CN201174049Y

CN201174049Y - 挖掘机远程智能管理装置

Info

Publication number: CN201174049Y
Application number: CNU2008200698795U
Authority: CN
Inventors: 陈刚; 茅永林; 史咏; 龚纪强
Original assignee: XUZHOU XUWA EXCAVATOR MACHINERY CO Ltd
Current assignee: Xuzhou Xu Dug John Deer Machinery Manufacturing Co Ltd; Zhejiang University ZJU
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2018-03-28

Abstract

一种挖掘机远程智能管理装置，属于工程车辆的电子节能控制与GPS通讯。该管理装置包括有多功能监视器、GPS车载终端、GPRS/GSM网关、监控服务器、节能控制器、发动机启动马达和客户终端，多功通监视器同时与GPS车载终端和节能控制器连接，GPS车载终端和节能控制器均与发动机启动马达连接，GPS车载终端同时还与GPRS/GSM网关、监控服务器和客户终端顺序连接。该装置能够对实时数据进行分析，准确判断出挖掘机的故障发生点，快速排除故障，不需要技术到达现场即可排除挖掘机的故障，智能化远程监管挖掘机的工作状态，实现GPS防拆卸、一级锁车、二级锁车、远程解锁、工作信息管理、服务信息管理、车辆电源管理，大大提高了工作效率。

Description

挖掘机远程智能管理装置

技术领域

本实用新型涉及一种工程车辆的电子节能控制与GPS通讯，特别是一种挖掘机远程智能管理装置。

背景技术

目前，在工程车辆上使用了GPS通讯系统，传统的GPS系统是将GPS接收机(GPS终端模块)与主机电源电路、启动控制电路相连，一般只具有定位和远程锁机(断电或断油)功能。其缺点是：1、操作安全性差，当通过远程终端对GPS进行反控车辆操作之前，主机无任何提示信息，驾驶员无法了解任何有关GPS的反控信息，当挖掘机工作在较危险的施工环境下突然停机，对人身安全极为不利；2、功能单一，只具有定位和锁车的基本功能，不能对机器的工作信息进行实时监控与返传，对挖掘机最重要的一些工作数据如发动机水温，液压油温发动机转速等信息，无法实时获取；3、可靠性差，系统不具备防拆卸功能，对电源、天线等硬件连接无检测功能，一旦GPS被非法拆卸将导致车辆无法定位，由此产生一系列连带损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种操作安全性好、多功能、可靠性强的挖掘机远程智能管理装置。

本实用新型的目的是这样实现的：该管理装置包括有多功能监视器(1)、GPS车载终端(2)、GPRS/GSM网关(3)、监控服务器(4)、节能控制器(5)、发动机启动马达(6)和客户终端(7)，多功通监视器同时与GPS车载终端和节能控制器连接，GPS车载终端和节能控制器均与发动机启动马达连接，GPS车载终端同时还与GPRS/GSM网关、监控服务器和客户终端顺序连接。

所述的GPS终端模块有电源模块(2-6)、继电器控制模块(2-1)、口线输入模块(2-4)、GPS模块(2-3)、GPRS模块(2-5)、CPU模块(2-2)、外部接口模块(2-7)，继电器控制模块、口线输入模块、GPS模块、GPRS模块和外部接口模块均与CPU模块连接，继电器控制模块输出与继电器连接；口线输入模块、GPS模块和GPRS模块均分别连接天线；外部接口模块通过RS232与挖掘机连接。

所述的多功能监视器有转速与开关量测量模块(3-1)、CPU处理模块(3-3)、键盘输入模块(3-2)、电源及模拟量输入接口，键盘输入接口、转速及开关量输入接口，液晶显示模块(3-4)、故障报警模块(3-17)、键盘处理模块(3-13)、转速处理模块(3-14)、开关量输入模块(3-10)、时钟模块(3-6)、声音报警模块(3-9)、GPS锁机接口模块(3-5)、电源与模拟量测量模块(3-15)、存储器模块(3-7)、GPS通讯连接模块(3-11)、模拟量测量模块(3-12)、电源模块(3-16)，转速及开关量输入接口通过转与开关量测理模块与CPU处理模块连接，键盘输入接口通过键盘输入模块与CPU处理模块连接，电源及模拟量输入接口、GPS锁机接口模块和液晶显示模块均与CPU处理模块连接，转速处理模块、开关量输入模块与转速及开关量输入接口连接，时钟模块与CPU处理模块连接，电源与模拟量测量模块与电源及模拟量输入接口连接，键盘处理模块与键盘输入接口连接，故障报警模块、声音报警模块通过接口电路与CPU相连，存储器模块、液晶显示模块通过总线形式与CPU处理模块相连，GPS通讯连接模块通过串型通讯口分别与CPU及GPS车载终端相连，模拟量测量模块通过接口CPU处理模块连接，电源模块将挖掘机上提供的外部电源转换成不同形式的信号电源提供给CPU供电。

