專利名稱：一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及方法
一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及方法本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程監(jiān)控的工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，具體地說是一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及方法。旋挖鉆機(jī)是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械。主要適于砂土、粘性土、粉質(zhì)土等土層施工，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎(chǔ)加固等多種地基基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用， 旋挖鉆機(jī)的額定功率一般為125 450kW，動力輸出扭矩為120 400kN ·πι，最大成孔直徑可達(dá)1. 5 細(xì)，最大成孔深度為60 90m，可以滿足各類大型基礎(chǔ)施工的要求。和傳統(tǒng)工程機(jī)械相同，目前旋挖鉆機(jī)主要采用本地指針指示，類似汽車的油位，水溫，轉(zhuǎn)速表，總里程等參數(shù)顯示，設(shè)備簡陋。無論是精確度還是可靠性都比較差。而目前部分較先進(jìn)的機(jī)械使用黑白液晶或簡單彩屏顯示參數(shù)，類似目前一些商務(wù)車的前液晶面板， 對于精確度還有可靠性都有很大的改善。另外由于黑白液晶和簡單彩色屏幕可顯示數(shù)據(jù)有限，不能一次性顯示大量監(jiān)測數(shù)據(jù)。此外，有些廠家采用在旋挖鉆機(jī)上安裝GPS定位裝置或數(shù)據(jù)采集裝置或定時鎖車器，以達(dá)到對旋挖鉆機(jī)的數(shù)據(jù)反饋和關(guān)機(jī)控制，但這些裝置往往存在作用單一，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用高和手法粗暴的問題。本發(fā)明的目的是通過工控技術(shù)和嵌入技術(shù)的有機(jī)整合和創(chuàng)新應(yīng)用，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線技術(shù)，實現(xiàn)對旋挖鉆機(jī)類工程機(jī)械的運(yùn)行及作業(yè)控制的有效管理和維護(hù)。在保證可靠性和穩(wěn)定性前提下，簡化了開發(fā)步驟，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)功能，同時保證了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和實用性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括車載式旋挖鉆機(jī)監(jiān)控，其特征在于旋挖鉆機(jī)上設(shè)有車載控制器CPU，所述的車載控制器負(fù)責(zé)收集傳感信息和位置信息及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心廠方服務(wù)器終端的命令，設(shè)置作業(yè)參數(shù)，監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)，下發(fā)查詢命令，通過車載控制屏幕CRT顯示；所述的作業(yè)狀態(tài)輸入信息裝置由鉆機(jī)及鉆桿上的深度傳感器或傾角傳感器或壓力傳感器或監(jiān)控傳感器將輸入信號傳至車載控制器CPU，所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心輸入信息裝置由客戶端顯示屏通過GPS或GSM信號將輸入信號傳至車載控制器CPU，所述的車載控制器CPU內(nèi)設(shè)有本地參數(shù)、本地作業(yè)監(jiān)控、本地運(yùn)行參數(shù)、本地參數(shù)打印、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程定位和遠(yuǎn)程鎖機(jī)模塊。本地參數(shù)設(shè)置主控制箱CPU被安裝在主機(jī)的控制室內(nèi)，整機(jī)所有的數(shù)字與模擬監(jiān)控傳感器的信號全部由主控制箱來采集，而觸摸屏電腦則通過485通訊與主機(jī)相連。本地運(yùn)行參數(shù)通過柴油液位，液壓油壓力等參數(shù)顯示將以數(shù)字或者是模擬儀表的
方式顯不。本地參數(shù)打印可以隨時隨地打印出上一根樁的鉆孔情況，起鉆時間，結(jié)束時間，總的耗時，甚至于在不同深度機(jī)器的運(yùn)行狀況。
