專利名稱：智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控柴油發(fā)動機工作狀況的裝置及方法，尤其是能監(jiān)測并智能控制柴油發(fā)動機工作狀況的裝置及方法。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)動機由于具有節(jié)能、功率大、壽命長、熱效率高和經(jīng)濟性好的特點，使其作為動力提供設(shè)備被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、發(fā)電等不同行業(yè)中。在柴油發(fā)動機的日常使用過程中，違章操作、缺乏管理及使用不善，會對柴油發(fā)動機的使用壽命造成很大的影響，嚴(yán)重時甚至?xí)p壞柴油發(fā)動機。為避免上述情況，柴油發(fā)動機常與柴油發(fā)動機監(jiān)控設(shè)備配套使用。目前，各種柴油發(fā)動機監(jiān)控設(shè)備的主要功能為檢測發(fā)動機運行的狀況及參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)發(fā)動機工作異常狀況時，需要人為手動操作處理。若出現(xiàn)無操作人員或者操作錯誤等特殊情況時，會嚴(yán)重影響柴油發(fā)動機及其服務(wù)的設(shè)備的工作穩(wěn)定性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置及方法，使其能在監(jiān)測柴油發(fā)動機工作狀況的同時，根據(jù)發(fā)動機不同的工作狀況智能控制發(fā)動機運行。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，包括監(jiān)控設(shè)備，其通過發(fā)動機連接線束連接發(fā)動機上安裝的傳感器、電磁閥、馬達(dá)、保護開關(guān)及蓄電池并采集信號，而且該監(jiān)控設(shè)備將檢測到的發(fā)動機的實時工作狀況數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)控連接線束上；遠(yuǎn)控設(shè)備，其通過所述遠(yuǎn)控連接線束與所述監(jiān)控設(shè)備相連接進(jìn)而得到發(fā)動機實時工作狀況數(shù)據(jù)；根據(jù)實時工作狀況數(shù)據(jù)與監(jiān)控設(shè)備上預(yù)設(shè)的監(jiān)控參數(shù)的比較結(jié)果，所述監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備智能控制發(fā)動機的運行。其中，所述監(jiān)控設(shè)備可以通過遙控開關(guān)或本地開關(guān)控制遠(yuǎn)控設(shè)備對發(fā)動機的操作，操作人員可以通過遠(yuǎn)控設(shè)備遠(yuǎn)程控制發(fā)動機的起動及停機。其中，當(dāng)發(fā)動機工作處于異常情況時，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備發(fā)出聲光報警；當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)嚴(yán)重異常狀況時，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備通過控制發(fā)動機停機電磁閥，控制發(fā)動機的運行或者停止發(fā)動機的運行。其中，所述遠(yuǎn)控設(shè)備設(shè)有用于級聯(lián)其它遠(yuǎn)控設(shè)備的遠(yuǎn)控級聯(lián)接口。其中，所述遠(yuǎn)控設(shè)備設(shè)有用于與PC機互聯(lián)的串行接口，該遠(yuǎn)控設(shè)備與PC機通過串行連接線束互聯(lián)，該互聯(lián)的PC機可以通過串行連接線束得到柴油發(fā)動機的實時工作狀況數(shù)據(jù)，該PC機可以通過保存所述數(shù)據(jù)來進(jìn)行柴油發(fā)動機運行狀況分析。其中，所述監(jiān)控設(shè)備包括微控制器，以該微控制器為核心構(gòu)建信號采集、數(shù)據(jù)分析、信息顯示、控制信號輸出、通訊功能的系統(tǒng)；
脈沖信號輸入保護、整形及濾波電路，轉(zhuǎn)速傳感器信號通過該脈沖信號輸入保護、 整形及濾波電路后，與微控制器的定時脈沖調(diào)制器接口連接，定時脈沖調(diào)制器配置成脈寬捕獲計數(shù)中斷工作模式，微控制器定時對捕獲到的脈沖個數(shù)進(jìn)行提取，然后利用轉(zhuǎn)速算法得出柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速值；模擬信號輸入保護及濾波電路，模擬信號通過該模擬信號輸入保護及濾波電路后，與微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口連接，微控制器采集模擬信號的AD值，并查詢相應(yīng)的傳感器對照表得出實際的水溫值、油壓值、油溫值及蓄電池電壓值；開關(guān)信號輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路，發(fā)動機外圍開關(guān)信號通過該開關(guān)信號輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路后，與微控制器的I/O接口連接。