各相应的状态传感器相连接，并且与所述控制单元相连接，用于输入所述各种输入数据；

一个实时时钟单元，它与所述控制单元相连接，用于实时地向所述控制单元提供所述时间数据；

一个存储器单元，它与所述控制单元相连接，用于存储所述各种输入数据和所述相应的时间数据；

一个显示单元，它与所述控制单元相连接，用于显示所述起重机的开机时间、所述各种输入数据和所述相应的时间数据；

一个控制键盘，它与所述控制单元相连接，用于调校所述开机时间以及输入查看所述各种输入数据和所述相应的时间数据的指令；

一个打印机接口，它与所述控制单元相连接，用于接通一个外接打印机以打印存储在所述存储单元中的所述各种输入数据和所述相应的时间数据；

一个开关式稳压器，它连接至所述控制单元，用于对外部直流电源进行稳压；和

一个辅助电源，它连接至所述控制单元，用于当所述外部电源断开时为所述各单元供电，

其特征在于，

所述控制单元在工作期间按照一个预定的时间周期对所述输入接口单元的各输入通道顺序地进行检测并将检测到的电平信号与原有的电平信号进行比较，如果发现其中任何一个输入通道的输入电平发生改变，就将所述输入通道的变化了的电平以及相应的时间数据记录在所述存储单元中，否则不进行记录操作；并且，当所述外部电源切断时，可以由所述辅助电源供电，将所述外部电源切断时的所述输入接口单元的各输入通道的电平以及所述相应的时间数据记录在所述存储单元中。

所述的各种输入数据可以包括开机数据、负荷状态数据和操作数据。

所述控制单元可以包括两个相互连接的CPU(中央处理单元)，它们共同控制其余各个单元的操作，其中，一个CPU主要用于控制输入，包括各种数据的输入和存取、实时时钟信号的输入、以及键盘信号输入；而另一个CPU主要用于控制输出，包括各种输入数据的显示和打印。

所述输入接口单元可以由18个输入通道的接口电路构成，其中每一个输入通道均可以配备具有开关功能的保护电路，以防止噪音或瞬间电压的冲击。

所述输入接口单元的18个输入通道可以每4个输入通道为一组，每一组分别连接至一个开关集成电路(开关IC)，该开关集成电路是具有开关功能的保护电路，以防止噪音或瞬间电压的冲击。

所述存储器单元可以包括两个存储器器件。

所述两个存储器器件可以是EEPROM(电可擦可编程只读存储器)。

所述的开机数据可以被存储在一个存储器器件中，而负荷状态数据和操作数据可以被存储在另一个存储器器件中。

所述显示单元可以由一个液晶显示器构成。

所述的可以由一个液晶显示器构成的所述显示单元可以单或双英文字母代号显示的各种输入数据。

所述打印的所述各种输入数据和所述相应的时间数据可以是存储在任何一个所述存储器器件中的全部或者部分的各种输入数据和所述相应的时间数据。

所述的预定的时间周期可以是1/4秒或者1秒。

根据本发明，提供一种起重机数据记录方法，所述方法包括以下步骤：

a)读取控制信号，并对所述控制信号进行判断；

b)如果所述控制信号不是调校实时时钟、或显示已记录的各种数据、或打印已记录的各种数据的控制信号，则按照一个预定的时间周期顺序地检测各项输入数据，当所述各项输入数据中出现与原相应的数据不同的数据时，则记录所述不同的输入数据以及相应的时间数据；

c)如果所述控制信号是调校实时时钟的控制信号，则调校实时时钟；

d)如果所述控制信号是显示已记录的各种数据的控制信号，则显示已记录的各种数据；

e)如果所述控制信号是打印已记录的各种数据的控制信号，则打印已记录的各种数据；

f)执行上述a)-e)的各项操作的过程中，如果出现中断控制信号，则停止该项操作，并且记录出现所述中断控制信号时的各项输入数据以及相应的时间数据。

采用本发明的起重机数据记录装置，由于能够完备地记录起重机的各种操作数据和运作状态数据，所以当发生事故或意外时，可以根据所记录的各种数据迅速地调查并准确地判断事故或意外发生的原因，从而能够正确地处理有关的事故并且利于有效地改进相关的技术并且，在本发明的数据记录装置的一个实施例中，由于数据输入接口单元具有18个数据输入通道，这对于一般已属于记录要求较高的起重机数据记录的12-13种数据来说已是足够，对于其它较简单的升降设备来说更是绰绰有余。

