本发明涉及起重机安全监控技术领域，具体地涉及一种监视器、用于监视器方法、力矩限制系统及起重机。
背景技术：
力矩限制器是一种实时的起重机力矩安全监视器，正常工作时，通过力矩限制器的监视器可以实时查看起重机的臂长、角度、幅度、吊重以及力矩百分比等参数。当发生力矩超载时，可以立刻切断起重机朝危险方向的动作，以确保起重机的安全；同时，力矩限制器作为起重机的黑匣子，可以记录及查询起重机的工作情况及超载情况，当起重机发生事故时，力矩限制器是作为分析事故原因不可或缺的重要装置。
本申请发明人在实现本发明的过程中发现，现有的力矩限制器的主机及显示屏采用一体化设计，力矩限制器只能适用于出厂时设置好的固定型号起重机，如发生故障时需要更换同样型号的力矩限制器，不能用其它型号力矩限制器直接替代，通用性差；且因为采用固定式安装，在使用过程中无法自由移动，不便于工作人员实时查看起重机工况数据；并且如果力矩限制器发生故障，保存在主机存储模块内的标定参数、黑匣子数据(非法操作数据)等存在丢失风险，数据安全性差。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的力矩限制器的主机和显示屏采用一体化设计，通用性差且不能移动的缺点，提供一种监视器、用于监视器方法、力矩限制系统及起重机，所述监视器与力矩限制器主机分开设计，两者通过无线通信方式建立连接，一个力矩限制器主机可以同时与多个监视器相匹配，且工作人员可以随时随地通过监视器查看起重机的相关参数及状态。
为了实现上述目的，本发明提供一种监视器，该监视器包括：通信模块，用于实时接收多个数据帧；处理模块，用于：从所述多个数据帧中选择一个待处理数据帧；从所述待处理数据帧中提取与起重机型号相关联的主机ID号及起重机的运行参数；显示模块，用于显示所述起重机的运行参数。
可选的，该监视器还包括：算法库模块，用于存储不同型号的起重机的算法；所述处理模块还用于：根据所述主机ID号到所述算法库模块中调用对应的算法，并结合所述运行参数获得与所述主机ID号对应的起重机的实时吊重。
可选的，所述处理模块还用于从所述待处理数据帧中提取非法操作数据、标定参数以及起重特性表；所述监视器还包括：备份存储模块，用于存储与所述起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表。
可选的，该监视器还包括电池管理模块，用于为所述监视器中的用电设备供电。
可选的，所述处理模块通过所述通信模块将包括所述主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的数据帧发送至与所述监视器相配对的力矩限制器主机。
相应的，本发明还提供一种力矩限制系统，该系统包括：力矩限制器主机，该主机包括：数据采集模块，用于采集起重机的运行参数；处理模块，用于将存储的与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表与所述运行参数组成一个数据帧；无线通信模块，用于发送所述数据帧；以及上述的任一监视器。
可选的，所述无线通信模块还用于接收来自与其配对的监视器发送的所述主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的数据帧，所述处理模块还用于将所述主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表存储至存储模块。
相应的，本发明还提供一种起重机，该起重机包含上述的任一力矩限制系统。
相应的，本发明还提供了一种用于监视器的方法，该方法包括：实时接收多个数据帧；从所述多个数据帧中选择一个待处理数据帧；从所述待处理数据帧中提取与起重机型号相关联的主机ID号及起重机的运行参数；以及显示所述起重机的运行参数。
可选的，所述监视器中预先存储不同型号的起重机的算法，该方法还包括：根据所述主机ID号调用对应的算法；以及结合所述运行参数获得与所述主机ID号对应的起重机的实际吊重。
可选的，该方法还包括：从所述待处理数据帧中提取非法操作数据、标定参数以及起重特性表；以及存储所述与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表。
可选的，该方法还包括：将包括所述主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的数据帧发送至与所述监视器相配对的力矩限制器。
