CN214586466U - 一种叉车运行安全监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及安全技术领域，尤其涉及一种叉车运行安全监控系统，其包括身份验证模块、运行参数采集模块、运行状态采集模块、视频采集模块、信号处理单元、安全管理单元、远程传输单元、显示单元和控制单元；身份验证模块采集操作者的身份信息，验证通过后，可启动叉车。叉车启动后，运行参数采集模块和行状态采集模块将各自采集的数据实时传输给信号处理单元，信号处理单元将信号处理后发送给安全管理单元，安全管理单元用于接收运行参数、运行状态数据，分析并检测叉车是否存在风险。本实用新型采集叉车运行的多状态和多参数，可实现叉车日常安全管理所需要的所有运行参数和状态的监测，降低发生事故的概率。

Description

一种叉车运行安全监控系统

技术领域

本实用新型涉及安全技术领域，尤其涉及一种叉车运行安全监控系统。

背景技术

叉车属于自行式工业车辆的一种，包括平衡重式叉车、前移式叉车、侧面式叉车、插腿式叉车、托盘堆垛车和三向堆垛车六类，在工作时，由操作人员控制叉车面板上的操纵杆或按钮，通过叉车前部的门架和货叉将货物起升到一定高度进行堆垛作业。

叉车作业过程具有一定的风险性，风险因素主要包括作业环境的开放性，作业人员及其配合人员的随机性，作业对象的多样性，行驶路线的多变性，体积较大的货物的遮挡性等五个方面；叉车在作业过程中经常发生事故，事故发生的原因除设备自身的因素外，最大的因素是人为的违章作业或误操作，如转弯行驶时速度过快造成倾覆，货物捆扎不牢造成物体坠落，车辆周边观察不慎造成人员挤压等，严重时甚至会造成人员的伤亡。

现有规程中的检查和维护保养的相关规定都是定周期开展的，没有对叉车作业过程的风险进行实时监测和判断的相关规定，而作业过程的风险往往是突发的；根据叉车作业过程的风险因素分析，传统叉车自带的仪表显示已不足以提示操作人员在作业过程中可能发生的危险；

鉴于此，提供种一种叉车运行安全监控系统成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种叉车运行安全监控系统，对叉车运行过程进行实时的监控，有效降低发生事故的概率。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：一种叉车运行安全监控系统，包括身份验证模块、运行参数采集模块、运行状态采集模块、视频采集模块、信号处理单元、安全管理单元、远程传输单元、显示单元和控制单元；

身份验证模块通信连接于安全管理单元输入端用于采集操作人员身份信息进行身份验证；

运行参数采集模块通信连接于信号处理单元用于采集叉车运行参数；

运行状态采集模块通信连接于信号处理单元用于采集叉车运行状态；

信号处理单元输出端连接于安全管理单元输入端用于处理运行参数和状态后发送至安全管理单元；

视频采集模块通信连接于安全管理单元用于对操作人员的前后盲区进行视频监测；

安全管理单元用于接收运行参数、运行状态数据，分析并检测叉车是否存在风险；

显示单元通信连接于安全管理单元用于显示分析数据；

远程传输单元通信连接于安全管理单元的另设的监控中心实现安全管理单元和监控中心的通信；

控制单元通信连接于安全管理单元和叉车的控制装置用于安全管理单元检测到叉车存在风险时对控制单元发出控制信号实现对叉车的速度控制或停机。

按以上方案，身份验证模块包括通信连接于安全管理单元的指纹验证设备和IC卡验证设备；身份验证模块采用指纹和IC卡双重验证方式；通过安装于车体的采集模块将操作者的身份信息传输至安全管理单元，安全管理单元进行数据比对，身份验证通过则可启动叉车，未通过则无法启动叉车。指纹验证设备安装在叉车的操作杆上或方向盘上；IC卡验证设备读取到操作人员的IC卡信息时，控制叉车解锁，叉车即可正常启动。

按以上方案，运行参数采集模块包括RS485接口、MAX3082收发器、第一STC单片机、第一433m无线模块和安装于车体各部位的运行参数传感器；

运行参数传感器具体为：安装于叉车货叉端部垫圈螺拴上用于采集叉车的起重量的紧固力传感器；安装于起升链条处用于采集叉车货叉的起升高度的第一拉绳传感器；安装于叉车前轮转向轴上用于采集叉车的转向角度的第二拉绳传感器；安装于叉车车体后部用于采集叉车倒车时，车辆与人员等障碍物的距离的超声波传感器；安装于叉车货叉顶部用于采集门架倾斜角度的倾角传感器；安装于车轮处用于采集叉车的运行速度的齿轮传感器；安装于车体用于采集车辆的行驶轨迹的GPS传感器；