微控制器軟件查詢I/O接口電平得出發(fā)動機上對于開關(guān)的狀態(tài)；485總線信號保護、濾波電路及485總線收發(fā)器，485總線信號通過該485總線信號保護、濾波電路與485總線收發(fā)器連接，485總線收發(fā)器連接到微控制器的串行通訊接口，以此構(gòu)成通訊鏈路；按鍵開關(guān)模塊，由電源開關(guān)、遙控/本地開關(guān)、超速控制工作/正常工作開關(guān)、起動開關(guān)、急停開關(guān)、復(fù)位按鍵、自檢按鍵、消音按鍵、設(shè)定按鍵及按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波共同組成，以達(dá)成對監(jiān)控設(shè)備工作模式、參數(shù)的設(shè)定及發(fā)動機手動控制的功能，按鍵信號通過該按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路后，與微控制器的I/O接口連接，微控制器掃描按鍵狀態(tài)，并根據(jù)按鍵值執(zhí)行相應(yīng)的按鍵動作；顯示模塊，由顯示驅(qū)動電路和顯示屏組成，實時顯示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、水溫、油壓、油溫、電瓶電壓及發(fā)動機累計運行時間；指示燈模塊，由指示燈驅(qū)動電路和狀態(tài)指示燈組成，實時顯示發(fā)動機運行的狀態(tài)；預(yù)供控制模塊，由預(yù)供驅(qū)動電路和預(yù)供功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機預(yù)供油泵的控制；起動控制模塊，由起動驅(qū)動電路和起動功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機啟動電機的控制；停機控制模塊，由停機驅(qū)動電路和停機功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機停機電磁閥的控制；報警模塊，由報警驅(qū)動電路和報警器組成，以達(dá)成聲音報警功能；微控制器通過I/O接口與所述顯示驅(qū)動電路、指示燈驅(qū)動電路、預(yù)供驅(qū)動電路、起動驅(qū)動電路、停機驅(qū)動電路、報警器驅(qū)動電路相連接；電源模塊電路，用于提供監(jiān)控設(shè)備的工作電源，完成電壓轉(zhuǎn)換及穩(wěn)壓功能；EEPROM存儲器模塊，用于存儲監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控參數(shù)。其中，所述監(jiān)控參數(shù)是可以設(shè)置的，以便匹配不同的發(fā)動機及進(jìn)行符合發(fā)動機實際運行狀況的智能監(jiān)控。其中，所述遠(yuǎn)控設(shè)備包括微控制器，以該微控制器為核心構(gòu)建信號采集、數(shù)據(jù)分析、信息顯示、控制信號輸出、通訊功能的系統(tǒng)；通訊模塊，由485總線信號保護、濾波電路及總線收發(fā)器與微控制器的串行通訊接口相連接構(gòu)成串行通訊鏈路；按鍵模塊，由遠(yuǎn)程起動按鈕、消音按鈕、遠(yuǎn)程急停按鈕，通過按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換電路及電平濾波電路與微控制器的I/O接口及設(shè)備接口相連接，構(gòu)成按鍵輸入及輸出的電氣連接關(guān)系；顯示模塊，由顯示驅(qū)動電路和顯示屏組成，實時顯示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、水溫、油壓、油溫、電瓶電壓及發(fā)動機累計運行時間；指示燈模塊，由指示燈驅(qū)動電路和狀態(tài)指示燈組成，實時顯示發(fā)動機運行的狀態(tài)；報警模塊，由報警驅(qū)動電路和報警器組成，以達(dá)成聲音報警功能；微控制器通過I/O接口與顯示驅(qū)動電路、指示燈驅(qū)動電路、報警驅(qū)動電路連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示輸出、報警輸出的硬件功能單元；電源模塊，提供遠(yuǎn)控設(shè)備所需的電源電壓，其與外部接口連接構(gòu)成設(shè)備的電源供給系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了一種智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的方法，包括在監(jiān)控設(shè)備上預(yù)先設(shè)定發(fā)動機的監(jiān)控參數(shù)；監(jiān)控設(shè)備通過發(fā)動機連接線束連接發(fā)動機上安裝的傳感器、電磁閥、馬達(dá)、保護開關(guān)及蓄電池并采集發(fā)動機的實時工作狀況數(shù)據(jù)，發(fā)送至遠(yuǎn)控設(shè)備；根據(jù)實時工作狀況數(shù)據(jù)與監(jiān)控設(shè)備上預(yù)設(shè)的監(jiān)控參數(shù)的比較結(jié)果，監(jiān)控設(shè)備和/ 或遠(yuǎn)控設(shè)備智能控制發(fā)動機的運行。綜上所述，本發(fā)明的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置及方法能在監(jiān)測柴油發(fā)動機工作狀況的同時，根據(jù)發(fā)動機不同的工作狀況智能控制發(fā)動機運行，保護柴油發(fā)動機、延長發(fā)動機使用壽命、提高柴油發(fā)動機及其服務(wù)的設(shè)備的工作穩(wěn)定性和可靠性。