通过上述技术方案，将力矩限制器主机与监视器分开设计，并通过无线通信方式建立连接，使得监视器可以随时携带，不必安装在某一固定位置，便于工作人员随时通过监视器查看起重机的相关参数。并且，监视器可以从多个力矩限制器主机发送的多个数据帧中选择某一数据帧为待处理数据帧；一个力矩限制器主机所发送的数据帧也可以同时被多个监视器接收并处理，即一个力矩限制器主机可以同时与多个监视器相匹配，克服了原有力矩限制器主机与原显示屏之间必须固定一对一的关系。此外，在力矩限制器主机与监视器配对后，可以通过数据帧将主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表发送至监视器的备份存储模块进行存储以及备份，并且在更换力矩限制器主机以后，可以将所备份的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表恢复至新配对的力矩限制器主机的存储模块中，本发明所提供的监视器备能够备份重要数据，在工作过程中出现数据丢失或损坏的情况时，可以将所备份的数据恢复至力矩限制器主机，这样可以大大提高数据的安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有的力矩限制器的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的力矩限制器主机的结构示意图；
图3本发明一实施例提供的数据帧的结构图；
图4是本发明一实施例提供的监视器的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供的用于力矩限制器主机的方法的流程图；
图6是本发明一实施例提供的用于监视器的方法的流程图；
图7是本发明一实施例提供的监视器选定待处理数据帧的方法的流程图；
图8是本发明一实施例提供的用于监视器的方法的流程图；
图9是本发明一实施例提供的用于监视器的方法的流程图；
图10是本发明一实施例提供的用于监视器的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是现有的力矩限制器的结构示意图。如图1所示，现有的力矩限制器的主机与显示屏采用了一体化的设计，该主机集成了处理模块、显示屏、算法模块、存储模块以及数据采集模块，且显示屏仅具有显示功能。其中，现有的力矩限制器在出厂时均烧录了只适应于特定型号起重机的应用程序，并在力矩限制器的存储模块内保存了该型号起重机的标定参数、非法操作数据以及起重特性表。因此，不同车辆的力矩限制器不能直接替换，如果力矩限制器发生故障，则需要重新更换一台同样型号的力矩限制器，且原来力矩限制器内的标定参数和非法操作数据将丢失。丢失的标定参数需要重新通过起重机长度及角度的标定操作获得，而非法操作数据的丢失则不可挽回。因此，这样的力矩限制器系统，存在机型通用性差、非法操作数据易丢失的风险。
同时，由图1可知，由于力矩限制器采用了一体化的设计，主机与显示屏集成在一起，一般情况下力矩限制器固定安装在起重机操作室内，无法移动，但是在实际使用过程中，操作人员常常需要离开操作时去操作起重机的支腿伸缩、更换砝码等操作，此时如果需要查看起重机运行参数，只能重新返回操作时才能查看，由此带来很大的不便。
因此，本发明的目的是提供一种监视器、用于监视器方法、力矩限制系统及起重机，其采用了分体式设计，从而实现监视器的通用性和可移动性。
图2是本发明一实施例提供的力矩限制器主机的结构示意图。如图2所示，该力矩限制器主机包括：数据采集模块、处理模块、存储模块以及无线通信模块。数据采集模块用于采集起重机的运行参数，该运行参数包括起重机吊臂的长度、吊臂的角度、油缸压力、冷却液温度以及发动机转速中的一者或者多者；存储模块存储与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表；处理模块用于将所存储的与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表与运行参数组成一个数据帧，并通过无线通信模块发送该数据帧。其中，所发送的数据帧的结构如图3所示，数据帧包括主机ID号、运行参数、标定参数、非法操作数据以及起重特性表。
可选的，无线通信模块支持WIFI、蓝牙以及ZigBee中的一者或者多者，该无线通信模块还可以定期发送数据帧，例如每隔10ms发送一次数据帧。
其中，本发明该实施例提供的力矩限制器主机，还可以通过无线通信模块接收来自与其配对的监视器发送的数据帧，该数据帧包括与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表，并将所接收的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表存储至存储模块，即具有数据恢复的功能。
可选的，该力矩限制器主机发送的数据帧可同时被多个监视器所接收，即可以同时在多个监控终端上查看同一个起重机的相关参数。
本发明该实施例提供的力矩限制器主机可以固定安装在起重机上，通过无线通信模块与监视器进行数据交互。
