液壓抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓抓斗，具體的來說涉及抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓抓斗是一種可遠(yuǎn)程操控的抓取類吊具，在某些工作環(huán)境下抓斗距離操作人員有數(shù)十米甚至幾十米的距離。故傳統(tǒng)液壓抓斗工作時(shí)，極易出現(xiàn)由于操作失誤所造成的抓斗與斗池及其他硬障礙發(fā)生撞擊的情況。同時(shí)，由于抓斗在工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)承載不均勻的情況，造成抓斗歪斜而導(dǎo)致液壓油倒出、油栗無法正常抽油等故障，嚴(yán)重影響液壓抓斗工作安全及設(shè)備可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種液壓抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)進(jìn)行的監(jiān)控方法。
[0004]為了解決上述問題本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:
[0005]液壓抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0006]傳感器單元，該單元內(nèi)包含若干傳感器，傳感器安裝在抓頭上；
[0007]數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控單元，該單元與傳感器單元連接并讀取傳感器單元的數(shù)據(jù)，分析傳感器參數(shù)，傳輸圖像和指令；
[0008]顯示終端及比較單元，該單元與數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控單元連接，顯示來自數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控單元數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)控制液壓抓斗的工作狀態(tài)。
[0009]所述傳感器單元，包含抓斗主體姿態(tài)/加速度傳感器與抓瓣姿態(tài)/加速度傳感器；其中，抓斗主題姿態(tài)/加速度傳感器安裝于抓斗主受力支架上并與支架剛性連接;抓瓣姿態(tài)/加速度傳感器主要安裝于抓瓣上，并通過固定支架與抓瓣剛性連接。
[0010]所述數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控單元，包括數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊及通訊模塊組成;其中，數(shù)據(jù)采集模塊連接傳感器模塊，并在工作時(shí)通過數(shù)據(jù)線采集傳感器參數(shù);控制模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)與記錄在寄存器內(nèi)的各傳感器許用數(shù)值進(jìn)行對(duì)比及分析，當(dāng)有傳感器參數(shù)處于超限等異常情況下，該模塊通過通訊模塊將異常數(shù)據(jù)上傳至現(xiàn)場(chǎng)顯示終端;在重要工工作參數(shù)出現(xiàn)異?；蛘呓邮墁F(xiàn)場(chǎng)顯示終端所上傳的停機(jī)指令時(shí)，該系統(tǒng)將主動(dòng)切斷液壓閥塊的控制電路，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)帶故障停用;直至完成系統(tǒng)維修并清除故障碼;所述通訊模塊為無線或有線通訊系統(tǒng)，通過通訊模塊將數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控單元與現(xiàn)場(chǎng)顯示終端連接。
[0011]所述顯示終端及比較單元，包括通訊模塊、控制模塊、顯示模塊、GPRS模塊;通訊模塊通過有線通訊模式與電子防拆標(biāo)簽讀取模塊連接，接收電子防拆標(biāo)簽讀取模塊所讀取的防拆標(biāo)簽識(shí)別碼;控制模塊主要對(duì)讀取的防拆標(biāo)簽識(shí)別碼進(jìn)行對(duì)比與識(shí)別，并可通過自動(dòng)判定和遠(yuǎn)程遙控控制液壓抓斗換向電磁閥控制線的通斷；顯示模塊用于顯示抓斗的工作圖像;GPRS模塊用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，并通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈與遠(yuǎn)程基站進(jìn)行通訊。
[0012]液壓抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控方法:包括以下步驟:
[0013]a)傳感器單元分別將抓斗主體姿態(tài)/加速度傳感器與抓瓣姿態(tài)/加速度傳感器的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)；
