旋挖钻机控制系统和旋挖钻的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋挖钻机控制系统和旋挖钻机。所述旋挖钻机控制系统包括控制服务器端和控制终端；所述控制服务器端包括显示模块、第一控制模块、第一协议转换模块和第一无线模块；所述控制终端包括传感器组、第二控制模块、第二协议转换模块和第二无线模块。该控制系统中，控制服务器端的第一控制模块和控制终端的第二控制模块之间可以实现无线双向通讯，并且两个控制模块都可以发送控制指令，由此操作人员可以结合具体工况设定不同控制指令实现控制的形成条件，通过CAN协议双向通讯保证数据传送具有较高的可靠性，保证对被控设备发送的控制指令的及时性和准确性，降低安全隐患。
【专利说明】旋拉钻机彳￡制系统和旋彳2钻机
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种旋挖钻机控制系统和旋挖钻机。
【背景技术】
[0002]旋挖钻机是一种取土成孔灌注粧施工机械，其动作原理主要是靠动力头驱动钻杆，实现回转斗旋向下转切削岩土，然后提升至孔外卸土，经周期性循环作业，直至成孔。旋挖钻机具有动力传动平稳以及效率高等优点，在灌注粧、连续墙、基础加固等多种地基等基础施工中得到广泛应用。
[0003]近年来，随着工程建设的脚步的加快，旋挖钻机的应用愈加频繁，并且随着施工需求的不断增加，对旋挖钻机的性能也相应地提出了更高的要求。例如，在施工过程中需要对旋挖钻机的驱动平台、钻杆及钻斗等的工作状态进行监控。为了实现上述功能，可以在旋挖钻机上增设控制系统，该控制系统的工作原理主要为:传感器器组采集被控部件的数据信息，该数据信息经过数据传送端通过无线信号发送给下车平台驾驶室内的控制器，控制器将该数据信息以预定的形式在显示器上显示，并根据该数据信息进行处理、发出控制指令，对被控部件进行控制。该控制系统的缺陷在于:旋挖钻机的施工环境大多较为复杂，由于电磁干扰等原因，数据传输端与控制器之间难免会发生通信中断或数据失真的情况，即信息传送可靠性差，这造成控制器不能及时发送控制指令，或者发生错误的控制指令，给施工带来潜在的安全隐患。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提出一种旋挖钻机控制系统，该控制系统发送的控制指令的及时性和准确性较高，有助于降低安全隐患。
[0005]由此，本发明提供了一种旋挖钻机控制系统，包括控制服务器端和控制终端；所述控制服务器端包括显示模块、第一控制模块、第一协议转换模块和第一无线模块；所述控制终端包括传感器组、第二控制模块、第二协议转换模块和第二无线模块；所述第一控制模块通过所述第一协议转换模块与所述第一无线模块连接；所述第二控制模块通过所述第二协议转换模块与所述第二无线模块连接；所述第一协议转换模块和所述第二协议转换模块均用于实现CAN (Controller Area Network，控制器局域网络)协议与以太网协议间的协议转换；所述第二控制模块用于根据接收的所述传感器组采集各设备的数据信息生成第二控制指令，并向所述第一控制模块反馈所述数据信息；所述显示模块用于显示所述第一控制模块所接收到的所述数据信息；所述第一控制模块用于生成第一控制指令，并将所述第一控制指令发送至所述第二控制模块；所述第一控制指令和所述第二控制指令均用于控制被控设备。
[0006]进一步地，所述传感器组通过CAN总线与所述第二控制模块相连
[0007]进一步地，所述第二控制指令包括复位指令，所述复位指令用于当所述第一无线模块与第二无线模块之间通信中断时，控制所述被控设备复位。
[0008]进一步地，所述第一无线模块和/或第二无线模块中的收发天线为三分天线。
[0009]进一步地，所述旋挖钻机控制系统还包括用于向所述控制终端供电的供电端，所述供电端包括:蓄电池、电源开关、稳压电源和无线开关控制模块；所述稳压电源与所述控制终端相连，所述开关电源设置于所述蓄电池和稳压电源之间；所述无线开关控制模块用于控制所述电源开关的通断。
[0010]进一步地，所述供电端还包括与所述蓄电池相连的充电模块。
[0011]进一步地，所述传感器组包括:磁致伸缩位移传感器、测深传感器和压力传感器中的一个或多个。
[0012]另一方面，本发明还提供一种旋挖钻机，所述旋挖钻机设置有上述任意一项所述的旋挖钻机控制系统。
[0013]进一步地，所述控制服务器端设置于下车平台；所述控制终端的第二控制模块、第二协议转换模块和第二无线模块设置于动力头。
[0014]进一步地，所述传感器组包括:设置于扩底油缸内的磁致伸缩位移传感器、设置于卷筒上的测深传感器，以及设置于液压系统中电磁阀和液压管路上的压力传感器。
[0015]本发明提供的旋挖钻机控制系统包括有控制服务器端和控制终端，控制服务器端的第一控制模块和控制终端的第二控制模块之间可以实现无线双向通讯，并且两个控制模块都可以发送控制指令，由此操作人员可以结合具体工况设定不同控制指令实现控制的形成条件，通过CAN协议双向通讯保证数据传送具有较高的可靠性，保证对被控设备发送的控制指令的及时性和准确性，降低安全隐患。