本发明的上述的及其它的特征和优点可通过以下的参照附图对于实施例的说明而更为清晰。附图中：

图1是根据本发明的起重机数据记录装置的一个实施例的结构框图；

图2是图1的实施例的电路结构示意图；和

图3a和3b示出图1所示的根据本发明的实施例的工作流程图。

图1示出根据本发明的一个实施例的电路框图，它是一个由微处理器控制的实时系统。

在本实施例中，控制单元包括两个CPU，所采用的CPU是例如加拿大ATMEL公司出产的AT90S8515。控制单元在工作期间按照一个预定的时间周期对输入接口单元的各输入通道顺序地进行检测并将检测到的电平信号与原有的电平信号进行比较，如果发现其中任何一个输入通道的输入电平发生改变，就将该输入通道的变化了的电平以及相应的时间数据记录在存储单元中，否则不进行记录操作。控制单元的操作内容包括：A1)记录起重机开始和停止运作状态的信息及相应的时间；A2)记录启动和停止自动安全负重指示器状态的信息及相应的时间；A3)记录各支撑脚状态的信息及相应的时间；A4)记录各未分类的备用状态的信息及相应的时间；B1)记录吊钩过卷状态的信息及相应的时间；B2)记录将近满负荷(大约80-99％)状态的信息及相应的时间；B3)记录超负荷(100％)状态的信息及相应的时间；B4)记录超负荷或危险制动开关已接通但起重机继续操作状态的信息及相应的时间；B5)记录吊钩过卷制动开关已接通但起重机继续操作状态的信息及相应的时间。

本实施例中，输入接口单元具有18个输入通道，每4个输入通道为一组，即通道DIN1-4为一组、DIN5-8为一组、DIN9-12为一组、DIN13-16为一组，而DIN17、18和DINXX、DINXY为一组，每一组分别连接至一个开关集成电路(开关IC)，该开关集成电路是具有开关功能的保护电路，以防止噪音或瞬间电压的冲击。在本实施例中，所采用的开关集成电路的型号是TLP521-4。按编号顺序的各输入通道与其所对应连接的状态传感器以及所占用的通道的数量分别如下：A1)起重机开始和停止状态传感器(电源的通断状态)           1A2)根据自动安全负重指示器(ACS)的启动和停止状态传感器    1A3)起重机各支撑脚状态传感器                             6A4)未分类的备用状态传感器(例如塔式起重机的防碰撞系统)   4B1)吊钩过卷状态传感器                                   2B2)将近满负荷(大约80-99％)状态传感器                    1B3)超负荷(100％)状态传感器                              1B4)超负荷或危险制动开关已接通但起重机继续操作状态传感器 1B5)吊钩过卷制动开关已接通但起重机继续操作状态传感器     1

在本实施例中，实时时钟单元采用DS1302，由3.6V的电池供电运作，实时地输出的年、月、日、时、分、秒数据可以配合CPU微处理器的操作，在记录各项输入数据的同时记录相应的时间数据。

在本实施例中，存储器单元包括两个存储器器件，采用型号为24LC64的EEPROM芯片，分别用于存储开机数据(A项数据)A1-A4和运作状态数据(B项数据)B1-B5。用于存储A项数据的EEPROM1的容量为最新的500个数据，用于存储B项数据的EEPROM2的为最新的1000个数据。当EEPROM存满时，新的数据会自动覆盖相对最旧的数据。A项和B项数据各自存储，不会互相覆盖。上述型号的EEPROM的容量为8兆字节，可重复记录达100万次，按照目前的记录量的要求，可使用15-20年。所需的直流电压为3V，当外电源断开时，可使用记录装置本身配备的辅助电源；当外电源接通时，可对本身的辅助电源充电。也可以采用型号为24LC128的EEPROM，使得存储容量可以增加一倍，但这需要5V以上的直流电源。

在本实施例中，显示单元由一个液晶显示器(LCD)构成，它可以显示的内容包括：a)当起重机处于开始运作状态(接通电源)时，显示年、月、日、时、分等数据以便操作人员核对和调校时间；b)显示需要查看的操作过程的记录数据，其中，可以从最新的记录至容量已满时的最旧的记录逐一地显示每一项操作的状态数据(采用单或双英文字母代号)及相应的时间(月、日、时、分、秒)。

在本实施例中，控制键盘除可以用于调校时间之外，还可以输入查看所需的记录数据及相应的时间(所记录的数据和相应的时间是不可更改的)的指令。

本实施例的记录装置还配备有一个打印机接口，可通过外接时打印机将所记录的起重机的多次自开机至停机期间的全部操作及相应的时间打印出来(亦可选择部分打印)，作为书面的记录文件以备核查。

