本发明属于液压挖掘机系统监控技术领域，具体涉及一种基于互联网通讯技术的液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，实现工业互联网和传统重工设备之间的关联。
背景技术：
随着互联网技术的快速发展，互联网+传统行业成为当下的热潮，如何利用互联网技术实现传统行业的转型也是人们讨论的热点，更是有助于传统行业向智能化、信息化和自动化方向的发展，大力推进经济社会的智慧发展。但目前关于互联网+挖掘机实现在线监控的研究尚未成熟，将挖掘机领域推向智能化、数字化和信息化仍任重道远。
在矿山开采、工业、公路修建及建筑、水利建设、能源等方面的广泛建设，由于挖掘机系统及其结构复杂、工作环境恶劣，因此常常出现故障，客户对挖掘机的技术服务特别看重，当挖掘机出现故障的时候，往往不能能够及时报警，操作人员也不能够针对挖掘机的故障进行准确、快速的定位，导致设备在非健康环境下超负荷运作，存在一定的安全问题。同时，为了适应不同的作业和使用工况，需要进行分工况控制，常见的工况控制有四种，第一种为重负载情况，追求大作业量，发动机设置在最大转速，油泵设置在最大排量，进行高速强力挖掘；第二种为一般作业情况，要求发动机发挥85％的最大功率，此时工作速度稍慢；第三种为轻工业情况，要求发动机发挥50％-70％的最大功率，此工况主要用于提高作业精度，微调控制进行精细作业，在狭小场地可保证安全性；第四种为低怠速情况，一般用于暂停作业。因此，需要根据作业工况和使用要求来对发动机和变量泵进行优化设定。在工程上，往往由于挖掘机所处的实际工况和设定的工作模式不符合，导致挖掘机常常处于亚健康，久而久之，不仅仅存在安全隐患，也给实际工程带来了严重的麻烦。
液压挖掘机作为工程机械设备中的主要设备，其液压系统已经发展到了非常成熟的地步。在此基础上，如何提高其液压性能得到广泛关注。随着计算机技术、自动化技术及传感器技术等高新技术的大力发展，使得开发液压挖掘机电子监控系统成为可能，数字化和信息化是未来发展的规律，可以大幅度提高液压挖掘机的可靠性和生产效率，节省燃料。
在当今的工业现场总线技术中，can总线技术凭借其实现数据同行的高可靠性、实时性和灵活性等优点，广泛运用于当今各行各业，无线数据通信网络技术的发展，使数据传输更方便。can总线具有很好的抗干扰能力，能很好的满足gprs/gsm移动互联网数据通信，是未来智能化传感器和智能化控制网络的趋势。基于can总线和gprs/gsm移动互联网的数据通信具有很高的网络安全性、通信可靠性和实时性，网络成本低，可以在异地实时监控工业现场的各种工况下发挥巨大作用。
因此，设计一款基于互联网+重型挖掘机设备、同时便于工程人员实现远程在线控制的发动机与变量泵复合控制的在线监控系统具有非常重要的现实意义。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种基于can总线和gprs/gsm移动互联网通讯技术的液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，快速、高效、准确的提前定位出未来发动机和变量泵之间可能出现的问题，解决目前工程技术人员无法现场诊断等问题和无法时时监测发动机和变量泵复合控制下的工作状态等问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，包括主控制器、发动机控制单元、变量泵控制单元、gprs/gsm无线传输模块和监控中心，所述主控制器包括gprs/gsm数据传输模块和can通信模块，发动机控制单元包括发动机控制器、发动机油门开度、转速传感器和位置信息传感器，变量泵控制单元包括泵控制器、比例减压阀和液压系统传感器；
所述发动机控制器和泵控制器之间通过can总线进行数据通信，主控制器通过can通信模块与发动机控制器和泵控制器双向通信，通过主控制器对发动机控制器和泵控制器发出工作指令进行工况调控，通过发动机控制器控制发动机油门开度，实现发动机转速的调节，泵控制器通过控制比例减压阀的输出压力调整变量泵的斜盘角度和泵排量，通过发动机转速、变量泵的斜盘角度和泵排量实现复合控制；