[0014]b)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控單元按時(shí)序分別記錄各數(shù)據(jù)采集通道的數(shù)值，通過I/O轉(zhuǎn)換將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并與儲(chǔ)存在監(jiān)控系統(tǒng)中的各物理量許用區(qū)間進(jìn)行對(duì)比；當(dāng)各傳感器物理量在許用范圍內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)不介入抓斗控制，各傳感器采集參數(shù)通過通訊模塊傳輸至現(xiàn)場(chǎng)顯示終端系統(tǒng)予以顯示與記錄；
[0015]c)當(dāng)操作失誤或其他原因?qū)е伦ザ愤^度傾斜或輕微撞擊斗池時(shí)，部分非主要工作系統(tǒng)物理量監(jiān)控?cái)?shù)值超過許用區(qū)間;數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控單元根據(jù)預(yù)編寫的故障判定算法對(duì)發(fā)生傾斜或碰撞的系統(tǒng)進(jìn)行記錄(包括傾斜角度、傾斜方向、碰撞方向、碰撞加速度、碰撞部位等信息)，并將故障代碼上傳至現(xiàn)場(chǎng)顯示終端系統(tǒng);現(xiàn)場(chǎng)顯示終端系統(tǒng)通過聲光報(bào)警提示操作人員;并通過GPRS模塊將故障代碼、出現(xiàn)時(shí)間和其他信息上傳至遠(yuǎn)程終端；
[0016]d)當(dāng)傳感器檢測(cè)物理量嚴(yán)重超限或重要參數(shù)超限時(shí)，(如抓斗發(fā)生嚴(yán)重碰撞或嚴(yán)重傾斜)，考慮到抓斗可能已經(jīng)受到破壞，數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)在上傳故障信息的同時(shí)將自動(dòng)切斷閥組的控制端，并進(jìn)入故障保護(hù)模式，在此模式下，抓斗在完成張開動(dòng)作后控制系統(tǒng)將鎖定抓斗從而防止帶故障運(yùn)行導(dǎo)致更大的破壞，直至抓斗完成維修并清除故障代碼。
[0017]所述的液壓抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控方法，還可以通過差動(dòng)算法計(jì)算各抓瓣與抓斗主受力支架所呈相對(duì)角度，配合液壓油缸壓力傳感器從而判斷指定抓瓣的相關(guān)信息。
[0018]有益效果，本系統(tǒng)能夠很好地解決液壓抓斗在使用過程中的沖擊及由于傾斜所造成的液壓抓斗故障，在事故發(fā)生后可以即時(shí)控制停車，減少損失。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來詳細(xì)說明本發(fā)明；
[0020]圖1為本發(fā)明所述液壓抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)傳感器安裝示意圖。
[0021 ]圖2液壓抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0023]液壓抓斗沖擊及姿態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，包括三個(gè)單元。
[0024]參看圖1，沖擊及姿態(tài)傳感器單元:該傳感器模塊包含抓斗主體姿態(tài)/加速度傳感器與抓瓣姿態(tài)/加速度傳感器;其中，抓斗主題姿態(tài)/加速度傳感器安裝于抓斗主受力支架上并與支架剛性連接(圖中I處)。抓瓣姿態(tài)/加速度傳感器主要安裝于抓瓣上(圖中Π處)，并通過固定支架與抓瓣剛性連接。每個(gè)抓瓣安裝一個(gè)傳感器，抓斗本體考慮到冗余度安裝一至二個(gè)傳感器，由于是三軸傳感器故傳感器安裝方向沒有影響，可以進(jìn)行軟件設(shè)置;安裝方式為螺栓剛性連接。
[0025]數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控單元:該單元主要由數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊及通訊模塊組成。其中，數(shù)據(jù)采集模塊在工作時(shí)通過數(shù)據(jù)線采集傳感器參數(shù)?？刂颇K主要功用為對(duì)采集的數(shù)據(jù)與記錄在寄存器內(nèi)的各傳感器許用數(shù)值進(jìn)行對(duì)比及分析，當(dāng)有傳感器參數(shù)處于超限等異常情況下，該模塊通過通訊模塊將異常數(shù)據(jù)上傳至現(xiàn)場(chǎng)顯示終端;在重要工工作參數(shù)出現(xiàn)異常或者接受現(xiàn)場(chǎng)顯示終端所上傳的停機(jī)指令時(shí)，該系統(tǒng)將主動(dòng)切斷液壓閥塊的控制電路，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)帶故障停用。直至完成系統(tǒng)維修并重新啟動(dòng)。通訊模塊主要功用為通過無線/有線通訊系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)顯示終端連接。
[0026]所述顯示終端及比較單元:該單元包含通訊模塊、控制模塊、顯示模塊、GPRS模塊等。該系統(tǒng)通訊模塊通過有線通訊模式與電子防拆標(biāo)簽讀取模塊連接，接收電子防拆標(biāo)簽讀取模塊所讀取的防拆標(biāo)簽識(shí)別碼。控制模塊主要對(duì)讀取的防拆標(biāo)簽識(shí)別碼進(jìn)行對(duì)比與識(shí)另|J，并可通過自動(dòng)判定和遠(yuǎn)程遙控控制液壓抓斗換向電磁閥控制線的通斷。GPRS