下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。附圖中，圖1為本發(fā)明智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為本發(fā)明智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置的監(jiān)控設(shè)備一較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的監(jiān)控設(shè)備的實施軟件主流程示意圖；圖4為本發(fā)明的監(jiān)控設(shè)備的實施軟件主定時中斷流程示意圖；圖5為本發(fā)明的監(jiān)控設(shè)備實施軟件節(jié)拍事件處理流程示意圖；圖6為本發(fā)明的遠(yuǎn)控設(shè)備一較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的遠(yuǎn)控設(shè)備的實施軟件主流程示意圖；圖8為本發(fā)明的遠(yuǎn)控設(shè)備實施軟件主定時中斷流程示意圖；圖9為本發(fā)明的遠(yuǎn)控設(shè)備實施軟件節(jié)拍事件處理流程示意圖；圖10為本發(fā)明智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的方法的流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，其為本發(fā)明智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。本發(fā)明智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置包括監(jiān)控設(shè)備1，其通過發(fā)動機連接線束連接柴油發(fā)動機 3上安裝的傳感器、電磁閥、馬達(dá)、保護開關(guān)及蓄電池4并采集信號，而且該監(jiān)控設(shè)備1將檢測到的柴油發(fā)動機3的實時工作狀況數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)控連接線束上；遠(yuǎn)控設(shè)備2，其通過所述遠(yuǎn)控連接線束與所述監(jiān)控設(shè)備相連接進(jìn)而得到發(fā)動機實時工作狀況數(shù)據(jù)；根據(jù)實時工作狀況數(shù)據(jù)與監(jiān)控設(shè)備上預(yù)設(shè)的監(jiān)控參數(shù)的比較結(jié)果，所述監(jiān)控設(shè)備1和/或遠(yuǎn)控設(shè)備2智能控制柴油發(fā)動機3的運行。監(jiān)控設(shè)備1可以通過遙控開關(guān)或本地開關(guān)控制遠(yuǎn)控設(shè)備2對柴油發(fā)動機3的操作，操作人員可以通過遠(yuǎn)控設(shè)備2遠(yuǎn)程控制柴油發(fā)動機3的起動及停機。當(dāng)柴油發(fā)動機3工作處于異常情況時，監(jiān)控設(shè)備1和/或遠(yuǎn)控設(shè)備2發(fā)出聲光報警；當(dāng)柴油發(fā)動機3出現(xiàn)嚴(yán)重異常狀況時，監(jiān)控設(shè)備1和/或遠(yuǎn)控設(shè)備2通過控制發(fā)動機停機電磁閥，控制柴油發(fā)動機3 的運行或者停止發(fā)動機的運行。監(jiān)控設(shè)備1通過采集柴油發(fā)動機3上安裝的轉(zhuǎn)速傳感器、 水溫傳感器、油壓傳感器、油溫傳感器及保護開關(guān)等器件的信號，掌握發(fā)動機的實時工作狀況。發(fā)動機在停止?fàn)顟B(tài)下時，可通過操作起動按鍵起動發(fā)動機。其起動過程包含對預(yù)供油泵的智能控制和啟動電機的智能控制，當(dāng)發(fā)動機啟動完成后，起動按鍵智能鎖閉。若發(fā)動機上的傳感器失效或者斷線時，監(jiān)控設(shè)備及遠(yuǎn)控設(shè)備將發(fā)出聲光報警。設(shè)備聲光報警狀態(tài)可通過相應(yīng)設(shè)備的消音按鍵進(jìn)行消除。遠(yuǎn)控設(shè)備2設(shè)有用于級聯(lián)其它遠(yuǎn)控設(shè)備6的遠(yuǎn)控級聯(lián)接口，虛線框中的遠(yuǎn)控設(shè)備6 為可選設(shè)備。遠(yuǎn)控設(shè)備2還可設(shè)有用于與PC機5互聯(lián)的串行接口，該遠(yuǎn)控設(shè)備2與PC機 5通過串行連接線束互聯(lián)，該互聯(lián)的PC機5可以通過串行連接線束得到柴油發(fā)動機3的實時工作狀況數(shù)據(jù)，該PC機5可以通過保存所述數(shù)據(jù)來進(jìn)行柴油發(fā)動機3運行狀況分析。參見圖2，其為本發(fā)明智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置的監(jiān)控設(shè)備一較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。在此實施例中，監(jiān)控設(shè)備可選用飛思卡爾(Freescale)的S08DZ系列的微控制器(MCU)芯片，該系列器件主要用于需要融合CAN (Control Ier Area Network)網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)嵌的EEPROM的應(yīng)用中，它有助于幫助用戶降低成本，增強產(chǎn)品的性能并提高產(chǎn)品的質(zhì)量。