所述的节能控制器有CPU模块(4-3)、电磁阀控制模块(4-7)、转速处理模块(4-1)、模拟量与开关量处理模块(4-6)、RS232模块(4-8)、开关控制及信号处理模块(4-4)、电源模块(4-2)、电机控制模块(4-5)，转速处理模块(4-1)、模拟量与开关量处理模块(4-6)、电磁阀控制模块、RS232模块和电机控制模块均与CPU模块连接，电机控制模块还通过开关控制及信号处理模块与CPU模块连接，电源模块与各模块相连接，电磁阀控制模块还与模拟量与开关量处理模块(4-6)和电机控制模块连接。

有益效果：由于采用了上述方案，通过节能控制器、多功能监视器与GPS车载终端相连接，运用全球定位系统(GPS)、远程无线数据通信技术、软件技术、数字地图技术和网络技术，通过监视系统与GPS串型通讯的方式，借助远程数据通讯网络，实现对挖掘机的远程定位及工作数椐的实时回传，实现GPS防拆卸、一级锁车、二级锁车、远程解锁、库存管理、销售信息管理、工作信息管理、服务信息管理、车辆电源管理等一系列功能，操作安全性好、多功能、可靠性强，达到了本实用新型的目的。优点：该装置能够对实时数据进行分析，准确判断出挖掘机的故障发生点，快速有效的排除故障，不需要技术、销售及售后服务人员到达现场即可排除挖掘机的故障，智能化远程监管挖掘机的工作状态，实现GPS防拆卸、一级锁车、二级锁车、远程解锁、库存管理、销售信息管理、工作信息管理、服务信息管理、车辆电源管理，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型GPS车载终端电路结构图。