紧固力传感器、拉绳传感器、超声波传感器、倾角传感器、齿轮传感器和GPS传感器均与RS485接口连接，RS485接口通过MAX3082通信连接于第一STC单片机，第一STC单片机通过第一433m无线模块通信连接于信号处理单元将数据转发给信号处理单元进行集中处理。

按以上方案，运行状态采集模块包括光耦隔离电路、第二STC单片机、第二433m无线模块、安装于车体各部位的开关量采集装置和座椅传感器；

开关量采集装置通过相应触点的开关，分别采集车辆启动状态、车辆倒车状态、车辆前进状态、行车制动状态、驻车制动状态和货叉升降状态这6个状态量；

座椅传感器通过安装于司机室内座椅上的座椅传感器，采集操作者坐姿状态；

开关量采集装置和座椅传感器采集的信号经过光耦隔离电路转化为数字量传输给第二STC单片机，第二STC单片机通过第二433m无线模块通信连接于信号处理单元将开关量传给信号处理单元进行集中处理。

第一433m无线模块和第二433m无线模块的频率范围为433.05-434.79MHz，接收灵敏度高，绕射性能好，频率稳定度高。

优选的，光耦隔离电路采用的是光电耦合器，光电耦合器的型号为TLP521。TLP521的最大传输延迟时间为42μs，具有最优的信号转换速度，信号传输速度快；进一步的，TLP521能够实现主控制器和外部信号的完全隔离，增加安全性，减少干扰，保护主控制器不被损坏，传输效率高。

按以上方案，信号处理单元采用的是STC89C51单片机。

按以上方案，安全管理单元采用的是PLC，型号为西门子SMART。

按以上方案，视频采集模块由两个广角摄像头组成，分别装设于叉车车体的前部和后部，用于观察操作人员的前盲区和后盲区。

按以上方案，显示单元采用的是带有扬声器的工业触控屏，可进行声光报警。

按以上方案，远程传输单元采用的是GSM网络通信模块或WIFI网络通信模块。

本实用进行具有如下有益效果：

一、该系统具有叉车运行的多状态和多参数采集功能，可实现叉车日常安全管理所需要的所有运行参数和状态的监测，且监测结果准确可靠。

二、系统各传感器安装方便，不破坏原叉车结构和控制装置。

三、通过身份识别模块，只有取得资格的人才方可操作叉车，可杜绝叉车使用中常见的无证驾驶现象。

四、通过对采集到的数据的综合分析，系统安全管理单元块对叉车作业过程的常见风险进行预警；本实用新型对叉车作业过程中的运行参数和状态进行采集，通过风险预判，降低发生事故的概率，具有很广的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例整体结构示意框图；

图2为本实施例中运行参数采集模块的结构框图；

图3为本实施例中运行状态采集模块的结构框图；

图4为本实施例中光耦隔离电路的结构示意图。

附图标记：1、身份验证模块；2、运行参数采集模块；3、运行状态采集模块；4、视频采集模块；5、信号处理单元；6、安全管理单元；7、远程传输单元；8、显示单元；9、控制单元；10、存储单元。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图1至图4，本实用新型为一种叉车运行安全监控系统，参阅图1，监控系统包括身份验证模块1、运行参数采集模块2、运行状态采集模块3、视频采集模块4、信号处理单元5、安全管理单元6、远程传输单元7、显示单元8、控制单元9和存储单元10；

身份验证模块1通信连接于安全管理单元6输入端用于采集操作人员身份信息进行身份验证；

运行参数采集模块2通信连接于信号处理单元5用于采集叉车运行参数；

运行状态采集模块3通信连接于信号处理单元5用于采集叉车运行状态；

信号处理单元5输出端连接于安全管理单元6输入端用于处理运行参数和状态后发送至安全管理单元6；

视频采集模块4通信连接于安全管理单元6用于对操作人员的前后盲区进行视频监测；

安全管理单元6用于接收运行参数、运行状态数据，分析并检测叉车是否存在风险；

显示单元8通信连接于安全管理单元6用于显示分析数据；

远程传输单元7通信连接于安全管理单元6的另设的监控中心实现安全管理单元6和监控中心的通信；

控制单元9通信连接于安全管理单元6和叉车的控制装置用于安全管理单元6检测到叉车存在风险时对控制单元9发出控制信号实现对叉车的速度控制或停机。

身份验证模块1包括通信连接于安全管理单元6的指纹验证设备和IC卡验证设备；身份验证模块1采用指纹和IC卡双重验证方式，通过安装于车体的指纹验证设备和IC卡验证设备将操作者的身份信息传输至安全管理单元6，安全管理单元6进行数据比对，身份验证通过则可启动叉车，未通过则无法启动叉车；叉车启动后，运行参数采集模块2和行状态采集模块将各自采集的数据实时传输给信号处理单元5，信号处理单元5将信号处理后发送给安全管理单元6。