力矩限制器主机分别与起重机的传感器及电控系统相连接。具体地，起重机的传感器和电控系统分别与数据采集模块相连接，数据采集模块通过起重机的传感器接收起重机吊臂的长度、角度以及油缸压力等数据；并通过电控系统接收冷却液温度以及发动机转速等数据。其中，所述传感器为安装于起重机吊臂上的长度传感器、角度传感器以及变幅油缸上的压力传感器。
其中，起重机的电控系统还用于为该力矩限制器主机供电。
其中，该力矩限制器主机还可以通过起重机的电控系统控制起重机动作。例如，当起重机超载时，力矩限制器主机通过起重机的电控系统输出信号控制电机停止动作或减速。
图4是本发明一实施例提供的监视器的结构示意图。如图4所示，该监视器包括处理模块、显示模块以及通信模块。其中，通信模块用于接收不同的力矩限制器主机发送的多个数据帧，其中，所述数据帧的结构如图3所示，数据帧包括：主机ID号、运行参数、标定参数、非法操作数据以及起重特性表；处理模块用于从多个数据帧中选择一个待处理数据帧，从待处理数据帧中提取与起重机型号相关联的主机ID号及起重机的运行参数，并通过显示模块显示该运行参数。所述运行参数包括起重机吊臂的长度、吊臂的角度、油缸压力、冷却液温度以及发动机转速中的一者或多者。
其中，处理模块通过以下步骤选择待处理数据帧：从多个不同的数据帧中提取各数据帧的主机ID号；判断各数据帧的主机ID号中是否具有先前选定的主机ID号；在各数据帧的主机ID号具有先前选定的主机ID号的情况下，将先前选定的主机ID号对应的数据帧作为所述待处理数据帧；在各数据帧的主机ID号不具有先前选定的主机ID号的情况下，将多个不同的数据帧中信号强度最强的数据帧作为所述待处理数据帧。
例如，监视器在开机以后，开始接收附近一定范围内的所有数据帧并提取各数据帧的主机ID号，在所有的主机ID号中选择以前连接过的主机ID号及其对应的数据帧作为待处理数据帧。
可选的，该通信模块还可以接收选定数据帧指令，即用户可以在处理模块接收多个数据帧后，手动选择待处理数据帧。
例如，如果在所有的主机ID号中没有以前选择过的主机ID号，用户可以通过显示模块输入选择数据帧指令，以确定用户想要连接的力矩限制器主机及其对应的起重机。
可选的，由于起重机体积较大，且多个起重机之间的距离较远，因此，在一般情况下，信号强度最强的数据帧是由与监视器距离最近的力矩限制器主机发出的。如果在处理模块接收多个数据帧30s(该时间可根据实际工作需要自行设定)内没有接收到选定数据帧指令，则可以选择信号强度最强的数据帧作为待处理数据帧。
可选的，用户还可以切换待处理数据帧。例如，一个监视器在工作过程中需要连接另外一个力矩限制器主机时，用户还可以在显示模块中调出周围所有数据帧对应的主机ID号，并输入选择某一主机ID号的指令，监视器在将上一个与其连接的力矩限制器主机发送的数据帧中的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表存储后，开始与切换后的力矩限制器主机相连接，接收该主机所发送的数据帧并存储其主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表。
其中，所述通信模块支持WIFI、蓝牙以及ZigBee中的一者或者多者。
其中，所述监视器还包括电池管理模块，用于为监视器中的用电设备供电。
本发明该实施例提供的监视器可以通过无线传输的方式接收来自力矩限制器主机的信号，因此，该监视器不必采取固定安装的方式，即使工作人员不在驾驶室，也可以通过携带该监视器实时查看起重机的工况参数。
可选的，本发明所提供的监视器还包括算法库模块，该算法库模块存储了不同型号起重机的算法。例如，可以根据需要存储市场上现有的所有型号起重机的算法。
其中，处理模块接收数据帧，提取数据帧内与起重机型号相关联的主机ID号、起重机的运行参数以及主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表后，可以根据主机ID号调用算法库模块中的相应算法，并根据起重机的运行参数计算出起重机的吊重参数。
例如，确定某一主机ID号对应的起重机的型号，根据所检测的吊臂的长度、角度以及油缸的压力等参数，结合算法库模块中的相应算法，可计算出起重机的实际吊重、再根据实际吊重与额定吊重的比值可确定力矩百分比等。
其中，显示模块可以显示起重机的运行参数、主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表以及通过计算得出的吊重参数等数据，以便于工作人员查看。
本发明该实施例提供的监视器的算法库模块内可以存储所有型号起重机的算法，可根据主机ID号对应的起重机型号调用算法库模块中的相应算法，这样使得一台监视器可以适应不同的力矩限制器主机，具有很好的通用性。
