專利名稱：礦用自卸車智能管理與控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種礦用自卸車智能管理與控制裝置。
背景技術(shù)：
近年來，由于礦用自卸車發(fā)展過快，而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、可靠性不高、管理監(jiān)控手段能力不強(qiáng)等因素已成為影響我國(guó)礦用自卸車總體技術(shù)水平發(fā)展的瓶頸。一些汽車用戶為追求短期利益，不遵守安全操作規(guī)范，使礦用自卸車長(zhǎng)期超負(fù)荷、超強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)，造成故障頻發(fā)、損耗嚴(yán)重，嚴(yán)重縮短了礦用自卸車的使用壽命。另外，大多數(shù)汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)礦用自卸車的銷售采用分期付款方式，如何對(duì)銷售后的礦用自卸車進(jìn)行跟蹤定位，確保購買方按時(shí)支付購車尾款，從而保障礦用自卸車生產(chǎn)企業(yè)合法利益，是目前礦用自卸車售后管理的技術(shù)難點(diǎn)?，F(xiàn)有的車載智能終端，主要應(yīng)用于車輛GPS定位與導(dǎo)航、車輛狀態(tài)信息實(shí)時(shí)監(jiān)控等。中國(guó)專利實(shí)用新型專利授權(quán)說明書申請(qǐng)?zhí)?201120245487.1，
公開日:2012.1.4公開了一種車載物流信息終端，包括基于ARM開發(fā)板的硬件電路，該硬件電路至少集成ARM開發(fā)板、GPS模塊、3G模塊和RFID模塊、物流RFID標(biāo)簽、基于嵌入式Linux和ARM技術(shù)的硬件電路驅(qū)動(dòng)模塊、輸入輸出模塊、以及基于GIS技術(shù)的系統(tǒng)管理模塊。該車載物流信息終端可實(shí)時(shí)向物流企業(yè)發(fā)送車輛·狀態(tài)信息，如路線信息、速度信息、車載貨物詳情等，使物流企業(yè)能夠?qū)ξ锪鬟\(yùn)輸過程中的貨物監(jiān)控管理、物流需求信息管理、車輛監(jiān)控管理等環(huán)節(jié)提供強(qiáng)有力的決策基礎(chǔ)，提高物流管理工效和客戶滿意度，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化及其實(shí)現(xiàn)途徑的最優(yōu)化。中國(guó)專利發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書申請(qǐng)?zhí)?200610026881.X，
公開日:2007.11.28公開了一種實(shí)時(shí)采集與發(fā)布行車記錄的車載終端，通過主控單元I/O 口進(jìn)行行車記錄狀態(tài)實(shí)時(shí)采集，利用GPRS或CDMA模塊，通過RS232 口與主控單元連接，在嵌入式Linux操作系統(tǒng)中，通過PPP撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使車載終端通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)行車記錄的實(shí)時(shí)采集與發(fā)布的硬軟件結(jié)合的裝置。行車記錄的數(shù)據(jù)包括車輛狀態(tài)、速度和時(shí)間。中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)公告說明書申請(qǐng)?zhí)?201010251136.1，
公開日:2010.11.17公開了一種露天礦用自卸車車載稱重系統(tǒng)，包括PC機(jī)、主控制器、壓力傳感器、雙軸傾斜計(jì)、超載信號(hào)燈、滿載信號(hào)燈、空載信號(hào)燈、電源、制動(dòng)鎖定開關(guān)、車廂舉升開關(guān)、車速傳感器?？梢詫?duì)大噸位露天礦用自卸車載荷自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量、顯示、記錄和超載報(bào)警。盡管上述車載式智能終端能夠?qū)崿F(xiàn)車輛狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，GPS跟蹤定位，服務(wù)管理等功能，但都不具備礦用自卸車所需的防止用戶超載使用導(dǎo)致質(zhì)量糾紛、未支付尾款限制用戶使用等管理與控制功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種礦用自卸車智能管理與控制裝置，其具有防止用戶超載使用、尾款未支付限制用戶使用的功能。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種礦用自卸車智能管理與控制裝置，其包括礦用自卸車自帶的蓄電池/發(fā)電機(jī)電路、組合儀表、油壓傳感器、氣壓傳感器1、氣壓傳感器I1、燃油傳感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器，還包括ARM微控制器、電源模塊、鋰電池、電源電路、LED驅(qū)動(dòng)電路、LED顯示屏、GPS/GPRS模塊、串口通信電路、SD存儲(chǔ)卡、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路、震蕩信號(hào)電路、JTAG電路、鍵盤電路、蜂鳴器報(bào)警電路、稱重傳感器、稱重調(diào)理電路、轉(zhuǎn)速調(diào)理電路、儀表控制電路、非法使用控制電路、熄火電路、取力器電路和氣路調(diào)