本实施例的记录装置所采用的开关式稳压器(未示出)可以适用于10-36V的外部直流电源。

本实施例的记录装置还包括一个辅助电源(未示出)，它输出3V的直流电压，用于当外部直流电源断开时向所述各单元供电，并且可以由外部电源充电。

图2是图1所示的实施例的电路结构示意图。

如图2所示，根据前述，各输入通道以四个为一组，各组连接至一个开关IC(开关IC1-5)，各开关IC分别连接至控制单元中的CPU1和CPU2。控制单元的两个CPU联合控制系统内各单元的操作。两个CPU均采用AT90S8515，它们分别由晶体振荡器电路X1和X3提供同步时钟信号，其中各电容C1、C2、C4和C5均可选为22pF。CPU1和CPU2的PSEN、ALE/PROG和EA/VPP(即第29、30、和31脚)分别接通，以便配合进行控制操作。在控制单元的控制下，各种输入数据和RTC数据输入至CPU1和CPU2，同时按照A项数据或B项数据而分别存储在存储单元的EEPROM1或EEPROM2中。实时时钟(RTC)单元由一个晶体振荡器电路X2构成，向控制单元提供RTC数据信号。控制键盘连接至CPU2，5个按键K1-K5分别对应于不同的操作。LCD显示器作为一个外围设备而连接至CPU1，当系统根据通过CPU1的控制键盘的显示按键信号(LCD信号)而执行显示子程序时，LCD显示器以一个或两个英文字母代号的方式来显示所要查看的已存储数据。如无新的按键信号，所显示的数据可以保持10分钟，然后返回主程序。CPU1还包括一个打印机接口，用于连接打印机，当系统根据通过CPU1的控制键盘的打印按键信号(PRN信号)而执行打印子程序时，打印机便打印所需的已存储数据。如无新的按键信号，打印子程序可以执行10分钟，然后返回主程序。如果在打印过程中再次输入PRN信号，则打印机停止打印。

图3a和3b示出图1所示的根据本发明的实施例的工作流程图。

参见图3a，当电源接通之后，在步骤301系统首先进行初始化和自我检查，以确保系统能够正常运作。然后，在步骤302，设置内部计时，并且系统由0开始计时。在步骤303，CPU开始读取键盘信号，并在LCD显示器显示RTC时间。在步骤304，CPU判断是否有按键信号。如果没有按键信号，则在步骤305判断内部计时是否已经过1/3秒。如果判断不是，则返回步骤303。如果判断已经过1/3秒，则在步骤306将内部计时置0，并且重新开始计时。

接着，在步骤307，设置现行输入通道为0，并且在步骤308读取该通道的状态。如图3b所示，在步骤309判断此次读取的状态与上一次读取的该通道的状态是否相同。如果不相同，表示由新的状态数据出现，则在步骤310将本次的状态以及相应的RTC时间数据存入相应的EEPROM(A项数据存入EEPROM1，B项数据存入EEPROM2)。在步骤311，调整EEPRON的存储地址等指针，以便于下一次存储。然后，在步骤312，判断现行输入通道是否为最后一个输入通道。如果不是最后一个输入通道，则在步骤313将通道数加1，然后返回步骤303。

另外，如果在步骤309判断此次读取的状态与上一次读取的该通道的状态相同，则不读取该状态数据而直接执行步骤312。

如果在步骤312判断现行输入通道是最后一个输入通道，则直接返回步骤303。

另一方面，如图3a所示，如果在步骤304判断有按键信号出现，则程序转向执行按键信号的指令。首先，在步骤314判断按键信号是否为调校RTC(实时时钟)的键信号。如果判断是，则在步骤315执行调校RTC的子程序。然后，在步骤316判断内部计时是否已够10分钟。如果不够10分钟，则返回步骤315，继续执行调校RTC的子程序。如果已够10分钟，则程序返回主程序的步骤303。

如果在步骤314判断不是调校RTC键信号，程序则在步骤317判断所述按键信号是否为LCD显示键信号。如果判断是，则在步骤318执行由LCD显示器显示存储在EEPROM中的数据的子程序。所进行的显示是由最新一次的数据开始逐次地向回显示。(每键入一次显示键信号，就显示再前一次的数据。)然后，在步骤319判断内部计时是否已够10分钟。如果不够10分钟，则返回步骤318，继续显示该次显示的数据。如果已够10分钟，则程序返回主程序的步骤303。

如果在步骤317判断不是LCD显示键信号，程序则在步骤320判断所述按键信号是否为PRN打印键信号。如果判断是，则在步骤321执行由打印机打印已存储的数据的子程序。所进行的打印是由最新一次的数据开始逐项地向回打印。(当再键入一次打印键信号时，打印就停止。)然后，在步骤322判断内部计时是否已够10分钟。如果不够10分钟，则返回步骤321，继续打印。如果已够10分钟，则程序返回主程序的步骤303。

如果在步骤320判断不是打印键信号，则程序返回步骤303。

如图3b中所示，在执行上述各子程序的过程中，如果发生电源切断的现象则程序在步骤323中断子程序，然后，在步骤324，由于系统检测到电源切断，就利用辅助电源将相应的RTC时间存储为断电时间。然后，在步骤325，由于电源已经切断，所以系统终止运作。