本发明提供的监视器还可以包括备份存储模块。其中，处理模块在接收多个数据帧并确定待处理数据帧后，从该待处理数据帧中提取与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表，并将该主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表存储至备份存储模块。
可选的，监视器可以在备份存储模块中存储不同主机ID号对应的非法操作数据、标定参数以及起重特性表。例如，监视器在工作过程中与不同的力矩限制器主机连接过，且不同的力矩限制器主机对应不同的主机ID号以及不同的非法操作数据、标定参数以及起重特性表，因此，监视器可以在备份存储模块中根据主机ID号划分出多个存储区域，以存储不同主机ID号对应的非法操作数据、标定参数以及起重特性表。
其中，处理模块通过通信模块接收与该监视器相配对的力矩限制器主机定期发送的数据帧，从该定期发送的数据帧中提取主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表，并覆盖之前所存储的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表。
其中，通过显示模块接收到备份主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的指令时，处理模块将最后一次存储的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表组成数据帧，并通过通信模块发送该数据帧，与该监视器相配对的力矩限制器主机接收该包括主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的数据帧，并将该数据帧存储至力矩限制器主机的存储模块。
例如，在监视器与新的力矩限制器主机配对后，用户可以在显示模块点击备份数据按钮以形成备份主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的指令，监视器的处理模块将最后一次存储的标定参数、非法操作数据和起重特性表组成一个数据帧，发送至与其相配对的力矩限制器主机。可选的，在监视器存储有多个主机ID号及其对应的非法操作数据、标定参数以及起重特性表时，用户还可以通过显示模块确定想要恢复数据的力矩限制器主机对应的主机ID号。
其中，处理模块还可以在接收到查看非法操作数据的指令后，将所存储的非法操作数据通过显示模块显示，以实现非法操作数据查询功能。
本发明该实施例提供的监视器可以备份与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表，可以在以前的力矩限制器主机发生故障或损坏时，将最近一次所存储的与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表恢复至力矩限制器主机，可以提高数据存储的安全性，还可以减少更换力矩限制器主机后的长度，角度重新标定的工作。
图5是本发明一实施例提供的用于力矩限制器主机方法的流程图。该方法用于力矩限制器主机，力矩限制器主机可固定安装在起重机上。如图5所示，该方法可包括以下步骤：采集起重机的运行参数；将所存储的与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表与运行参数组成一个数据帧；以及发送数据帧。
其中，起重机的运行参数包括重机吊臂的长度、吊臂的角度、油缸压力、冷却液温度以及发动机转速中的一者或多者；且所述主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表存储在力矩限制器主机内的存储模块中。
其中，所述数据帧可以定期被发送。
其中，力矩限制器主机发送的数据帧可同时被多个监视器接收。
本发明提供的用于力矩限制器主机的方法还包括：接收来自与力矩限制器主机配对的监视器发送的包括主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的数据帧；以及将所述主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表存储至存储模块。
图6是本发明一实施例提供的用于监视器的方法的流程图。该方法用于监视器，该监视器可以随身携带，不用固定安装。如图6所示，该方法可以包括以下步骤：接收多个数据帧；从多个数据帧选择一个待处理数据帧；从待处理数据帧中提取运行参数；以及显示运行参数。
其中，运行参数包括重机吊臂的长度、吊臂的角度、油缸压力、冷却液温度以及发动机转速中的一者或多者。
其中，所接收的数据帧由力矩限制器主机发送。可选的，该数据帧可由力矩限制器主机定期发送。