S08DZ系列微控制器有64/48/32三種不同LQFP管腳封裝，具有60032字節(jié)FLASH、 4096字節(jié)RAM、2048字節(jié)EEPR0M、1個多功能時鐘發(fā)生器(MCG)、2個模擬比較器(ACMP)、1 個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)支持最多M個ADC通道、1路IIC總線接口、1路飛思卡爾CAN總線接口 (MSCAN)U路串行外圍接口 (SPI)、2路串行通訊接口(SCI)、1個實時計數(shù)器(RTC)、2個定時脈沖調(diào)制器(TPM)。如圖2所示，監(jiān)控設(shè)備包括微控制器，以該微控制器為核心構(gòu)建信號采集、數(shù)據(jù)分析、信息顯示、控制信號輸出、通訊功能的系統(tǒng)；脈沖信號輸入保護、整形及濾波電路，轉(zhuǎn)速傳感器信號通過該脈沖信號輸入保護、 整形及濾波電路后，與微控制器的定時脈沖調(diào)制器接口連接，定時脈沖調(diào)制器配置成脈寬捕獲計數(shù)中斷工作模式，微控制器定時對捕獲到的脈沖個數(shù)進(jìn)行提取，然后利用轉(zhuǎn)速算法得出柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速值；模擬信號輸入保護及濾波電路，模擬信號通過該模擬信號輸入保護及濾波電路后，與微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口連接，微控制器采集模擬信號的AD值，并查詢相應(yīng)的傳感器對照表得出實際的水溫值、油壓值、油溫值及蓄電池電壓值；開關(guān)信號輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路，發(fā)動機外圍開關(guān)信號通過該開關(guān)信號輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路后，與微控制器的I/O接口連接。微控制器軟件查詢I/O接口電平得出發(fā)動機上對于開關(guān)的狀態(tài)；485總線信號保護、濾波電路及485總線收發(fā)器，485總線信號通過該485總線信號保護、濾波電路與485總線收發(fā)器連接，485總線收發(fā)器連接到微控制器的串行通訊接口，以此構(gòu)成通訊鏈路，在此實施例中，圖1中的遠(yuǎn)控連接線束和串行連接線束都采用了 458總線；監(jiān)控設(shè)備可以通過485總線通訊，將柴油發(fā)動機相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)控設(shè)備或者 PC機上，以此達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的目的；按鍵開關(guān)模塊，由電源開關(guān)、遙控/本地開關(guān)、超速控制工作/正常工作開關(guān)、起動開關(guān)、急停開關(guān)、復(fù)位按鍵、自檢按鍵、消音按鍵、設(shè)定按鍵及按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波共同組成，以達(dá)成對監(jiān)控設(shè)備工作模式、參數(shù)的設(shè)定及發(fā)動機手動控制的功能，按鍵信號通過該按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路后，與微控制器的I/O接口連接，微控制器掃描按鍵狀態(tài)，并根據(jù)按鍵值執(zhí)行相應(yīng)的按鍵動作；顯示模塊，由顯示驅(qū)動電路和顯示屏組成，實時顯示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、水溫、油壓、油溫、電瓶電壓及發(fā)動機累計運行時間；指示燈模塊，由指示燈驅(qū)動電路和狀態(tài)指示燈組成，實時顯示發(fā)動機運行的狀態(tài)；預(yù)供控制模塊，由預(yù)供驅(qū)動電路和預(yù)供功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機預(yù)供油泵的控制；起動控制模塊，由起動驅(qū)動電路和起動功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機啟動電機的控制；停機控制模塊，由停機驅(qū)動電路和停機功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機停機電磁閥的控制；報警模塊，由報警驅(qū)動電路和報警器組成，以達(dá)成聲音報警功能；微控制器通過I/O接口與所述顯示驅(qū)動電路、指示燈驅(qū)動電路、預(yù)供驅(qū)動電路、起動驅(qū)動電路、停機驅(qū)動電路、報警器驅(qū)動電路相連接；電源模塊電路，用于提供監(jiān)控設(shè)備的工作電源，完成電壓轉(zhuǎn)換及穩(wěn)壓功能；EEPROM存儲器模塊，用于存儲監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控參數(shù)。如圖3、圖4、圖5所示，其為監(jiān)控設(shè)備微控制器實施軟件流程示意圖。微控制器主流程首先查詢節(jié)拍計數(shù)器，若節(jié)拍計數(shù)器大于零，則根據(jù)當(dāng)前節(jié)拍產(chǎn)生相應(yīng)的事件添加到事件緩沖隊列中，并更新節(jié)拍計數(shù)器的值；接著查詢事件緩沖隊列，若隊列中有未處理的事件，則處理相應(yīng)的事件；最后喂看門狗。對于時間要求比較苛刻的事件，將在定時中斷中進(jìn)行事件產(chǎn)生的判斷及添加，對于時間要求比較寬松的事件產(chǎn)生則在節(jié)拍事件處理中進(jìn)行相應(yīng)操作。監(jiān)控設(shè)備對轉(zhuǎn)速的監(jiān)控判斷值為發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速，其額定轉(zhuǎn)速值在發(fā)動機停機時可以重新設(shè)定，監(jiān)控設(shè)備根據(jù)額定轉(zhuǎn)速值計算出轉(zhuǎn)速超速報警觸發(fā)值及轉(zhuǎn)速超速停機觸發(fā)值。
