液壓抓斗自檢測及安全系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種液壓抓斗自檢測及安全系統，其特征在于，包括設置在抓斗上的傳感器組件，與傳感器組件連接的數據采集及監控系統，與數據采集及監控系統連接的現場顯示終端系統；所述數據采集及監控系統用于控制液壓抓斗的停用；所述現場顯示終端系統用于顯示相關工作參數和控制狀態，并將數據遠距離通信和存儲。通過本系統能夠很好地解決液壓抓斗自檢測及安全監控問題，可以及時快速的檢測出問題，保證了抓斗工作現場的安全。
【專利說明】
液壓抓斗自檢測及安全系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種液壓抓斗，具體的來說涉及液壓抓斗自檢測及安全系統。
【背景技術】
[0002]液壓抓斗是一種可遠程操控的抓取類吊具，在某些工作環境下抓斗距離操作人員有數十米甚至幾十米的距離。故傳統液壓抓斗工作時，無法對抓斗工作狀態進行監測。在抓斗發生故障時，其故障診斷依舊局限于在檢測環節的人工操作。故存在檢測維修效率低下；無法在抓斗故障早期發現問題。
[0003]—旦抓斗工作過程中如發生故障，容易造成液壓抓斗抓取無力、抓取速度下降甚至抓斗合攏狀態下意外松開或由于過載燒毀電機，造成嚴重事故。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于，克服現有技術中存在的問題，提供一種液壓抓斗自檢測及安全系統。
[0005]為了解決上述問題本實用新型的技術方案是這樣的:
[0006]液壓抓斗自檢測及安全系統，包括設置在抓斗上的傳感器組件，與傳感器組件連接的數據采集及監控系統，與數據采集及監控系統連接的現場顯示終端系統;所述數據采集及監控系統用于控制液壓抓斗的停用;所述現場顯示終端系統用于顯示相關工作參數和控制狀態，并將數據遠距離通信和存儲。
[0007]所述傳感器組件包括液壓類傳感器、電氣類傳感器、環境類傳感器;液壓類傳感器在工作時將對液壓抓斗液壓系統中關鍵部件組件的工作油壓進行數據采集；電氣類傳感器將對液壓抓斗的電氣系統關鍵部分進行數據采集;環境類傳感器將對環境類參數進行采集;所有傳感器組件通過數據線與數據采集及監控系統連接。
[0008]所述數據采集及監控系統包括數據采集模塊、控制模塊及通訊模塊;其中，數據采集模塊在工作時通過數據線采集各傳感器參數;控制模塊主要功用為對采集的數據與記錄在寄存器內的各傳感器許用數值進行對比及分析，當有傳感器參數處于超限等異常情況下，該模塊通過通訊模塊將異常數據上傳至現場顯示終端;在重要工作零部件出現工作參數異常或者接受現場顯示終端所上傳的停機指令時，該系統將主動切斷液壓閥塊的控制電路，從而實現系統帶故障停用;直至完成系統維修并清除故障碼;通訊模塊主要功用為通過無線/有線通訊系統與現場顯示終端連接。
[0009]所述現場顯示終端系統包括通訊模塊，顯示模塊，GPS/GPRS模塊，數據外傳接口模塊;其中，通訊模塊通過無線/有線通訊與數據采集及監控系統連接；顯示模塊主要用于顯示系統狀態、各傳感器參數、系統是否故障信息，在系統發生故障時，通過顯示系統進行報警;GPRS模塊主要功用為通過遠程數據鏈將系統參數及故障情況上傳至遠程終端;數據外傳接口主要通過有線數據傳輸模式將數據外傳至指定系統。
[0010]液壓抓斗自檢測及安全系統的自檢測方法，包括以下步驟:
[0011]a)接通液壓抓斗電源；
[0012]b)液壓栗進入工作狀態，此時，液壓閥關閉；使液壓栗栗油僅通過溢流閥回如液壓油箱;通過液壓栗前端安裝的壓力、流量傳感器對液壓栗栗油壓力、栗油流量進行監測;計算液壓栗容積效率及工作油壓;同時，監測電機線電流，線電壓與溫升情況；
