一种电铲铲齿脱落的联合报警系统的制作方法

本实用新型属于铲齿脱落预警技术领域，具体涉及一种电铲铲齿脱落的联合报警系统。

背景技术：

大型土方载运工艺中，电铲装载是应用最多的装载方式，因此电铲铲斗齿牙的磨损和丢失也成为电铲使用过程中的“易损件”。电铲在装载矿石的过程中，由于插销断裂和齿牙本身的断裂，铲斗上的齿牙经常发生脱落。齿牙和断裂的齿牙碎片一旦丢失，会连同矿石一起装入矿车。若不能及时发现，脱落的齿牙会和矿石一起卸入到矿石破碎机或者是皮带运输设备上。齿牙十分坚硬，一旦进入破碎机，破碎机会被卡住，造成破碎机辊齿及减速系统等部件的损坏，将带来破碎机和皮带运输设备的灾难性损坏，给企业带来巨大的经济损失。

现阶段,对于铲齿脱落的监测主要还是靠电铲驾驶员人工目视监测。由于露天矿铲装的特点，对电铲铲斗齿牙进行监测难度较大，只能通过人工检查和驾驶员经验得到。但是这无法避免脱落齿牙混进矿石倒入破碎机中。因为齿牙的脱落，给破碎机造成的损失和采矿车间因此而承受的罚款达数百万元。在发生现脱落后往往已经为时过晚，一旦发现脱落就需要立刻停止铲装工作，发动大量人员，耗费大量时间去找寻铲齿。这种监测方式效率很低而且准确性较差，并且会分散驾驶员的注意力。尤其在夜间铲齿部分无有效照明的情况下，依靠驾驶员目视监测铲齿脱落无法实现。因此，现如今缺少一种结构简单、成本低、设计合理的电铲铲齿脱落的联合报警系统，采用接触监测和非接触检测，预警电铲铲齿脱落情况，以便及时发现铲齿脱落，提醒施工人员立即采取措施，避免造成重大的经济损失。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电铲铲齿脱落的联合报警系统，其结构简单、设计合理，采用接触监测和非接触检测，预警电铲铲齿脱落情况，以便及时发现铲齿脱落，提醒施工人员立即采取措施，避免造成重大的经济损失。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电铲铲齿脱落的联合报警系统，其特征在于：包括安装在电铲上的非接触式监测装置、接触式监测装置和报警装置，以及设置在电铲的驾驶室内的控制模块，所述报警装置为语音报警器；

所述非接触式监测装置包括设置在天轮一侧的摄像头，所述接触式监测装置包括设置在各个铲齿上的脉冲信号发射器和设置在铲斗上且控制脉冲信号发射器发射脉冲信号的磁铁，所述磁铁位于铲斗上用来安装铲齿的各个牙床处，所述磁铁、脉冲信号发射器和铲齿的数量均为多个且相同；

所述控制模块包括设置在电铲驾驶室内的微控制器以及与微控制器相接的液晶显示屏，所述微控制器的输入端接有设置在电铲驾驶室内的脉冲信号接收器，所述脉冲信号接收器和多个脉冲信号发射器均为无线通信，所述语音报警器由微控制器进行控制，所述摄像头与微控制器相接。

上述的一种电铲铲齿脱落的联合报警系统，其特征在于：所述脉冲信号发射器包括L24YK-TX脉冲信号发射器和磁环开关S1，所述L24YK-TX脉冲信号发射器的B1引脚与磁环开关S1的一端相接，所述磁环开关S1的另一端接地，所述L24YK-TX脉冲信号发射器的VCC引脚接3.3V电源输出端，所述L24YK-TX脉冲信号发射器的B7引脚分两路，一路经电阻R1接3.3V电源输出端，另一路与按键K1的一端相接；所述按键K1的另一端接地；所述L24YK-TX脉冲信号发射器的B8引脚经电阻R2和发光二极管D1的阳极相接，所述发光二极管D1的阴极接地；

所述脉冲信号接收器包括L24YK-RX脉冲信号接收器，所述L24YK-RX脉冲信号接收器的VCC引脚接3.3V电源输出端，所述L24YK-RX脉冲信号接收器的B1引脚分两路，一路与微控制器的I/O端口相接，另一路与发光二极管D2的阳极相接；所述发光二极管D2的阴极经电阻R3接地；所述L24YK-RX脉冲信号接收器的B7引脚与按键K2的一端相接，所述按键K2的另一端接地，所述L24YK-RX脉冲信号接收器的B8引脚接地。