監(jiān)控設(shè)備運行在正常工作狀況下時，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于或等于轉(zhuǎn)速超速報警觸發(fā)值時，監(jiān)控設(shè)備及遠(yuǎn)控設(shè)備發(fā)出聲光報警，若在報警狀況下發(fā)動機轉(zhuǎn)速降到報警值以下，聲光報警自動停止，也可以通過手動操作消音按鍵消除聲光報警。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于等于轉(zhuǎn)速停機觸發(fā)值時，監(jiān)控設(shè)備控制停機電磁閥，使發(fā)動機停機。當(dāng)監(jiān)控設(shè)備運行在超速控制模式時，監(jiān)控設(shè)備不會停止超速的發(fā)動機，而是通過控制停機電磁閥將發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)。監(jiān)控設(shè)備對水溫和油溫的監(jiān)控方式是相同的，當(dāng)發(fā)動機水溫超過水溫高報警值時，發(fā)出聲光報警；當(dāng)發(fā)動機水溫超過水溫高停機值時，監(jiān)控設(shè)備停止發(fā)動機的運行。當(dāng)發(fā)動機油溫超過油溫高報警值時，發(fā)出聲光報警；當(dāng)發(fā)動機油溫超過油溫高停機值時，監(jiān)控設(shè)備停止發(fā)動機的運行。監(jiān)控設(shè)備對發(fā)動機油壓的監(jiān)控也是根據(jù)油壓設(shè)定參數(shù)進(jìn)行相關(guān)判斷，以此得出相關(guān)控制輸出。在起動過程中，監(jiān)控設(shè)備判斷發(fā)動機油壓，如油壓比較低，沒有達(dá)到發(fā)動機起動油壓的限制值，監(jiān)控設(shè)備控制預(yù)供油泵運行，增大油壓。當(dāng)油壓達(dá)到起動油壓時或者在一段時間內(nèi)油壓不能達(dá)到起動油壓值時，監(jiān)控設(shè)備停止預(yù)供油泵的工作，控制起動電機運行以此帶動發(fā)動機起動。在此過程中監(jiān)控設(shè)備實時檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速達(dá)到正常起動的轉(zhuǎn)速閥值后，監(jiān)控設(shè)備立即停止起動電機的運行，并自動鎖閉起動按鈕，以此達(dá)成保護發(fā)動機上與起動相關(guān)的設(shè)備不會被人為的誤操作所損壞。監(jiān)控設(shè)備對發(fā)動機監(jiān)控的參數(shù)值可以直接或間接設(shè)定，在發(fā)動機停機狀態(tài)下通過操作設(shè)定按鍵進(jìn)入到監(jiān)控參數(shù)設(shè)定模式，通過操作復(fù)用的按鍵進(jìn)行監(jiān)控參數(shù)的調(diào)整，監(jiān)控設(shè)備在設(shè)定模式下自檢按鍵復(fù)用為參數(shù)加操作鍵，消音按鍵復(fù)用為參數(shù)減操作鍵，設(shè)定按鍵用于對不同參數(shù)的切換。監(jiān)控設(shè)備可以對發(fā)動機配置的蓄電池電壓進(jìn)行監(jiān)測，若蓄電池電壓低于報警閥值時，則發(fā)出聲光報警，其報警閥值參數(shù)同樣可以進(jìn)行設(shè)置。監(jiān)控設(shè)備可以通過遙控/本地開關(guān)使能遠(yuǎn)控設(shè)備對發(fā)動機的操作，操作人員可以通過遠(yuǎn)控設(shè)備遠(yuǎn)程控制發(fā)動機的起動及停機，而不需要直接操作監(jiān)控設(shè)備控制發(fā)動機的運行。監(jiān)控設(shè)備實時對各傳感器進(jìn)行檢測，若發(fā)現(xiàn)有傳感器出現(xiàn)斷線或者故障時，立即發(fā)出聲光報警，可通過消音按鍵清除報警狀態(tài)。而且在其后的控制中監(jiān)控設(shè)備不會依據(jù)出現(xiàn)故障的傳感器輸出的信號進(jìn)行發(fā)動機的控制，以此保證發(fā)動機及配套設(shè)備正常穩(wěn)定運行。監(jiān)控設(shè)備定時將發(fā)動機運行的監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)到485總線上，以此讓連入總線的各節(jié)點設(shè)備及時得到發(fā)動機運行數(shù)據(jù)，達(dá)成遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)動機運行工況的功能。其靈活多樣的參數(shù)設(shè)置及功能開關(guān)，使其在智能控制發(fā)動機過程中更準(zhǔn)確更符合發(fā)動機實際使用情況。如圖6所示，其為本發(fā)明的遠(yuǎn)控設(shè)備一較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。該較佳實施例中，遠(yuǎn)控設(shè)備的MCU同樣可選用飛思卡爾(Freescale)的S08DZ系列的微控制器(MCU) 芯片。遠(yuǎn)控設(shè)備包括微控制器，以該微控制器為核心構(gòu)建信號采集、數(shù)據(jù)分析、信息顯示、控制信號輸出、通訊功能的系統(tǒng)；
