專利名稱：混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
混凝土泵車主要包含泵送系統(tǒng)、臂架系統(tǒng)和支腿系統(tǒng)，其中泵 送系統(tǒng)是將混凝土進行連續(xù)輸送的動力機構(gòu)，臂架系統(tǒng)用于實現(xiàn)混 凝土的布料操作，即將混凝土料輸送至指定地點，而支腿系統(tǒng)用于 增大臂架的工作范圍，起支撐混凝土泵車的作用。
為了使攜帶布料臂的自行式混凝土泵穩(wěn)定平衡，側(cè)面安裝支腿 是最常用的方法，支腿將伸展支撐到遠離重心的點上，以便將支撐 范圍增大，這種方式對在惡劣工況下工作的混凝土泵車十分有效， 這種工況在工地上是十分常見的。
在使用這類混凝土泵車的時候就需要操作者要具備很豐富的經(jīng) 驗，還需細心的操作機械，尤其是在展開并使用臂架的時候，以避 免混凝土泵車傾翻或超出最大壓力范圍的情況發(fā)生。
雖然這類混凝土泵車是按照很高的安全性設(shè)計的，但是不恰當(dāng) 的操作還是會導(dǎo)致不可預(yù)料的或過早的機構(gòu)失效。而且特殊的臂架 形式和不斷提高的壓力需求，使這種失效問題的出現(xiàn)更加可能。
不論臂架是否完全展開，混凝土泵車是否展開到位，由于臂架 長度的日益增長，共振現(xiàn)象仍會導(dǎo)致臂架擺動的日益增大。如果操作者不及時的改變泵送排量，這種現(xiàn)象就可能導(dǎo)致臂架 和支撐機構(gòu)的迅速破壞或變形。即使操作者能發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，但是 從擺動開始到制止有一定延時，不可避免的會增加機械磨損，增加 出現(xiàn)結(jié)構(gòu)石皮壞的風(fēng)險。
還需著重指出的是，這類混凝土泵車大多是建筑公司通過合同 租賃過來進行使用的，大多操作者除了日常維護外，不會關(guān)心這些 不正常的現(xiàn)象，這就意味著多數(shù)混凝土泵車都會因為操作者的分心 和非正常使用而磨損嚴重甚至是石皮損。
事實上，不能簡單的依靠設(shè)計上加固機構(gòu)強度，增加各部件的 安全系數(shù)來實現(xiàn)這個安全目標。而且，用戶對長臂架需求的日益增 長本身就會使整車的重量和尺寸越來越大，過高的重量和過大的尺 寸很難通過權(quán)威機構(gòu)的認證，工業(yè)市場青睞的是輕巧，緊湊，便宜 的工程機械。
因此這種對混凝土泵車進行自動監(jiān)控的需求在不斷增加，以防 止出現(xiàn)不當(dāng)或危險的才喿作，同時督促對混凝土泵車進4亍日常的維護。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于^是供一種可對混凝土泵車運^于過程進4亍 持續(xù)監(jiān)控的系統(tǒng)，可以將操作者的工作強度和責(zé)任減,J、。
為此，本實用新型提供了一種混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其包括 檢測裝置，至少包括用于檢測混凝土泵車的運動機構(gòu)幾何姿態(tài)數(shù)據(jù)、 負載數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的多個傳感器；中央處理單元，與檢測裝置信 號連接，利用檢測裝置檢測到的數(shù)據(jù)，實時分析混凝土泵車所處的 工作狀態(tài)，當(dāng)工作狀態(tài)超出預(yù)設(shè)極限時，至少輸出控制運動機構(gòu)的 控制信號；以及自動控制回路，接收中央控制單元輸出的控制信號， 將運動才幾構(gòu)停止或?qū)⑦\動才幾構(gòu)調(diào)整至安全的工作狀態(tài)。其中，上述運動才幾構(gòu)包括混凝土泵車的支腿和安裝于混凝土泵 車的回轉(zhuǎn)臺的^f架。
優(yōu)選地，本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)還包括聲光報警器，與中央 處理單元信號連接，在接收到中央控制單元輸出的報警信號時進行 報警。
優(yōu)選地，本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)還包括監(jiān)視器，與中央處理 單元信號連接，用于實時顯示混凝土泵車的工作狀態(tài)。
