应用于起重机吊臂的信号传输系统、方法以及起重机与流程

本发明涉及起重机控制技术领域，特别涉及一种应用于起重机吊臂的信号传输系统、一种应用于起重机吊臂的信号传输方法以及一种起重机。

背景技术：

起重机因功能需要，在吊臂的头部(伸缩端)安装有多种用电器，如风速仪、防过卷装置、高压报警装置等，这些用电器都需要通过起重机吊臂尾部的车载电源供电，这些用电器所收发的工作信号也需要从吊臂头部传输至吊臂尾部附近的车载控制模块。现有技术中，电力的供应与信号传输均需通过拉线盒的测距线缆进行传输，所述的拉线盒固定安装在吊臂主臂的基本臂上，其引出的测距电缆连接到吊臂头部，测距电缆内部为多芯电缆，主要用于为吊臂头部的用电器提供电源，以及支持用电器相关信号的传输。此外，在吊臂伸出时，吊臂头部牵引测距电缆将其从拉线盒中拉出，以测量吊臂伸出长度。

但是在实际使用中，随着起重机的功能增加，吊臂头部所安装的用电器也在增加，为传输信号及供电，拉线盒测距电缆的芯数也需要相应增加，同时也使得测距电缆整体变得越来越重，因为测距线缆自重增大导致拉线盒的测量结果的精度较低、误差较大，所以车载控制模块难以获得准确的测量结果。另一方面，由于拉线盒引出的电源线和信号线并行，传输的信号也容易受到干扰。铜芯的测距电缆也可能会因起重机移动被异物刮擦、拉扯或绝缘老化导致车辆电路受损。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明一种应用于起重机吊臂的信号传输系统、方法以及一种起重机，以提高拉线盒测量精度，避免传输的信号和电源共电缆所产生的干扰。

