非公路矿用自卸车装载监控记录系统及装载监控记录方法与流程

本发明涉及一种汽车技术，具体说，涉及一种非公路矿用自卸车装载监控记录系统及装载监控记录方法。

背景技术：

非公路矿用自卸车是一种大型运输设备，具有载重量大、效率高、运输成本低，使用寿命长等特点。

随着数字化矿山不断建立，矿山对车辆装载状态、拉运班次等信息越来越关注，而建立一种实时、准确的车辆载重、班次监控记录系统就尤为重要。另外由于很多矿山根据班次计算效益和驾驶员收益，一些矿山存在记录班次不准确，驾驶员伪造称重班次，同一次拉运装料，多次记录班次，或故意轻载以减少装运时间，增多班次等现象。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是提供一种非公路矿用自卸车装载监控记录系统及装载监控记录方法，能够有效对驾驶员拉运实际情况进行监控。

技术方案如下：

一种非公路矿用自卸车装载监控记录系统，包括车辆装载监控控制器、装载监控数据模块、车辆行驶状态模块、装载监控显示模块，装载监控数据模块、车辆行驶状态模块的输出端分别与车辆装载监控控制器的信号输入端相连接，车辆装载监控控制器的输出端与装载监控显示模块的信号输入端相连接；车辆检测系统控制器根据车辆行驶状态模块采集的当前行驶状态信息，并结合车辆的载重信息来检测和确认车辆拉运状态；装载监控数据模块用于获取车辆的载重信息，车辆行驶状态模块用于检测车辆当前的行驶状态信息，当前行驶状态信息包括装载制动信息、车速信息、车厢举升信息和档位信息。

优选的：

装载监控数据模块包括安装在左前油气混合缸体上的左前压力传感器，安装在右前油气混合缸体上的右前压力传感器，安装在左后油气混合缸体上的左后压力传感器，安装在右后油气混合缸体上的右后压力传感器，安装在车架上的倾角仪；左前压力传感器、前压力传感器、左后压力传感器、右后压力传感器、倾角仪的输出端分别与车辆装载监控控制器信号输入端相连接；载重信息包括左前压力传感器、前压力传感器、左后压力传感器、右后压力传感器检测到的四个油气混合缸体的压力值，以及倾角仪检测到的车辆所处坡面与水平面夹角；

车辆行驶状态模块包括安装在平台后侧的车厢举升开关，驾驶室内的档位开关、装载制动开关以及安装在后侧车轮上的车速传感器；车厢举升开关用于检测车厢举升信息，输出端与车辆装载监控控制器信号输入端相连；档位开关用于检测当前的档档位信息，输出端与车辆装载监控控制器信号输入端相连；装载制动开关用于检测装载制动信息，输出端与车辆装载监控控制器的信号输入端相连；车速传感器用于检测当前的车速信息，输出端与车辆装载监控控制器的信号输入端相连。

优选的：车辆装载监控控制器根据载重信息查找系统内预先设定的重量与装载监控系数解释表中对应系数，对应装载监控载重值进行校正。

优选的：左前压力传感器、前压力传感器、左后压力传感器、右后压力传感器分别测量出左前油气混合缸体、右前油气混合缸体、左后油气混合缸体、右后油气混合缸体上的压强、、、，四个油气混合缸体与车辆垂直方向夹角为车辆设计时固定值，安装在车架上的倾角仪负责测量车辆与水平面夹角，并通过can总线输出；车辆装载监控控制器收集四个油气混合缸体的压力值，以及倾角仪检测到的车辆所处坡面与水平面夹角后，计算出物料重量。

一种非公路矿用自卸车装载监控记录方法，包括：

当行驶状态信号为车速信号为零时，检测监控系统中设置的车辆空载标志位有效、车厢落下和装载制动实施，同时满足以上条件，则确定车辆满足装载状态；检测两秒内载重值变化，当载重值变化超过装载监控系统内预设的单铲装载限定值时表明开始装载

车辆装载监控控制器检测车辆车速，当车速非零、消除车身抖动后，进一步判断当前载重量是否超过装载监控系统内预设的装载重量有效限定值，如果高出则判断该次装载有效，记录当前载重值；如果小于所述装载有效限定值，则该次装载无效，记录无效载重值并等待重新装载；

车辆装载监控控制器检测车辆行驶状态信息，车辆行驶状态信息包括车速信息、倒档信息和车厢举升信息；检测车厢下落后载重值是否低于装载监控系统内预设的车辆轻载设定限定值，如果低于车辆轻载设定限定值则表明车辆卸载完成，空载状态有效；如果高于车辆轻载设定限定值则表明该次卸载无效，提示重新卸载。

进一步：当车辆停车开始装载时，装载制动实施，车厢下落；车辆装载监控控制器实时对比车辆载重值的变化，当载重值变化超过单铲装载限定值时，证明电铲开始给车辆装载物料；计算称重载重值，记录通过比对数据记录装载总铲数。

