无线分布式同步顶升系统及其使用方法与流程

本发明涉及两个或多个伺服马达的同步的流体压力执行机构领域，具体为一种无线分布式同步顶升系统及其使用方法。

背景技术：

同步顶升系统广泛用于建筑物维护、桥梁支座更换等工程施工领域。目前市场上的各类顶升设备往往为集中式，即所有液压油缸由统一的一台集中式大型泵站提供动力源，并且对应一套自动化控制系统，采用比例溢流阀来控制液压油流量，由该控制系统控制集中式泵站中的电机与阀门最终实现油缸的同步控制。

这种集中式的控制系统存在以下几个问题：1.油管、电缆线等管线众多，在施工现场容易被意外破坏；2.单个设备体积与重量大，其运输与布置过程往往需要用到大型起重设备；3.系统的可扩展性与通用性不佳，当同步点数变化时容易造成通道浪费，同时不具备完全的单点独立控制能力；4.需要连接动力电，野外施工时需要配备发电机，增加施工成本与难度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，提供一种简化设备、适应性强、安全可靠的液压设备，本发明公开了一种无线分布式同步顶升系统及其使用方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种无线分布式同步顶升系统，包括油缸和分布式泵站，油缸和分布式泵站的数量相等且不少于三个，其特征是：还包括主控电脑，

每个油缸都通过输油管路连接一个分布式泵站，油缸的活塞杆上设有位移传感器；

分布式泵站包括直流电机、电机驱动器、油压传感器、无线通信模块、液压模块、嵌入式控制器和电源，液压模块包括阀门、泵头、油箱、油嘴和油压传感器，电机驱动器通过信号线连接直流电机，电机驱动器、油压传感器、无线通信模块和液压模块都通过信号线连接嵌入式控制器，电源通过导线分别连接直流电机、电机驱动器、油压传感器、无线通信模块、液压模块和嵌入式控制器，直流电机的输出轴连接液压模块的泵头；

分布式泵站通过无线通信模块和主控电脑无线连接。

所述的无线分布式同步顶升系统，其特征是：

油缸活塞杆上的位移传感器选用拉绳位移传感器；

无线通信模块选用lora无线通信协议；

液压模块中：油箱通过串联了阀门的油管连接泵头的进油端，泵头的输油端连接油缸，阀门上设有油压传感器和油嘴，直流电机的输出轴连接泵头；

电源内置电量管理模块；

操作者通过人机交互界面对嵌入式控制器实施读写操作。

所述的无线分布式同步顶升系统的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：

①按照施工要求布置油缸，就近摆放分布式泵站，连通输油管路，在油缸的活塞杆上安装位移传感器，液压模块的阀门上设有油压传感器，通过所述的位移传感器测量油缸的行程，或根据现场情况，测量油缸顶升点位的行程；

②打开各分布式泵站的电源按钮，在主控电脑上启动自检过程，确保各分布式泵站的油压、位移、及电池电量数据均正常；

③在主控电脑中新建一次顶升工程，输入各个顶升点的位移分级控制目标（可导入分级控制表格作为顶升施工的工序控制）；

④在主控电脑点击开始按钮，主控电脑通过分布式泵站驱动各个油缸开始第一级顶升的控制，对构件实施顶升，主控电脑此时将对所有位移数据清零，并通过计算将每个油缸顶升点的位移控制值与速率发送至和油缸对应连接的分布式泵站，分布式泵站收到控制目标指令后，通过嵌入式控制器根据控制目标指令对所对应连接的油缸实施本地控制；

⑤当本级完成后，主控电脑提示用户，用户点击开始下一级后，主控电脑开始下一级控制；

⑥依次类推，直到按预定的控制目标完成所有顶升与下放工序；

⑦在顶升过程中，若任意一台分布式泵站发生位移或油压数据报警，主控电脑暂停所有分布式泵站；同样的，若任意一台分布式泵站未完成本级控制目标，主控电脑无法启动下一级顶升控制，所有异常情况下，系统将提示用户人工介入，消除异常情况后方可进行后续操作。

本发明公开了一种无线分布式同步顶升系统，采用小型化的单通道低压直流泵站（可电池供电），并通过lora等无线通讯技术，实现现场的无线自组网控制。由现场主控电脑，对每个单点泵站进行独立控制。该系统将大幅提升现场的便捷性、可靠性与适用性。具体地说，本发明的技术特点如下所述：