以上已参照附图对本发明的实施例进行了说明。可以明白，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的实质和范畴的原则下进行各种修改或变更，而这些修改或变更都属于本发明的权利要求书所述的范围。

Claims (13)

1.一种起重机数据记录装置，包括

一个控制单元，用于控制所述数据记录装置中的各个部分的操作以及控制各种输入数据和相应的时间数据的存取；

一个输入接口单元，它的各输入通道与各相应的状态传感器相连接，并且与所述控制单元相连接，用于输入所述各种输入数据；

一个实时时钟单元，它与所述控制单元相连接，用于实时地向所述控制单元提供所述时间数据；

一个存储器单元，它与所述控制单元相连接，用于存储所述各种输入数据和所述相应的时间数据；

一个显示单元，它与所述控制单元相连接，用于显示所述起重机的开机时间、所述各种输入数据和所述相应的时间数据；

一个控制键盘，它与所述控制单元相连接，用于调校所述开机时间以及输入查看所述各种输入数据和所述相应的时间数据的指令；

一个打印机接口，它与所述控制单元相连接，用于接通一个外接打印机以打印存储在所述存储单元中的所述各种输入数据和所述相应的时间数据；

一个开关式稳压器，它连接至所述控制单元，用于对外部直流电源进行稳压；和

一个辅助电源，它连接至所述控制单元，用于当所述外部电源断开时为所述各单元供电，

其特征在于，

所述控制单元在工作期间按照一个预定的时间周期对所述输入接口单元的各输入通道顺序地进行检测并将检测到的电平信号与原有的电平信号进行比较，如果发现其中任何一个输入通道的输入电平发生改变，就将所述输入通道的变化了的电平以及相应的时间数据记录在所述存储单元中，否则不进行记录操作；并且，当所述外部电源切断时，可以由所述辅助电源供电，将所述外部电源切断时的所述输入接口单元的各输入通道的电平以及所述相应的时间数据记录在所述存储单元中。

2.根据权利要求1所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述各种输入数据包括开机数据、负荷状态数据和操作数据。

3.根据权利要求1所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述控制单元包括两个相互连接的CPU(中央处理单元)，它们共同控制其余各个单元的操作，其中，一个CPU主要用于控制输入，包括各种数据的输入和存取、实时时钟信号的输入、以及键盘信号输入；而另一个CPU主要用于控制输出，包括各种输入数据的显示和打印。

4.根据权利要求1所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述输入接口单元由18个输入通道的接口电路构成，其中每一个输入通道均配备具有开关功能的保护电路，以防止噪音或瞬间电压的冲击。

5.根据权利要求4所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述输入接口单元的18个输入通道以每4个输入通道为一组每一组分别连接至一个开关集成电路(开关IC)，该开关集成电路是具有开关功能的保护电路，以防止噪音或瞬间电压的冲击。

6.根据权利要求1所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述存储器单元包括两个存储器器件。

7.根据权利要求5所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述两个存储器器件是EEPROM(电可擦可编程只读存储器)。

8.根据权利要求5所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述的开机数据被存储在一个存储器器件中，而负荷状态数据和操作数据被存储在另一个存储器器件中。

9.根据权利要求1所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述显示单元由一个液晶显示器构成。

10.根据权利要求8所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述由一个液晶显示器构成的所述显示单元以单或双英文字母代号显示的各种输入数据。

11.根据权利要求1所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述打印的所述各种输入数据和所述相应的时间数据可以是存储在任何一个所述存储器器件中的全部或者部分的各种输入数据和所述相应的时间数据。

12.根据权利要求1所述的起重机数据记录装置，其特征在于，所述的预定的时间周期可以是1/4秒或者1秒。

13.一种起重机数据记录方法，所述方法包括以下步骤

a)读取控制信号，并对所述控制信号进行判断；

b)如果所述控制信号不是调校实时时钟、或显示已记录的各种数据、或打印已记录的各种数据的控制信号，则按照一个预定的时间周期顺序地检测各项输入数据，当所述各项输入数据中出现与原相应的数据不同的数据时，则记录所述不同的输入数据以及相应的时间数据；

c)如果所述控制信号是调校实时时钟的控制信号，则调校实时时钟；

d)如果所述控制信号是显示已记录的各种数据的控制信号，则显示已记录的各种数据；

e)如果所述控制信号是打印已记录的各种数据的控制信号，则打印已记录的各种数据；

f)执行上述a)-e)的各项操作的过程中，如果出现中断控制信号，则停止该项操作，并且记录出现所述中断控制信号时的各项输入数据以及相应的时间数据。

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