所述转速传感器、位置信息传感器和液压系统传感器分别通过can通信模块与主控制器相连并分别将实时监测的数据传输至主控制器处理，处理得到的结果经由主控制器反馈至监控中心，主控制器通过gprs/gsm无线传输模块与监控中心进行通信，工程人员通过监控中心对发动机和变量泵的工作参数进行诊断、修正和调试，实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，确保使发动机无论在哪一种工况下都能够与预定的工作模式相匹配。
进一步的，所述主控制器还包括人机交互模块、数据接口模块和显示模块，主控制器通过gprs/gsm数据传输模块连接gprs/gsm无线传输模块再与监控中心进行无线数据传输并保存至监控中心的数据存储模块内，便于工作人员调用和查看，gprs/gsm无线传输模块通过gprs数据传输模块对can总线上的任一结点进行数据读取和发送，主控制器通过人机交互模块对发动机控制器和泵控制器发出工作指令，通过显示模块实时显示发动机和变量泵的状态参数。
进一步的，所述发动机控制器通过执行机构调整发动机油门开度进而控制发动机转速，油门开度的大小决定发动机转速的大小，执行机构采用阀门驱动调整发动机油门开度。
进一步的，所述变量泵控制单元上的液压系统传感器与变量泵相连，实时监测变量泵的泵口压力数据并传输至主控制器进行处理，变量泵斜盘角度的大小决定泵口压力的大小。
进一步的，所述发动机控制器与can总线连接，实现数据的传送和转移，发动机上有转速传感器和位置信息传感器，泵控制器与can总线连接，实现数据的转移和传送，液压挖掘机的液压系统上安装有液压系统传感器。
进一步的，工况调控的步骤为：工作人员通过主控制器的人机交互模块输入工作指令，主控制器通过can通信模块将工作指令传送至发动机控制器和泵控制器，发动机控制器和泵控制器接收工作指令并进行工况判断，若当前指令与发动机控制器和泵控制器当前的工况不一致，发动机控制器和泵控制器传送对应的反馈信号至主控制器，主控制器接收并传输至监控中心进行保存，监控中心还保存发动机和变量泵的实时状态参数数据，工作人员通过监控中心实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，对发动机和变量泵的工作参数进行诊断、修正和调试，通过主控制器输入指令进行调控发动机控制器和泵控制器的工作状态至与设定的标准工作模式相符。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)基于can总线技术和gprs/gsm移动互联网无线通信技术，can总线采用的是分布式控制，工程人员可根据实际情况，通过can总线实现变量泵和发动机之间的单独控制或复合控制以及发动机和变量泵的工作状态数据的采集和数据交换，并通过主控制器的显示模块将发动机和变量泵的状态参数等进行实时呈现，方便技术人员实时调用、查看、监控发动机和变量泵的工作状态是否与实际工况相复合并进行相应的参数调控、维修和故障诊断服务，实现实时、在线控制挖掘机发动机和变量泵的工作状态至最佳状态，实现了互联网和传统重工-挖掘机设备之间的关联，使得企业在工业管理上更数据化、信息化和智能化；
2)通过主控制器上的gprs/gsm数据传输模块可以对can总线上的任一结点进行数据采集和传送，然后通过gprs/gsm无线传输模块传输至服务器或监控中心，由监控中心的数据存储模块对液压挖掘机中发动机和变量泵工作状态数据进行收集储存，工程人员可根据监控中心显示的数据而不必亲临施工现场就可以获得发动机和变量泵等设备的重要参数，包括发动机转速、变量泵的斜盘角度和泵排量，并指导操作人员进行简单维修，实现远程调控发动机和变量泵的工作状态，便于故障诊断和设备维修，同时也能够减少因发动机和变量泵之间出现的故障而使工期延误的情况发生，为在异地实时监控工业现场的各种状况下发挥了巨大作用，进而还可以保证发动机和变量泵不管处于什么工况环境下，都能够通过相互之间的复合控制进行反馈调节，使得发动机时刻处于最佳的工作状态，节能降耗，响应清洁生产号召；