[0013]c)液壓栗停止工作，液壓閥關閉;使液壓栗與液壓閥之間管路形成保壓;通過計算單位時間內的液壓油壓力下降量判定液壓油栗與液壓閥塊的密封性能；
[0014]d)液壓油栗進入工作狀態，液壓閥正向開啟，接通油缸至液壓栗的回路，直至油缸張至最大行程;關閉液壓閥，使液壓閥至液壓缸之間管路形成保壓;通過計算單位時間內的液壓油壓力下降量判定液壓閥至液壓缸的密封性能；
[0015]e)當系統出現故障導致有部分非主要工作系統物理量監控數值超過許用區間；數據采集及監控系統將根據預編寫的故障判定算法對發生故障的系統進行記錄，并將故障代碼上傳至現場顯示終端系統;現場顯示終端系統通過聲光報警提示操作人員；并通過GPRS模塊將故障代碼、出現時間和故障其他信息上傳至遠程終端。
[0016]液壓抓斗自檢測及安全系統的安全監控方法，包括以下步驟:
[0017]a)傳感器組件將各檢測數據上傳至數據采集及監控系統；
[0018]b)數據采集及監控系統按時序分別記錄各數據采集通道的數值，通過I/O轉換將模擬量信號轉換為數字信號，并與儲存在監控系統中的各物理量許用區間進行對比；當系統各部分物理量在許用范圍內，監控系統不介入抓斗控制；各傳感器采集參數通過通訊模塊傳輸至現場顯示終端系統予以顯示與記錄；
[0019]c)當系統出現故障導致有部分非主要工作系統物理量監控數值超過許用區間；數據采集及監控系統將根據預編寫的故障判定算法對發生故障的系統進行記錄，并將故障代碼上傳至現場顯示終端系統;現場顯示終端系統通過聲光報警提示操作人員；并通過GPRS模塊將故障代碼、出現時間和故障其他信息上傳至遠程終端；
[0020]d)當重要工作系統出現故障時，數據采集及監控系統在上傳故障信息的同時將自動切斷閥組的控制端;并進入故障保護模式;在此模式下，抓斗在完成張開動作后控制系統將鎖定抓斗從而防止帶故障運行導致更大的破壞;直至抓斗完成維修并清除故障代碼。
[0021]有益效果，本實用新型能夠在抓斗工作過程中，全面檢測液壓抓斗各系統工作狀況，并將數據通過有線/無線數據鏈傳至現場顯示終端及遠程終端。從而在液壓抓斗工作時能夠實時對液壓系統各部分數據進行采集并顯示;在系統出現異常造成監測項目超限時，該系統能夠自動予以報警提醒操作人員；同時，該系統只需要布置數個用于安裝傳感器及現場監測系統的支架，故該系統對液壓抓斗原有結構改動小，有利于批量化升級改造。
【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本實用新型；
[0023]圖1為本實用新型所述的液壓抓斗各傳感器布置位置示意圖。
[0024]圖2為本實用新型所述的液壓抓斗自檢測及安全系統的工作狀態流程圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0026]液壓抓斗自檢測及安全系統，包括設置在抓斗上的傳感器組件，與傳感器組件連接的數據采集及監控系統，與數據采集及監控系統連接的現場顯示終端系統;所述數據采集及監控系統用于控制液壓抓斗的停用，所述現場顯示終端系統用于顯示相關工作參數和控制狀態并將數據外傳至指定系統。
[0027]所述傳感器組件:傳感器組件主要由液壓類傳感器、電氣類傳感器、環境類傳感器組成;液壓類傳感器在工作時將對液壓抓斗液壓系統中關鍵部件(如液壓栗、換向閥塊、液壓缸等)組件的工作油壓進行數據采集；電氣類傳感器將對液壓抓斗的電氣系統關鍵部分(如電機工作參數，閥塊工作參數等)進行數據采集;環境類傳感器將對環境類參數(如外界溫度、外界濕度等)參數進行采集;所有傳感器組件通過數據線與數據采集及監控系統連接。