優(yōu)選地，本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)還包括輸入裝置，與中央處 理單元信號連接，用于選擇性地輸入混凝土運動機構(gòu)的幾何姿態(tài)數(shù) 據(jù)或負載數(shù)據(jù)或操作數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲裝置，至少 用于存儲運動機構(gòu)的幾何姿態(tài)數(shù)據(jù)、負栽數(shù)據(jù)和操作凄史據(jù)。
優(yōu)選地，上述檢測裝置還包括檢測混凝土泵車的各節(jié)臂擺動頻 率的傳感器，中央處理單元將傳感器4企測到的擺動頻率與混凝土泵 送頻率相比較，在擺動頻率接近混凝土泵送頻率時，輸出調(diào)節(jié)混凝 土泵送頻率的控制信號。
根據(jù)本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)，其中央處理單元實時檢測多個傳 感器檢測的數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以自動敏捷的對臨界狀態(tài) 附近的操作進行修正，使之迅速的返回可操作范圍內(nèi)。使泵車操作 明顯筒化，因此即便是不熟練的操作者也可以安全的才喿作泵車。
除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其 它的目的、特;f正和優(yōu)點。下面將參照圖，對本實用新型的其它的目 的、特征和效果作進一步詳細的說明。

構(gòu)成本說明書的一部分、用于進一步理解本實用新型的附圖示 出了本實用新型的優(yōu)選實施例，并與i兌明書一起用來i兌明本實用新
型的原理。圖中
圖1是才艮據(jù)本實用新型的混凝土泵車的正^L圖；以及
圖2是圖1所示混凝土泵車的俯視圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例，對本實用新型進行詳細描述。
圖1是才艮據(jù)本實用新型的混凝土泵車的正4見圖，該泵車才直入了 監(jiān)控系統(tǒng)。如圖1所示，混凝土泵送機構(gòu)總成28安裝于泵車底盤 25上，該泵送機構(gòu)總成28由料斗24中吸取混凝土，然后壓入管道 23中，管道23是一種鉸接式管道，固定在鉸接式臂架上，最后混 凝土通過末端軟管26傳送到指點地點。圖1中的鉸接式臂架包含五 部分，即節(jié)臂ll、節(jié)臂12、節(jié)臂13、節(jié)臂14和節(jié)臂15，末端的節(jié) 臂15的中間連桿27使臂架末端運行更靈活。實用新型中的監(jiān)控系 統(tǒng)可以應(yīng)用到任何已知的泵車上，而不管臂架的凄t量是多少， 一般 是由3至6個節(jié)臂組成。
為了確保泵車的支撐結(jié)構(gòu)擴大至自身范圍之外，使用了 一種外 伸支腿技術(shù)，它可以把整車的重心穩(wěn)定范圍擴大至底盤附近的其他 范圍。支腿21可以有各種不同的外形。在實例中，前面的支腿21 是一種固定的伸縮腿，后面的支腿是擺動形式，這種結(jié)構(gòu)對本領(lǐng)域 的人來說是很常見的，在此不作贅述。
7根據(jù)本實用新型的主要思路，泵車將擁有大量的實時監(jiān)測臂架
工作環(huán)境、操作姿態(tài)、負載狀況和泵送機構(gòu)總成28信息的傳感器， 這些傳感器將獲取的信息傳送給中央處理單元，通過中央處理單元 編譯處理后轉(zhuǎn)化為對操作者有用的數(shù)字信息。中央處理單元通過 CAN協(xié)議接口將這些信息通過圖形界面展示出來，為操作者提供最 及時的操作情況信息和其他趨勢跡象。
根據(jù)以上所述，屏幕上所顯示的有用信息可以幫助才喿作者獨立 的運行混凝土泵車，并做出正確操作。例如把臂架移動至工作區(qū)域， 或者把臂架收回安全區(qū)域，或者改變泵送速度以避免共振現(xiàn)象。通 過這個功能，操作者針對當(dāng)時的工作姿態(tài)和負載情況結(jié)合系統(tǒng)給出 的提示4喿作混凝土泵車，而不是僅僅依靠操作者自身的工作經(jīng)驗。
另一個角度來i兌，該實用新型的新穎之處在于，結(jié)合經(jīng)過中央 處理單元處理后的^t據(jù)，系統(tǒng)可持續(xù)的檢—驗泵車是否處于危險點附 近。
機器操作過程中，如果有一個危險狀態(tài)接近預(yù)設(shè)的臨界值，例 如90%的極限值時，中央處理單元將給出一個警報和可視化的信號， 同時逐漸停止機器的運轉(zhuǎn)或者讓機器逐漸遠離危險的狀態(tài)。