3)本发明采用gprs/gsm移动互联网技术，将发动机和变量泵的状态参数数据保存于gprs/gsm数据存储模块内，所有数据存于互联网的虚拟数据库内，无需纸质存储，也不用占用实体存储空间，直接通过检索数据库即可快速、简便地进行数据调用和查看，节省纸材，降低成本，集在线监控、数据储存、测试、协同和管理于一体，带动挖掘机工业走向高端智能化，长远来看，也会带动业务上的创新。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的技术方案示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-2所示，一种液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，包括主控制器、发动机控制单元、变量泵控制单元、gprs/gsm无线传输模块和监控中心，发动机控制单元和变量泵控制单元构成can节点执行器，发动机控制单元包括发动机控制器、发动机油门开度、转速传感器和位置信息传感器，变量泵控制单元包括泵控制器、比例减压阀和液压系统传感器，gprs/gsm无线传输模块主要用于实现远程传输，主控制器将处理过的数据通过gprs/gsm无线传输模块发送到监控中心或本地数据服务器上，以便于监控中心对can节点执行器实现在线监控、诊断、修正和调试。
主控制器包括数据接口模块、用于命令输入的人机交互模块、显示模块、gprs/gsm数据传输模块和can通信模块，利用gprs/gsm移动互联网无线通信技术实现数据传输和数据交换，具体体现为：主控制器通过gprs/gsm数据传输模块连接gprs/gsm无线传输模块再与监控中心进行无线数据传输并将数据保存于gprs/gsm数据存储模块内，所有数据存于互联网的虚拟数据库内，无需纸质存储，也不用占用实体存储空间，直接通过检索数据库即可快速、简便地进行数据调用和查看，gprs/gsm无线传输模块通过gprs/gsm数据传输模块对can总线上的任一结点进行数据读取和发送，主控制器通过人机交互模块对发动机控制器和泵控制器发出工作指令，通过显示模块实时显示发动机和变量泵的状态参数。
发动机控制器和泵控制器之间通过can总线进行数据通信，主控制器通过can通信模块与发动机控制器和泵控制器双向通信，通过主控制器对发动机控制器和泵控制器发出工作指令进行工况调控，通过发动机控制器控制发动机油门开度，实现发动机转速的调节，泵控制器通过控制比例减压阀的输出压力调整变量泵的斜盘角度和泵排量，通过发动机转速、变量泵的斜盘角度和泵排量实现复合控制，其中，工况调控的步骤为：工作人员通过主控制器的人机交互模块输入工作指令，主控制器通过can通信模块将工作指令传送至发动机控制器和泵控制器，发动机控制器和泵控制器接收工作指令并进行工况判断，若当前指令与发动机控制器和泵控制器当前的工况不一致，发动机控制器和泵控制器传送对应的反馈信号至主控制器，主控制器接收并传输至监控中心进行数据保存，工作人员通过监控中心调用的数据参数实时监控发动机和变量泵之间的工作状态并对发动机和变量泵的工作参数进行诊断、修正和调试，通过主控制器输入指令进行调控发动机控制器和泵控制器的工作状态至与设定的标准工作模式相符，发动机和变量泵的所有状态参数，包括发动机转速、位置信息、斜盘角度、泵排量等参数均可经由gprs/gsm无线传输模块传输至gprs/gsm数据存储模块进行保存，收集于数据库内，方便检索调取。
发动机控制器与can总线连接，实现数据的传送和转移，发动机上有转速传感器和位置信息传感器，泵控制器与can总线连接，实现数据的转移和传送，液压挖掘机的液压系统上安装有液压系统传感器。转速传感器、位置信息传感器和液压系统传感器分别通过can通信模块与主控制器相连并分别将实时监测的数据传输至主控制器处理，处理得到的结果经由主控制器反馈至监控中心，主控制器通过gprs/gsm无线传输模块与监控中心进行通信，工程人员通过监控中心对发动机和变量泵的工作参数进行诊断、修正和调试，实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，确保使发动机无论在哪一种工况下都能够与预定的工作模式相匹配。