[0028]參看圖1，其中A為電機參數監測點，設置有電氣傳感器;B為油栗參數監測點，設置有液壓傳感器;C為油缸工作油壓監測點，設置有液壓傳感器;D為電磁換向閥監測點，設置有電氣傳感器;E為主工作油路油壓監控點，設置有液壓傳感器;F為液壓油液位監控點，設置有液壓傳感器;G為油液污染監控點，設置有液壓傳感器;H為油缸行程監測點，設置有液壓傳感器。
[0029]數據采集及監控系統:該系統主要由數據采集模塊、控制模塊及通訊模塊組成;其中，數據采集模塊在工作時通過數據線采集各傳感器參數。控制模塊主要功用為對采集的數據與記錄在寄存器內的各傳感器許用數值進行對比及分析，當有傳感器參數處于超限等異常情況下，該模塊通過通訊模塊將異常數據上傳至現場顯示終端;在重要工作零部件(如液壓缸、液壓栗等)出現工作參數異常或者接受現場顯示終端所上傳的停機指令時，該系統將主動切斷液壓閥塊的控制電路，從而實現系統帶故障停用;直至完成系統維修并清除故障碼;通訊模塊主要功用為通過無線/有線通訊系統與現場顯示終端連接。
[0030]現場顯示終端系統:該系統包含通訊模塊，顯示模塊，GPS/GPRS模塊，數據外傳接口模塊等，實現數據遠距離通信和存儲，顯示相關工作參數和控制狀態;其中，通訊模塊通過無線/有線通訊與數據采集及監控系統連接;顯示模塊主要用于顯示系統狀態、各傳感器參數、系統是否故障等信息，在系統發生故障時，通過顯示系統進行報警。GPRS模塊主要功用為通過遠程數據鏈將系統參數及故障情況上傳至遠程終端。數據外傳接口主要通過有線數據傳輸模式(如:CAN接口、RS485接口等)將數據外傳至指定系統。
[0031]參看圖2，液壓抓斗自檢測及安全系統的自檢測方法，包括以下步驟:
[0032]a)接通液壓抓斗電源；
[0033]b)液壓栗進入工作狀態，此時，液壓閥關閉；使液壓栗栗油僅通過溢流閥回如液壓油箱;通過液壓栗前端安裝的壓力、流量傳感器對液壓栗栗油壓力、栗油流量進行監測;計算液壓栗容積效率及工作油壓;同時，監測電機線電流，線電壓與溫升情況；
[0034]c)液壓栗停止工作，液壓閥關閉;使液壓栗與液壓閥之間管路形成保壓;通過計算單位時間內的液壓油壓力下降量判定液壓油栗與液壓閥塊的密封性能；
[0035]d)液壓油栗進入工作狀態，液壓閥正向開啟，接通油缸至液壓栗的回路，直至油缸張至最大行程;關閉液壓閥，使液壓閥至液壓缸之間管路形成保壓;通過計算單位時間內的液壓油壓力下降量判定液壓閥至液壓缸的密封性能；
[0036]e)當系統出現故障導致有部分非主要工作系統物理量監控數值超過許用區間；數據采集及監控系統將根據預編寫的故障判定算法對發生故障的系統進行記錄，并將故障代碼上傳至現場顯示終端系統;現場顯示終端系統通過聲光報警提示操作人員；并通過GPRS模塊將故障代碼、出現時間和故障其他信息上傳至遠程終端。
[0037]自檢測狀態是指在抓斗完成維修及長時間不使用再次進入使用狀態時，按照預編寫的檢測程序對抓斗液壓系統進行自檢，并且自動判定液壓系統重要組件是否處于故障狀
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[0038]液壓抓斗自檢測及安全系統的安全監控方法，包括以下步驟:
[0039]a)傳感器組件將各檢測數據上傳至數據采集及監控系統；
[0040]b)數據采集及監控系統按時序分別記錄各數據采集通道的數值，通過I/O轉換將模擬量信號轉換為數字信號，并與儲存在監控系統中的各物理量許用區間進行對比；當系統各部分物理量在許用范圍內，監控系統不介入抓斗控制；各傳感器采集參數通過通訊模塊傳輸至現場顯示終端系統予以顯示與記錄；