图2-1为GPS车载终端的继电器控制模块电路结构图。

图2-2为GPS车载终端的CPU模块电路结构图。

图2-3为GPS车载终端的GPS模块电路结构图。

图2-4为GPS车载终端的口线输入模块电路结构图。

图2-5为GPS车载终端的GPRS模块电路结构图。

图2-6为GPS车载终端的电源模块电路结构图。

图2-7为GPS车载终端的外部接口模块电路结构图。

图3为本实新型多功能监视器电路结构图。

图3-1为多功能监视器的转速与开关量测量模块电路结构图。

图3-2为多功能监视器的键盘输入模块电路结构图。

图3-3为多功能监视器的CPU处理模块电路结构图。

图3-5为多功能监视器的GPS锁机接口模块电路结构图。

图3-6为多功能监视器的时钟模块电路结构图。

图3-7为多功能监视器的存储器模块电路结构图。

图3-8为多功能监视器的主CPU模块电路结构图。

图3-9为多功能监视器的声音报警模块电路结构图。

图3-10为多功能监视器的开关量输入模块电路结构图。

图3-11为多功能监视器的GPS通讯连接模块电路结构图。

图3-12为多功能监视器的模拟量测量模块电路结构图。

图3-14为多功能监视器的转速处理模块电路结构图。

图3-15为多功能监视器的电源与模拟量测量模块电路结构图。

图3-16为多功能监视器的电源模块电路结构图。

图3-17为多功能监视器的故障报警模块电路结构图。

图4为本实用新型节能控制器电路结构图。

图4-1为节能控制器的转速处理模块电路结构图。

图4-2为节能控制器的电源模块电路结构图。

图4-3为节能控制器的CPU模块电路结构图。

图4-4为节能控制器的开关控制及信号处理模块电路结构图。

图4-5为节能控制器的电机控制模块电路结构图。

图4-6为节能控制器的模拟量与开关量处理模块电路结构图。

图4-7为节能控制器的电磁阀控制模块电路结构图。

图4-8为节能控制器的RS232模块电路结构图。

具体实施方式

实施例1：该管理装置包括有多功能监视器1、GPS车载终端2、GPRS/GSM网关3、监控服务器4、节能控制器5、发动机启动马达6和客户终端7，多功通监视器同时与GPS车载终端和节能控制器连接，多功通监视器与GPS车载终端之间连接有GPS防拆除线路、电源检测端口和RS232异步串行通讯口，RS232异步串行通讯口参与与多功能监视器与节能控制器的连接，GPS车载终端与发动机启动马达连接，传输二级锁车命令，节能控制器与发动机启动马达连接，传输一级锁车命令，GPS车载终端同时还与GPRS/GSM网关、监控服务器和客户终端顺序连接，监控服务器通过INTERNET网关与客户终端连接。

所述的GPS终端模块有电源模块2-6、继电器控制模块2-1、口线输入模块2-4、GPS模块2-3、GPRS模块2-5、CPU模块2-2、外部接口模块2-7，继电器控制模块、口线输入模块、GPS模块、GPRS模块和外部接口模块均与CPU模块连接，继电器控制模块输出与继电器连接；口线输入模块、GPS模块和GPRS模块均分别连接天线；外部接口模块通过RS232与挖掘机连接。

所述的多功能监视器有转速与开关量测量模块3-1、CPU处理模块3-3、键盘输入模块3-2、电源及模拟量输入接口，键盘输入接口、转速及开关量输入接口，液晶显示模块3-4、故障报警模块3-17、键盘处理模块3-13、转速处理模块3-14、开关量输入模块3-10、时钟模块3-6、声音报警模块3-9、GPS锁机接口模块3-5、电源与模拟量测量模块3-15、存储器模块3-7、GPS通讯连接模块3-11、模拟量测量模块3-12、电源模块3-16，转速及开关量输入接口通过转与开关量测理模块与CPU处理模块连接，键盘输入接口通过键盘输入模块与CPU处理模块连接，电源及模拟量输入接口、GPS锁机接口模块和液晶显示模块均与CPU处理模块连接，转速处理模块、开关量输入模块与转速及开关量输入接口连接，时钟模块与CPU处理模块连接，电源与模拟量测量模块与电源及模拟量输入接口连接，键盘处理模块与键盘输入接口连接，故障报警模块、声音报警模块通过接口电路与CPU相连，存储器模块、液晶显示模块通过总线形式与CPU处理模块相连，GPS通讯连接模块通过串型通讯口分别与CPU及GPS车载终端相连，模拟量测量模块将采集到的挖掘机模拟量信号处理后通过接口形式输入CPU，电源模块将挖掘机上提供的外部电源转换成不同形式的信号电源提供给CPU供电。

所述的节能控制器有CPU模块4-3、电磁阀控制模块4-7、转速处理模块4-1、模拟量与开关量处理模块4-6、RS232模块4-8、开关控制及信号处理模块4-4、电源模块4-2、电机控制模块4-5，转速处理模块4-1、模拟量与开关量处理模块4-6、电磁阀控制模块、RS232模块和电机控制模块均与CPU模块连接，电机控制模块还通过开关控制及信号处理模块与CPU模块连接，电源模块与各模块相连接，电磁阀控制模块还与模拟量与开关量处理模块4-6和电机控制模块连接，转速处理模块4-1与接口J5连接，模拟量与开关量处理模块4-6与接口J6、J7、J3和J2连接，开关控制及信号处理模块4-4与接口J3和儿连接，电机控制模块4-5与接口J2连接，电源模块与接口J4连接，电磁阀控制模块与接口J100连接。

工作原理：该系统中多功能监视器与GPS车载终端通过RS232串口实现实时通讯，挖掘机上电后两者定时握手，当GPS车载终端检测不到多功能监视器握手信号时，向监控服务器发送通讯失败报警信号，多功能监视器向节能控制器发出锁机命令进行锁车控制，GPS通过RS232提供大于1路的开路并入车辆的开路保护电路，并同时提供大于1路的闭路串入车辆的钥匙开关或控制板电源开关。当连接线被拆除或剪断后车辆自动被锁定。挖掘机正常工作时，GPS车载终端与多功能监视器进行实时数据传输，将挖掘机工作时的各模拟量、开关量信息，如：水温、油温、油位，发动机转速等工作数据发送至监控服务器，监控服务器通过INTERNET将实时数据传递给客户终端实现机器的实时监控，该系统的通讯功能能够很方便的将机器上的各种信息如出厂原始信息，销售信息、最终用户信息、服务保养信息等录入监控服务器，方便查询。