本发明所公开的一种应用于起重机吊臂的信号传输系统，包括：

设置在吊臂伸缩端的用电器模块，用于实施所述起重机的日常作业；

射频通信模块，用于建立射频通信网络；

车载控制模块，用于通过所述射频通信网络向所述用电器模块发送指令信息以及接收所述用电器模块的反馈信息；

设置在所述吊臂伸缩端的独立电源模块，用于为所述用电器模块供电。

进一步地，该系统还包括：与所述独立电源模块连接的发电单元，所述发电单元设置在所述吊臂伸缩端，用于为所述独立电源模块充电。

进一步地，所述发电单元包括：

发电风速仪，除了能为储能系统充电之外，还用于检测风速信息；

所述发电单元还用于通过所述射频通信网络反馈所述风速信息至所述车载控制模块。

进一步地，其特征在于，所述独立电源模块可拆卸的设置在所述吊臂伸缩端。

进一步地，所述射频通信模块包括：

用于建立所述射频通信网络以实现相互收发信息的第一射频单元和第二射频单元；

所述第一射频单元设置在所述吊臂伸缩端与所述用电器模块连接，所述第二射频单元与所述车载控制模块连接。

作为另一种优选方案，所述射频通信模块包括：路由端，用于建立所述路由型射频通信网络，其能够在第一射频单元和第二射频单元之间接收、转发信息；

实现相互收发信息的第一射频单元和第二射频单元；

所述第一射频单元设置在所述吊臂伸缩端与所述用电器模块连接，所述第二射频单元与所述车载控制模块连接。

进一步地，所述第二射频单元还用于向所述第一射频单元发送状态指令，以切换所述用电器模块至激活/休眠状态；

在所述激活状态下，所述用电器模块得电并实施所述日常作业；

在所述休眠状态下，所述用电器模块失电并停止所述日常作业。

进一步地，所述第一射频单元还与所述独立电源模块连接，用于：

在所述激活状态下控制所述用电器模块得电；

在所述休眠状态下控制所述用电器模块失电。

进一步地，还包括：

与所述车载控制模块连接的拉线测距装置，所述拉线测距装置用于检测所述吊臂的伸缩长度信息，并将所述伸缩长度信息反馈给所述车载控制模块。

进一步地，所述拉线测距装置包括拉线，所述拉线为金属丝线。

进一步地，所述独立电源模块接入所述射频通信网络，用于向所述车载控制模块反馈电量信息。

本发明还公开了一种应用于起重机吊臂的信号传输方法，包括：

车载控制模块通过射频通信网络向设置在吊臂伸缩端的用电器模块发送指令信息，以及接收所述用电器模块的反馈信息；

所述用电器模块用于根据所述指令信息实施所述起重机的日常作业；

其中，所述用电器模块通过设置在所述吊臂伸缩端的独立电源模块供电。

进一步地，所述独立电源模块通过设置在所述吊臂伸缩端的发电单元充电。

进一步地，所述发电单元包括用于检测风速信息的发电风速仪。

本发明所述的信号传输方法还包括：所述车载控制模块通过所述射频通信网络接收所述发电风速仪检测到的风速信息。

进一步地，所述射频通信模块包括：

用于建立所述非路由型射频通信网络以实现相互收发信息的第一射频单元和第二射频单元；

所述第一射频单元设置在所述吊臂伸缩端与所述用电器模块连接，所述第二射频单元与所述车载控制模块连接。

作为另一种优选方式，所述射频通信模块包括：

实现相互收发信息的第一射频单元和第二射频单元；

路由端，用于建立路由型的射频通信通信网络，其能够在第一射频单元和第二射频单元之间接收、转发信息；

所述第一射频单元设置在所述吊臂伸缩端与所述用电器模块连接，所述第二射频单元与所述车载控制模块连接。

进一步地，所述第二射频单元还用于向所述第一射频单元发送状态指令，以切换所述用电器模块至激活/休眠状态。

在所述激活状态下，所述用电器模块得电并实施所述日常作业；

在所述休眠状态下，所述用电器模块失电并停止所述日常作业。

本发明还公开了一种起重机，设有上述公开的应用于起重机吊臂的信号传输系统。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明一方面通过独立发电、充电的电源模块，避免设置传统的拉线盒引出的缆线进行供电，另一方面，采用射频网络进行通信，进一步避免设置所述的缆线进行通信，通过上述两方面的改机，有效减少了拉线盒的缆线的整体自重，不仅保证了使用拉线盒对吊臂伸缩度测量的准确性，还防止因多跟缆线并行造成的信号干扰。对于缆线也能够选用强度更高的材料制作，且不会存在测距电缆因起重机移动被异物刮擦、拉扯或绝缘老化导致车辆电路受损的情况。

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

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明实施例所述的信号传输系统的整体结构示意图；

图2为图1中虚线标记a部分的局部结构放大示意图；

图3为图1中虚线标记b部分的局部结构放大示意图；

图4为本发明实施例所述的所述信号传输的电路原理图；

图5为本发明实施例所述的用电器模块信号反馈的流程图。

附图标记说明：

101-第一射频单元102-第二射频单元

201-吊臂伸缩端202-吊臂

203-车体3-用电器模块

4-车载控制模块5-独立电源模块

6-发电单元

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例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实施例，并不用于限制本发明实施例。

如图1～4所示，本发明公开了一种应用于起重机吊臂的信号传输系统，包括以下部分：

(1)设置在吊臂伸缩端201的用电器模块3，用于实施所述起重机的日常作业，用电器模块3包括常见的用电器，例如：风速仪、防过卷装置、高压报警装置等，这些用电器都需要使用电源供电或电路连接，同时还需要与车载控制模块4进行通信，来接收相关指令、上报检测数据等。

(2)射频通信模块，用于建立射频通信网络，所述射频通信网络不依赖传统的线缆进行信息的传递，常见的，包括：wifi(wireless-fidelity，一种射频通信技术)网络、zigbee(紫蜂协议，一种短距离、低功耗的射频通信技术)网络等。