参阅图2，运行参数采集模块2包括RS485接口、MAX3082收发器、第一STC单片机、第一433m无线模块和安装于车体各部位的7套运行参数传感器；7套运行参数传感器具体包括：安装于叉车货叉端部垫圈螺拴上的紧固力传感器，用于采集叉车的起重量；安装于起升链条处的第一拉绳传感器，用于采集叉车货叉的起升高度；安装于叉车前轮转向轴上的第二拉绳传感器，用于采集叉车的转向角度；安装于叉车车体后部的超声波传感器，用于采集叉车倒车时，车辆与人员等障碍物的距离；安装于叉车货叉顶部的倾角传感器，用于采集门架倾斜角度；安装于车轮处的齿轮传感器，用于采集叉车的运行速度；安装于车体的GPS传感器，用于采集车辆的行驶轨迹。

紧固力传感器、拉绳传感器、超声波传感器、倾角传感器、齿轮传感器、GPS传感器均与RS485接口连接，RS485接口通过MAX3082通信连接于第一STC单片机与第一STC单片机通信，第一STC单片机第一433m无线模块通信连接于信号处理单元5将数据转发给信号处理单元5进行集中处理。

参阅图3，运行状态采集模块3包括光耦隔离电路、第二STC单片机、第二433m无线模块、安装于车体各部位的开关量采集装置和座椅传感器；

开关量采集装置通过相应触点的开关，分别采集车辆启动状态、车辆倒车状态、车辆前进状态、行车制动状态、驻车制动状态和货叉升降状态这6个状态量；

座椅传感器通过安装于司机室内座椅上的座椅传感器，采集操作者坐姿状态；

开关量采集装置的各触点开闭状态信号和座椅传感器采集的信号经过光耦隔离电路光耦隔离后转化为数字量传输给第二STC单片机，第二STC单片机通过异步串行通信接口连接第二433m无线模块通信将采集的各开关量传给信号处理单元5进行集中处理。

本实施中，光耦隔离电路采用的是光电耦合器，光电耦合器的型号为TLP521，参阅图4，光电耦合器的负极端2脚连接开关量采集装置和座椅传感器，光电耦合器的发射极3脚和集电极4脚之间连接稳压二极管，集电极4脚为光耦隔离电路的输出端J1，输出端J1连接至第二STC单片机的输入端。

信号处理单元5同时可计算叉车各机构的动作次数和时间，获得叉车的工作时间和累计工作时间；本实施例中，信号处理单元5采用的是STC89C51单片机。

视频采集模块4由两个广角摄像头组成，分别装设于叉车车体的前部和后部，用于观察操作人员的前盲区和后盲区。视频采集模块4将采集的数据直接传输给安全管理单元6，每个摄像头拍摄的图像数据可通过安全管理单元6实时显示在系统的显示单元8中；当叉车处于车辆前进状态时，显示单元8显示车头前盲区的实时图像；当叉车处于车辆倒车状态时，显示单元8显示车位后盲区的实时图像，数据同时存储在系统的存储单元10中。

安全管理单元6实现对信号处理单元5和视频采集模块4传输来的数据的分类、清理和逻辑判断等各类管理任务，对接收到的运行参数、运行状态数据进行分析和处理，同时将需要的信息通过远程传输单元7输出。经过处理的数据和分析结果保存在系统存储单元10内，同时通过系统的显示单元8以图文的形式展示，显示单元8上可对叉车的历史数据进行回溯查看。本实施例中，安全管理单元6采用的是PLC，型号为西门子SMART；显示单元8采用的是带有扬声器的工业触控屏，可进行声光报警；远程传输单元7采用的是GSM网络通信模块或WIFI网络通信模块。

当安全管理单元6判断出叉车存在潜在的风险时，安全管理单元6可通过显示单元8以声光的形式提示操作人员；当安全管理单元6和远程分析单元经过计算判断出需要对叉车作业进行干预情况时，由安全管理单元6对控制单元9发出判断出危险信号控制信号对叉车进行控制，例如叉车带载行驶速度过快、拐弯行驶速度过快或操作人员离开座位时，安全管理单元6可通过控制单元9控制叉车的油门的闭合程度，达到自动降速的目的；当安全管理单元6判断出叉车运行存在重大隐患或超过预设的行驶边界时，安全管理单元6可通过控制单元9控制叉车的整机启动状态，达到停机的目的。安全管理单元6可设置各参数阈值来检测叉车运行情况。

