专利名称：一种旋挖钻机监控系统及方法
一种旋挖钻机监控系统及方法本发明涉及远程监控的工业机械领域，具体地说是一种旋挖钻机监控系统及方法。旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用， 旋挖钻机的额定功率一般为125 450kW，动力输出扭矩为120 400kN ·πι，最大成孔直径可达1. 5 細，最大成孔深度为60 90m，可以满足各类大型基础施工的要求。和传统工程机械相同，目前旋挖钻机主要采用本地指针指示，类似汽车的油位，水温，转速表，总里程等参数显示，设备简陋。无论是精确度还是可靠性都比较差。而目前部分较先进的机械使用黑白液晶或简单彩屏显示参数，类似目前一些商务车的前液晶面板， 对于精确度还有可靠性都有很大的改善。另外由于黑白液晶和简单彩色屏幕可显示数据有限，不能一次性显示大量监测数据。此外，有些厂家采用在旋挖钻机上安装GPS定位装置或数据采集装置或定时锁车器，以达到对旋挖钻机的数据反馈和关机控制，但这些装置往往存在作用单一，经济费用高和手法粗暴的问题。本发明的目的是通过工控技术和嵌入技术的有机整合和创新应用，结合网络技术和无线技术，实现对旋挖钻机类工程机械的运行及作业控制的有效管理和维护。在保证可靠性和稳定性前提下，简化了开发步骤，增强了业务功能，同时保证了产品的经济性和实用性。为了实现上述目的，本发明设计一种旋挖钻机监控系统，包括车载式旋挖钻机监控，其特征在于旋挖钻机上设有车载控制器CPU，所述的车载控制器负责收集传感信息和位置信息及远程监控管理中心厂方服务器终端的命令，设置作业参数，监控作业状态，下发查询命令，通过车载控制屏幕CRT显示；所述的作业状态输入信息装置由钻机及钻杆上的深度传感器或倾角传感器或压力传感器或监控传感器将输入信号传至车载控制器CPU，所述的远程监控管理中心输入信息装置由客户端显示屏通过GPS或GSM信号将输入信号传至车载控制器CPU，所述的车载控制器CPU内设有本地参数、本地作业监控、本地运行参数、本地参数打印、远程监控、远程定位和远程锁机模块。本地参数设置主控制箱CPU被安装在主机的控制室内，整机所有的数字与模拟监控传感器的信号全部由主控制箱来采集，而触摸屏电脑则通过485通讯与主机相连。本地运行参数通过柴油液位，液压油压力等参数显示将以数字或者是模拟仪表的
方式显不。本地参数打印可以随时随地打印出上一根桩的钻孔情况，起钻时间，结束时间，总的耗时，甚至于在不同深度机器的运行状况。
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远程监控通过GSM和GPS来对每台机器的运行状况，以及保养状况进行监督。远程定位通过GPS来远程定位机器的地理位置。远程锁机厂方就能够通过GSM发送锁机短信给车载控制系统。此时车载控制系统就能够通过锁定电磁阀来锁定机器。一种旋挖钻机监控方法，其特征在于该监控方法如下首先发动机启动，接通电源，CPU监控启动，旋转编码器，深度传感器或倾角传感器或压力传感器或监控传感器输入信息装置工作，通过I/O借口和数字模拟信号送入到CPU数据采集，所述的CPU主机上设有 GPS地理位置信号并输送到远端电脑桌面客户端，所述的CPU主机上设有GSM移动信号输送到远程厂方电脑客户端，实现数据互传并送至CPU数据采集。CPU数据采集模块中设有开关模块，控制车载启动或车载熄火或远程锁机。CPU采集模块中设有监控采集数据，并将数据和报警信息送入到客户端，所述的监控采集数据还可以完成车载打印。本发明与现有技术相比，其优点在于1)通过对工业标准协议的创新运用，把工业组态软件和嵌入软件实现了高效有机结合，大大缩短了产品开发周期，和产品稳定周期。2)将工控软件应用于工程机械，大大降低了研发成本与人员的投入。并且能够严格控制开发进度；采用模块化研发，因此在将来研发新功能时方便添加与改建。3)完全自主研发的主控制系统，目前工程机械90%以上用的控制单元都是由芬兰进口的EPEC，价格高昂，可扩展性和本土化较差。