CN201413464Y - 具有臂架的自行设备的监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有臂架的自行设备的监控系统，包括：第一组传感器，用于采集自行设备的状态参数；第二组传感器，用于采集臂架的状态参数；电控单元，与第一组传感器和第二组传感器信号连接，并且，根据第一组传感器所采集的状态参数计算出臂架的极限工作位置、根据第二组传感器所采集的状态参数计算出臂架的当前工作位置；监视器，与电控单元信号连接，用于显示臂架的极限工作位置和当前工作位置。根据本实用新型的监控系统，可将臂架的当前工作位置和极限工作位置在显示器上实时显示给操作人员，方便操作人员对设备状态的实时监控，以保证设备工作的安全性。

Description

具有臂架的自行设备的监控系统

技术领域

本实用新型涉及具有臂架的自行设备如混凝土泵车的监控系统。

背景技术

具有臂架的自行设备在臂架展开工作时，需要对自行设备安全保护，该安全保护是通过展开多级支撑腿的方式来实现的，以增大自行设备的支重面。支撑腿的姿态对整车的平稳性十分重要。通常的做法是：设计较大的安全裕量，并须严格规范机手对设备的使用操作，因此也必须对其进行为期不短的培训。而提高安全裕量的办法，通常是以增大结构刚度或尺寸、增加冗余的保护结构或装置为代价。这样，自然就要增加设备重量和成本投入，也就牺牲了产品的适用性和市场竞争力。

传统该类设备往往是通过仪表比如油压表、气泡水平仪等来监测设备状态，这些信息没有直接反馈到控制系统中，而必须由操作人员做出大量的判断和调整。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有臂架的自行设备的监控系统，以方便操作人员对设备状态的监控。

为此，本实用新型提供了一种具有臂架的自行设备的监控系统，包括：第一组传感器，用于采集自行设备的状态参数；第二组传感器，用于采集臂架的状态参数；电控单元，与第一组传感器和第二组传感器信号连接，并且，根据第一组传感器所采集的状态参数计算出臂架的极限工作位置、根据第二组传感器所采集的状态参数计算出臂架的当前工作位置；监视器，与电控单元信号连接，用于显示臂架的极限工作位置和当前工作位置。

其中，上述第一组传感器包括用于检测自行设备的各稳定器的展开角度、展开长度的多个传感器。

其中，上述稳定器包括三级伸缩支腿。

其中，上述第一组传感器包括用于检测自行设备的水平位置的水平传感器。

其中，上述第一组传感器包括用于检测自行设备的水平位置的水平传感器。

其中，上述第二组传感器包括：倾角传感器，用于检测臂架的第一节臂的倾角；压力传感器，用于检测臂架的第一节臂油缸压力；以及回转传感器，用于检测自行设备的回转台的转角。

其中，上述监控系统还包括：存储器，与电控单元信号连接，用于存储臂架每次工作时的极限工作位置和当前工作位置。

其中，上述监控系统还包括：声光报警器，用于接收电控单元的报警信号进行声光报警。

另外，本实用新型还提供了一种具有臂架的自行设备的监控系统，其包括：输入设备，至少用于输入自行设备的状态参数；第二组传感器，用于采集臂架的状态参数；电控单元，与输入设备和第二组传感器信号连接，并且，根据输入设备输入的状态参数计算出臂架的极限工作位置、根据第二组传感器所采集的状态参数计算出臂架的当前工作位置；以及监视器，与电控单元信号连接，用于显示臂架的极限工作位置和当前工作位置。

对于具有多级伸缩支腿的自行设备来说，由于多级伸缩支腿的展开长度较大、展开长度具有不确定性，利用输入设备来输入这些参数，有利于降低设备成本。此时，可以在多级伸缩支腿上刻长度数值，便于操作人员读取展开长度。