壓電路；所述電源電路、震蕩信號(hào)電路、JTAG電路、鍵盤電路、稱重調(diào)理電路和轉(zhuǎn)速調(diào)理電路的輸出端與所述ARM微控制器的輸入端連接；所述的震蕩信號(hào)電路為ARM微控制器提供時(shí)序控制信號(hào)，JTAG電路是ARM微控制器的程序下載電路；所述LED驅(qū)動(dòng)電路、蜂鳴器報(bào)警電路、非法使用控制電路和儀表控制電路的輸入端與所述ARM微控制器的輸出端連接；ARM微控制器控制非法使用控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)非法使用的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火和液壓升舉失效，ARM微控制器控制蜂鳴器報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)對(duì)非法使用的報(bào)警提示；所述串口通信電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路與所述ARM微控制器雙向連接；所述GPS/GPRS模塊與串口通信電路雙向連接；GPS/GPRS模塊通過GPS定位礦用自卸車地理位置，將定位信息通過GPRS發(fā)送至礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心，并將礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心的遠(yuǎn)程控制指令通過串口通信電路傳輸至ARM微控制器；所述SD存儲(chǔ)卡與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路雙向連接；所述的SD存儲(chǔ)卡用來存儲(chǔ)車輛使用信息，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路用來控制向SD存儲(chǔ)卡傳輸數(shù)據(jù)。所述LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與LED顯示屏的輸入端連接；LED顯示屏和鍵盤電路實(shí)現(xiàn)用戶與礦用自卸車智能管理與控制裝置之間的信息交互；所述蓄電池/發(fā)電機(jī)電路的輸出端與電源模塊、非法使用控制電路、熄火電路和儀表控制電路連接；蓄電池/發(fā)電機(jī)電路向電源模塊、非法使用控制電路、熄火電路和儀表控制電路供電；所述電源模塊的兩個(gè)輸出端分別與鋰電池和電源電路的輸入端連接，鋰電池的輸出端與電源電路的另一輸入端連接；電源模塊一方面經(jīng)電源電路給ARM微控制器直接供電，另一方面給鋰電池充電；蓄電池/發(fā)電機(jī)電路不供電時(shí),鋰電池經(jīng)電源電路向ARM微控制器供電；所述非法使用控制電路的輸出端與熄火電路、取力器電路和氣路調(diào)壓電路的輸入端連接；通過非法使用控制電路控制礦用自卸車的點(diǎn)火系統(tǒng)的熄火、舉升液壓系統(tǒng)的液壓舉升和氣路系統(tǒng)的氣壓建立；所述儀表控制電路的輸出端與組合儀表的輸入端連接；所述儀表控制電路的輸入端還與油壓傳感器、氣壓傳感器1、氣壓傳感器I1、燃油傳感器、溫度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的輸出端連接；所述儀表控制電路控制蓄電池電壓、機(jī)油壓力信號(hào)、前橋制動(dòng)氣壓信號(hào)、后橋制動(dòng)氣壓信號(hào)、燃油油位信號(hào)、冷卻液溫度信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)向組合儀表顯不的輸出；所述轉(zhuǎn)速傳感器的輸出端還與轉(zhuǎn)速調(diào)理電路的輸入端連接；轉(zhuǎn)速傳感器將檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)速調(diào)理電路傳至ARM微控制器；所述稱重調(diào)理電路的輸入端與稱重傳感器的輸出端連接；稱重信號(hào)由稱重傳感器經(jīng)稱重調(diào)理電路傳至ARM微控制器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)稱重和超載判定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
1、能有效防止用戶超載使用:本發(fā)明裝置的ARM微控制器通過稱重傳感器檢測(cè)車輛是否超載，一旦發(fā)現(xiàn)超載，通過ARM微控制器使自卸車取力器無法工作，確保礦用自卸車的載重量在額定載重范圍內(nèi)，防止用戶超負(fù)荷使用，進(jìn)而延長(zhǎng)礦用自卸車的使用壽命。2、能有效防止礦用自卸車被盜或未支付尾款而非法使用:本裝置通過GPS/GPRS模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理與控制，防止礦用自卸車被盜與非法使用，若用戶不能按期繳納尾款，則用戶無法正常啟動(dòng)礦用自卸車。若用戶采用搭接啟動(dòng)電機(jī)的方式啟動(dòng)礦用自卸車，則通過熄火繼電器控制電路內(nèi)常閉觸點(diǎn)K3，使熄火電磁閥處于接通狀態(tài)，當(dāng)氣壓達(dá)到能推動(dòng)熄火電磁閥時(shí)，氣體推動(dòng)熄火電磁閥動(dòng)作，使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，同時(shí)本發(fā)明裝置通過鋰電池供電，從低功耗模式喚醒，裝置一旦檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，即通過GPS/GPRS模塊將位置信息及非法使用信息傳輸至礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心，進(jìn)行報(bào)警，防止用戶非法使用礦用自卸車或礦用自卸車被盜。