防爆叉车自身监管方法和控制系统与流程

本发明涉及一种智能车辆自身监管技术领域，尤其是涉及一种防爆叉车自身监管方法和控制系统。

背景技术：

防爆叉车是叉车的一种特殊型式，在电路上比普通叉车的要求高，进行了特别的防护、隔离和密封等处理，能在普通叉车禁止使用的爆炸性危险环境里作业，如石油、化工、制药、轻纺、军工、油漆、颜料、煤炭等工业部门以及港口、铁路、货场、仓库等含有爆炸性混合物的场所。上述所说大多都具有易燃、易爆和剧毒等危险特性的产品或中间介质。此类危险物在正常条件下多以气体状态出现，如易爆物氢气、二硫化碳、乙炔等。通常情况下，为便于存储和运输，根据危险物的特性，多采用常温加压、低温加压等方式，使其为液体状态。但同时也引发了负面问题，即一旦储存用的压力容器发生泄漏，高压液化气体将以连续源、瞬时源的方式，迅速喷出形成低温蒸气云团或云羽。在泄漏事故的初期，混合蒸汽云将发生重量沉降，使其悬浮弥漫于泄漏源周围的地表。倘若气象条件有利或是周围地理环境平坦，在风的作用下，蒸汽云的扩散会很快，若条件不利的话，局部空间的浓度会急剧升高，若达到爆炸极限或遇意外明火，极易导致二次爆炸事故或者火灾的发生。如:上海某添加剂生产厂、深圳某化工厂发生的大爆炸、南京某炼油厂发生的特大火灾，都以血的教训警示人们。随着经济的发展、物流的增加、装运效率和安全意识的提高，防爆叉车的应用已越来越广。据初略统计，世界各国防爆车辆的总需求约为6000-8000台。目前国内防爆叉车主要由普通叉车改装而来，技术上并不成熟，只是单纯的加强叉车内外环境的隔绝。在这种危险的背景下，考虑一切安全事故发生的可能性因素，如能有效防范甚至杜绝防爆叉车自身安全隐患，对于降低安全事故发生率，降低安全带来的经济损失都具有重要的意义。

因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种及时发现防爆叉车工作状态异常的防爆叉车自身监管方法和控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种防爆叉车控制系统，包括传感器、系统控制器和车载上位机；

所述传感器包括速度传感器、温度传感器和电火花传感器；

所述系统控制器包括信息处理模块、存储模块、电池模块、数据采集模块、通讯模块和记位器装置；所述数据采集模块、存储模块、通讯模块和记位器装置分别与信息处理模块信号连接；所述电池模块分别与信息处理模块、存储模块、数据采集模块、通讯模块、记位器装置、速度传感器、温度传感器和电火花传感器电连接；

所述速度传感器、温度传感器和电火花传感器与数据采集模块信号连接；

所述通讯模块与车载上位机信号连接。

作为对本发明防爆叉车控制系统的改进：防爆叉车控制系统还包括rfid识别器；所述rfid识别器与数据采集模块信号连接。

作为对本发明防爆叉车控制系统的进一步改进：所述rfid识别器、速度传感器、温度传感器和电火花传感器都分别通过通讯装置与数据采集模块信号连接；所述通讯装置采用数据连接线或蓝牙装置。

本发明还提供一种防爆叉车自身监管方法，包括以下步骤：

先在信息处理模块中预设临界温度、初设定值和各超速等级速度限值，在存储模块中预先输入定位配置文件，然后启动防爆叉车；

s301、启动防爆叉车上的速度传感器、温度传感器、电火花传感器和rfid识别器，速度传感器、温度传感器和电火花传感器会实时采集防爆叉车速度信号、温度信号和电火花信号，接着执行s302；

s302、速度传感器、温度传感器和电火花传感器分别依次通过通讯装置和数据采集模块将速度信号、温度信号和电火花信号发送给信息处理模块，接着执行步骤s303、s306和s311；