通訊模塊，由485總線信號保護、濾波電路及總線收發(fā)器與微控制器的串行通訊接口相連接構(gòu)成串行通訊鏈路；按鍵模塊，由遠(yuǎn)程起動按鈕、消音按鈕、遠(yuǎn)程急停按鈕，通過按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換電路及電平濾波電路與微控制器的I/O接口及設(shè)備接口相連接，構(gòu)成按鍵輸入及輸出的電氣連接關(guān)系；顯示模塊，由顯示驅(qū)動電路和顯示屏組成，實時顯示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、水溫、油壓、油溫、電瓶電壓及發(fā)動機累計運行時間；指示燈模塊，由指示燈驅(qū)動電路和狀態(tài)指示燈組成，實時顯示發(fā)動機運行的狀態(tài)；報警模塊，由報警驅(qū)動電路和報警器組成，以達(dá)成聲音報警功能；微控制器通過I/O接口與顯示驅(qū)動電路、指示燈驅(qū)動電路、報警驅(qū)動電路連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示輸出、報警輸出的硬件功能單元；電源模塊，提供遠(yuǎn)控設(shè)備所需的電源電壓，其與外部接口連接構(gòu)成設(shè)備的電源供給系統(tǒng)。如圖7、圖8、圖9所示，其為遠(yuǎn)控設(shè)備微控制器實施軟件流程圖。微控制器通過 485通訊鏈路得到總線上監(jiān)控設(shè)備發(fā)出的發(fā)動機運行監(jiān)控數(shù)據(jù)幀，在解析校驗數(shù)據(jù)并確認(rèn)數(shù)據(jù)的正確性及完整性后，將數(shù)據(jù)顯示出來并根據(jù)監(jiān)控信息字段的內(nèi)容更新聲光報警模塊動作。在報警狀態(tài)下可通過操作消音按鍵消除聲光報警。在監(jiān)控設(shè)備遠(yuǎn)程控制使能的情況下，可通過遠(yuǎn)程起動按鈕觸發(fā)監(jiān)控設(shè)備起動發(fā)動機。遠(yuǎn)控設(shè)備可以通過急停按鈕觸發(fā)監(jiān)控設(shè)備停止發(fā)動機運行，其急停按鈕和監(jiān)控設(shè)備上的急停按鈕具有相同的優(yōu)先級，無論那一個急停按鈕被按下，監(jiān)控設(shè)備立即停止發(fā)動機的運行。如圖10所示，其為本發(fā)明智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的方法的流程圖。該方法包括步驟10、在監(jiān)控設(shè)備上預(yù)先設(shè)定發(fā)動機的監(jiān)控參數(shù)；步驟20、監(jiān)控設(shè)備通過發(fā)動機連接線束連接發(fā)動機上安裝的傳感器、電磁閥、馬達(dá)、保護開關(guān)及蓄電池并采集柴油發(fā)動機的實時工作狀況數(shù)據(jù)，發(fā)送至遠(yuǎn)控設(shè)備；步驟30、根據(jù)實時工作狀況數(shù)據(jù)與監(jiān)控設(shè)備上預(yù)設(shè)的監(jiān)控參數(shù)的比較結(jié)果，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備智能控制發(fā)動機的運行。步驟30中，當(dāng)發(fā)動機工作處于異常情況時，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備發(fā)出聲光報警；當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)嚴(yán)重異常狀況時，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備通過控制發(fā)動機停機電磁閥， 控制發(fā)動機的運行或者停止發(fā)動機的運行。綜上所述，本發(fā)明的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置及方法能在監(jiān)測柴油發(fā)動機工作狀況的同時，根據(jù)發(fā)動機不同的工作狀況智能控制發(fā)動機運行，保護柴油發(fā)動機、延長發(fā)動機使用壽命、提高柴油發(fā)動機及其服務(wù)的設(shè)備的工作穩(wěn)定性和可靠性.以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，其特征在于，包括監(jiān)控設(shè)備，其通過發(fā)動機連接線束連接發(fā)動機上安裝的傳感器、電磁閥、馬達(dá)、保護開關(guān)及蓄電池并采集信號，而且該監(jiān)控設(shè)備將檢測到的發(fā)動機的實時工作狀況數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)控連接線束上；遠(yuǎn)控設(shè)備，其通過所述遠(yuǎn)控連接線束與所述監(jiān)控設(shè)備相連接進(jìn)而得到發(fā)動機實時工作狀況數(shù)據(jù)；根據(jù)實時工作狀況數(shù)據(jù)與監(jiān)控設(shè)備上預(yù)設(shè)的監(jiān)控參數(shù)的比較結(jié)果，所述監(jiān)控設(shè)備和/ 或遠(yuǎn)控設(shè)備智能控制發(fā)動機的運行。