对采集信号扩容，能对挖掘机进行更有效的管理，通过对数据分析，使维修、保养工作更加准确、及时、有效，最大限度地延长机器使用寿命，极大的方便了用户，特别是偏远地区的用户。

该装置独具的远程故障诊断管理功能当机器出现异常报警时，一方面GPS车载终端将相应信息发给监控服务器进行相应的报警提示，使主机生产厂在足不出户的前提下实时了解到机器的工作故障，并及时给出相应的解决问题的方案。另一方面在挖掘机上的多功能监视器上，直观的显示出生产厂家以中、英文或图标等形式提供的机器的解决各类故障的信息，及时提醒或提示驾驶员完成相应的操作。

该装置具有两个等级的锁车功能，一级锁车功能使整车工作无力，二级锁车功能使整车工作无力的同时切断发动机启动回路，使停机后无法启动机器，两级锁车执行时，在多功能监视器上有相应的中文显示的提示信息；锁机命令执行时，均是通过监控服务器向GPS车载终端发出相应命令，GPS车载终端接受到一级锁车命令时，通过RS232串口与多功能监视器通讯，确认后多功能监视器向节能控制器发出触发信号，节能控制器控制发动机转速，将发动机的转速锁定在低速位置，发动机在低功率模式下运行，使挖掘机工作在无力状态；在执行二级锁车命令由GPS车载终端控制继电器切断启动回路，将挖掘机锁死。

该装置主要由两部分组成：车载硬件实体和网络传输与管理；

一、车载硬件实体，包括多功能监视器、GPS车载终端、节能控制器、发动机启动马达及油门机构等部件；

GPS车载终端硬件说明：

1、电源：电源部分提供系统所需要的+5V，+3.3V，其PWR_IN+、PWR_IN-为外部电源的正极和负极。电源部份还能根据外部电源的供电情况自动切换输入源为外部电源或者电池。

2、电池充电部分：这部份电路主要功能为给电池充电，并在充满电后停止充电，它还检测电池的充放电电流，并对电池进行保护。

3、继电器和开关量部分：这一部份电路主要用于控制锁机和检测是否被拆机。

4、GPS和GPRS模块：GPS模块用于测量机器当前的经纬度，GPRS模块用于将接受的数据通过GPRS网关连接到INTERNET网络上与监控服务器进行数据通讯。

5、CPU：进行整机的控制。

6、RS232接口：通过RS232电平转换与外部多功能监视器进行通讯，用来采集挖掘机数据以及发送控制命令。

二、网络传输与管理系统，监控服务器、客户终端、无线数据通讯网络等部分。

GPS车载终端和多功能监视器之间通过RS232通讯接口和一些控制线相接进行信号的传递。主要完成如下一些工作：

1、联机模式设定：在多功能监视器中可设定控制系统的两种工作模式：GPS联机模式和GPS脱机模式。模式的设定可在多功能监视器上完成，也可以通过监控服务器远程下达指令完成。在这两种模式下，系统都可以将监视器采集的系统运行参数上传给GPS车载终端，GPS车载终端将多功能监视器上传的参数和机器所处的位置信息打包后上传给客户终端供用户查看。这两种模式的区别为：在GPS联机模式下，系统检测GPS终端与系统的联接情况，若联接不正常，系统将进行锁机操作。同时在此模式下，用户可通过监控服务器远程下达指令使系统处于锁机或解锁状态。而在GPS脱机模式下，不具备上述功能。

2、锁机功能：系统锁机分为一级锁机状态和二级锁机状态。一级锁机时，GPS车载终端通过RS232通讯口向多功能监视器发出相应命令，多功能监视器接收到命令后通过线束给主机节能控制器以使能信号，自动将发动机转速控制在怠速位置，将挖掘机主泵功率控制在最小输出功率，同时多功能监视器上不再显示监测参数，而是提醒信息，提醒用户将挖掘机开到安全位置后关机，等待解锁。二级锁机在一级锁机的基础上，增加了发动机起动控制，当锁机后若发动机熄火了，则发动机不能再起动。锁机后的解锁操作可以通过监控服务器远程下达指令完成。也可以通过在多功能监视器上输入相应的解锁密码完成。