进一步：装载完毕后车辆驶向卸料点，车速非零时延时以消除车身抖动；对比实时称重载重值，如果大于装载重量有效限定值，说明满足矿山要求，实时称重载重值大于装载重量有效限定值，重载位有效。

进一步：重载情况下后，车辆装载监控控制器判断车辆为停车状态，并且监控到车辆举升信号，当车厢举升卸料后，车辆装载监控控制器检测实时载重量。

与现有技术相比，本发明技术效果包括：

本发明能够准确记录运载班次，避免多次记录同一车拉运，同时对恶意轻载等现象从系统上进行记录，有效的对驾驶员拉运实际情况进行监控。

附图说明

图1是本发明中非公路矿用自卸车的受力分析图；

图2是本发明中非公路矿用自卸车装载监控记录系统的结构原理图；

图3是本发明中装载监控记录控制方法的流程图。

具体实施方式

下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

如图1所示，是本发明中非公路矿用自卸车的受力分析图。

β1为左前油气混合缸体和车辆垂直方向所成夹角，β2为右前油气混合缸体和车辆垂直方向所成夹角，β3为左后油气混合缸体和车辆垂直方向所成夹角，β4为右后油气混合缸体和车辆垂直方向所成夹角，p1为左前油气混合缸体压力传感器所采集的油压值，p2为右前油气混合缸体压力传感器所采集的油压值，p3为左后油气混合缸体压力传感器所采集的油压值，p4为右后油气混合缸体压力传感器所采集的油压值，四个油气混合缸体缸桶内径相同，均为r，车辆所处坡面与水平面夹角为a，图1中所示为右侧视图，左侧视图与右侧对称，故未标示。

左前油气混合缸体沿着油气混合缸体方向受力为f1＝p1*(π*r²)；

右前油气混合缸体沿着油气混合缸体方向受力为f2＝p2*(π*r²)；

左后油气混合缸体沿着油气混合缸体方向受力为f3＝p3*(π*r²)；

右后油气混合缸体沿着油气混合缸体方向受力为f4＝p4*(π*r²)；

油气混合缸体与车辆垂直方向成固定的夹角，分析油气混合缸体压力在垂直于车辆所停坡面方向所受的力，得出：

左前油气混合缸体在车辆垂直方向所受力为f11＝f1*cosβ1＝p1*(π*r²)*cosβ1；

右前油气混合缸体在车辆垂直方向所受力为f21＝f2*cosβ2＝p2*(π*r²)*cosβ2；

左后油气混合缸体在车辆垂直方向所受力为f31＝f3*cosβ3＝p3*(π*r²)*cosβ3；

右后油气混合缸体在车辆垂直方向所受力为f41＝f4*cosβ4＝p4*(π*r²)*cosβ4；

故四个油气混合缸体所受沿着垂直于车辆所停坡面的总力为

进一步，考虑车辆与所在坡面夹角为a，故车辆重力方向所受力为：

m＝f*cosα＝(f11+f21+f31+f41)*cosα

在长期使用中证明，由于计算误差、温度、车辆震动、矿山路况等因素影响，该计算值并不准确，需要针对不同区间范围进行校正，通过长期数据积累和比对，形成了量与称重系数解释表，该表中对应不同范围有相应系数校正，所以实际重量为g1＝k*m＝k*(f1+f2+f3+f4)*cosa。

这时计算出的即为车厢加上矿车所装物料的总重量，在标定称重过程中，需要在空车平地时计算并记录车厢重量g2，由此可知实际物料重量为：

g＝g1-g2。

如图2所示，是本发明中非公路矿用自卸车装载监控记录系统的结构原理图。

非公路矿用自卸车装载监控记录系统，包括：车辆装载监控控制器1、装载监控数据模块2、车辆行驶状态模块3、装载监控显示模块4。装载监控数据模块2、车辆行驶状态模块3的输出端与车辆装载监控控制器1的信号输入端相连接，车辆装载监控控制器1的输出端与装载监控显示模块4的信号输入端相连接。

车辆检测系统控制器1根据车辆行驶状态模块3采集的当前行驶状态信息并结合物料重量g来检测和确认车辆拉运状态。车辆装载监控控制器1接收车辆行驶状态模块3已获得当前行驶状态信息，并根据所述当前行驶信息对是否记录班次、载重是否有效等逻辑进行判断和控制，其中当前行驶状态信息包括：装载制动信息、车速信息、车厢举升信息和档位信息。

装载监控数据模块2用于获取车辆的载重信息，包括：安装在左前油气混合缸体上的左前压力传感器21，安装在右前油气混合缸体上的右前压力传感器22，安装在左后油气混合缸体上的左后压力传感器23，安装在右后油气混合缸体上的右后压力传感器24，安装在车架上的倾角仪25。左前压力传感器21、前压力传感器22、左后压力传感器23、右后压力传感器24、倾角仪25的输出端分别与车辆装载监控控制器1信号输入端相连接。