其中，上述输入设备优选为安装在监视器屏幕前的触摸屏，以便于操作员的现场操作。当然该输入设备也可以是键盘。

根据本实用新型的监控系统，可将臂架的当前工作位置和极限工作位置在显示器上实时显示给操作人员，方便操作人员对设备状态的实时监控。通过使操作人员实时监控设备状态，同样可保证设备工作的安全性，而无需在现有自行设备的作业平稳装置上一一附加安全检测传感器。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型的其它的目的、特征和效果作进一步详细的说明。

附图说明

构成本说明书的一部分、用于进一步理解本实用新型的附图示出了本实用新型的优选实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。图中：

图1示出了具有臂架的自行设备的示意图；

图2示出了图1所示自行设备的俯视图；

图3示出了根据本实用新型的监控系统的结构框图；以及

图4和图5示出了根据本实用新型监控系统的监控显示器上的示意性界面，向操作员显示了设备的工作状态。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例，对本实用新型进行详细描述。

图1示出了具有臂架的自行设备的示意图，图2示出了图1所示自行设备的俯视图。如图1和图2所示，自行设备10例如混凝土泵车的回转台36上装有布料臂架，该布料臂架由活动节臂11、12、13、14组成，这些活动节臂上安装有混凝土输送管35，该混凝土输送管35接受从泵送单元34来的流动混凝土，输送至出料口。

在混凝土泵车工作时，各节臂11、12、13、14可以充分伸展，其重心(面)可能会很轻易超出轮子31的支撑面。因此，为确保车身的稳定，提供了可展开的稳定器32，该稳定器32可以是摆腿或多级伸缩支腿，以将支撑脚33展开到远离车身的位置。

图3示出了根据本实用新型的监控系统的结构框图。如图所示，本实用新型的监控系统包括：一组姿态和位置传感器、储存器41电控单元42和监视器43。下面对构成本监控系统的各组成部分进行说明。

在本监控系统中，一组姿态和位置传感器包括：

接近开关21，其可检测到稳定器32(支腿)展开角度及展开长度。只要把这个数据同预先设定的位置和角度数据的比较计算，就可以得出(计算或者列表映射等方式)设备实际的支撑稳定范围，即臂架的极限工作位置。

水平传感器22，其设置在车辆的中心位置，比如放在两条支腿交叉的位置上(见图2)。水平传感器22可以是某种电子水平仪。通过水平传感器22，就可以实时获取车辆在两个方向上的倾角。可以人为设定或程序处理水平参数，作为设备是否正常工作的判断依据。

倾角传感器23，其安置在接近节臂11铰链的位置上，它可以确定节臂11同某根轴线(如水平轴)的夹角。压力传感器24，安装于节臂11的制动器上，以读取液压缸的压力。回转传感器(图中未示出)，安装在回转台36上，以检测出回转台36同一个参考轴的角度信号。通过读这三个传感器的信号，结合设备的(机械)结构参数，通过力矩平衡的关系，就可以明确的确定(准确的算出)上装臂架瞬时的倾斜方向和倾斜程度，即可确定臂架的当前工作位置。

压力传感器25和26，安置在第四节臂(最后一节臂)14的压力源处(即驱动液压油路上)，一个在无杆腔，一个在有杆腔。通过这些传感器就可以得到一个和负载成比例的真实实时信号。也是最后一节臂14的液压驱动压力，这样可以检测到臂架末端意外的受力，如挂碰等，进而可以做出保护。

接近开关27，安装在接近泵送单元34的地方，用于读取每个泵送循环的时间(如，次/分，即泵送频率)，以便于根据(主缸)尺寸参数，实时计算出本次或总共的混凝土(泵送)方量或泵送速度。这个泵送速度的计时单位(如方/分或方/小时)，是可预先设置的。