本实用新型适用于各类在用叉车，可有效解决目前各类监控系统监测数据不全面和不准确的技术问题，在对操作人员的身份进行验证的基础上，实时获取重要的运行参数和运行状态，并对操作人员的前后盲区进行视频监测；本实用新型综合实时采集的各维度参数和状态，判断识别风险，实时提示操作人员，并在某些参数达到阈值时，自动降速或停机，通过该系统的应用可为叉车的日常使用和安全管理提供可靠的数据源，有效降低叉车的故障率，丰富叉车安全监管方式。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种叉车运行安全监控系统，其特征在于：包括：身份验证模块（1）、运行参数采集模块（2）、运行状态采集模块（3）、视频采集模块（4）、信号处理单元（5）、安全管理单元（6）、远程传输单元（7）、显示单元（8）和控制单元（9）；

身份验证模块（1）通信连接于安全管理单元（6）输入端用于采集操作人员身份信息进行身份验证；

运行参数采集模块（2）通信连接于信号处理单元（5）用于采集叉车运行参数；运行参数采集模块（2）包括RS485接口、MAX3082收发器、第一STC单片机、第一433m无线模块和安装于车体各部位的运行参数传感器；

运行参数传感器具体为：安装于叉车货叉端部垫圈螺拴上用于采集叉车的起重量的紧固力传感器；安装于起升链条处用于采集叉车货叉的起升高度的第一拉绳传感器；安装于叉车前轮转向轴上用于采集叉车的转向角度的第二拉绳传感器；安装于叉车车体后部用于采集叉车倒车时，车辆与障碍物的距离的超声波传感器；安装于叉车货叉顶部用于采集门架倾斜角度的倾角传感器；安装于车轮处用于采集叉车的运行速度的齿轮传感器；安装于车体用于采集车辆的行驶轨迹的GPS传感器；

紧固力传感器、拉绳传感器、超声波传感器、倾角传感器、齿轮传感器和GPS传感器均与RS485接口连接，RS485接口通过MAX3082通信连接于第一STC单片机，第一STC单片机通过第一433m无线模块通信连接于信号处理单元（5）将数据转发给信号处理单元（5）进行集中处理；

运行状态采集模块（3）通信连接于信号处理单元（5）用于采集叉车运行状态；运行状态采集模块（3）包括光耦隔离电路、第二STC单片机、第二433m无线模块、安装于车体各部位的开关量采集装置和座椅传感器；

开关量采集装置通过相应触点的开关，分别采集车辆启动状态、车辆倒车状态、车辆前进状态、行车制动状态、驻车制动状态和货叉升降状态这6个状态量；

座椅传感器通过安装于司机室内座椅上的座椅传感器，采集操作者坐姿状态；

开关量采集装置和座椅传感器采集的信号经过光耦隔离电路转化为数字量传输给第二STC单片机，第二STC单片机通过第二433m无线模块通信连接于信号处理单元（5）将开关量传给信号处理单元（5）进行集中处理；

光耦隔离电路采用的是光电耦合器，光电耦合器的型号为TLP521，光电耦合器的负极端2脚连接开关量采集装置和座椅传感器，光电耦合器的发射极3脚和集电极4脚之间连接稳压二极管，集电极4脚为光耦隔离电路的输出端J1，输出端J1连接至第二STC单片机的输入端；

信号处理单元（5）输出端连接于安全管理单元（6）输入端用于处理运行参数和状态后发送至安全管理单元（6）；

视频采集模块（4）通信连接于安全管理单元（6）用于对操作人员的前后盲区进行视频监测；

安全管理单元（6）用于接收运行参数、运行状态数据，分析并检测叉车是否存在风险；

显示单元（8）通信连接于安全管理单元（6）用于显示分析数据；

远程传输单元（7）通信连接于安全管理单元（6）的另设的监控中心实现安全管理单元（6）和监控中心的通信；

控制单元（9）通信连接于安全管理单元（6）和叉车的控制装置用于安全管理单元（6）检测到叉车存在风险时对控制单元（9）发出控制信号实现对叉车的速度控制或停机。

2.根据权利要求1所述的叉车运行安全监控系统，其特征在于：身份验证模块（1）包括通信连接于安全管理单元（6）的指纹验证设备和IC卡验证设备。

3.根据权利要求1所述的叉车运行安全监控系统，其特征在于：信号处理单元（5）采用的是STC89C51单片机。

4.根据权利要求1所述的叉车运行安全监控系统，其特征在于：安全管理单元（6）采用的是PLC，型号为西门子SMART。

5.根据权利要求1所述的叉车运行安全监控系统，其特征在于：视频采集模块（4）由两个广角摄像头组成，分别装设于叉车车体的前部和后部，用于观察操作人员的前盲区和后盲区。

6.根据权利要求1所述的叉车运行安全监控系统，其特征在于：显示单元（8）采用的是带有扬声器的工业触控屏。

7.根据权利要求1所述的叉车运行安全监控系统，其特征在于：远程传输单元（7）采用的是GSM网络通信模块或WIFI网络通信模块。

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