3、具有很強(qiáng)的防拆除能力:嵌入式技術(shù)可靠性高，智能化程度顯著，具有防拆除設(shè)計(jì)，若用戶強(qiáng)行拆除本發(fā)明裝置，則由于通過裝置控制了礦用自卸車儀表信號(hào)，使礦用自卸車儀表無法正常顯示，若用戶強(qiáng)行連接礦用自卸車儀表線路，則容易造成全車電路損壞。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明礦用自卸車智能管理與控制裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。圖2是圖1中非法使用控制電路、蓄電池/發(fā)電機(jī)電路、熄火電路、取力器電路和氣路調(diào)壓電路的原理圖。圖3是圖1中儀表控制電路的原理圖。圖4是本發(fā)明礦用自卸車智能管理與控制裝置與外界進(jìn)行信息交互的工作原理圖。其中，IARM微控制器，2電源模塊，3鋰電池，4電源電路，5LED驅(qū)動(dòng)電路，6LED顯示屏，7GPS/GPRS模塊，8串口通信電路，9SD存儲(chǔ)卡，10數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路，11震蕩信號(hào)電路，12JTAG電路，13鍵盤電路，14蜂鳴器報(bào)警電路，15稱重傳感器，16稱重調(diào)理電路，17轉(zhuǎn)速調(diào)理電路，18儀表控制電路，19非法使用控制電路，21熄火電路，22取力器電路，23氣路調(diào)壓電路，30蓄電池/發(fā)電機(jī)電路，31組合儀表，32油壓傳感器，33氣壓傳感器I，34氣壓傳感器II，35燃油傳感器，36溫度傳感器，37轉(zhuǎn)速傳感器。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明礦用自卸車智能管理與控制裝置，其包括礦用自卸車自帶的蓄電池/發(fā)電機(jī)電路30、組合儀表31、油壓傳感器32、氣壓傳感器I 33、氣壓傳感器II 34、燃油傳感器35、溫度傳感器36、轉(zhuǎn)速傳感器37，還包括:ARM微控制器1、電源模塊2、鋰電池3、電源電路4、LED驅(qū)動(dòng)電路5、LED顯示屏6、GPS/GPRS模塊7、串口通信電路8、SD存儲(chǔ)卡9、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路10、震蕩信號(hào)電路11、JTAG電路12、鍵盤電路13、蜂鳴器報(bào)警電路14、稱重傳感器15、稱重調(diào)理電路16、轉(zhuǎn)速調(diào)理電路17、儀表控制電路18、非法使用控制電路19、熄火電路21、取力器電路22和氣路調(diào)壓電路23 ；
所述電源電路4、震蕩信號(hào)電路IUJTAG電路12、鍵盤電路13、稱重調(diào)理電路16和轉(zhuǎn)速調(diào)理電路17的輸出端與所述ARM微控制器I的輸入端連接；所述的震蕩信號(hào)電路11為ARM微控制器I提供時(shí)序控制信號(hào)，JTAG電路12是ARM微控制器I的程序下載電路；所述LED驅(qū)動(dòng)電路5、蜂鳴器報(bào)警電路14、非法使用控制電路19和儀表控制電路18的輸入端與所述ARM微控制器I的輸出端連接；ARM微控制器I控制非法使用控制電路19實(shí)現(xiàn)對(duì)非法使用的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火和液壓升舉失效，ARM微控制器I控制蜂鳴器報(bào)警電路14實(shí)現(xiàn)對(duì)非法使用的報(bào)警提示；所述串口通信電路8和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路10與所述ARM微控制器I雙向連接；所述GPS/GPRS模塊7與串口通信電路8雙向連接；GPS/GPRS模塊7通過GPS定位礦用自卸車地理位置，將定位信息通過GPRS發(fā)送至礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心，并將礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心的遠(yuǎn)程控制指令通過串口通信電路8傳輸至ARM微控制器I ;所述SD存儲(chǔ)卡9與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路10雙向連接；所述的SD存儲(chǔ)卡用來存儲(chǔ)車輛使用信息，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路用來控制向SD存儲(chǔ)卡傳輸數(shù)據(jù)。