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遠(yuǎn)程監(jiān)控通過GSM和GPS來對每臺機(jī)器的運(yùn)行狀況，以及保養(yǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)督。遠(yuǎn)程定位通過GPS來遠(yuǎn)程定位機(jī)器的地理位置。遠(yuǎn)程鎖機(jī)廠方就能夠通過GSM發(fā)送鎖機(jī)短信給車載控制系統(tǒng)。此時車載控制系統(tǒng)就能夠通過鎖定電磁閥來鎖定機(jī)器。一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控方法，其特征在于該監(jiān)控方法如下首先發(fā)動機(jī)啟動，接通電源，CPU監(jiān)控啟動，旋轉(zhuǎn)編碼器，深度傳感器或傾角傳感器或壓力傳感器或監(jiān)控傳感器輸入信息裝置工作，通過I/O借口和數(shù)字模擬信號送入到CPU數(shù)據(jù)采集，所述的CPU主機(jī)上設(shè)有 GPS地理位置信號并輸送到遠(yuǎn)端電腦桌面客戶端，所述的CPU主機(jī)上設(shè)有GSM移動信號輸送到遠(yuǎn)程廠方電腦客戶端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳并送至CPU數(shù)據(jù)采集。CPU數(shù)據(jù)采集模塊中設(shè)有開關(guān)模塊，控制車載啟動或車載熄火或遠(yuǎn)程鎖機(jī)。CPU采集模塊中設(shè)有監(jiān)控采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)和報警信息送入到客戶端，所述的監(jiān)控采集數(shù)據(jù)還可以完成車載打印。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于1)通過對工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的創(chuàng)新運(yùn)用，把工業(yè)組態(tài)軟件和嵌入軟件實現(xiàn)了高效有機(jī)結(jié)合，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，和產(chǎn)品穩(wěn)定周期。2)將工控軟件應(yīng)用于工程機(jī)械，大大降低了研發(fā)成本與人員的投入。并且能夠嚴(yán)格控制開發(fā)進(jìn)度；采用模塊化研發(fā)，因此在將來研發(fā)新功能時方便添加與改建。3)完全自主研發(fā)的主控制系統(tǒng)，目前工程機(jī)械90%以上用的控制單元都是由芬蘭進(jìn)口的EPEC，價格高昂，可擴(kuò)展性和本土化較差。而本發(fā)明獨(dú)立研發(fā)的控制單元是根據(jù)長期的市場調(diào)研專門為旋挖鉆機(jī)的施工情況和特點(diǎn)所開發(fā)的，適合中國本土語言和操作環(huán)境。不但支持旋挖鉆機(jī)，對其他類工程機(jī)械的兼容性也相當(dāng)?shù)暮谩?)通過對當(dāng)前最先進(jìn)的無線通訊技術(shù)的深度挖掘，在管理中心服務(wù)器端用軟件實現(xiàn)了快速的遠(yuǎn)程機(jī)械資費(fèi)查詢及貸款信用管理功能，極大地便利了生產(chǎn)廠家的機(jī)器維護(hù)管理及貸款銀行的信用管理服務(wù)。5)通過對當(dāng)前最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，在管理中心服務(wù)器端用軟件實現(xiàn)了快速的全球地圖定位查詢，極大地拓展和便利了機(jī)器的維護(hù)服務(wù)；6)嵌入式軟件的模塊化設(shè)計，便于快速配置不同版本，給客戶提供量身定制的功能版本，做到了經(jīng)濟(jì)性和適用性的完美統(tǒng)一。7)移動網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用，使得在任何時候任何地點(diǎn)都能夠查詢到機(jī)器的位置與運(yùn)行狀態(tài)，同時本發(fā)明所述的系統(tǒng)還設(shè)置了防垃圾短信以及垃圾電話的騷擾。8)利用中國移動查詢系統(tǒng)，可以簡單而方便的查詢到每臺機(jī)器的使用余額，方便快速的給sim卡充值以免造成停機(jī)情況發(fā)生。

圖1為本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的監(jiān)控流程圖。以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
系統(tǒng)包括軟件和硬件部分，按距離則分為本地及遠(yuǎn)程模塊。參見圖1，硬件包括近端監(jiān)控設(shè)備含觸摸屏用于顯示車載數(shù)據(jù)已經(jīng)保養(yǎng)和打印數(shù)據(jù)給機(jī)器的操作者，控制箱產(chǎn)品的核心部件，主要負(fù)責(zé)運(yùn)算與通訊功能，GSM通訊模塊，GPS定位模塊；遠(yuǎn)程服務(wù)器管理中心含服務(wù)器內(nèi)有我們獨(dú)立為這套系統(tǒng)研發(fā)的客戶端系統(tǒng)及 GSM通訊模塊用于與機(jī)器監(jiān)理遠(yuǎn)程通信。其中，監(jiān)控系統(tǒng)核心器件是車載控制器，負(fù)責(zé)收集傳感信息和位置信息及遠(yuǎn)程管理中心廠方服務(wù)器的命令，并上發(fā)監(jiān)控屏顯示。監(jiān)控屏可設(shè)置作業(yè)參數(shù)，觀察作業(yè)狀態(tài)。管理中心服務(wù)器可下發(fā)查詢命令。整個系統(tǒng)設(shè)計融合了傳感，控制，無線等技術(shù)，實現(xiàn)了有機(jī)