上述的一种电铲铲齿脱落的联合报警系统，其特征在于：所述语音报警器包括芯片ISD2560和扬声器LS1，所述芯片ISD2560的第1引脚-第8引脚、第9引脚、第10引脚分别与微控制器的I/O引脚相接，所述芯片ISD2560的第22引脚、第23引脚、第24引脚、第25引脚和第27引脚分别与微控制器的I/O引脚相接，所述芯片ISD2560的第14引脚与扬声器LS1的一端相接，所述芯片ISD2560的第15引脚与扬声器LS1的另一端相接；所述芯片ISD2560的第12引脚和第13引脚均接地，所述芯片ISD2560的第16引脚与5V电源输出端相接且经电容C12接地，所述芯片ISD2560的第19引脚经并联的电容C6和电阻R3接地，所述芯片ISD2560的第20引脚经串联的电阻R4和电容C7与芯片ISD2560的第21引脚相接，所述芯片ISD2560的第26引脚接地，所述芯片ISD2560的第28引脚与5V电源输出端相接且经并联的电容C4和电容C5接地。

上述的一种电铲铲齿脱落的联合报警系统，其特征在于：所述摄像头为OV7670摄像头模块，所述OV7670摄像头模块的WRST引脚、RRST引脚、VSYNC引脚和OE引脚均与微控制器相接，所述OV7670摄像头模块的DO～D7引脚均与微控制器相接，所述OV7670摄像头模块的RCLK引脚、WEN引脚、SCL引脚和SDA引脚均与微控制器相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单、设计合理，便于安装。

2、本实用新型设置非接触式检测装置和接触式检测装置，实现对铲齿的接触监测和非接触检测，能有效地预警电铲铲齿脱落情况，以便及时发现铲齿脱落，提醒施工人员立即采取措施，避免造成重大的经济损失。

3、本实用新型设置摄像头安装在电铲的天轮上，非接触检测，对铲齿的图像进行采集，并将检测到的铲齿图像发送至微控制器，微控制器控制液晶显示屏显示，驾驶人员通过液晶显示屏能查看铲齿是否发生脱落，避免驾驶员注视外部铲齿，一方面减少驾驶员的注意力，另一方面，避免脱落齿牙混进矿石倒入破碎机中造成故障。

4、本实用新型设置脉冲信号发射器、磁铁和脉冲信号接收器，实现接触检测，当铲齿远离铲斗上的牙床时，磁铁远离脉冲信号发射器，脉冲信号发射器闭合发射射频信号，脉冲信号接收器接收射频信号并输出高电平信号至微控制器，微控制器接收到高电平信号，微控制器控制语音报警器报警提醒，有效地适应夜间环境，提高了应用环境。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，采用接触监测和非接触检测，预警电铲铲齿脱落情况，以便及时发现铲齿脱落，提醒施工人员立即采取措施，避免造成重大的经济损失。

下面经附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的结构示意图

图3为本实用新型脉冲信号发射器的电路原理图。

图4为本实用新型脉冲信号接收器的电路原理图。

图5为本实用新型磁铁的安装位置示意图。

图6为本实用新型脉冲信号发射器的安装位置示意图。

图7为本实用新型语音报警器的电路原理图。

图8为本实用新型摄像头的电路原理图。

附图标记说明:

1—天轮； 2—摄像头； 3—脉冲信号接收器；

4—脉冲信号发射器； 5—语音报警器； 6—液晶显示屏；

10—磁铁； 11—微控制器； 12—铲齿；

15—牙床。

具体实施方式

如图1、图2、图5和图6所示，本实用新型包括安装在电铲上的非接触式监测装置、接触式监测装置和报警装置，以及设置在电铲的驾驶室内的控制模块，所述报警装置为语音报警器5；

所述非接触式监测装置包括设置在天轮1一侧的摄像头2，所述接触式监测装置包括设置在各个铲齿12上的脉冲信号发射器4和设置在铲斗上且控制脉冲信号发射器4发射脉冲信号的磁铁10，所述磁铁10位于铲斗上用来安装铲齿12的各个牙床15处，所述磁铁10、脉冲信号发射器4和铲齿12的数量均为多个且相同；

所述控制模块包括设置在电铲驾驶室内的微控制器11以及与微控制器11相接的液晶显示屏6，所述微控制器11的输入端接有设置在电铲驾驶室内的脉冲信号接收器3，所述脉冲信号接收器3和多个脉冲信号发射器4均为无线通信，所述语音报警器5由微控制器11进行控制，所述摄像头2与微控制器11相接。

如图3和图4所示，本实施例中，所述脉冲信号发射器4包括L24YK-TX脉冲信号发射器和磁环开关S1，所述L24YK-TX脉冲信号发射器的B1引脚与磁环开关S1的一端相接，所述磁环开关S1的另一端接地，所述L24YK-TX脉冲信号发射器的VCC引脚接3.3V电源输出端，所述L24YK-TX脉冲信号发射器的B7引脚分两路，一路经电阻R1接3.3V电源输出端，另一路与按键K1的一端相接；所述按键K1的另一端接地；所述L24YK-TX脉冲信号发射器的B8引脚经电阻R2和发光二极管D1的阳极相接，所述发光二极管D1的阴极接地；

所述脉冲信号接收器3包括L24YK-RX脉冲信号接收器，所述L24YK-RX脉冲信号接收器的VCC引脚接3.3V电源输出端，所述L24YK-RX脉冲信号接收器的B1引脚分两路，一路与微控制器11的I/O端口相接，另一路与发光二极管D2的阳极相接；所述发光二极管D2的阴极经电阻R3接地；所述L24YK-RX脉冲信号接收器的B7引脚与按键K2的一端相接，所述按键K2的另一端接地，所述L24YK-RX脉冲信号接收器的B8引脚接地。