s303、信息处理模块根据电火花信号判断防爆叉车车内是否产生电火花，若判断结果为是，则执行步骤s304；否则，执行步骤s305；

s304、信息处理模块通过通讯装置发送工作命令给rfid识别器，rfid识别器识别最近的临时停靠点并通过通讯装置发送停靠信息给信息处理模块，信息处理模块调用存储模块中的定位配置文件；信息处理模块根据停靠信息和定位配置文件进行路线规划生成路径信号，信息处理模块通过通讯模块发送路径信号到车载上位机，在车载上位机的显示装置上显示路径信息；驾驶员将防爆叉车移动到最近的临时停靠站点处检修；信息处理模块通过通讯模块发送检修信号给防爆叉车工作场所总控制中心，并且信息处理模块将记位器装置中的电火花标记位置改为0，信息处理模块通过通讯模块发送内部存在电火花信号给车载上位机，驾驶员控制防爆叉车在移动到临时停靠站点后停止运行，返回至步骤s303，信息处理模块重新根据电火花信号判断防爆叉车车内是否产生电火花；同时执行步骤s314；

s305、信息处理模块将记位器装置中的电火花标记位置改为1，执行步骤s314；

s306、信息处理模块根据温度信号和初设定值判断防爆叉车车内温度是否高于初设定值；若判断结果为是，执行步骤s307；否则，执行步骤s310；

s307、信息处理模块通过通讯模块发送散热信号给车载上位机，车载上位机根据散热信号控制防爆叉车车内的散热系统的功率，返回至步骤s306，信息处理模块重新根据温度信号和初设定值判断防爆叉车车内温度是否高于初设定值；同时进入步骤s308；

s308、信息处理模块根据温度信号和临界温度判断防爆叉车车内温度是否超过临界温度，若s308的判断结果为是，则执行步骤s309；否则，执行步骤s310；

s309、信息处理模块通过通讯装置发送工作命令给rfid识别器，rfid识别器识别最近的临时停靠点并通过通讯装置发送停靠信息给信息处理模块，信息处理模块调用存储模块中的定位配置文件；信息处理模块根据停靠信息和定位配置文件进行路线规划生成路径信号，信息处理模块通过通讯模块发送路径信号到车载上位机，在车载上位机的显示装置上显示路径信息；驾驶员将防爆叉车移动到最近的临时停靠站点处降温，并且信息处理模块将记位器装置中的温度标记位置改为0，返回至进入步骤s306，信息处理模块重新根据温度信号和初设定值判断防爆叉车车内温度是否高于初设定值，同时执行步骤s314；

s310、信息处理模块将记位器装置中的温度标记位置改为1，执行步骤s314；

s311、信息处理模块根据速度信号和各超速等级速度限值判断防爆叉车的速度是否超速，若判断结果为否，则进入步骤s313；否则进入步骤s312；

s312、信息处理模块通过通讯模块发送超速信号给车载上位机，并且信息处理模块将记位器装置中的速度标记位置改为0；车载上位机根据超速信号控制防爆叉车减速，返回至步骤s311，信息处理模块重新根据速度信号和各超速等级速度限值判断防爆叉车的速度是否超速；同时执行步骤s314；

s313、信息处理模块将记位器装置中的速度标记位置改为1，执行步骤s314；

s314、信息处理模块判断记位器装置中的电火花标记位置、温度标记位置和速度标记位置是否都为1，如果是，执行步骤s315；否则，不进行任何操作；

s315、信息处理模块通过通讯模块发送正常运行信号给车载上位机，车载上位机控制防爆叉车正常运行。

作为对本发明防爆叉车自身监管方法的改进：各超速等级速度限值包括一档超速2米/秒和二档超速3米/秒；

s311、信息处理模块根据速度信号和一档超速2米/秒判断防爆叉车的速度是否超速，若判断结果为否，则进入步骤s313；否则进入步骤s312；

s312：信息处理模块根据速度信号判断防爆叉车的速度，如果防爆叉车的速度大于等于2米/秒并小于等于3米/秒连续不中断超过5秒，且驾驶员不主动控制防爆叉车降速时，信息处理模块通过通讯模块发送一档减速命令信号给车载上位机，车载上位机控制防爆叉车以0.2米/秒减速，直到防爆叉车的速度小于2米/秒；如果防爆叉车的速度大于3米/秒，信息处理模块通过通讯模块发送二挡减速命令信号给车载上位机，车载上位机控制防爆叉车以0.4米/秒减速，直到防爆叉车的速度小于2米/秒。

作为对本发明防爆叉车自身监管方法的进一步改进：所述初设定值为100°，临界温度为135°。

本发明防爆叉车自身监管方法和控制系统的技术优势为：

本发明防爆叉车自身监管方法和控制系统所采用的防爆叉车工作状态信号采集电路简单、设计合理及实际使用时可靠性高。因而，本发明具有工作性能稳定可靠，适用范围广，能有效应用于车辆自身监管等领域。因而，能有效扩充现有防爆叉车自身监管的研究不足。本发明通过对相关数据信息的实时处理分析，实时监控防爆叉车在运行状态变动，采取相应的措施，实现防爆叉车自我监控管理的功能，最终在危险环境下保证防爆叉车的安全运行，降低安全事故的发生概率以及因事故带来的损失。