纟口口。軟件包括服務(wù)器維護(hù)軟件C語言，ACCESS數(shù)據(jù)庫，提供維護(hù)管理功能；近端觸摸屏工程軟件:MCGS工業(yè)組態(tài)編程，人機(jī)交互，觸摸控制；近端控制箱軟件C語言編程，接收觸摸屏指令，實施控制；參見圖2，實際操作步驟如下1.當(dāng)操作手進(jìn)入駕駛室啟動發(fā)動機(jī)后，主控制箱內(nèi)的CPU將通過485接口與車載的傳感器建立通訊，例如水溫傳感器，液壓油壓力傳感器，柴油液位傳感器。其中當(dāng)通訊建立以后操作手便可以通過車載監(jiān)控器接受到各個傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。例如發(fā)動機(jī)的水溫， 液壓油的壓力和柴油的使用量。這個基本數(shù)據(jù)將提供操作手多方面的信息并告知操作手機(jī)器是否存在問題。如果其中任何一個傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有錯誤，則程序?qū)⒃谄聊簧厦骘@示報警信息。2.當(dāng)操作手認(rèn)為機(jī)器并無問題時，便可開始施工了。首先是調(diào)整立柱的垂直度， 保證鉆孔時立柱和地面是成垂直狀態(tài)，因為通常旋挖鉆機(jī)的鉆孔的最大深度能夠達(dá)到100 米，因此保證鉆孔的垂直度將是非常重要的，如果立柱不能與地面垂直則會造成不能達(dá)到理想深度，甚至于廢樁。一來影響工程進(jìn)度，二來給施工公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而我們的系統(tǒng)上為此配備了精度非常高的傾角傳感器，這種傳感器為四軸四方向測量，最小測量范圍為0.01度。3.當(dāng)立柱完全垂直于地面時，鉆孔既可以開始。而本發(fā)明的系統(tǒng)為此配備了業(yè)界高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器。通過旋轉(zhuǎn)時發(fā)送的脈沖波來檢測鋼絲繩的滾動距離，而鋼絲繩的滾動距離既是鉆孔深度。由于屬于光電傳感器，因此精度相當(dāng)?shù)母?，可以精確到0.001米。哪怕是70米的誤差也只有幾毫米而已。以上兩個重要的傳感器均通過485接口與主控制箱連接，保證了長距離傳輸時數(shù)據(jù)精確以及很強(qiáng)的抗干擾能力。本發(fā)明同時使用了全新的方式來設(shè)計此系統(tǒng)，采用工業(yè)控制屏幕來代替專用的工程機(jī)械屏幕。并通過組態(tài)軟件編輯屏幕內(nèi)的程序。同時研發(fā)了一套全新的車輛保養(yǎng)系統(tǒng)，并以全新的以上所表述的都為在旋挖鉆本地使用。主機(jī)箱內(nèi)同時安裝了 GSM和GPS附件。GSM用于通過中國移動等移動網(wǎng)絡(luò)把車載主控制箱所監(jiān)測的傳輸?shù)街圃焐谭?wù)器的客戶端上，此客戶端為我們?yōu)橹圃焐塘可矶ㄗ龅?。所有的監(jiān)控數(shù)據(jù)以及保養(yǎng)數(shù)據(jù)全部都可以顯示在客戶端上面，方便制造商對每一臺交付給客戶的機(jī)器定期做檢查，保證機(jī)器不存在潛在的問題。而GPS的作用為機(jī)器定位的裝置，因為在部分客戶中存在著按揭或者分期付款，而其中有些客戶存在著故意拖欠欠款
5的問題，在這種客戶的機(jī)器上面，本發(fā)明的監(jiān)控主機(jī)內(nèi)，內(nèi)置了鎖機(jī)功能。通過GSM網(wǎng)絡(luò)，客戶端可以發(fā)送鎖機(jī)命令，隨時停止機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣對欠款的客戶施加壓力。同時當(dāng)遇到頑固客戶時GPS裝置可以精確的給出定位信息給制造商，一旦進(jìn)入到司法程序，制造商可以通過定位信息實行拖車行為。
權(quán)利要求
1.一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括車載式旋挖鉆機(jī)，其特征在于旋挖鉆機(jī)上設(shè)有車載控制器CPU，所述的車載控制器負(fù)責(zé)收集傳感信息和位置信息及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心廠方服務(wù)器終端的命令，設(shè)置作業(yè)參數(shù)，監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)，下發(fā)查詢命令，通過車載控制屏幕CRT顯示； 所述的作業(yè)狀態(tài)輸入信息裝置由鉆機(jī)及鉆桿上的深度傳感器或傾角傳感器或壓力傳感器或監(jiān)控傳感器將輸入信號傳至車載控制器CPU，所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心輸入信息裝置由客戶端顯示屏通過GPS或GSM信號將輸入信號傳至車載控制器CPU，所述的車載控制器CPU 內(nèi)設(shè)有本地參數(shù)、本地作業(yè)監(jiān)控、本地運(yùn)行參數(shù)、本地參數(shù)打印、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程定位和遠(yuǎn)程鎖機(jī)模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于本地參數(shù)設(shè)置主控制箱 CPU被安裝在主機(jī)的控制室內(nèi)，整機(jī)所有的數(shù)字與模擬監(jiān)控傳感器的信號全部由主控制箱來采集，而觸摸屏電腦則通過485通訊與主機(jī)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于本地運(yùn)行參數(shù)通過柴油液位，液壓油壓力等參數(shù)顯示將以數(shù)字或者是模擬儀表的方式顯示。