图7是本发明一实施例提供的监视器选定待处理数据帧的方法的流程图。从多个数据帧中选择一个待处理数据帧的方法如图7所示，该方法包括：从多个数据帧提取各数据帧的主机ID号，在各数据帧的主机ID号具有先前选定的主机ID号的情况下，将先前选定的主机ID号对应的数据帧作为待处理数据帧；在各数据帧的主机ID号不具有先前选定的主机ID号的情况下，将多个数据帧中信号强度最强的数据帧作为待处理数据帧。
其中，该从多个数据帧中选择一个待处理数据帧的方法还可以包括：在各数据帧的主机ID号不具有先前选定的主机ID号的情况下，若在30s之内，接收到选定主机ID号的指令，则以所选定主机ID号对应的数据帧作为待处理数据帧；否则在30s后选择信号强度最强的数据帧作为待处理数据帧。
其中，该过程还可以包括：在已选定待处理数据帧后，接收到切换并重新选定主机ID号的指令时，选择重新选定的主机ID号对应的数据帧作为待处理数据帧。
本发明该实施例提供的用于监视器的方法还可以包括：预先存储不同型号起重机的算法；根据主机ID号调用对应的算法；以及结合所述运行参数获得与所述主机ID号对应的起重机的实际吊重。
可选的，该方法还可以包括：根据主机ID号调用对应的算法，结合起重机的实际吊重获得力矩百分比。
可选的，该方法还包括显示运行参数、实际吊重、力矩百分比中的一者或多者。
图8是本发明一实施例提供的用于监视器的方法的流程图。与图6所示的一实施例提供的用于监视器的方法相比，该方案还可以将与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表进行备份，避免在更换力矩限制器主机后重新进行吊臂的长度、角度标定等工作。
具体而言，该用于监视器的方法包括：接收多个数据帧；从多个数据帧选择一个待处理数据帧；从待处理数据帧中提取与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表；以及存储主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表。
图9是本发明一实施例提供的用于监视器的方法的流程图。与图8所示的一实施例提供的用于监视器的方法相比，该方案还可以将所备份的与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表恢复至力矩限制器主机。
具体而言，该用于监视器的方法还包括：将包括主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的数据帧发送至与监视器相配对的力矩限制器主机。
可选的，通过显示模块或者通信模块接收到备份主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表的指令后，将包括主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表组成一个数据帧，将该数据帧发送至与该监视器相配对的力矩限制器主机，力矩限制器主机接收该数据帧后，可以提取数据帧中的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表，并将所述数据存储至力矩限制器主机的存储模块。
图10是本发明一实施例提供的用于监视器的方法的流程图。如图10所示，该用于监视器的方法包括：
接收周围所有的数据帧；
提取数据帧内的与起重机型号相关联的主机ID号，并将主机ID号按照数据帧信号强度排序；
在所述数据帧中不包括先前确定主机ID号的情况下，
30s后选择信号强度最强的数据帧作为待处理数据帧；
在所有数据帧中包括先前选定主机ID号的情况下，
选择该主机ID号对应的数据帧为待处理数据帧；
根据所确定的主机ID号对应的起重机型号以及所提取的运行参数调用算法库模块中的相应算法，计算出吊重参数，吊重参数包括实际吊重、力矩百分比等；
显示吊重参数和运行参数；
存储从待处理数据帧中提取的与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表；
在接收到非法操作数据查询指令的情况下，显示非法操作数据；
在接收恢复数据指令的情况下，将所存储的与起重机型号相关联的主机ID号、非法操作数据、标定参数以及起重特性表恢复至力矩限制器主机；
在接收到更改主机ID号指令的情况下，切换到新的主机ID号，重新开始工作。
有关本发明提供的上述力矩限制器主机工作方法和监视器工作方法的具体细节及益处，可参阅上述针对本发明提供的上述力矩限制器主机和监视器的描述，于此不再赘述。
相应的，本发明一实施例还提供一种力矩限制系统，该系统包含上述的力矩限制器主机和监视器。
相应的，本发明一实施例还提供一种起重机，该起重机包含上述的力矩限制系统。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。