(3)车载控制模块4，用于通过所述射频通信网络接收所述用电器模块3的反馈信息以及向第一射频模块发送指令信息。值得一提的是，车载控制模块4本身是起重机等重型设备中常见的部分，因此本发明不再赘述。

(4)设置在所述吊臂伸缩端201的独立电源模块5，用于为所述用电器模块3供电，现有起重机的用电器模块3需要通过车载电源进行供电，而本发明的独立电源模块5能够单独为用电器模块3供电且与用电器模块3处于同侧，尽可能缩小了输电线缆的范围，也能够避免对射频通信网络所传递信号的干扰。

下面结合上述内容对该信号传输系统的实施方式做进一步说明：

系统的启动。独立电源模块5为用电器模块3中的各用电器供电，使其能够执行实施对应的日常作业，车载电源为车载控制模块4供电，使得车载控制模块4能够正常运行。其中，独立电源模块5和用电器模块3均设置于吊臂202的伸缩端，不必经过较长距离传输才能实现供电，具有更加简单的铺设结构及更少的实施成本，供电用的线缆也独立于现有的拉线盒中的线缆，即拉线盒中不再需要设置用于使车载电源为用电器模块3供电的输电线缆，本发明所公开的系统对于起重机整体而言，在保证起重机正常工作的同时，减少了拉线盒中的线缆数量，进而降低线缆自重，防止因线缆过重造成的拉线盒的测量精度低、误差大。

系统的运行，射频通信模块从车载电源和/或独立电源模块5得电，建立射频通信网络，该射频通信网络可以是点对点的在用电器模块3与车载控制模块4间传递信息，也可以是经过中转装置装置接收信息再转发给指定的接收目标。使用射频通信模块则可以省去现有的通信线缆，避免现有技术中多根线缆(输电线缆、通信线缆等)并行造成的信号易受干扰的问题，此外，拉线盒中也不再需要设置用于提供车载控制单元与用电器模块3之间通信的线缆，本发明所公开的系统对于起重机整体而言，在保证起重机本身正常收发信息的同时，减少了拉线盒中的线缆数量，进而降低线缆自重，解决了因线缆过重造成的拉线盒检测不准确、信号易受干扰等技术问题。

在本发明的一些实施例中，由于独立电源模块5设置在经常发生移动的吊臂伸缩端201，因此需要保证独立电源模块5在供电是与起重机外无线缆连接，否则可能会妨碍起重机的运行。因此，独立电源模块5可以使用可充电的蓄电池，例如铅蓄电池、锂蓄电池等，蓄电池需在为用电器模块3供电前先完成充电。具体的，可以分为机上充电和机下充电，所谓机下充电，是指将所述独立电源模块5从吊臂伸缩端201卸下，在使用对应充电器充好电后重新安装至吊臂伸缩端201，这种方式原理比较简单，可以采现有的可拆卸连接装置来安装独立电源模块5，具体结构不再详细说明。所谓机上充电，是指独立电源模块5位置不动，通过连接充电单元或发电单元6对其进行充电，充电单元是自身储电的装置，发电单元6自身并不储电，但是可以将机械能、风能、太阳能等转换为电能并为独立电源模块5充电，例如可以采用现有的太阳能发电机、风力发电机等。为实现所述的机上充电，本实施例中，所述独立电源模块5连有发电单元6，设置在所述吊臂伸缩端201的所述发电单元6用于为所述独立电源模块5充电。

出于对各发电单元6的转化效率、成本、结构复杂度的综合考虑，本实施例的发电单元6优选采用发电风速仪，发电风速仪主要包括两个功能：通过风能发电和检测风速，除了通过风能发电来为独立电源模块5充电，其检测风速也是车载控制模块4需要则获取的重要数据之一，一件装置同时实现了两个功能，进一步简化了用电器模块3的结构。独立电源模块5可集成于发电风速仪内，也可集成于第一射频单元当中，还可单独设置。