本實用新型可監(jiān)測的泵車危險4犬態(tài)包4舌以下幾方面1 )與;也面 的接觸情況和底盤水平情況；2)臂架運動導(dǎo)致的整車傾翻時刻；3) 底盤的靜態(tài)穩(wěn)定狀況；4)泵送過程中的臂架的抖動情況。
上面提到的危險狀態(tài)信息是由系統(tǒng)中特定位置的傳感器給出 的，這些傳感器信號傳遞到中央處理單元后處理成反映整車幾何參 凄丈的信息，/人而判斷出此時作用在才幾器上的力和動作。然后這些彩: 據(jù)與預(yù)存在存儲器中的安全狀態(tài)數(shù)據(jù)進行對比，就可以在任何時刻 預(yù)測機器即將發(fā)生的動作是否接近或?qū)⒁咏ｋU狀態(tài)。針對以上論述中的各種不同臨界狀態(tài)，傳感器需提供以下信息
情形1:與地面的接觸情況和底盤水平情況。
才企測混凝土泵車與地面的接觸情況時，需在支腿上布置力傳感 器，例如應(yīng)變傳感器檢測當(dāng)支腿21舉升底盤25時的應(yīng)變情況，支 腿油缸無桿腔的壓力傳感器檢測支腿21壓力情況。檢測整車水平情 況時，需要兩軸的角度傳感器，用于檢測底盤縱向和橫向的角度。
十青形2:，頁翁3時刻
臂架引起的底盤25的傾翻趨勢可以通過節(jié)臂11上的角度傳感 器檢測到的水平角度和節(jié)臂11油缸上壓力傳感器4企測到的液壓驅(qū) 動力來判斷。
情形3:穩(wěn)定性
計算整車的穩(wěn)定性必須要考慮前面提到的即時傾翻趨勢(情形 2),臂架的位置角度和底盤的水平情況(情形1)，最后還需要支腿 的展開情況。除了上面情形1和情形2所檢測到的信息，還需要前 面支腿21的伸出長度，后面支腿21的展開角度，以及回轉(zhuǎn)臺22 旋轉(zhuǎn)的角度。
情形4:共振引起的臂架擺動
這種情形需要實時的檢測臂架或其中一節(jié)臂的角度變化，同時 檢測控制臂架運動的第一節(jié)臂11的油缸壓力。臂架擺動時的角度大 小取決于臂架各獨立單元之間的相對角度位置情況，同時也與泵送 機構(gòu)總成28的泵送頻率有關(guān)。因此，通過檢測第一節(jié)臂11的角度 或檢測臂架其他臂11、 12、 13、 14的角度位置，結(jié)合第一節(jié)臂11 的油缸中的壓力變化情況就可以預(yù)知臂架的^罷動情況。最后要i兌明的是，不管振動是由哪節(jié)臂引起的，都是可以通過傳感器迅速捕獲 的。
基于上述中傳感器獲取的信息以及預(yù)設(shè)的安全參數(shù)和功能，本 實用新型中的監(jiān)控系統(tǒng)就可以決定移動式泵尤其是混凝土泵車的在 各個工況下的工作范圍。事實上，針對上述提及的各種條件中的極
限參^:和纟及限位置，都會有一個最大安全范圍百分比， 一旦超過了 這個百分比，系統(tǒng)將給出警報并自動遠離危險狀態(tài)。例如改變外力 的頻率(如泵送頻率)。
不同于以往設(shè)計，本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)不局限于簡單的指出 操作者可操作的和不可操作的工作范圍，讓操作者自行去決定如何 動作，而是監(jiān)控系統(tǒng)本身就可以監(jiān)控機器使用過程中的各項動作， 同時避免不可預(yù)知動作的發(fā)生。
在趨近極限動作狀態(tài)的過程中，才幾器還有很大個工作區(qū)間，事 實上這是很明顯的，有時候泵車需要在安全范圍邊界附近進行精確 布料，但是由于人為錯誤判斷就可能排除這種僅是存在潛在危險性 的區(qū)i或，本實用新型的系統(tǒng)有所不同，它可以準確的判斷危險區(qū)域4 的范圍，這些范圍是那些必定會對機器或操作者造成損壞的區(qū)域， 同時這種精確性也擴大了機器的可操作范圍。
本實用新型中監(jiān)控系統(tǒng)最顯著的不同在于它對臨界工況的監(jiān)測 行為，這種行為不是簡單的對系統(tǒng)動作的放慢或打斷，有時也需要 允許人為的進行修正。例如在一種特殊工況下，臨界狀態(tài)已經(jīng)十分 接近，假設(shè)操作者人為的將機器收回至安全區(qū)域也是允許的。
上述所涉及的各種臨界工況中，情形l和2可認為是系統(tǒng)的基 本輸入，通過它判斷是否允許即將進行的機械操作。所以，如果在 后面操作過程中工作條件超出了預(yù)設(shè)的臨界值例如超出最大極限值的90%，操作將被馬上制止，直到上述的工作條件重新滿足。例如 當(dāng)支腿21支撐地面下陷或不正當(dāng)?shù)牟僮鞅奂芷鸬踟撦d，或者支腿展 開位置不滿足要求時這種情況就會發(fā)生。