左前压力传感器21、前压力传感器22、左后压力传感器23、右后压力传感器24分别测量出左前油气混合缸体、右前油气混合缸体、左后油气混合缸体、右后油气混合缸体上的压强p1、p2、p3、p4，四个油气混合缸体与车辆垂直方向夹角为车辆设计时固定值，安装在车架上的倾角仪25负责测量车辆与水平面夹角a，并通过控制器局域网络(controllerareanetwork，can)总线输出。车辆装载监控控制器1是该装载监控记录系统的处理中枢，它收集以上信息后能够计算出物料重量g。

车辆行驶状态模块3用于检测车辆当前的行驶状态信息，包括：安装在平台后侧的车厢举升开关31，驾驶室内的档位开关32、装载制动开关33以及安装在后侧车轮上的车速传感器34。

车厢举升开关31用于检测车厢是否处于举升或下落状态(车厢举升信息)，它的输出端与车辆装载监控控制器1信号输入端相连；档位开关32用于检测当前档位是否为空档、倒档或前进档(档位信息)，它的输出端与车辆装载监控控制器1信号输入端相连；装载制动开关33用于检测装载制动是否实施(装载制动信息)，它的输出端与车辆装载监控控制器1的信号输入端相连；车速传感器34用于检测当前车速值(车速信息)，它的输出端与车辆装载监控控制器1的信号输入端相连。

进行装载监控控制时，装载监控数据模块2实时检测采集以获得载重信息，其中载重信息包括：左前压力传感器21、前压力传感器22、左后压力传感器23、右后压力传感器24检测到的四个油气混合缸体的压力值，以及倾角仪25的数值(车辆所处坡面与水平面夹角)，进一步查找系统内预先设定的重量与装载监控系数解释表中对应系数，对应装载监控载重值进行校正。

如图3所示，是本发明中装载监控记录控制方法的流程图。

非公路矿用自卸车装载监控记录方法，包括以下步骤：

1、当行驶状态信号为车速信号为零时，进一步检测监控系统中设置的车辆空载标志位有效，车厢落下和装载制动实施，同时满足以上条件，则确定车辆满足装载状态。进一步检测两秒内载重值变化，当载重值变化超过装载监控系统内预设的单铲装载限定值时表明开始装载，此后实时比对两秒内载重变化值与所述单铲装载限定值，如果高于则铲数加1，记录装载铲数。

步骤101：车辆在启动开始运行后，车辆轻载；

步骤102：当车辆停车开始装载时，装载制动实施，车厢下落；

步骤103：车辆装载监控控制器1实时对比每2秒钟车辆载重值的变化，当载重值变化超过单铲装载限定值时，证明电铲开始给车辆装载物料；

步骤104：计算称重载重值；

步骤105：记录通过比对数据记录装载总铲数；

2、车辆装载监控控制器1进一步检测车辆车速，当车速非零，n秒消除车身抖动后，进一步判断当前载重量是否超过装载监控系统内预设的装载重量有效限定值，如果高出则判断该次装载有效，记录当前载重值，并设置装载监控记录系统内重载状态位为1。如果小于所述装载有效限定值，则该次装载无效，记录无效载重值并等待重新装载。

步骤106：装载完毕后，车辆驶向卸料点，此时车速非零，延时n秒(根据矿山路况确定)，以消除车身抖动；

步骤107：对比实时称重载重值，如果大于装载重量有效限定值(根据矿山要求设定，一般为矿山要求的满载最低重量值)，说明满足矿山要求，执行步骤109；否则执行步骤108；

步骤108：实时称重载重值小于装载重量有效限定值，该次装载无效；

步骤109：实时称重载重值大于装载重量有效限定值，重载位有效，此时记录有效班次、载重时间等相关信息；

步骤100：记录载重状态为载重标志位有效；

3、当装载监控记录系统内重载状态位为1时，车辆装载监控控制器1检测车辆行驶状态信息(车辆行驶状态信息包括车速信息、倒档信息和车厢举升信息)，根据所述车辆状态信息则进一步检测车厢下落后载重值是否低于装载监控系统内预设的车辆轻载设定限定值，如果低于车辆轻载设定限定值，则表明车辆卸载完成，空载状态有效，重载状态位置零，记录对应状态信息；如果高于车辆轻载设定限定值，则表明该次卸载无效，提示驾驶员重新卸载。卸料完成后进入新一轮装载判断。每次装载有效后记录对应班次信息等数据。

步骤111：重载位有效后，车辆装载监控控制器1判断车辆为停车状态，并且监控到车辆举升信号，当车厢举升卸料后，控制器检测实时载重量；

步骤112：判断卸料后载重值是否低于车辆轻载设定限定值(一般设定值较高，以防止驾驶员举升不卸料，伪造班次)，如果低于车辆轻载设定限定值，则表明卸料成功，轻载为有效，控制器进入下次称重循环中。如果高于车辆轻载设定限定值，则表明卸载无效，提示驾驶员卸料，从而杜绝了驾驶员伪造班次的现象。

本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。