所述LED驅(qū)動(dòng)電路5的輸出端與LED顯示屏6的輸入端連接；LED顯示屏6和鍵盤電路13實(shí)現(xiàn)用戶與礦用自卸車智能管理與控制裝置之間的信息交互；所述蓄電池/發(fā)電機(jī)電路30的輸出端與電源模塊2、非法使用控制電路19、熄火電路21和儀表控制電路18連接；蓄電池/發(fā)電機(jī)電路30向電源模塊2、非法使用控制電路19、熄火電路21和儀表控制電路18供電；所述電源模塊2的兩個(gè)輸出端分別與鋰電池3和電源電路4的輸入端連接，鋰電池3的輸出端與電源電路4的另一輸入端連接；電源模塊2 —方面經(jīng)電源電路4給ARM微控制器I直接供電，另一方面給鋰電池充電；蓄電池/發(fā)電機(jī)電路30不供電時(shí)，鋰電池3經(jīng)電源電路4向ARM微控制器I供電；所述非法使用控制電路19的輸出端與熄火電路21、取力器電路22和氣路調(diào)壓電路23的輸入端連接；通過非法使用控制電路19控制礦用自卸車的點(diǎn)火系統(tǒng)的熄火、舉升液壓系統(tǒng)的液壓舉升和氣路系統(tǒng)的氣壓建立；所述儀表控制電路18的輸出端與組合儀表31的輸入端連接；所述儀表控制電路18的輸入端還與油壓傳感器32、氣壓傳感器I 33、氣壓傳感器II 34、燃油傳感器35、溫度傳感器36和轉(zhuǎn)速傳感器37的輸出端連接；所述儀表控制電路18控制蓄電池電壓、機(jī)油壓力信號(hào)、前橋制動(dòng)氣壓信號(hào)、后橋制動(dòng)氣壓信號(hào)、燃油油位信號(hào)、冷卻液溫度信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)向組合儀表顯不的輸出；所述轉(zhuǎn)速傳感器37的輸出端還與轉(zhuǎn)速調(diào)理電路17的輸入端連接；轉(zhuǎn)速傳感器37將檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)速調(diào)理電路17傳至ARM微控制器I ;所述稱重調(diào)理電路16的輸入端與稱重傳感器15的輸出端連接；稱重信號(hào)由稱重傳感器15經(jīng)稱重調(diào)理電路16傳至ARM微控制器1，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)稱重和超載判定。圖2各虛線框所示為非法使用控制電路19、蓄電池/發(fā)電機(jī)電路30、熄火電路21、取力器電路22和氣路調(diào)壓電路23的電原理圖。如圖2所示，所述非法使用控制電路19由第一光耦01、第二光耦02、第三光耦03、熄火控制繼電器Jl及其常閉觸點(diǎn)K3、取力器控制繼電器J2及其常開觸點(diǎn)K4、氣路控制繼電器J3及其常閉觸點(diǎn)K6組成；
第一光稱01的集電極與熄火控制繼電器Jl的輸入端相連，熄火控制繼電器Jl的常閉觸點(diǎn)K3與熄火電路21相連；ARM微控制器I向第一光耦01發(fā)送信號(hào)以控制熄火控制繼電器Jl的常閉觸點(diǎn)K3的通斷；第二光耦02的集電極與取力器控制繼電器J2的輸入端相連，取力器控制繼電器J2的常開觸點(diǎn)K4與取力器電路22相連；ARM微控制器I向第二光耦02發(fā)送信號(hào)以控制取力器控制繼電器J2的常開觸點(diǎn)K4的通斷:第三光耦03的集電極與氣路控制繼電器J3的輸入端相連，氣路控制繼電器J3的常閉觸點(diǎn)K6與氣路調(diào)壓電路23相連；ARM微控制器I向第三光耦03發(fā)送信號(hào)以控制氣路控制繼電器J3的常閉觸點(diǎn)K6的通斷。仍如圖2所示，所述熄火電路21主要由熄火開關(guān)K2與熄火電磁閥Yl串聯(lián)組成，熄火開關(guān)K2與非法使用控制電路19中的熄火控制繼電器Jl的常閉觸點(diǎn)K3并聯(lián)，共同控制熄火電磁閥Yl的通斷,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用自卸車熄火的控制。還如圖2所示，所述取力器電路22由取力器開關(guān)K5與取力器電磁閥Y2串聯(lián)組成，取力器開關(guān)K5與非法使用控制電路19中的取力器控制繼電器J2的常開觸點(diǎn)K4串聯(lián)，共同控制取力器電磁閥Y2的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用自卸車舉升液壓系統(tǒng)的控制。還如圖2所示，所述氣路調(diào)壓電路23由氣路調(diào)壓電磁閥Y3組成，氣路調(diào)壓電磁閥Y3與非法使用控制電路19中的氣路控制繼電器J3的常閉觸點(diǎn)K6串聯(lián)，通過所述常閉觸點(diǎn)K6控制氣路調(diào)壓電磁閥Y3的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用自卸車氣路系統(tǒng)氣壓建立的控制。圖3虛線框內(nèi)所示為儀表控制電路18的電原理圖。如圖3所示，所述儀表控制電路18由多個(gè)光耦04-010并聯(lián)組成；其中一個(gè)光I禹04的集電極與蓄電池/發(fā)電機(jī)電路30的輸出端相連,該光I禹04的發(fā)射極與組合儀表的一個(gè)輸入端相連；其余每個(gè)光耦05-010的集電極分別與礦用自卸車自帶的傳感器輸出端相連，即光耦05與油壓傳感器32、光耦06與氣壓傳感器I 33、光耦07與氣壓傳感器II 34、光耦08與燃油傳感器35、光耦09與溫度傳感器36、光耦010與轉(zhuǎn)速傳感器37的輸出端相連，所述每個(gè)光耦05—010的發(fā)射極與組合儀表的一個(gè)輸入端相連；ARM微控制器I向各光I禹04—010發(fā)送信號(hào)以控制蓄電池電壓及各傳感器信號(hào)向組合儀表的輸入。所述稱重傳感器15為應(yīng)變式稱重傳感器，安裝于車體大梁上。經(jīng)稱重調(diào)理電路16將稱重信號(hào)傳輸至ARM微控制器1，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用自卸車載重信息的實(shí)時(shí)測(cè)量，并判斷礦用自卸車是否超重。礦用自卸車智能管理與控制裝置上電后，ARM微控制器I將接收到稱重信息，并實(shí)時(shí)顯示在LED顯示屏上。若載重量超過額定載重量的15%，則蜂鳴器報(bào)警電路14通過蜂鳴器以間歇性提示音提示用戶，同時(shí)LED顯示屏6顯示稱重值、超重值及超重比例；若載重量超過額定載重量的20%，則通過蜂鳴器以連續(xù)性提示音提示用戶，同時(shí)LED顯示屏6顯示稱重值、超重值及超重比例，并且在卸載作業(yè)時(shí)，通過非法使用控制電路19內(nèi)常開觸點(diǎn)K4，使取力器電磁閥Y2無法接通，用戶無法通過礦用自卸車的液壓升舉系統(tǒng)進(jìn)行卸載作業(yè)。