本实施例可以采用以下现有结构的发电风速仪，包括：电子显示屏、风速显示按钮、数据整理器、发电机、风速采集器、行星齿轮增速箱、转动轴、风轮、风轮轴、风速仪工作箱、湿度采集器、湿度显示按钮和壳体，其中，壳体内部设置有数据整理器，风速仪工作箱内设置有风速采集器以及设置在风速采集器一侧的发电机，发电机顶部设置有行星齿轮增速箱，行星齿轮增速箱与发电机通过转动轴连接，转动轴一侧设置有湿度采集器，转动轴与风轮轴固定连接，风轮轴与风轮固定连接。

通过上述公开的发电风速仪或其他现有的发电风速仪，即可实现对独立电源模块5的充电。此外，发电单元6也可以包含多个类型发电机共同发电，保证应付各种施工现场各种复杂的环境。

在本发明的一些实施例中，所述射频通信模块包括：能够相互收发信息的第一射频单元101和第二射频单元102，数据通过由上述的两个射频单元建立的射频通信网络在用电器模块3与车子控制单元间传输。其中，设置在吊臂伸缩端201的第一射频单元101与用电器模块3连接，第二射频单元102与车载控制模块4连接。例如，车载控制单元发送指令信息时，所述指令信息先传递至第二射频单元102，再通过所述无信通信网络传递至第一射频单元101，最后从第一射频单元101传递至用电器模块3，完成指令的下达；对于用电器上报反馈信息，其流程顺序与上述指令下达的数据传递顺序相反。在第二射频单元102与车载控制模块4之间传递的信息，发送方式可以是总线数据形式，或者转换成模拟量、数字量等硬线形式分别发出。

所述射频通信网络可以为直传型网络，该类型网络对应的射频通信模块主要包括两个收发端，即第一射频单元101和第二射频单元102，其中一端的射频单元直接发送信息至另一端的射频单元。这种类型的射频通信模块结构简单、方便安装，且通信效果较好，不会存在因并行线缆过多导致的信号干扰。

所述射频通信网络还可以为路由型网络，该类型网络对应的射频通信模块主要包括两个收发端(第一射频单元101和第二射频单元102)和一个路由端，路由端负责接收并转发信息，例如，车载控制单元发送指令信息时，所述指令信息先传递至第二射频单元102，再由第二射频单元102发送至路由端，然后路由端转发给第一射频单元101，最后发送至用电器模块3。

优选的，路由端还能够连接其他装置和系统的射频单元，进而形成施工现场各机械设备和控制终端的互联互通，便于控制和管理。

如图4所示，除用电器模块3，上述的发电风速仪中的传感器单元也用于检测风速信息，并发送风速信息至第一射频单元101，第一射频单元101通过射频通信网络传输至第二射频单元102，第二射频单元102转发给车载控制模块4，进而实现对吊臂202顶端风速的实时监测。

在本发明的一些实施例中，所述第二射频单元102还用于向所述第一射频单元101发送状态指令，以切换所述用电器至激活/休眠状态。第二射频单元102所发送的状态指令可以是与其单独连接的控制开关发出，或者由车载控制模块4发出。第一射频模块接收到该状态指令后，转发给与其连接的具有数据处理能力的装置，并通过该装置控制激活/休眠开关的通断。例如，第一射频单元101连有电磁继电器装置，其出于常开状态以保证用电器模块3断路，在收到激活的状态指令时，电磁线圈得电吸合，电磁继电器装置控制激活/休眠开关闭合，用电器模块3得电。对于采用其他现有的装置/结构来实施本发明所公开技术方案，本文不一一例举。