本发明在工作过程中，系统控制器通过接收处理安装在防爆叉车自身各个部位的传感器和rfid识别器所采集的信息(rfid识别器所采集的信息是工作场所临时停靠点的rfid标签信号，即某一停靠点的地址信息)。实时监控防爆叉车工作状态的变化，工作状态主要包括电火花、温度和速度；同时系统控制器会将报警消息一数据传输方式发送给车载上位机，基于所述报警消息显示防爆叉车自身状态异常的报警提示消息，基于所述报警消息防爆叉车自动采取相应处理措施，实现防爆叉车自我监控管理的功能，最终在危险环境下保证防爆叉车的安全运行，从而减少意外损失，以及降低安全事故的发生概率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明防爆叉车控制系统的模块框图；

图2为图1中传感器、系统控制器和车载上位机12依次工作的流程图；

图3为本发明防爆叉车自身监管方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、防爆叉车控制系统，如图1所示，包括传感器、rfid识别器9、系统控制器和车载上位机12。

传感器包括速度传感器8、温度传感器7和电火花传感器6；速度传感器8用于检测防爆叉车是否超速，并生成速度信号；温度传感器7用于检测温度是否超标，并生成温度信号；电火花传感器6用于检测内部是否产生电火花，并生成电火花信号。

系统控制器，基于接收和处理速度传感器8、温度传感器7和电火花传感器6的检测信号，并生成报警信号向车载上位机12发送。系统控制器包括实时处理信号的信息处理模块2、存储模块4、电池模块1、收集传感器及rfid识别器9所采集到信号的数据采集模块3、接收及发送信号的通讯模块11和对防爆叉车工作状态标记的记位器装置10；数据采集模块3、存储模块4、通讯模块11和记位器装置10都与信息处理模块2信号连接；速度传感器8、温度传感器7、电火花传感器6和rfid识别器9都通过通讯装置5与数据采集模块3信号连接，通讯模块11将信号发送给车载上位机12；通讯装置5采用数据连接线或蓝牙装置，这样可使用有线网络ip地址或蓝牙连接；通讯模块11与车载上位机12信号连接。

电池模块1为信息处理模块2、存储模块4、数据采集模块3、通讯模块11、记位器装置10、速度传感器8、温度传感器7、电火花传感器6及rfid识别器9提供电能(为了图1的整洁，未在图1中标出)。rfid识别器9用于识别防爆叉车识别工作场所内的临时停靠点，不同临时停靠点处具有不同的rfid电子标签。存储模块4还存储有各个临时停靠点的定位配置文件。

本发明的传感器、系统控制器和车载上位机12依次的工作过程为：

s101、响应于防爆叉车自身工作状态变化，工作状态以防爆叉车温度(防爆叉车外壳温度)、电火花和速度三类为代表，速度传感器8、温度传感器7和电火花传感器6检测到的温度信号、电火花信号和速度信号发生变化；

s102、速度传感器8、温度传感器7和电火花传感器6通过通讯装置5发送温度信号、电火花信号和速度信号到数据采集模块3，数据采集模块3将温度信号、电火花信号和速度信号发送到信息处理模块2处理，信息处理模块2判断电火花信号、温度信号和速度信号是否满足预先设定的报警条件(如临界温度、初设定值和各超速等级速度限值)；在满足报警条件时，信息处理模块2通过通讯模块11向车载上位机12发送报警信号，报警信号中包括防爆叉车超速、表面温度超标以及内部存在电火花三类消息；在未达到报警条件时，信息处理模块2发送温度信号、电火花信号和速度信号给车载上位机12；

s103、如果满足报警条件，车载上位机12能基于报警信号，在车载上位机12自带的显示装置上显示针对防爆叉车所述待监测工作状态异常的报警提示消息，同时基于报警信号控制防爆叉车自动采取相应处理措施；如果未达到报警条件，车载上位机12根据温度信号、电火花信号和速度信号在显示装置上显示待监管防爆叉车工作状态信息。