压力及温度传感器28，安置在泵送单元34内，以测量实时油温、油压。

以上是自行设备上所布置的各种传感器，当自行设备的节臂数超过四节臂时，压力传感器25和26安装在最后一节节臂上。

所有这些传感器都连接到一个收集信号的电控单元42(见图3)，以将这些信号编码并将其转换成便于机手理解的数字信号。电控单元42通过CAN总线连接显示器43，该显示器上的交互界面最好是图形化的，这样操作人员就可以依次查看设备实时的工作数据和信号。

电控单元42根据客户要求定制，其通过显示器显示传感器21-28的数据，综合收集到的数据通过和预置的极限参数比较，为操作人员提供便于理解的设备运行状态评估、显示。同时，电控单元42里的监控软件，可以为操作人员提供建议应该采取怎样的应对措施。

有多种途径可以实现上面的控制要求，这些途径包括通过电气硬件设计实现和/或通过软件编程实现。

来自传感器的一系列的设备工作状态信号都被电控单元42收集，数据可能会被编码和解码，并且结合设备自身的机械(几何)参数，得到关于瞬时外力和动作的数据。通过其与预置值相比较，给操作人员一个便于理解的当前安全性的指示或设备的安全潜力，该安全潜力的获取直接依靠于本实用新型中介绍的系统架构，对设备维护保养提供直接的依据。

图4和图5示出了根据本实用新型监控系统的监控显示器上的示意性界面，向操作员显示了设备的工作状态。一个可能的对操作人员的易于理解的如图4所示，在显示器43上，有一个混凝土泵车10的示意性的平面图43a。上面四条支腿已经展开了2条，根据这些来自传感器21-28的信号及预先设置的物理参数(如车量质量和臂架的节数，支腿稳定器尺寸参数等)，电控单元42就能够得出多节臂架的工作区域(安全区域)及那些臂架不能移动到的区域，比如图上的剖面线所示的区域。

同时，屏幕右边的一个增量指示条43b将告诉操作人员设备安全的裕量百分比，即现在离预设的极限值有多远，比如现在离发生倾翻有多远。当该指示条达到100％时，即表示缺乏任何的安全系数，已然达到了预设的极限。此时会有声/光报警器发出警报，操作人员很可能将被禁止继续操作。指示条可以用不同颜色区分这个安全系数。(警示作用)

另一个方便之处是，在显示屏的右边有很简明的指示43c，它可以帮助操作人员。例如，有显示的箭头可以设置电控单元42，通过比较传感器读到的实时数据值和预设的设计值，就可以为操作人员提供建议的纠正措施。例如，以哪个方向移动臂架以重新进入可作业的范围(安全区域)，或者是否需要收臂架以恢复安全状态。

这样一个系统架构还具有更多的优点，通过它还可以实现以下的功能：

可监控臂架末端承受的负载：例如，如果臂架被用来提起重物则发出(报警)信号——这个重量将导致超重；

监控泵送速度：例如，避免与泵送同相的摆臂操作(消除共振危害)；

检测车辆的水平度：帮助引导操作人员正确地展开支腿的支撑脚，以便快速地获取水平度，等等。

该系统包含存储器41，为操作人员提供的简明信息也会保存在“黑匣子”里(即存储器里)，以备下次使用。

每一次臂架进入电控单元认为不适当的作业范围时，一个相应的“超出极限位置”的信号就会记录在黑匣子里。这个保存下来的数据就会被泵车的业主(老板)或公司日后来审核这台设备的日常使用情况，并且尤其是设备工作在危险状态下的时间和次数。

这些统计的时间数据(例如，通过时钟装置)提供了有价值的指示信息。通过它可推算出要做维护保养的频率，及当时设备的运行能力。比如，电控单元42根据预设可以做出评估出，是否满负荷(全时间)的使用已经导致对设备进行维护保养的必要，这时警示单元就提示操作人员进行维护保养，当然维护保养可以根据以往的使用情况和用户设置适当地提前或延迟。