而本发明独立研发的控制单元是根据长期的市场调研专门为旋挖钻机的施工情况和特点所开发的，适合中国本土语言和操作环境。不但支持旋挖钻机，对其他类工程机械的兼容性也相当的好。4)通过对当前最先进的无线通讯技术的深度挖掘，在管理中心服务器端用软件实现了快速的远程机械资费查询及贷款信用管理功能，极大地便利了生产厂家的机器维护管理及贷款银行的信用管理服务。5)通过对当前最先进的网络技术的创新应用，在管理中心服务器端用软件实现了快速的全球地图定位查询，极大地拓展和便利了机器的维护服务；6)嵌入式软件的模块化设计，便于快速配置不同版本，给客户提供量身定制的功能版本，做到了经济性和适用性的完美统一。7)移动网络的运用，使得在任何时候任何地点都能够查询到机器的位置与运行状态，同时本发明所述的系统还设置了防垃圾短信以及垃圾电话的騷扰。8)利用中国移动查询系统，可以简单而方便的查询到每台机器的使用余额，方便快速的给sim卡充值以免造成停机情况发生。
图1为本发明的监控系统结构示意图；图2为本发明的监控流程图。以下结合附图，对本发明做进一步说明。
系统包括软件和硬件部分，按距离则分为本地及远程模块。参见图1，硬件包括近端监控设备含触摸屏用于显示车载数据已经保养和打印数据给机器的操作者，控制箱产品的核心部件，主要负责运算与通讯功能，GSM通讯模块，GPS定位模块；远程服务器管理中心含服务器内有我们独立为这套系统研发的客户端系统及 GSM通讯模块用于与机器监理远程通信。其中，监控系统核心器件是车载控制器，负责收集传感信息和位置信息及远程管理中心厂方服务器的命令，并上发监控屏显示。监控屏可设置作业参数，观察作业状态。管理中心服务器可下发查询命令。整个系统设计融合了传感，控制，无线等技术，实现了有机
纟口口。软件包括服务器维护软件C语言，ACCESS数据库，提供维护管理功能；近端触摸屏工程软件:MCGS工业组态编程，人机交互，触摸控制；近端控制箱软件C语言编程，接收触摸屏指令，实施控制；参见图2，实际操作步骤如下1.当操作手进入驾驶室启动发动机后，主控制箱内的CPU将通过485接口与车载的传感器建立通讯，例如水温传感器，液压油压力传感器，柴油液位传感器。其中当通讯建立以后操作手便可以通过车载监控器接受到各个传感器传输的数据。例如发动机的水温， 液压油的压力和柴油的使用量。这个基本数据将提供操作手多方面的信息并告知操作手机器是否存在问题。如果其中任何一个传感器数据传输的数据有错误，则程序将在屏幕上面显示报警信息。2.当操作手认为机器并无问题时，便可开始施工了。首先是调整立柱的垂直度， 保证钻孔时立柱和地面是成垂直状态，因为通常旋挖钻机的钻孔的最大深度能够达到100 米，因此保证钻孔的垂直度将是非常重要的，如果立柱不能与地面垂直则会造成不能达到理想深度，甚至于废桩。一来影响工程进度，二来给施工公司带来巨大的经济损失。而我们的系统上为此配备了精度非常高的倾角传感器，这种传感器为四轴四方向测量，最小测量范围为0.01度。3.当立柱完全垂直于地面时，钻孔既可以开始。而本发明的系统为此配备了业界高精度的旋转编码器。通过旋转时发送的脉冲波来检测钢丝绳的滚动距离，而钢丝绳的滚动距离既是钻孔深度。由于属于光电传感器，因此精度相当的高，可以精确到0.001米。哪怕是70米的误差也只有几毫米而已。以上两个重要的传感器均通过485接口与主控制箱连接，保证了长距离传输时数据精确以及很强的抗干扰能力。本发明同时使用了全新的方式来设计此系统，采用工业控制屏幕来代替专用的工程机械屏幕。并通过组态软件编辑屏幕内的程序。同时研发了一套全新的车辆保养系统，并以全新的以上所表述的都为在旋挖钻本地使用。主机箱内同时安装了 GSM和GPS附件。GSM用于通过中国移动等移动网络把车载主控制箱所监测的传输到制造商服务器的客户端上，此客户端为我们为制造商量身定做的。所有的监控数据以及保养数据全部都可以显示在客户端上面，方便制造商对每一台交付给客户的机器定期做检查，保证机器不存在潜在的问题。而GPS的作用为机器定位的装置，因为在部分客户中存在着按揭或者分期付款，而其中有些客户存在着故意拖欠欠款