液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，通过现场采集、远程传输和在线监控三部分完成，首先由主控制器上的人机交互模块对发动机控制器和泵控制器发出工作命令，通过转速传感器和位置信息传感器等进行实时数据采集再通过can通信模块传输至主控制器，主控制器接收并进行运算分析，将处理好的数据整理打包分组并通过gprs/gsm无线传输模块发送到监控中心或本地数据服务器上，监控中心根据反馈回来的数据，工程人员可以通过监控中心对参数进行诊断、修正及调试，实现实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，确保发动机无论在哪一种工况下都能够与预定的工作模式相匹配，保持在最佳的工作点处。
基于can总线技术，发动机控制单元和变量泵控制单元形成局部通信网络，进行数据之间的传输和控制，主控制器通过人机交互模块对发动机控制器和泵控制器发出工作模式命令，发动机控制器通过采用阀门驱动的执行机构调整发动机油门开度进而控制发动机转速，通过阀门驱动能够精确控制阀门走到任何位置，用于调节发动机的油门开度即送油阀门，通过调整油门开度来控制发动机的转速，油门开度的大小决定发动机转速的大小，变量泵控制单元上的液压系统传感器与变量泵相连，实时监测变量泵的泵口压力数据并传输至主控制器进行处理，变量泵斜盘角度的大小决定泵口压力的大小，泵控制器通过控制比例减压阀的输出压力来控制变量泵的斜盘角度，从而改变变量泵的泵排量，这一复合控制系统最终是由发动机转速和变量泵斜盘角度以及泵排量进行复合控制，最终结果也是呈现在发动机转速和变量泵排量的数据信息上，can总线为多主工作方式，具有很好的抗干扰性，网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息而不分主从，通信方式灵活，节点执行器的发动机控制单元与变量泵控制单元之间可以相互进行数据通信，形成一个局部通信网络，实现基于can总线发动机和变量泵之间的复合控制。
主控制器通过gprs/gsm数据传输模块与gprs/gsm无线传输模块进行数据传输并保存于gprs/gsm数据存储模块内，同时该gprs/gsm无线传输模块可以通过主控制器上的gprs/gsm数据传输模块对can总线上的任一结点进行数据读取和发送。
液压挖掘机发动机和变量泵复合控制在线监控系统，实现传统工业与互联网技术的相结合，基于移动互联网技术的gprs/gsm无线传输模块通过互联网把信息传达给监控中心及本地服务器，保存于互联网虚拟数据库中，存储空间大，调取便捷，工程人员可以实时对工作状态下的发动机和变量泵进行实时远程监控，当出现异常，系统无法自动调节，工程人员可以通过监控中心对参数进行诊断、修正及调试，实现实时监控发动机和变量泵之间的工作状态。
通过安装在液压挖掘机发动机和变量泵上的传感器和主控制器，对设备的运行参数包括发动机转速、泵的出口压力及位置信息等可以由gprs/gsm无线传输模块通过主控制器上的gprs/gsm数据传输模块对can总线上的任一结点进行数据采取，然后发送到用于数据处理的单片机等主控制器上，经过运算得出相应的数据，然后将处理好的数据重新打包，发送到can总线的固定位置，一方面在主控制器上的显示模块上显示这些状态参数，另一方面则通过gprs/gsm移动互联网无线传输技术，通过互联网将可将数据传送到任何地方的监控中心和服务器上，监控中心根据回传的状态信息与标准工作模式下发动机位置转速参数和泵口压力和排量等参数进行对比，若与规定的范围不符合，工程人员可以通过监控中心对参数进行诊断、修正及调试，实现实时监控发动机和变量泵之间的工作状态，减少挖掘机故障发生率，也可以根据大量反馈回来的状态参数进行大数据分析，提前获悉未来发动机和变量泵之间可能会发生的问题。
上述实施例不以任何形式限制本发明，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。