本发明能实时监控防爆叉车的运行过程，实现防爆叉车自我监控管理的功能。

车载上位机12中还可以通过通讯模块11向信息处理模块2发送查询请求，信息处理模块2根据查询请求从存储模块4中读取相应数据(例如，该待监管防爆叉车的工作时刻、地点、具体参数值和工作状态正常或异常等)，再通过通讯模块11发送给车载上位机12。

本发明防爆叉车自身监管方法为：

在信息处理模块2中预设临界温度、初设定值和各超速等级速度限值(例如初设定值100度，临界温度为135度)；在存储模块4中预先输入定位配置文件，然后启动防爆叉车；

s301、启动防爆叉车上的速度传感器8、温度传感器7、电火花传感器6和rfid识别器9，接着执行s302；

本发明的传感器以速度传感器8、温度传感器7和电火花传感器6为代表。在运行的过程中，速度传感器8、温度传感器7和电火花传感器6会实时采集防爆叉车工作状态的数据信息(速度信号、温度信号和电火花信号)，本发明以速度、温度和电火花为检测对象，然后执行步骤s302；

s302、速度传感器8、温度传感器7和电火花传感器6依次通过通讯装置5和数据采集模块3将速度信号、温度信号和电火花信号发送给信息处理模块2，接着执行s303；

速度传感器8、温度传感器7和电火花传感器6通过通讯装置5将实时采集的速度信号、温度信号和电火花信号传输给数据采集模块3，数据采集模块3将速度信号、温度信号和电火花信号发送给信息处理模块2，信息处理模块2对速度信号、温度信号和电火花信号信号进行放大和调制等操作，然后同时进入步骤s303、s306和s311；

s303、信息处理模块2判断防爆叉车车内是否产生电火花。

本步骤的目的在于通过电火花传感器6监测防爆叉车车内部是否产生电火花，从而起到及时控制危险情况的发生。信息处理模块2根据电火花信号判断防爆叉车车内是否产生电火花，若判断结果为是，则执行步骤s304；否则，执行步骤s305；

s304、信息处理模块2通过通讯装置5发送工作命令给rfid识别器9，rfid识别器9识别最近的临时停靠点并通过通讯装置5发送停靠信息给信息处理模块2(每个临时停靠点都有不同的rfid标签)，然后信息处理模块2会调用存储模块4中的定位配置文件(类似地图)，信息处理模块2根据停靠信息和定位配置文件进行路线规划生成路径信号，信息处理模块2通过通讯模块11发送路径信号到车载上位机12，在车载上位机12的显示装置上显示路径信息，驾驶员将防爆叉车移动到最近的临时停靠站点处检修，信息处理模块2通过通讯模块11发送检修信号给防爆叉车工作场所总控制中心(通讯模块11与防爆叉车工作场所总控制中心信号连接)，并且信息处理模块2将记位器装置10中的电火花标记位置改为0(初始时记位器装置10中有电火花标记位置、温度标记位置和速度标记位置，但都没有数值)，信息处理模块2通过通讯模块11发送内部存在电火花信号给车载上位机12，车载上位机12控制防爆叉车在移动到临时停靠站点后停止运行(直到检修完成才会重新启用防爆叉车)，返回至步骤s303，信息处理模块2重新根据电火花信号判断防爆叉车车内是否产生电火花；同时执行步骤s314；

s305、信息处理模块2将记位器装置10中的电火花标记位置改为1，电火花标记位置1代表电火花的工作状态参数属于安全状态，执行步骤s314；

s306、信息处理模块2判断防爆叉车车内温度是否高于初设定值。

本步骤的目的在于通过对防爆叉车车内温度与程序初设定值的实时比较，来监测防爆叉车温度这一安全参数的情况，防止温度达到危险值的第一防线。信息处理模块2根据温度信号判断防爆叉车车内温度是否超过初设定值，若判断结果为否，则进入步骤s310；否则，进入步骤s307。

s307、防爆叉车开始调节散热系统功率。

由于防爆叉车车内温度已经超过初设定值，因此现有的散热系统功率已经无法满足要求，只要在条件范围内适当的调节散热系统功率来达到满足散热的要求。信息处理模块2通过通讯模块11发送散热信号给车载上位机12，车载上位机12根据散热信号控制防爆叉车车内的散热系统功率，然后返回至步骤s306重复循环，信息处理模块2重新根据温度信号和初设定值判断防爆叉车车内温度是否高于初设定值，同时进入步骤s308。