另一个使用这些收集并存储于“黑匣子”的数据的好处是它收集到的数据可以用于厂商推进技术改进或二次开发，因此它对设备厂商也是有好处的。

事实上，通过分析长时间收集到的数据，就可以确定是否这些设备在实际使用中会接近或是不在极限的状态，同时也就允许打造不同侧重的产品，(对)客户类别细化。

基于此，实际需要时，就可以计划对现在设计、生产的产品进行整改，增强必要的安全性指标(即使仅仅是结构件的加固)，而只花费最小的成本。

根据初始的设置，存储器依次与设备的控制面板(未付图片)连接——通常是通过电控单元42连接的。这样，将重复性的程序存在存储器里，借助电控单元，以后就可以通过通报控制面板而没有操作人员的干预(操作)就可以自动执行了(批处理)。

虽然这自动执行操作在遇到安全性要求的限制时会自动进行下去，但是好在电控单元还能够不断地根据实际的工况，比较修正自动运行的进程。

例如，若有这么一个自动操作，要求泵送沿着一条直线进行，且要求出料口离开地面的距离不变：这个操作，手动操作则需要相当丰富的调整各节臂架的经验；但是，应用了本实用新型这个系统，这个操作就可以自动而安全的实现。

根据本实用新型的监控系统，可以使其采集瞬时操作参数并将其友好地显示给操作人员，同时，可以帮助操作人员正确执行纠正操作以便快速地重新进入预先设置的作业区域。

更重要的是，通过时间管理，该系统可以正确而有针对性地发出维护好样操作要求；该系统也可以收集重要的信息，这些信息对富有活力的设计十分有用。因此，所有这些对有购买(设备和服务)意向的终端客户的精细化的需求是大有好处的。本实用新型的监控系统简化了一些自动化的操作，即便新手使用起设备来，也是安全的。

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

Claims (10)

1.一种具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，包括：

第一组传感器，用于采集所述自行设备的状态参数；

第二组传感器，用于采集所述臂架的状态参数；

电控单元，与所述第一组传感器和所述第二组传感器信号连接，并且，根据所述第一组传感器所采集的状态参数计算出臂架的极限工作位置、根据所述第二组传感器所采集的状态参数计算出臂架的当前工作位置；

监视器，与所述电控单元信号连接，用于显示所述臂架的极限工作位置和当前工作位置。

2.根据权利要求1所述的具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，

所述第一组传感器包括用于检测自行设备的各稳定器的展开角度、展开长度的多个传感器。

3.根据权利要求1所述的具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，

所述稳定器包括三级伸缩支腿。

4.根据权利要求2所述的具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，

所述第一组传感器包括用于检测自行设备的水平位置的水平传感器。

5.根据权利要求1所述的具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，

所述第一组传感器包括用于检测自行设备的水平位置的水平传感器。

6.根据权利要求1所述的具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，

所述第二组传感器包括：

倾角传感器，用于检测所述臂架的第一节臂的倾角；

压力传感器，用于检测所述臂架的第一节臂油缸压力；以及

回转传感器，用于检测所述自行设备的回转台的转角。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，还包括：

存储器，与所述电控单元信号连接，用于存储所述臂架的极限工作位置和当前工作位置。

8.根据权利要求7所述的具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，还包括：

声光报警器，接收所述电控单元的报警信号进行声光报警。

9.一种具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，包括：

输入设备，至少用于输入所述自行设备的状态参数；

第二组传感器，用于采集所述臂架的状态参数；

电控单元，与所述输入设备和所述第二组传感器信号连接，并且，根据所述输入设备输入的状态参数计算出臂架的极限工作位置、根据所述第二组传感器所采集的状态参数计算出臂架的当前工作位置；以及

监视器，与所述电控单元信号连接，用于显示所述臂架的极限工作位置和当前工作位置。

10.根据权利要求9所述的具有臂架的自行设备的监控系统，其特征在于，

所述输入设备为安装在所述监视器屏幕前的触摸屏。

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