2.如權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，其特征在于，所述監(jiān)控設(shè)備可以通過遙控開關(guān)或本地開關(guān)控制遠(yuǎn)控設(shè)備對發(fā)動機的操作，操作人員可以通過遠(yuǎn)控設(shè)備遠(yuǎn)程控制發(fā)動機的起動及停機。
3.如權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，其特征在于，當(dāng)發(fā)動機工作處于異常情況時，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備發(fā)出聲光報警；當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)嚴(yán)重異常狀況時， 監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備通過控制發(fā)動機停機電磁閥，控制發(fā)動機的運行或者停止發(fā)動機的運行。
4.如權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)控設(shè)備設(shè)有用于級聯(lián)其它遠(yuǎn)控設(shè)備的遠(yuǎn)控級聯(lián)接口。
5.如權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)控設(shè)備設(shè)有用于與PC機互聯(lián)的串行接口，該遠(yuǎn)控設(shè)備與PC機通過串行連接線束互聯(lián)，該互聯(lián)的PC 機可以通過串行連接線束得到柴油發(fā)動機的實時工作狀況數(shù)據(jù)，該PC機可以通過保存所述數(shù)據(jù)來進(jìn)行柴油發(fā)動機運行狀況分析。
6.如權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，其特征在于，所述監(jiān)控設(shè)備包括微控制器，以該微控制器為核心構(gòu)建信號采集、數(shù)據(jù)分析、信息顯示、控制信號輸出、通訊功能的系統(tǒng)；脈沖信號輸入保護、整形及濾波電路，轉(zhuǎn)速傳感器信號通過該脈沖信號輸入保護、整形及濾波電路后，與微控制器的定時脈沖調(diào)制器接口連接，定時脈沖調(diào)制器配置成脈寬捕獲計數(shù)中斷工作模式，微控制器定時對捕獲到的脈沖個數(shù)進(jìn)行提取，然后利用轉(zhuǎn)速算法得出柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速值；模擬信號輸入保護及濾波電路，模擬信號通過該模擬信號輸入保護及濾波電路后，與微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器接口連接，微控制器采集模擬信號的AD值，并查詢相應(yīng)的傳感器對照表得出實際的水溫值、油壓值、油溫值及蓄電池電壓值；開關(guān)信號輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路，發(fā)動機外圍開關(guān)信號通過該開關(guān)信號輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路后，與微控制器的I/O接口連接。微控制器軟件查詢I/ 0接口電平得出發(fā)動機上對于開關(guān)的狀態(tài)；485總線信號保護、濾波電路及485總線收發(fā)器，485總線信號通過該485總線信號保護、濾波電路與485總線收發(fā)器連接，485總線收發(fā)器連接到微控制器的串行通訊接口，以此構(gòu)成通訊鏈路；按鍵開關(guān)模塊，由電源開關(guān)、遙控/本地開關(guān)、超速控制工作/正常工作開關(guān)、起動開關(guān)、急停開關(guān)、復(fù)位按鍵、自檢按鍵、消音按鍵、設(shè)定按鍵及按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波共同組成，以達(dá)成對監(jiān)控設(shè)備工作模式、參數(shù)的設(shè)定及發(fā)動機手動控制的功能，按鍵信號通過該按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換及電平濾波電路后，與微控制器的I/O接口連接，微控制器掃描按鍵狀態(tài)，并根據(jù)按鍵值執(zhí)行相應(yīng)的按鍵動作；顯示模塊，由顯示驅(qū)動電路和顯示屏組成，實時顯示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、水溫、油壓、油溫、 電瓶電壓及發(fā)動機累計運行時間；指示燈模塊，由指示燈驅(qū)動電路和狀態(tài)指示燈組成，實時顯示發(fā)動機運行的狀態(tài)； 預(yù)供控制模塊，由預(yù)供驅(qū)動電路和預(yù)供功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機預(yù)供油泵的控制；起動控制模塊，由起動驅(qū)動電路和起動功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機啟動電機的控制；停機控制模塊，由停機驅(qū)動電路和停機功率輸出電路組成，構(gòu)成對發(fā)動機停機電磁閥的控制；報警模塊，由報警驅(qū)動電路和報警器組成，以達(dá)成聲音報警功能； 微控制器通過I/O接口與所述顯示驅(qū)動電路、指示燈驅(qū)動電路、預(yù)供驅(qū)動電路、起動驅(qū)動電路、停機驅(qū)動電路、報警器驅(qū)動電路相連接；電源模塊電路，用于提供監(jiān)控設(shè)備的工作電源，完成電壓轉(zhuǎn)換及穩(wěn)壓功能； EEPROM存儲器模塊，用于存儲監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控參數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，其特征在于，所述監(jiān)控參數(shù)是可以設(shè)置的，以便匹配不同的發(fā)動機及進(jìn)行符合發(fā)動機實際運行狀況的智能監(jiān)控。