如图7所示，本实施例中，所述语音报警器5包括芯片ISD2560和扬声器LS1，所述芯片ISD2560的第1引脚-第8引脚、第9引脚、第10引脚分别与微控制器11的I/O引脚相接，所述芯片ISD2560的第22引脚、第23引脚、第24引脚、第25引脚和第27引脚分别与微控制器11的I/O引脚相接，所述芯片ISD2560的第14引脚与扬声器LS1的一端相接，所述芯片ISD2560的第15引脚与扬声器LS1的另一端相接；所述芯片ISD2560的第12引脚和第13引脚均接地，所述芯片ISD2560的第16引脚与5V电源输出端相接且经电容C12接地，所述芯片ISD2560的第19引脚经并联的电容C6和电阻R3接地，所述芯片ISD2560的第20引脚经串联的电阻R4和电容C7与芯片ISD2560的第21引脚相接，所述芯片ISD2560的第26引脚接地，所述芯片ISD2560的第28引脚与5V电源输出端相接且经并联的电容C4和电容C5接地。

如图8所示，本实施例中，所述摄像头2为OV7670摄像头模块，所述OV7670摄像头模块的WRST引脚、RRST引脚、VSYNC引脚和OE引脚均与微控制器11相接，所述OV7670摄像头模块的DO～D7引脚均与微控制器11相接，所述OV7670摄像头模块的RCLK引脚、WEN引脚、SCL引脚和SDA引脚均与微控制器11相接。

本实施例中，所述微控制器11为STM32F103ZET6单片机，通过SCCB总线读取摄像头2发送的数据，然后发送至液晶显示屏6显示，且STM32F103ZET6单片机上设置有LCD接口电路，便于液晶显示屏6的安装。

本实施例中，设置按键K1和按键K2，是为了脉冲信号发射器4和脉冲信号接收器3通电之后，操作按键K2闭合对码，然后操作按键K1闭合，发光二极管D1闪烁，说明对码成功，进入检测状态。

本实施例中，电阻R1、电阻R2和电阻R3的阻值均为471欧姆。

本实施例中，实际连接过程中，所述L24YK-RX脉冲信号接收器的B1引脚分两路，一路与微控制器11的PA7引脚相接，另一路与发光二极管D2的阳极相接；所述发光二极管D2的阴极经电阻R3接地。

本实施例中，设置多个脉冲信号发射器4和一个脉冲信号接收器3，是因为多个脉冲信号发射器可以配对一个脉冲信号接收器，通过多个脉冲信号发射器，能实现对铲斗上多个铲齿的监测。

本实施例中，脉冲信号发射器4和脉冲信号接收器3内均包括BK2461射频芯片，实现无线通信。

本实施例中，实际连接过程中，所述芯片ISD2560的第1引脚-第10引脚分别与微控制器11的PE1引脚-PE9引脚相接，所述芯片ISD2560的第22引脚、第23引脚、第24引脚、第25引脚和第27引脚分别与微控制器11的PE10引脚、PE11引脚、PE12引脚、PE13引脚和PE14引脚相接。

本实施例中，实际连接过程中，所述OV7670摄像头模块的WRST引脚、RRST引脚、VSYNC引脚和OE引脚分别与微控制器11的PD6引脚、PG14、PA8引脚和PG15引脚相接，所述OV7670摄像头模块的DO～D7引脚分别与微控制器11的PC1～PC7引脚相接，所述OV7670摄像头模块的RCLK引脚、WEN引脚、SCL引脚和SDA引脚分别与微控制器11的PB4引脚、PB3引脚、PD3引脚和PG13引脚相接。

本实用新型使用时，在电铲工作的过程中，安装在电铲的天轮1上的摄像头2对铲齿12的图像进行采集，并将检测到的铲齿图像发送至微控制器11，微控制器11控制液晶显示屏6显示，驾驶人员通过液晶显示屏6能查看铲齿12是否发生脱落，避免驾驶员注视外部铲齿12，一方面减少驾驶员的注意力，另一方面，避免脱落齿牙混进矿石倒入破碎机中造成故障；

同时，在电铲工作的过程中，当铲齿12远离铲斗上的牙床15时，磁铁10远离磁簧开关S1，磁簧开关S1闭合，脉冲信号发射器4发射射频信号，设置在驾驶室内的脉冲信号接收器3接收脉冲信号发射器4发射的射频信号并输出高电平信号，微控制器11接收到高电平信号时微控制器11控制语音报警器5报警提醒，有效地适应夜间环境，非接触式检测装置和接触式检测装置，实现对铲齿的接触监测和非接触检测，能有效地预警电铲铲齿脱落情况，以便及时发现铲齿脱落，提醒施工人员立即采取措施，避免造成重大的经济损失。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。