1.全分布式（可独立控制每个顶升点）无线控制架构；

2.采用低压直流电机设计，电池供电（默认配置电池可使用一天，对于长期项目可配备外置大容量电池或接220v市电），无需大型动力电发电设备

3.采用pid控制调节电机转速的方式，对顶升速率，位移值进行精准控制；与采用比例溢流阀控制相比，可大幅降低功能与液压部件损耗

4.目标分级同步控制：通过系统主机对分布式泵站进行同步控制，任意泵站发生报警或未完成本级控制，系统无法进入下一级控制，并给出提示

5.本发明不限于同步顶升施工，对于同步顶推、提升等同步施工也可适用。

本发明具有如下有益效果：

1.便捷性：大幅简化现场设备、管线、电源等布置施工工作，降低施工成本，提升效率

2.高弹性：可根据顶升要求或现场情况，临时增加或减少顶升点位

3.高可靠性：与集中式方案相比，不存在顶升点大面积失效的风险

4.高实时性：分布式泵站具备高速本地控制与报警功能，主控电脑仅发送目标值，不参与控制。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中分布式泵站的系统框图；

图3是本发明中分布式泵站的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种无线分布式同步顶升系统，包括油缸1、分布式泵站2和主控电脑3，如图1～图3所示，具体结构是：

油缸1和分布式泵站2的数量相等且不少于三个，每个油缸1都通过输油管路连接一个分布式泵站2，油缸1的活塞杆上设有位移传感器；

分布式泵站2如图2和图3所示：分布式泵站2包括直流电机21、电机驱动器22、油压传感器23、无线通信模块24、液压模块25、嵌入式控制器26和电源27，液压模块25包括阀门251、泵头252、油箱253和油嘴254，电机驱动器22通过信号线连接直流电机21，电机驱动器22、油压传感器23、无线通信模块24和液压模块25都通过信号线连接嵌入式控制器26，电源27通过导线分别连接直流电机21、电机驱动器22、油压传感器23、无线通信模块24、液压模块25和嵌入式控制器26，直流电机21的输出轴连接液压模块25的泵头252；

分布式泵站2通过无线通信模块24和主控电脑3无线连接。

本实施例中：

油缸1活塞杆上的位移传感器选用拉绳位移传感器；

无线通信模块24选用lora无线通信协议；

液压模块25如图3所示：液压模块25中：油箱253通过串联了阀门251的油管连接泵头252的进油端，泵头252的输油端连接油缸1，阀门251上设有油压传感器23和油嘴254，直流电机21的输出轴连接泵头252；

电源27内置电量管理模块；

操作者通过人机交互界面28对嵌入式控制器26实施读写操作。

本实施例使用时，按如下步骤依次实施：

①按照施工要求布置油缸1，就近摆放分布式泵站2，连通输油管路，在油缸1的活塞杆上安装位移传感器，在液压模块25的阀门251上设有油压传感器23，通过所述的位移传感器测量油缸1的行程，或根据现场情况，测量油缸1顶升点位的行程；

②打开各分布式泵站2的电源按钮，在主控电脑3上启动自检过程，确保各分布式泵站2的油压、位移、及电池电量数据均正常；

③在主控电脑3中新建一次顶升工程，输入各个顶升点的位移分级控制目标（可导入分级控制表格作为顶升施工的工序控制）；

④在主控电脑3点击开始按钮，主控电脑3通过分布式泵站2驱动各个油缸1开始第一级顶升的控制，对构件4实施顶升，主控电脑3此时将对所有位移数据清零，并通过计算将每个油缸1顶升点的位移控制值与速率发送至和油缸1对应连接的分布式泵站2，分布式泵站2收到控制目标指令后，通过嵌入式控制器26根据控制目标指令对所对应连接的油缸1实施本地控制；

⑤当本级完成后，主控电脑3提示用户，用户点击开始下一级后，主控电脑3开始下一级控制；

⑥依次类推，直到按预定的控制目标完成所有顶升与下放工序；

⑦在顶升过程中，若任意一台分布式泵站2发生位移或油压数据报警，主控电脑3暂停所有分布式泵站2；同样的，若任意一台分布式泵站2未完成本级控制目标，主控电脑3无法启动下一级顶升控制，所有异常情况下，系统将提示用户人工介入，消除异常情况后方可进行后续操作。