液压抓斗冲击及姿态监控系统和监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液压抓斗，具体的来说涉及抓斗冲击及姿态监控系统和监控方法。
【背景技术】
[0002]液压抓斗是一种可远程操控的抓取类吊具，在某些工作环境下抓斗距离操作人员有数十米甚至几十米的距离。故传统液压抓斗工作时，极易出现由于操作失误所造成的抓斗与斗池及其他硬障碍发生撞击的情况。同时，由于抓斗在工作时会出现承载不均匀的情况，造成抓斗歪斜而导致液压油倒出、油栗无法正常抽油等故障，严重影响液压抓斗工作安全及设备可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种液压抓斗冲击及姿态监控系统，以及利用该系统进行的监控方法。
[0004]为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的:
[0005]液压抓斗冲击及姿态监控系统，其特征在于，包括:
[0006]传感器单元，该单元内包含若干传感器，传感器安装在抓头上；
[0007]数据采集及监控单元，该单元与传感器单元连接并读取传感器单元的数据，分析传感器参数，传输图像和指令；
[0008]显示终端及比较单元，该单元与数据采集及监控单元连接，显示来自数据采集及监控单元数据，根据数据控制液压抓斗的工作状态。
[0009]所述传感器单元，包含抓斗主体姿态/加速度传感器与抓瓣姿态/加速度传感器；其中，抓斗主题姿态/加速度传感器安装于抓斗主受力支架上并与支架刚性连接;抓瓣姿态/加速度传感器主要安装于抓瓣上，并通过固定支架与抓瓣刚性连接。
[0010]所述数据采集及监控单元，包括数据采集模块、控制模块及通讯模块组成;其中，数据采集模块连接传感器模块，并在工作时通过数据线采集传感器参数;控制模块与数据采集模块连接，并对采集的数据与记录在寄存器内的各传感器许用数值进行对比及分析，当有传感器参数处于超限等异常情况下，该模块通过通讯模块将异常数据上传至现场显示终端;在重要工工作参数出现异常或者接受现场显示终端所上传的停机指令时，该系统将主动切断液压阀块的控制电路，从而实现系统带故障停用;直至完成系统维修并清除故障码;所述通讯模块为无线或有线通讯系统，通过通讯模块将数据采集及监控单元与现场显示终端连接。
[0011]所述显示终端及比较单元，包括通讯模块、控制模块、显示模块、GPRS模块;通讯模块通过有线通讯模式与电子防拆标签读取模块连接，接收电子防拆标签读取模块所读取的防拆标签识别码;控制模块主要对读取的防拆标签识别码进行对比与识别，并可通过自动判定和远程遥控控制液压抓斗换向电磁阀控制线的通断；显示模块用于显示抓斗的工作图像;GPRS模块用于远程数据传输，并通过远程数据链与远程基站进行通讯。
[0012]液压抓斗冲击及姿态监控方法:包括以下步骤:
[0013]a)传感器单元分别将抓斗主体姿态/加速度传感器与抓瓣姿态/加速度传感器的数据上传至数据采集及监控系统；
[0014]b)数据采集及监控单元按时序分别记录各数据采集通道的数值，通过I/O转换将模拟量信号转换为数字信号，并与储存在监控系统中的各物理量许用区间进行对比；当各传感器物理量在许用范围内，监控系统不介入抓斗控制，各传感器采集参数通过通讯模块传输至现场显示终端系统予以显示与记录；
[0015]c)当操作失误或其他原因导致抓斗过度倾斜或轻微撞击斗池时，部分非主要工作系统物理量监控数值超过许用区间;数据采集及监控单元根据预编写的故障判定算法对发生倾斜或碰撞的系统进行记录(包括倾斜角度、倾斜方向、碰撞方向、碰撞加速度、碰撞部位等信息)，并将故障代码上传至现场显示终端系统;现场显示终端系统通过声光报警提示操作人员;并通过GPRS模块将故障代码、出现时间和其他信息上传至远程终端；
[0016]d)当传感器检测物理量严重超限或重要参数超限时，(如抓斗发生严重碰撞或严重倾斜)，考虑到抓斗可能已经受到破坏，数据采集及监控系统在上传故障信息的同时将自动切断阀组的控制端，并进入故障保护模式，在此模式下，抓斗在完成张开动作后控制系统将锁定抓斗从而防止带故障运行导致更大的破坏，直至抓斗完成维修并清除故障代码。
[0017]所述的液压抓斗冲击及姿态监控方法，还可以通过差动算法计算各抓瓣与抓斗主受力支架所呈相对角度，配合液压油缸压力传感器从而判断指定抓瓣的相关信息。
[0018]有益效果，本系统能够很好地解决液压抓斗在使用过程中的冲击及由于倾斜所造成的液压抓斗故障，在事故发生后可以即时控制停车，减少损失。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明；
[0020]图1为本发明所述液压抓斗冲击及姿态监控系统传感器安装示意图。
[0021 ]图2液压抓斗冲击及姿态监控系统工作示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0023]液压抓斗冲击及姿态监控系统，包括三个单元。
[0024]参看图1，冲击及姿态传感器单元:该传感器模块包含抓斗主体姿态/加速度传感器与抓瓣姿态/加速度传感器;其中，抓斗主题姿态/加速度传感器安装于抓斗主受力支架上并与支架刚性连接(图中I处)。抓瓣姿态/加速度传感器主要安装于抓瓣上(图中Π处)，并通过固定支架与抓瓣刚性连接。每个抓瓣安装一个传感器，抓斗本体考虑到冗余度安装一至二个传感器，由于是三轴传感器故传感器安装方向没有影响，可以进行软件设置;安装方式为螺栓刚性连接。
[0025]数据采集及监控单元:该单元主要由数据采集模块、控制模块及通讯模块组成。其中，数据采集模块在工作时通过数据线采集传感器参数。控制模块主要功用为对采集的数据与记录在寄存器内的各传感器许用数值进行对比及分析，当有传感器参数处于超限等异常情况下，该模块通过通讯模块将异常数据上传至现场显示终端;在重要工工作参数出现异常或者接受现场显示终端所上传的停机指令时，该系统将主动切断液压阀块的控制电路，从而实现系统带故障停用。直至完成系统维修并重新启动。通讯模块主要功用为通过无线/有线通讯系统与现场显示终端连接。
[0026]所述显示终端及比较单元:该单元包含通讯模块、控制模块、显示模块、GPRS模块等。该系统通讯模块通过有线通讯模式与电子防拆标签读取模块连接，接收电子防拆标签读取模块所读取的防拆标签识别码。控制模块主要对读取的防拆标签识别码进行对比与识另|J，并可通过自动判定和远程遥控控制液压抓斗换向电磁阀控制线的通断。GPRS