[0041]c)當系統出現故障導致有部分非主要工作系統物理量監控數值超過許用區間；數據采集及監控系統將根據預編寫的故障判定算法對發生故障的系統進行記錄，并將故障代碼上傳至現場顯示終端系統;現場顯示終端系統通過聲光報警提示操作人員；并通過GPRS模塊將故障代碼、出現時間和故障其他信息上傳至遠程終端；
[0042]d)當重要工作系統出現故障時，數據采集及監控系統在上傳故障信息的同時將自動切斷閥組的控制端;并進入故障保護模式;在此模式下，抓斗在完成張開動作后控制系統將鎖定抓斗從而防止帶故障運行導致更大的破壞;直至抓斗完成維修并清除故障代碼。
[0043]本系統本能夠在抓斗工作過程中，全面檢測液壓抓斗各系統工作狀況，并將數據通過有線/無線數據鏈傳至現場顯示終端及遠程終端。從而在液壓抓斗工作時能夠實時對液壓系統各部分數據進行采集并顯示;在系統出現異常造成監測項目超限時，該系統能夠自動予以報警提醒操作人員；同時，該系統只需要布置數個用于安裝傳感器及現場監測系統的支架，故該系統對液壓抓斗原有結構改動小，有利于批量化升級改造。
[0044]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型專利要求保護的范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【主權項】
1.液壓抓斗自檢測及安全系統，其特征在于，包括設置在抓斗上的傳感器組件，與傳感器組件連接的數據采集及監控系統，與數據采集及監控系統連接的現場顯示終端系統;所述數據采集及監控系統用于控制液壓抓斗的停用;所述現場顯示終端系統用于顯示相關工作參數和控制狀態，并將數據遠距離通信和存儲。2.根據權利要求1所述的液壓抓斗自檢測及安全系統，其特征在于，所述傳感器組件包括液壓類傳感器、電氣類傳感器、環境類傳感器;液壓類傳感器在工作時將對液壓抓斗液壓系統中關鍵部件組件的工作油壓進行數據采集;電氣類傳感器將對液壓抓斗的電氣系統關鍵部分進行數據采集;環境類傳感器將對環境類參數進行采集;所有傳感器組件通過數據線與數據采集及監控系統連接。3.根據權利要求1所述的液壓抓斗自檢測及安全系統，其特征在于，所述數據采集及監控系統包括數據采集模塊、控制模塊及通訊模塊;其中，數據采集模塊在工作時通過數據線采集各傳感器參數;控制模塊主要功用為對采集的數據與記錄在寄存器內的各傳感器許用數值進行對比及分析，當有傳感器參數處于超限異常情況下，該模塊通過通訊模塊將異常數據上傳至現場顯示終端;在重要工作零部件出現工作參數異常或者接受現場顯示終端所上傳的停機指令時，該系統將主動切斷液壓閥塊的控制電路，從而實現系統帶故障停用;直至完成系統維修并清除故障碼;通訊模塊主要功用為通過無線/有線通訊系統與現場顯示終端連接。4.根據權利要求1所述的液壓抓斗自檢測及安全系統，其特征在于，所述現場顯示終端系統包括通訊模塊，顯示模塊，GPS/GPRS模塊，數據外傳接口模塊；其中，通訊模塊通過無線/有線通訊與數據采集及監控系統連接；顯示模塊主要用于顯示系統狀態、各傳感器參數、系統是否故障信息，在系統發生故障時，通過顯示系統進行報警;GPRS模塊主要功用為通過遠程數據鏈將系統參數及故障情況上傳至遠程終端;數據外傳接口主要通過有線數據傳輸模式將數據外傳至指定系統。
【文檔編號】B66C3/16GK205442424SQ201521130845
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月30日
【發明人】楊智, 龔元明, 孫裴
【申請人】上海佩納沙士吉打機械有限公司