3、GPS系统拆机检测即防拆除功能：在GPS车载终端联机模式下，系统检测GPS车载终端联接是否完好，主要检测GPS车载终端模块系统电源联接、通讯接口和天线。若检测到联接有故障则系统进入一级锁机状态。

4、参数上传：在本系统中，GPS车载终端通过RS232通讯口将从监视系统采集到的数据，通过GPS全球卫星定位系统、GPRS/GSM网络、INTERNET网络等无线传输系统将数据传送至监控服务器，监控中心将接收到的数据通过监控服务器的软件平台对接收到的数据按照GPS编号进行分类管理，并将最终数据以图文并茂的形式存储在监控服务器上，管理员通过软件平台可方便的查询获取以下参数：工作小时、空滤开关报警状态、机油压力开关报警状态、液压油滤开关报警状态、冷却水温报警状态、发动机转速、燃油油位、机油压力值、冷却水温度、液压油温度、机器所在地位置信息、机器的锁机状态、机器的开机状态等。

Claims

1、一种挖掘机远程智能管理装置，其特征是：该管理装置包括有多功能监视器(1)、GPS车载终端(2)、GPRS/GSM网关(3)、监控服务器(4)、节能控制器(5)、发动机启动马达(6)和客户终端(7)，多功通监视器同时与GPS车载终端和节能控制器连接，GPS车载终端和节能控制器均与发动机启动马达连接，GPS车载终端同时还与GPRS/GSM网关、监控服务器和客户终端顺序连接。

2、根据权利要求1所述的挖掘机远程智能管理装置，其特征是：所述的GPS终端模块有电源模块(2-6)、继电器控制模块(2-1)、口线输入模块(2-4)、GPS模块(2-3)、GPRS模块(2-5)、CPU模块(2-2)、外部接口模块(2-7)，继电器控制模块、口线输入模块、GPS模块、GPRS模块和外部接口模块均与CPU模块连接，继电器控制模块输出与继电器连接；口线输入模块、GPS模块和GPRS模块均分别连接天线；外部接口模块通过RS232与挖掘机连接。

3、根据权利要求1所述的挖掘机远程智能管理装置，其特征是：所述的多功能监视器有转速与开关量测量模块(3-1)、CPU处理模块(3-3)、键盘输入模块(3-2)、电源及模拟量输入接口，键盘输入接口、转速及开关量输入接口，液晶显示模块(3-4)、故障报警模块(3-17)、键盘处理模块(3-13)、转速处理模块(3-14)、开关量输入模块(3-10)、时钟模块(3-6)、声音报警模块(3-9)、GPS锁机接口模块(3-5)、电源与模拟量测量模块(3-15)、存储器模块(3-7)、GPS通讯连接模块(3-11)、模拟量测量模块(3-12)、电源模块(3-16)，转速及开关量输入接口通过转与开关量测理模块与CPU处理模块连接，键盘输入接口通过键盘输入模块与CPU处理模块连接，电源及模拟量输入接口、GPS锁机接口模块和液晶显示模块均与CPU处理模块连接，转速处理模块、开关量输入模块与转速及开关量输入接口连接，时钟模块与CPU处理模块连接，电源与模拟量测量模块与电源及模拟量输入接口连接，键盘处理模块与键盘输入接口连接，故障报警模块、声音报警模块通过接口电路与CPU相连，存储器模块、液晶显示模块通过总线形式与CPU处理模块相连，GPS通讯连接模块通过串型通讯口分别与CPU及GPS车载终端相连，模拟量测量模块通过接口CPU处理模块连接，电源模块将挖掘机上提供的外部电源转换成不同形式的信号电源提供给CPU供电。

4、根据权利要求1所述的挖掘机远程智能管理装置，其特征是：所述的节能控制器有CPU模块(4-3)、电磁阀控制模块(4-7)、转速处理模块(4-1)、模拟量与开关量处理模块(4-6)、RS232模块(4-8)、开关控制及信号处理模块(4-4)、电源模块(4-2)、电机控制模块(4-5)，转速处理模块(4-1)、模拟量与开关量处理模块(4-6)、电磁阀控制模块、RS232模块和电机控制模块均与CPU模块连接，电机控制模块还通过开关控制及信号处理模块与CPU模块连接，电源模块与各模块相连接，电磁阀控制模块还与模拟量与开关量处理模块(4-6)和电机控制模块连接。