s308、判断防爆叉车车内温度是否超过预设的临界温度。

本步骤的目的在于通过对防爆叉车温度进一步与预设的临界温度比较，防止防爆叉车车内温度一旦超过临界温度达到危险温度，在危险的环境下引发爆炸等安全事故。信息处理模块2根据温度信号判断防爆叉车车内温度是否超过临界温度，若s308的判断结果为否，则执行步骤s310；否则，执行步骤s309。

s309、防爆叉车识别附近的临时站点停靠熄火，利用外界干预冷却降温并把标记位置0。

由于防爆叉车自带的散热系统的能力已经无法满足降温需求，只能停止运行靠外界来干预降温，而临时停靠站点处会配有相应的外界散热装置提供给防爆叉车帮助其散热达到运行的要求。信息处理模块2通过通讯装置5发送工作命令给rfid识别器，rfid识别器识别最近的临时停靠点并通过通讯装置5发送停靠信息给信息处理模块2(每个临时停靠点都有不同的rfid标签)，然后信息处理模块2会调用存储模块4中的定位配置文件(类似地图)，信息处理模块2根据停靠信息和定位配置文件进行路线规划生成路径信号，信息处理模块2通过通讯模块11发送路径信号到车载上位机12，在车载上位机12的显示装置上显示路径信息，驾驶员将防爆叉车移动到最近的临时停靠站点处降温，并且信息处理模块2将记位器装置10中的温度标记位置改为0，然后返回至步骤s306，信息处理模块2重新根据温度信号和初设定值判断防爆叉车车内温度是否高于初设定值，同时执行步骤s314。

s310、信息处理模块2将记位器装置10中的温度标记位置改为1，其代表温度的工作状态参数属于安全状态；执行步骤s314；

s311、信息处理模块2判断防爆叉车运行的速度是否超速。

本步骤的目的在于通过对防爆叉车的运行速度进行监测，判断是否已经超过预设的速度，从而采取相应的措施，防止防爆叉车因超速而发生安全事故。信息处理模块2根据速度信号和各超速等级速度限值(一档超速)判断防爆叉车的速度是否超速，若判断结果为否，则进入步骤s313；否则进入步骤s312。

s312、信息处理模块2按程序设定减速并把速度标记位置改为0。

信息处理模块2通过对速度信号与预设的各超速等级速度限值(设置两档速度)进行比较，判断超速的等级范围，再按相关程序步骤进行减速，达到减速要求。信息处理模块2将记位器装置10中的速度标记位置改为0，信息处理模块2通过通讯模块11发送防爆叉车超速信号到车载上位机12，车载上位机12控制防爆叉车按照相关程序步骤减速，返回至步骤s311，信息处理模块2重新根据速度信号和各超速等级速度限值判断防爆叉车的速度是否超速，同时执行步骤s314。

相关程序步骤：各超速等级速度限值为一档超速为2米/秒和二档超速为3米/秒；一旦超速，防爆叉车速度大于等于2米/秒并小于等于3米/秒连续不中断超过5秒，且驾驶员不主动控制防爆叉车降速时(驾驶员主动控制防爆叉车降速即为驾驶员通过车载上位机12控制防爆叉车降速，同时车载上位机12通过通讯模块11发送人工减速信号给信息处理模块2，信息处理模块2就能获知驾驶员有无主动控制防爆叉车降速)，信息处理模块2通过通讯模块11发送减速命令信号给车载上位机12，车载上位机12控制防爆叉车以一定的速度(0.2米/秒)减速，直到速度控制在正常时速内(小于2米/秒)。若超速在二档以上(速度大于3米/秒)，信息处理模块2通过通讯模块11发送二挡减速命令信号给车载上位机12，车载上位机12控制防爆叉车以一定的速度(0.4米/秒)减速，直到速度控制在正常时速内(小于2米/秒)。

s313、信息处理模块2将记位器装置10中的速度标记位置改为1，其代表速度的工作状态参数属于安全状态，执行步骤s314；

s314、判断所有标记位是否为1。

本步骤的目的在于通过读取防爆叉车工作状态参数监控线路的标记位进行比对，来判断防爆叉车是否同时满足正常安全运行的条件。信息处理模块2判断记位器装置10中的电火花标记位置、温度标记位置和速度标记位置是否都为1，如果判断结果为是，则进入步骤s315；如果判断结果为否，不进行任何操作(此时防爆叉车不为正常运行)。

s315、防爆叉车继续运行。

信息处理模块2通过通讯模块11发送正常运行信号给车载上位机12，车载上位机12控制防爆叉车正常运行。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。