圖4是本發(fā)明礦用自卸車智能管理與控制裝置與外界進(jìn)行信息交互的工作原理圖。所述GPS/GPRS模塊7通過GPS定位礦用自卸車地理位置，將定位信息通過GPRS發(fā)送至礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心，并將礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心的遠(yuǎn)程控制指令通過串口通信電路傳輸至ARM微控制器I。所述的LED顯示屏6和鍵盤電路13用來實(shí)現(xiàn)用戶與礦用自卸車智能管理與控制裝置之間的信息交互，LED顯示屏6顯示稱重信息、授權(quán)使用期限，同時(shí)礦用自卸車智能管理與控制裝置接收到礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心的授權(quán)使用期限延長(zhǎng)信息時(shí)，顯示接收到的授權(quán)信息。用戶通過LED顯示屏6獲取礦用自卸車的技術(shù)狀態(tài)信息及管理與控制信息，通過鍵盤電路13來修改裝置設(shè)置，選擇查看裝置信息。所述的蜂鳴器報(bào)警電路14采用蜂鳴器對(duì)稱重過載情況進(jìn)行報(bào)警提示。所述的SD存儲(chǔ)卡9用來存儲(chǔ)車輛使用信息；所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路IO采用W86I388D芯片，用來控制向SD存儲(chǔ)卡9傳輸數(shù)據(jù)。所述的ARM微控制器I是本發(fā)明的核心信息處理單元，采用LPC2478芯片，通過各種I/O 口與外圍電路進(jìn)行信息處理與轉(zhuǎn)換。所述的震蕩信號(hào)電路11為ARM微控制器I提供時(shí)序控制信號(hào)。所述的JTAG電路12是ARM微控制器I程序下載電路。所述的電源模塊2連接車載蓄電池與發(fā)電機(jī)，一方面經(jīng)電源電路4給裝置直接供電，另一方面給鋰電池3充電。所述的鋰電池3是內(nèi)置備用電源，車輛啟動(dòng)時(shí)，鋰電池3進(jìn)行充電；在非法使用情況下通過電源電路4為裝置工作提供電源。所述的電源電路4使用7805芯片確保系統(tǒng)電壓穩(wěn)定及可靠運(yùn)行。設(shè)置單向二極管，保證系統(tǒng)不產(chǎn)生反向電壓；在二極管和7805芯片中間設(shè)置儲(chǔ)能濾波電容，通過不同等量級(jí)的電容實(shí)現(xiàn)分級(jí)濾波。如圖1-3所示，本發(fā)明礦用自卸車智能管理與控制裝置在不同使用情況下的工作原理如下:1、當(dāng)?shù)V用自卸車正常使用時(shí)，礦用自卸車智能管理與控制裝置上電后，裝置內(nèi)ARM微控制器I發(fā)送上電信號(hào)至非法使用控制電路19的光耦01，從而控制熄火控制繼電器Jl工作，常閉觸點(diǎn)K3斷開，此時(shí)開關(guān)K2，K3均斷開，熄火電磁閥Yl不工作，汽缸不充氣，發(fā)動(dòng)機(jī)能正常工作，當(dāng)用戶需要熄火時(shí)，用戶扳動(dòng)礦用自卸車熄火開關(guān)K2，使自卸車正常熄火。2、當(dāng)用戶使用超載時(shí)，稱重傳感器15將車載稱重信息傳遞至ARM微控制器1，將稱重信息顯示在LED顯示屏6上，并進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警提示。當(dāng)載重量超過設(shè)定上限值后，ARM微控制器I 一方面進(jìn)行上述報(bào)警，一方面發(fā)送掉電信號(hào)給非法使用控制電路19的光耦01，使熄火控制繼電器Jl不工作，常閉觸點(diǎn)K3閉合，熄火電磁閥Yl工作，控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，同時(shí)通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路10將用戶的超載使用信息存儲(chǔ)至SD存儲(chǔ)卡9中。3、當(dāng)使用期限接近礦用自卸車的使用授權(quán)期限時(shí)，裝置上電時(shí)，LED顯示屏6將提醒用戶按期支付尾款，或與礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心聯(lián)系獲取遠(yuǎn)程授權(quán)使用信息。當(dāng)用戶沒有按期支付尾款時(shí)，點(diǎn)火鑰匙接通至ON狀態(tài)后，LED顯示屏6提示用戶進(jìn)行支付操作，此時(shí)若用戶強(qiáng)制啟動(dòng)礦用自卸車，撥動(dòng)點(diǎn)火鑰匙至START位置，ARM微控制器I控制非法使用控制電路19內(nèi)部的熄火電磁繼電器Jl不工作，使常閉觸點(diǎn)K3仍然處于閉合狀態(tài)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，發(fā)電機(jī)工作，熄火電磁閥Yl上電，熄火氣缸處于充氣狀態(tài)，當(dāng)空氣壓縮機(jī)提供的壓縮空氣的壓力達(dá)到足以推動(dòng)熄火氣缸的活塞桿動(dòng)作時(shí)，活塞桿動(dòng)作推動(dòng)熄火拉桿動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。