如图4所示的实施例，在电路结构上看，独立电源模块5并非直接向所述用电器模块3供电，而是先通过第一射频单元101后才能供电，其中，第一射频单元101内设有激活/休眠开关和信号处理单元，激活/休眠开关能够控制独立电源模块5与用电器模块3供电线路的开闭，信号处理模块能够处理分析第二射频单元102传输的状态指令，并根据状态指令控制激活/休眠开关的开闭。在所述激活状态下，激活/休眠开关闭合，用电器模块3得电并实施所述日常作业；在所述休眠状态下，激活/休眠开关断开，用电器模块3失电并停止所述日常作业。

通过上述独立电源模块5和射频通信模块的设置，有效减少了拉线盒(拉线装置)的拉线数量，进而降低了拉线的自重，减少拉线盒的测量误差。具体的，本实施例所公开的系统中，车载控制模块4与拉线测距装置连接，所述拉线测距装置用于检测所述吊臂202的伸缩长度信息，并将所述伸缩长度信息反馈给所述车载控制模块4。

优选的，拉线测距装置的拉线为金属丝线，具体可选用常见的钢丝绳等。金属丝线虽然是本领域常见的产品，但是对于现有技术的起重机，拉线除了测距更重要的作用在于输电和传递电信号，因此不能够使用金属丝线。而本发明通过上述的创造性的结构/构造的改进，既增加了拉线的强度使得拉线更加坚韧，又避免电缆类拉线因刮擦拉扯等意外或绝缘层老化造成的电路受损。

在本发明的一些实施例中，独立电源模块5接入所述射频通信网络，用于向所述车载控制模块4反馈电量信息，便于相关工作人员掌握独立电源模块5的电量，保证生产的正常进行。

本发明还公开了一种应用于起重机吊臂的信号传输方法，包括：

车载控制模块4通过射频通信网络向设置在吊臂伸缩端201的用电器模块3发送指令信息，以及接收所述用电器模块3的反馈信息；所述用电器模块3用于根据所述指令信息实施所述起重机的日常作业。其中，所述用电器模块3通过设置在所述吊臂伸缩端201的独立电源模块5供电。

本实施例所公开的信号传输方法与上述的信号传输系统，相对于现有技术具有同样的有效效果，此处不再赘述。

在本发明的一些实施例中，所述独立电源模块5通过设置在所述吊臂伸缩端201的发电单元6充电。

在本发明的一些实施例中，所述发电单元6包括用于检测风速信息的发电风速仪。

所述的信号传输方法还包括：

所述车载控制模块4通过所述射频通信网络接收所述发电风速仪检测到的风速信息。

在本发明的一些实施例中，所述射频通信模块包括：用于建立所述射频通信网络以实现相互收发信息的第一射频单元101和第二射频单元102。所述第一射频单元101设置在所述吊臂伸缩端201与所述用电器模块3连接，所述第二射频单元102与所述车载控制模块4连接。

在本发明的一些实施例中，所述射频通信模块包括：

路由端，用于建立所述射频通信网络；

接入所述射频通信网络以实现相互收发信息的第一射频单元101和第二射频单元102。

所述第一射频单元101设置在所述吊臂伸缩端201与所述用电器模块3连接，所述第二射频单元102与所述车载控制模块4连接。

在本发明的一些实施例中，所述第二射频单元102还用于向所述第一射频单元101发送状态指令，以切换所述用电器模块3至激活/休眠状态。在所述激活状态下，所述用电器模块3得电并实施所述日常作业；在所述休眠状态下，所述用电器模块3失电并停止所述日常作业。