5的问题，在这种客户的机器上面，本发明的监控主机内，内置了锁机功能。通过GSM网络，客户端可以发送锁机命令，随时停止机器的运转，这样对欠款的客户施加压力。同时当遇到顽固客户时GPS装置可以精确的给出定位信息给制造商，一旦进入到司法程序，制造商可以通过定位信息实行拖车行为。
权利要求
1.一种旋挖钻机监控系统，包括车载式旋挖钻机，其特征在于旋挖钻机上设有车载控制器CPU，所述的车载控制器负责收集传感信息和位置信息及远程监控管理中心厂方服务器终端的命令，设置作业参数，监控作业状态，下发查询命令，通过车载控制屏幕CRT显示； 所述的作业状态输入信息装置由钻机及钻杆上的深度传感器或倾角传感器或压力传感器或监控传感器将输入信号传至车载控制器CPU，所述的远程监控管理中心输入信息装置由客户端显示屏通过GPS或GSM信号将输入信号传至车载控制器CPU，所述的车载控制器CPU 内设有本地参数、本地作业监控、本地运行参数、本地参数打印、远程监控、远程定位和远程锁机模块。
2.如权利要求1所述的一种旋挖钻机监控系统，其特征在于本地参数设置主控制箱 CPU被安装在主机的控制室内，整机所有的数字与模拟监控传感器的信号全部由主控制箱来采集，而触摸屏电脑则通过485通讯与主机相连。
3.如权利要求1所述的一种旋挖钻机监控系统，其特征在于本地运行参数通过柴油液位，液压油压力等参数显示将以数字或者是模拟仪表的方式显示。
4.如权利要求1所述的一种旋挖钻机监控系统，其特征在于本地参数打印可以随时随地打印出上一根桩的钻孔情况，起钻时间，结束时间，总的耗时，甚至于在不同深度机器的运行状况。
5.如权利要求1所述的一种旋挖钻机监控系统，其特征在于远程监控通过GSM和GPS 来对每台机器的运行状况，以及保养状况进行监督。
6.如权利要求1所述的一种旋挖钻机监控系统，其特征在于远程定位通过GPS来远程定位机器的地理位置。
7.如权利要求1所述的一种旋挖钻机监控系统，其特征在于远程锁机厂方就能够通过GSM发送锁机短信给车载控制系统。此时车载控制系统就能够通过锁定电磁阀来锁定机ο
8.一种旋挖钻机监控方法，其特征在于该监控方法如下首先发动机启动，接通电源， CPU监控启动，旋转编码器，深度传感器或倾角传感器或压力传感器或监控传感器输入信息装置工作，通过I/O借口和数字模拟信号送入到CPU数据采集，所述的CPU主机上设有GPS 地理位置信号并输送到远端电脑桌面客户端，所述的CPU主机上设有GSM移动信号输送到远程长方电脑客户端，实现数据互传并送至CPU数据采集。
9.如权利要求8所述的一种旋挖钻机监控方法，其特征在于CPU数据采集模块中设有开关模块，控制车载启动或车载熄火或远程锁机。
10.如权利要求8所述的一种旋挖钻机监控方法，其特征在于CPU采集模块中设有监控采集数据，并将数据和报警信息送入到客户端，所述的监控采集数据还可以完成车载打印。
全文摘要
本发明涉及远程监控的工业机械领域，具体地说是一种旋挖钻机监控系统及方法；包括车载式旋挖钻机监控，其特征在于旋挖钻机上设有车载控制器CPU，所述的车载控制器负责收集传感信息和位置信息及远程监控管理中心厂方服务器终端的命令，设置作业参数，监控作业状态，下发查询命令，通过车载控制屏幕CRT显示；监控方法如下，首先发动机启动，接通电源，CPU监控启动，旋转编码器，深度传感器或倾角传感器或压力传感器或监控传感器输入信息装置工作，通过I/O借口和数字模拟信号送入到CPU数据采集；本发明缩短了产品开发周期和产品稳定周期，并且完全自主研发的主控制系统，对当前先进通讯类技术的深度挖掘，使本发明具有良好的实际应用。
文档编号E21B44/00GK102359367SQ20111034020
公开日2012年2月22日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者刘谦, 王飞, 肖升茂, 陈代军 申请人:上海思萌特电子科技有限公司