雖然，不能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)，但發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間很短，氣壓尚未完全建立，離合器及制動(dòng)踏板尚無法正常使用，即礦用自卸車無法行走就實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熄火。4、當(dāng)用戶不通過點(diǎn)火鑰匙啟動(dòng)礦用自卸車，而在起動(dòng)機(jī)處通過短接方式起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，由于礦用自卸車智能管理與控制裝置不通電，非法使用控制電路19內(nèi)的熄火電磁繼電器Jl不工作，所以通過如同上文3所述的控制手段可控制礦用自卸車熄火而無法正常行駛。5、當(dāng)用戶分析到礦用自卸車可能在熄火電磁閥上有控制電路后，強(qiáng)行拆除熄火拉桿上的氣缸等機(jī)構(gòu)，不采用熄火氣缸推動(dòng)熄火拉桿熄火時(shí)，可能會(huì)通過4所述的方式起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)蓄電池/發(fā)電機(jī)電路30不能給礦用自卸車智能管理與控制裝置供電，而是通過內(nèi)置鋰電池3經(jīng)電源電路4供電，裝置處于低功耗模式，而礦用自卸車工作或運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)速傳感器37會(huì)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并經(jīng)轉(zhuǎn)速調(diào)理電路17傳至ARM微控制器I中，從而判斷出礦用自卸車處于非法使用狀態(tài)，ARM微控制器I從低功耗模式轉(zhuǎn)入正常工作模式，通過GPS/GPRS模塊7定位礦用自卸車地理位置，并將礦用自卸車位置信息及非法使用信息傳輸至礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心，進(jìn)行報(bào)警提示。此時(shí)，對(duì)用戶的限制主要是在礦用自卸車駕駛室取力器上設(shè)置非法使用控制方案，如圖2中非法使用控制電路19的取力器電磁閥控制電路所示。由于裝置未上電，取力器控制繼電器J2不工作，常開觸點(diǎn)K4處于斷開狀態(tài)，始終無法使取力器電磁閥Y2上電，取力器無法正常工作，用戶無法正常使用液壓舉升裝置進(jìn)行卸載作業(yè)。用戶正常使用情況下，由于礦用自卸車智能管理與控制裝置正常通電，所以通過ARM微控制器I控制非法使用控制電路19中的取力器控制繼電器J2上電，使常開觸點(diǎn)K4處于閉合狀態(tài)，取力器開關(guān)K5 —旦接通，取力器電磁閥Y2工作使舉升液壓系統(tǒng)可以正常工作。6、當(dāng)用戶強(qiáng)行截?cái)帱c(diǎn)火鑰匙與礦用自卸車智能管理與控制裝置之間的連接線路時(shí)，此時(shí)礦用自卸車智能管理與控制裝置無法正常使用。由于從蓄電池、油壓傳感器32、氣壓傳感器I 33、氣壓傳感器II 34、燃油傳感器35、溫度傳感器36、轉(zhuǎn)速傳感器37輸入礦用自卸車智能管理與控制裝置的蓄電池電壓、機(jī)油壓力、前橋制動(dòng)氣壓、后橋制動(dòng)氣壓、燃油油位、冷卻液溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等各種性能參數(shù)的儀表顯示都是通過該裝置中的儀表控制電路進(jìn)行控制，所以此時(shí)礦用自卸車的各種儀表及指示燈都無法正常工作，同時(shí)通過集成在該裝置中的備用鋰電池3供電，使該裝置中的GPS/GPRS模塊7工作，發(fā)送礦用自卸車地理位置信息及該裝置無法上電故障信息至礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心，實(shí)現(xiàn)該裝置非法拆除報(bào)警。此外，用戶非法拆除礦用自卸車智能管理與控制裝置時(shí)，用戶需非常了解礦用自卸車電路，且從該裝置連接的上百根線纜中，分析出每根線纜的連接原理，才可能進(jìn)行拆除該裝置，改為傳統(tǒng)儀表顯示的改裝工作。同時(shí)通過在該裝置的儀表控制電路兩端設(shè)置不同類型的輸入輸出接口，使用戶強(qiáng)行拆除裝置時(shí)，裝置的輸入輸出線纜接口不匹配，無法直接對(duì)接。7、針對(duì)6所述的用戶非法拆除礦用自卸車智能管理與控制裝置的可能性設(shè)置限制使用功能控制。在空氣壓縮機(jī)的氣路系統(tǒng)設(shè)置一常閉出氣口，并由氣路調(diào)壓電磁閥Y3控制其開閉。當(dāng)正常工作時(shí)，礦用自卸車智能管理與控制裝置上電，ARM微控制器I控制非法使用控制電路19中的氣路控制繼電器J3工作，常閉觸點(diǎn)K6斷開，氣路調(diào)壓電磁閥Y3不工作，常閉出氣口始終閉合，對(duì)氣路無影響，壓縮空氣可以存儲(chǔ)至儲(chǔ)氣瓶中，系統(tǒng)氣壓可以建立，礦用自卸車可以進(jìn)行正常制動(dòng)、離合器分離、熄火等操作。當(dāng)用戶非法使用，出現(xiàn)6所述的情況時(shí)，礦用自卸車智能管理與控制裝置不上電，氣路控制繼電器J3不工作，常閉觸點(diǎn)K6 一直處于閉合狀態(tài)，氣路調(diào)壓電磁閥Y3處于開啟狀態(tài)，壓縮空氣可以存儲(chǔ)至儲(chǔ)氣瓶中，但當(dāng)壓縮空氣的氣壓達(dá)到氣路調(diào)壓電磁閥Y3的設(shè)定壓力時(shí)，氣路調(diào)壓電磁閥Y3的常閉出氣口開啟，使得空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣直接從常閉出氣口排入大氣中而不進(jìn)入儲(chǔ)氣瓶，礦用自卸車系統(tǒng)氣壓無法建立，礦用自卸車無法進(jìn)行正常制動(dòng)、離合器分離、熄火等操作。