情形3和4需要通過監(jiān)控系統(tǒng)配合調(diào)節(jié)泵送機構(gòu)總成28的操作 速度。因而，如果中央處理單元檢測到機器超出了預(yù)設(shè)的穩(wěn)定極限， 它就會改變臂架的位置，例如停止臂架的轉(zhuǎn)動和伸出動作，或者把 臂架的伸出狀態(tài)收回至臨界范圍內(nèi)。這樣就可以使機器一直保持在 更安全的范圍內(nèi)。這種情況下，操作者人為的正確操作也是可接受 的，但這種操作必須是與危險狀態(tài)相反的方向，這些判斷都會一直 有-文，直至才幾器完全返回至臨界范圍內(nèi)。
系統(tǒng)的控制操作在情形4中是類似的(不會影響操作的過程)。 事實上，這種情況下中央處理單元會檢測泵送布料過程中臂架及其 各部件的4S動情況。如果4罷動的頻率4妄近泵送4幾構(gòu)總成28的泵送頻 率，中央處理單元會改變工作頻率，混凝土的流速，從而避免整才幾 的共振現(xiàn)象。由于系統(tǒng)可以在操作者感知到擺動之前預(yù)先檢測到擺 動情況，因此可以更快捷的改變泵送頻率，乂人源頭上避免臂架鉸才妄 點及底盤上非正常應(yīng)力的產(chǎn)生。所以這些都會對臂架有主動的消振 作用。
由中央處理單元進4亍的運動部件的監(jiān)控操作可以通過動態(tài)的液 控回路和安裝在回路中的電》茲閥來《艮好的實現(xiàn)。如上面所提到的， 本實用新型中系統(tǒng)的特征是無論何時臨界條件被打破，系統(tǒng)都會以 一種平滑緩慢的方式將運動部件收回到安全位置，例如提供一個降 低當(dāng)前運動的斜坡。這需要由一個比例閥來實現(xiàn)，這樣突然的運動 調(diào)節(jié)造成的風(fēng)險就得到極大的降低。
本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)還提供了 一種臂架運動自學(xué)習(xí)系統(tǒng)。通 過統(tǒng)計業(yè)界都知道的邏輯過程，我們將才喿作者進行的臂架才喿作以一種特歹未的編碼記錄下來。系統(tǒng)還可以按如上編碼將操作者一定時間 內(nèi)的操作按順序記錄下來。當(dāng)重復(fù)這些操作的時候，系統(tǒng)會進行自 學(xué)習(xí)，并智能的判斷操作是否超出了上面提到的危險狀態(tài)，以給出 正確的架運4于4九跡。
有很多方式實現(xiàn)上面這種目標，主要取決于選擇的電控系統(tǒng)和
編程語言；然而本實用新型明確解釋了中央處理單元才喿作的邏輯順 序以及要達到的目標。
用于給操作者指示和檢測整機狀態(tài)的數(shù)據(jù)全部存儲在一個合適 的數(shù)據(jù)存儲器中，例如中央處理單元的記憶體中，同時不當(dāng)?shù)牟僮?也凈皮記錄下來，例如中央處理單元確i人為的不可能才喿作，超出才及卩艮 范圍的操作。這些數(shù)據(jù)存儲下來以提供給設(shè)備管理員、設(shè)備所有者 以及其他掌管機器維護的人使用。根據(jù)機器超出或接近危險狀態(tài)的 時間可以用于纟會出 一個日常維護才喿作的時間表。
事實上，這些數(shù)據(jù)是提供了詳實的信息，使維護時間表跟實際 情況及機器的最大潛能結(jié)合起來。例如，基于預(yù)設(shè)參數(shù)中央處理單 元可以癥會出實施維護才喿作的具體時間，同時紹s搡作者維護提示，這 時的維護可能早于或晚于日常使用過程中維護。
系統(tǒng)提供的準確及時的維護保養(yǎng)操作可以讓設(shè)計者甚至是機器 制造廠商獲得大量信息，事實上，長期收集的各種信息可以總結(jié)出 最優(yōu)化的維護保養(yǎng)經(jīng)驗，特別是針對某一個用戶或者某一類型的用
使用在真正需要的地方，最大程度的保證最低維護成本的輸出。
前面已經(jīng)很詳細的對本監(jiān)控系統(tǒng)進行了描述，包括一系列聯(lián)網(wǎng) 的傳感器，中央處理單元，比例控制的移動部件，和一些存儲設(shè)備， 這些已經(jīng)完全實現(xiàn)了前面所i侖述的目的。本實用新型所提供的監(jiān)控系統(tǒng)，可對機器實時操作的數(shù)據(jù)進行 檢測，基于這些基本數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以自動敏捷的對臨界狀態(tài)附近的 操作進行修正，使之迅速的返回可操作范圍內(nèi)。而且，通過對存儲 器內(nèi)操作數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)可以正確的預(yù)知每個機器維護操作進行
的時間；系統(tǒng)還可以獲取維護時間表的重要4言息。
本實用新型包括但不局限于本文所做的具體描述，以及在保護 范圍內(nèi)的其它一些具體的裝置。