4.如權(quán)利要求1所述的一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于本地參數(shù)打印可以隨時隨地打印出上一根樁的鉆孔情況，起鉆時間，結(jié)束時間，總的耗時，甚至于在不同深度機(jī)器的運(yùn)行狀況。
5.如權(quán)利要求1所述的一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于遠(yuǎn)程監(jiān)控通過GSM和GPS 來對每臺機(jī)器的運(yùn)行狀況，以及保養(yǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)督。
6.如權(quán)利要求1所述的一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于遠(yuǎn)程定位通過GPS來遠(yuǎn)程定位機(jī)器的地理位置。
7.如權(quán)利要求1所述的一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于遠(yuǎn)程鎖機(jī)廠方就能夠通過GSM發(fā)送鎖機(jī)短信給車載控制系統(tǒng)。此時車載控制系統(tǒng)就能夠通過鎖定電磁閥來鎖定機(jī)ο
8.一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控方法，其特征在于該監(jiān)控方法如下首先發(fā)動機(jī)啟動，接通電源， CPU監(jiān)控啟動，旋轉(zhuǎn)編碼器，深度傳感器或傾角傳感器或壓力傳感器或監(jiān)控傳感器輸入信息裝置工作，通過I/O借口和數(shù)字模擬信號送入到CPU數(shù)據(jù)采集，所述的CPU主機(jī)上設(shè)有GPS 地理位置信號并輸送到遠(yuǎn)端電腦桌面客戶端，所述的CPU主機(jī)上設(shè)有GSM移動信號輸送到遠(yuǎn)程長方電腦客戶端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳并送至CPU數(shù)據(jù)采集。
9.如權(quán)利要求8所述的一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控方法，其特征在于CPU數(shù)據(jù)采集模塊中設(shè)有開關(guān)模塊，控制車載啟動或車載熄火或遠(yuǎn)程鎖機(jī)。
10.如權(quán)利要求8所述的一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控方法，其特征在于CPU采集模塊中設(shè)有監(jiān)控采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)和報警信息送入到客戶端，所述的監(jiān)控采集數(shù)據(jù)還可以完成車載打印。
全文摘要
本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程監(jiān)控的工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，具體地說是一種旋挖鉆機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及方法；包括車載式旋挖鉆機(jī)監(jiān)控，其特征在于旋挖鉆機(jī)上設(shè)有車載控制器CPU，所述的車載控制器負(fù)責(zé)收集傳感信息和位置信息及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心廠方服務(wù)器終端的命令，設(shè)置作業(yè)參數(shù)，監(jiān)控作業(yè)狀態(tài)，下發(fā)查詢命令，通過車載控制屏幕CRT顯示；監(jiān)控方法如下，首先發(fā)動機(jī)啟動，接通電源，CPU監(jiān)控啟動，旋轉(zhuǎn)編碼器，深度傳感器或傾角傳感器或壓力傳感器或監(jiān)控傳感器輸入信息裝置工作，通過I/O借口和數(shù)字模擬信號送入到CPU數(shù)據(jù)采集；本發(fā)明縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期和產(chǎn)品穩(wěn)定周期，并且完全自主研發(fā)的主控制系統(tǒng)，對當(dāng)前先進(jìn)通訊類技術(shù)的深度挖掘，使本發(fā)明具有良好的實際應(yīng)用。
文檔編號E21B44/00GK102359367SQ20111034020
公開日2012年2月22日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者劉謙, 王飛, 肖升茂, 陳代軍 申請人:上海思萌特電子科技有限公司