權(quán)利要求
1.一種礦用自卸車智能管理與控制裝置，其包括礦用自卸車自帶的蓄電池/發(fā)電機(jī)電路(30)、組合儀表(31)、油壓傳感器(32)、氣壓傳感器I (33)、氣壓傳感器II (34)、燃油傳感器(35)、溫度傳感器(36)、轉(zhuǎn)速傳感器(37)，其特征在于，還包括: ARM微控制器(I)、電源模塊(2 )、鋰電池(3 )、電源電路(4 )、LED驅(qū)動(dòng)電路(5 )、LED顯示屏(6)、GPS/GPRS模塊(7)、串口通信電路(8)、SD存儲(chǔ)卡(9)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路(10)、震蕩信號(hào)電路(11)、JTAG電路(12)、鍵盤電路(13)、蜂鳴器報(bào)警電路(14)、稱重傳感器(15)、稱重調(diào)理電路(16 )、轉(zhuǎn)速調(diào)理電路(17 )、儀表控制電路(18 )、非法使用控制電路(19 )、熄火電路(21)、取力器電路(22)和氣路調(diào)壓電路(23)； 所述電源電路(4)、震蕩信號(hào)電路(11)、JTAG電路(12)、鍵盤電路(13)、稱重調(diào)理電路(16)和轉(zhuǎn)速調(diào)理電路(17)的輸出端與所述ARM微控制器(I)的輸入端連接；所述的震蕩信號(hào)電路(11)為ARM微控制器(I)提供時(shí)序控制信號(hào)，JTAG電路(12 )是ARM微控制器(I)的程序下載電路；所述LED驅(qū)動(dòng)電路(5)、蜂鳴器報(bào)警電路(14)、非法使用控制電路(19)和儀表控制電路(18)的輸入端與所述ARM微控制器(I)的輸出端連接；ARM微控制器(I)控制非法使用控制電路(19)實(shí)現(xiàn)對(duì)非法使用的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火和液壓升舉失效，ARM微控制器(I)控制蜂鳴器報(bào)警電路(14)實(shí)現(xiàn)對(duì)非法使用的報(bào)警提示； 所述串口通信電路(8 )和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(10 )與所述ARM微控制器(I)雙向連接；所述GPS/GPRS模塊(7)與串口通信電路(8)雙向連接；GPS/GPRS模塊(7)通過GPS定位礦用自卸車地理位置，將定位信息通過GPRS發(fā)送至礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心，并將礦用自卸車遠(yuǎn)程管理與控制中心的遠(yuǎn)程控制指令通過串口通信電路(8)傳輸至ARM微控制器(I); 所述SD存儲(chǔ)卡(9)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(10)雙向連接；所述的SD存儲(chǔ)卡(9)用來存儲(chǔ)車輛使用信息，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(10 )用來控制向SD存儲(chǔ)卡(9 )傳輸數(shù)據(jù)。
所述LED驅(qū)動(dòng)電路(5)的輸出端與LED顯示屏(6)的輸入端連接；LED顯示屏(6)和鍵盤電路(13)實(shí)現(xiàn)用戶與礦用自卸車智能管理與控制裝置之間的信息交互； 所述蓄電池/發(fā)電機(jī)電路(30)的輸出端與電源模塊(2)、非法使用控制電路(19)、熄火電路(21)和儀表控制電路(18 )連接；蓄電池/發(fā)電機(jī)電路(30 )向電源模塊(2 )、非法使用控制電路(19 )、熄火電路(21)和儀表控制電路(18 )供電； 所述電源模塊(2)的兩個(gè)輸出端分別與鋰電池(3)和電源電路(4)的輸入端連接，鋰電池(3)的輸出端與電源電路(4)的另一輸入端連接；電源模塊(2)—方面經(jīng)電源電路(4)給ARM微控制器(I)直接供電，另一方面給鋰電池(3 )充電；蓄電池/發(fā)電機(jī)電路(30 )不供電時(shí)，鋰電池(3)經(jīng)電源電路(4)向ARM微控制器(I)供電； 所述非法使用控制電路(19)的輸出端與熄火電路(21)、取力器電路(22)和氣路調(diào)壓電路(23)的輸入端連接；通過非法使用控制電路(19)控制礦用自卸車的點(diǎn)火系統(tǒng)的熄火、舉升液壓系統(tǒng)的液壓舉升和氣路系統(tǒng)的氣壓建立； 所述儀表控制電路(18)的輸出端與組合儀表(31)的輸入端連接； 所述儀表控制電路(18)的輸入端還與油壓傳感器(32)、氣壓傳感器I (33)、氣壓傳感器II (34)、燃油傳感器(35)、溫度傳感器(36)和轉(zhuǎn)速傳感器(37)的輸出端連接；所述儀表控制電路(18)控制蓄電池電壓、機(jī)油壓力信號(hào)、前橋制動(dòng)氣壓信號(hào)、后橋制動(dòng)氣壓信號(hào)、燃油油位信號(hào)、冷卻液溫度信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)向組合儀表顯不的輸出； 所述轉(zhuǎn)速傳感器(37)的輸出端還與轉(zhuǎn)速調(diào)理電路(17)的輸入端連接；轉(zhuǎn)速傳感器(37)將檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)速調(diào)理電路(17)傳至ARM微控制器(I); 所述稱重調(diào)理電路(16)的輸入端與稱重傳感器(15)的輸出端連接；稱重信號(hào)由稱重傳感器(15)經(jīng)稱重調(diào)理電路(16)傳至ARM微控制器(I )，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)稱重和超載判定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用自卸車智能管理與控制裝置，其特征在于:所述非法使用控制電路(19)由第一光耦(01)、第二光耦(02)、第三光耦(03)、熄火控制繼電器(Jl)及其常閉觸點(diǎn)(K3)、取力器控制繼電器(J2)及其常開觸點(diǎn)(K4)、氣路控制繼電器(J3)及其常閉觸點(diǎn)(K6)組成； 第一光稱(01)的集電極與熄火控制繼電器(Jl)的輸入端相連，熄火控制繼電器(Jl)的常閉觸點(diǎn)(K3 )與熄火電路(21)相連；ARM微控制器(I)向第一光耦(01)發(fā)送信號(hào)以控制熄火控制繼電器(Jl)的常閉觸點(diǎn)(K3)的通斷； 第二光耦(02)的集電極與取力器控制繼電器(J2)的輸入端相連，取力器控制繼電器(J2)的常開觸點(diǎn)(K4)與取力器電路(22)相連；ARM微控制器(I)向第二光耦(02)發(fā)送信號(hào)以控制取力器控制繼電器(J2)的常開觸點(diǎn)(K4)的通斷: 第三光耦(03)的集電極與氣路控制繼電器(J3)的輸入端相連，氣路控制繼電器(J3)的常閉觸點(diǎn)(K6)與氣路調(diào)壓電路(23)相連；ARM微控制器(I)向第三光耦(03)發(fā)送信號(hào)以控制氣路控制繼電器(J3)的常閉觸點(diǎn)(K6)的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用自卸車智能管理與控制裝置，其特征在于:所述熄火電路(21)由熄火開關(guān)(K2)與熄火電磁閥(Yl)串聯(lián)組成，熄火開關(guān)(K2)與非法使用控制電路(19)中的熄火控制繼電器(Jl)的常閉觸點(diǎn)(K3)并聯(lián)，共同控制熄火電磁閥(Yl)的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用自卸車熄火的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用自卸車智能管理與控制裝置，其特征在于:所述取力器電路(22)由取力器開關(guān)(K5)與取力器電磁閥(Y2)串聯(lián)組成，取力器開關(guān)(K5)與非法使用控制電路(19)中的取力器控制繼電器(J2)的常開觸點(diǎn)(K4)串聯(lián)，共同控制取力器電磁閥(Y2)的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用自卸車舉升液壓系統(tǒng)的控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用自卸車智能管理與控制裝置，其特征在于:所述氣路調(diào)壓電路(23)由氣路調(diào)壓電磁閥(Y3)組成，氣路調(diào)壓電磁閥(Y3)與非法使用控制電路(19)中的氣路控制繼電器(J3)的常閉觸點(diǎn)(K6)串聯(lián)，通過所述常閉觸點(diǎn)K6控制氣路調(diào)壓電磁閥(Y3)的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用自卸車氣路系統(tǒng)氣壓建立的控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用自卸車智能管理與控制裝置，其特征在于:所述儀表控制電路(18)由多個(gè)光耦(04 — 010)并聯(lián)組成； 其中一個(gè)光稱(04)的集電極與蓄電池/發(fā)電機(jī)電路(30)的輸出端相連,該光稱(04)的發(fā)射極與組合儀表的一個(gè)輸入端相連； 其余各光耦(05-010)的集電極分別與油壓傳感器(32)、氣壓傳感器I (33)、氣壓傳感器II (34)、燃油傳感器(35)、溫度傳感器(36)、轉(zhuǎn)速傳感器(37)的輸出端相連，所述每個(gè)光耦(05 — 010)的發(fā)射極與組合儀表的一個(gè)輸入端相連； ARM微控制器(I)向各光I禹(04一010)發(fā)送信號(hào)以控制蓄電池電壓及各傳感器信號(hào)向組合儀表的輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用自卸車智能管理與控制裝置，其特征在于:所述稱重傳感器(15)為應(yīng)變式稱重傳感器，安裝于車體大梁上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種礦用自卸車智能管理與控制裝置，其包括礦用自卸車自帶的蓄電池/發(fā)電機(jī)電路、組合儀表、各種傳感器，還包括ARM微控制器、電源模塊、鋰電池、電源電路、LED驅(qū)動(dòng)電路、LED顯示屏、GPS/GPRS模塊、串口通信電路、SD存儲(chǔ)卡、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路、震蕩信號(hào)電路、JTAG電路、鍵盤電路、蜂鳴器報(bào)警電路、稱重傳感器、稱重調(diào)理電路、轉(zhuǎn)速調(diào)理電路、儀表控制電路、非法使用控制電路、熄火電路、取力器電路和氣路調(diào)壓電路。本裝置可廣泛用于礦用自卸車，能有效防止用戶超載使用以及尾款未支付而非法使用。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103116338SQ201310016389
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者李煥良, 馮柯, 楊小強(qiáng), 韓金華, 閆際宇, 崔洪新, 孟曉明, 劉躍進(jìn), 李軍, 宋勝利, 葉青, 安立周 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)