8.如權(quán)利要求1所述的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)控設(shè)備包括微控制器，以該微控制器為核心構(gòu)建信號采集、數(shù)據(jù)分析、信息顯示、控制信號輸出、通訊功能的系統(tǒng)；通訊模塊，由485總線信號保護、濾波電路及總線收發(fā)器與微控制器的串行通訊接口相連接構(gòu)成串行通訊鏈路；按鍵模塊，由遠(yuǎn)程起動按鈕、消音按鈕、遠(yuǎn)程急停按鈕，通過按鍵輸入保護、電壓轉(zhuǎn)換電路及電平濾波電路與微控制器的I/O接口及設(shè)備接口相連接，構(gòu)成按鍵輸入及輸出的電氣連接關(guān)系；顯示模塊，由顯示驅(qū)動電路和顯示屏組成，實時顯示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、水溫、油壓、油溫、 電瓶電壓及發(fā)動機累計運行時間；指示燈模塊，由指示燈驅(qū)動電路和狀態(tài)指示燈組成，實時顯示發(fā)動機運行的狀態(tài)； 報警模塊，由報警驅(qū)動電路和報警器組成，以達(dá)成聲音報警功能； 微控制器通過I/O接口與顯示驅(qū)動電路、指示燈驅(qū)動電路、報警驅(qū)動電路連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示輸出、報警輸出的硬件功能單元；電源模塊，提供遠(yuǎn)控設(shè)備所需的電源電壓，其與外部接口連接構(gòu)成設(shè)備的電源供給系統(tǒng)。
9.一種智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的方法，其特征在于，包括 步驟10、在監(jiān)控設(shè)備上預(yù)先設(shè)定發(fā)動機的監(jiān)控參數(shù)；步驟20、監(jiān)控設(shè)備通過發(fā)動機連接線束連接發(fā)動機上安裝的傳感器、電磁閥、馬達(dá)、保護開關(guān)及蓄電池并采集發(fā)動機的實時工作狀況數(shù)據(jù)，發(fā)送至遠(yuǎn)控設(shè)備；步驟30、根據(jù)實時工作狀況數(shù)據(jù)與監(jiān)控設(shè)備上預(yù)設(shè)的監(jiān)控參數(shù)的比較結(jié)果，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備智能控制發(fā)動機的運行。
10.如權(quán)利要求9所述的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的方法，其特征在于，步驟30中，當(dāng)發(fā)動機工作處于異常情況時，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備發(fā)出聲光報警；當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)嚴(yán)重異常狀況時，監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備通過控制發(fā)動機停機電磁閥，控制發(fā)動機的運行或者停止發(fā)動機的運行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置及其方法。所述裝置包括監(jiān)控設(shè)備，其通過發(fā)動機連接線束連接發(fā)動機上安裝的傳感器、電磁閥、馬達(dá)、保護開關(guān)及蓄電池并采集信號，而且該監(jiān)控設(shè)備將檢測到的發(fā)動機的實時工作狀況數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)控連接線束上；遠(yuǎn)控設(shè)備，其通過所述遠(yuǎn)控連接線束與所述監(jiān)控設(shè)備相連接進(jìn)而得到發(fā)動機實時工作狀況數(shù)據(jù)；根據(jù)實時工作狀況數(shù)據(jù)與監(jiān)控設(shè)備上預(yù)設(shè)的監(jiān)控參數(shù)的比較結(jié)果，所述監(jiān)控設(shè)備和/或遠(yuǎn)控設(shè)備智能控制發(fā)動機的運行。本發(fā)明的智能監(jiān)控柴油發(fā)動機工況的裝置及方法能在監(jiān)測柴油發(fā)動機工作狀況的同時，根據(jù)發(fā)動機不同的工作狀況智能控制發(fā)動機運行，保護柴油發(fā)動機、延長發(fā)動機使用壽命。
文檔編號F02B77/08GK102192009SQ201110144668
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者劉均, 吳光標(biāo), 楊偉 申請人:深圳市元征軟件開發(fā)有限公司