如图5所示，基于状态指令用电器模块信息反馈的流程如下：

(1)上车上电，使得第一射频单元101和第二射频单元102都处于开启状态，能够收发信息。

(2)判断第一射频单元101当前是否处于休眠模式。

若处于休眠模式则唤醒/激活第一射频单元101，来为用电器模块3供电并获取用电器模块3反馈的工作信号；

若不处于休眠模式，则直接获取所述的工作信号；

(3)判断采集(获取)工作信号是否正常。

若不正常，则生成报警信息，并转换为通信数据；

若正常，则将工作信号转换为通信数据。

(4)将所述通信数据发送至第二射频模块102。

(5)传输至车载控制模块4，完成。

本发明还公开了一种起重机，该起重机设有上文各实施例所述的应用于起重机吊臂的信号传输系统，并能够使用/运行上文各实施例所述的应用于起重机吊臂的信号传输方法。

以下所公开的内容是上述各实施例所公开的应用于起重机吊臂的信号传输系统、方法以及起重机的一个优选的实施方式，应当理解的是，本发明公开及要求保护的内容不限于此。

如图1-4所示，对于现有任意型号、类型、功用的起重机，其车体203上铰接有可伸缩的吊臂202。该起重机设有应用于起重机吊臂的信号传输系统，该系统包括：

设置吊臂202的顶端(伸缩端)上的用电器模块3，具体包括若干用电器，如：过卷开关，角度传感器，高压报警器等。用电器模块3通过独立电源模块5供电，独立电源模块5与用电器模块3同侧设置。用电器模块3还通过射频通信模块与车载控制模块4实现通信连接，即车载控制模块4通过所述射频通信网络向所述用电器模块3发送指令信息以及接收所述用电器模块3的反馈信息。具体的，射频通信模块包括两个射频单元，其中，第一射频单元101设置在所述吊臂伸缩端201与用电器模块3连接，第二射频单元102与车载控制模块4连接。

起重机的信号传输系统还设有发电风速仪，主要由传感器单元和发电单元6组成，传感器单元用于检测并上传风速信号，发电单元6向独立电源模块5充电。

独立电源模块5，包括充电保护回路和储能部分，用于向第一射频单元101提供电源。

在该系统工作时，第一射频单元101向吊臂202头部(伸缩端)的用电器模块3配电，如臂端灯，角度传感器，高压报警器等。

吊臂202头部用电器模块3中部分/全部传感器或信号源向第一射频单元101发送信号，如过卷开关，角度传感器，高压报警器等。

第一射频单元101，用于将用电器模块3的各工作信号(包括独立电源模块5的电量信号)发送至第二射频单元102。第二射频单元102，用于接受第一射频单元101发出的信号并发送至车载控制模块4，所用电源不依靠独立电源模块5。其中，作为两射频单元传输数据的基础的射频通信网络可以为wifi(wireless-fidelity，射频通信网络)网络，或zigbee(紫蜂协议，一种短距离、低功耗的射频通信技术)网络等射频网络。第二射频单元102将收到的信号发送至车载控制模块4，通过总线将接收数据发送至车载控制模块4，或者将接收数据转换成模拟量、数字量信号传输至车载控制模块4。

本实施例在一些情况下，如第一射频单元101不能采集到正常信号，第一射频单元101将向第二射频单元102针对相应的信号发送报警信息；通讯故障时第二射频单元102不能收到第一射频单元101发出的射频信号，第一射频单元102发送提示信号至车载控制模块4。

本实施例中，第二射频单元102可通过射频网络控制第一射频单元101的工作状态，包括唤醒(激活)和休眠。

唤醒(激活)状态包括以下状态：

a、发电风速仪可以向独立电源模块5充电；

b、独立电源模块5向第一射频单元101送电，第一射频单元101向吊臂202头部其他用电器设备配电；

c、第一射频单元101采集其他设备(用电器模块3)发送的信号包括独立电源模块5的电量信号；

d、第一射频单元101向第二射频单元102通过工业现场射频网络(射频通信网络)发送信号，并准备接收休眠信号。

所述的休眠状态包括以下状态：

a、发电风速仪可以向独立电源模块5充电；

b、独立电源模块5继续向射频模块送电，但第一射频单元101停止向吊臂202头部其他设备配电；

c、第一射频单元101停止发送信号，仅接受唤醒信号；

d、第一射频单元101停止采集其他设备的信号。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例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实施例的保护范围。

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，本发明实施例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-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例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实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。