最終，通過本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)使泵車操作明顯簡化，因此 即便是不熟練的操作者也可以安全的操作泵車。
以上所述<又為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本 實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更 改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求1.一種混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測裝置，至少包括用于檢測混凝土泵車的運動機構(gòu)幾何姿態(tài)數(shù)據(jù)、負載數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的多個傳感器；中央處理單元，與所述檢測裝置信號連接，利用所述檢測裝置檢測到的數(shù)據(jù)，實時分析所述混凝土泵車所處的工作狀態(tài)，當(dāng)所述工作狀態(tài)超出預(yù)設(shè)極限時，至少輸出控制所述運動機構(gòu)的控制信號；以及自動控制回路，接收所述中央控制單元輸出的控制信號，使所述運動機構(gòu)停止或?qū)⑺鲞\動機構(gòu)調(diào)整至安全的工作狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，車的回轉(zhuǎn)臺的臂桑木。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還 包括 聲光^^艮警器，與所述中央處理單元信號連4^,在<^妄收到所 述中央控制單元輸出的報警信號時進行報警。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還 包括監(jiān)4見器，與所述中央處理單元信號連4妄，用于實時顯示所 述混凝土泵車的工作狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還 包括輸入裝置，與所述中央處理單元信號連4^，用于選擇性地 輸入混凝土運動才幾構(gòu)的幾何姿態(tài)凄t據(jù)或負載凄史據(jù)或才喿作數(shù)據(jù)。
6. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還 包括數(shù)據(jù)存儲裝置，至少用于存儲所述運動機構(gòu)的幾何姿態(tài)數(shù) 據(jù)、負載數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝置還包括檢測混凝土泵車的各節(jié)臂擺動頻率 的傳感器，所述中央處理單元將所述傳感器4全測到的擺動頻率 與混凝土泵送頻率相比4交，在所述4罷動頻率接近所述混凝土泵 送頻率時，輸出調(diào)節(jié)混凝土泵送頻率的控制信號。
專利摘要本實用新型公開了一種混凝土泵車監(jiān)控系統(tǒng)，其包括檢測裝置，至少包括用于檢測混凝土泵車的運動機構(gòu)幾何姿態(tài)數(shù)據(jù)、負載數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的多個傳感器；中央處理單元，與檢測裝置信號連接，利用檢測裝置檢測到的數(shù)據(jù)，實時分析混凝土泵車所處的工作狀態(tài)，當(dāng)工作狀態(tài)超出預(yù)設(shè)極限時，至少輸出控制運動機構(gòu)的控制信號；以及自動控制回路，接收中央控制單元輸出的控制信號，使運動機構(gòu)停止或?qū)⑦\動機構(gòu)調(diào)整至安全的工作狀態(tài)。根據(jù)本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)，可以自動敏捷的對臨界狀態(tài)附近的操作進行修正，使之迅速的返回可操作范圍內(nèi)。使泵車操作明顯簡化，因此即便是不熟練的操作者也可以安全的操作泵車。
文檔編號B60P3/16GK201410909SQ20092015309
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者吳斌興, 尼古拉·皮瑞 申請人:長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司