[0016]进一步地，通过设置在控制服务器端和控制终端出现通讯中断时，第二控制模块控制被控设备复位，由此防止电磁干扰等造成通信中断时，被控设备在失去监控的情况下进行危险操作，保证被控设备仍处于安全可控的状态，进一步提高施工的安全性。
[0017]进一步地，通过设置控制终端中的第二控制模块与传感器组通过CAN总线相连，可以一方面简化布线结构，便于及时处理故障；另一方面，传感器组中传感器的设置个数不受限于第二控制模块的插口个数，由此方便了后续的功能扩展。
[0018]进一步地，通过在无线模块中使用三分天线，可以防止控制服务器端或控制终端发生移动或转动时使二者产生通信死角，提高信号传输的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]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例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:
[0020]图1为本发明实施例提供的旋挖钻机控制系统的原理示意图；
[0021]图2为本发明实施例提供的旋挖钻机系统中供电端的原理示意图。
[0022]附图标记说明:
[0023]1 控制服务器端2 控制终端
[0024]11显示模块12第一控制模块
[0025]13第一协议转换模块 14第一无线模块
[0026]21传感器组22第二控制模块
[0027]23第二协议转换模块 24第二无线模块
[0028]31蓄电池32电源开关
[0029]33稳压电源35无线开关控制模块
[0030]34充电模块
【具体实施方式】
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明。
[0032]请参见图1，该图示出了本发明实施例提供的旋挖钻机控制系统的结构。该旋挖钻机控制系统包括控制服务器端1和控制终端2。
[0033]其中，上述控制服务器端1包括显示模块11、第一控制模块12、第一协议转换模块13和第一无线模块14 ;上述控制终端2包括传感器组21、第二控制模块22、第二协议转换模块23和第二无线模块24。
[0034]该控制系统中，第一控制模块12通过第一协议转换模块13与第一无线模块14连接；第二控制模块22通过第二协议转换模块23与第二无线模块24连接；第一协议转换模块13和第二协议转换模23块均用于实现CAN协议与以太网协议间的协议转换。
[0035]第二控制模块22用于根据接收的传感器组采集各设备的数据信息生成第二控制指令，并向第一控制模块12反馈所述数据信息。
[0036]显示模块11用于显示第一控制模块12所接收到的上述数据信息；第一控制模块12用于生成第一控制指令，并将该第一控制指令发送至第二控制模块22。
[0037]上述第一控制指令12和所述第二控制指令22均用于控制被控设备。
[0038]本实施例提供的控制系统用于对旋挖钻机的被控设备的工作状态进行监控。总体而言，控制终端2用于采集被控设备的实时数据信息，并将该数据信息通过协议转换后以无线信号的形式发送给控制服务器端1;同时其可以生成对被控设备进行控制的第二控制指令；控制服务器端1接收上述无线信号后经过协议转换后进行显示，同时生成第一控制指令反馈给控制终端2。
[0039]具体而言，上述控制终端2中:
[0040]传感器组21用于采集旋挖钻机被控设备实时的数据信息。传感器组中可以包括多种不同种类的传感器，本领域技术人员可以根据被控设备的属性以及所需获得的数据信息选择相应的传感器。传感器组21的种类包括但不限于磁致伸缩位移传感器、测深传感器和压力传感器中的一种或多种。更具体而言，当需要获取扩底钻斗的工作状态时，可以在扩底油缸内设置磁致伸缩位移传感器；又如，需要获取钻杆的下放深度时，可以在卷筒上设置测深传感器，该测传感器通过记录卷筒的转动圈数和周长得到钻杆的下放深度；再如，需要获取旋挖钻机的液压系统的状态时，可以在液压系统中的电磁阀和液压管路上设置压力传感器。
[0041]第二控制模块22用于接收传感器组21发送的数据信息。第二控制模块22优选与传感器组21通过CAN总线相连，由此，一方面可以简化布线结构；另一方面，传感器组中传感器的设置个数不受限于第二控制模块22的插口个数，由此方便了后续的功能扩展(比如在传感器组中新增传感器)。第二控制模块22接收上述数据信息后可以生成第二控制指令，该第二控制指令可以控制被控制备；同时，其还将该数据信息发送给第二协议转换模块23，第二协议转换模块23用于实现CAN协议和以太网协议间的转换，由此传感器组发送的CAN协议数据信息被转换成以太网协议数据信息。该以太网协议数据再通过第二无线模块24发送给控制服务器端1。
[0042]控制服务器端1中:
[0043]第一无线模块14用于接收上述第二无线模块24发送的以太网协议数据信息，从而实现了控制服务器端1与控制终端2的通信。进一步地，为了防止控制服务器端1或控制终端2发生移动或转动时二者产生通信死角，上述第一无线模块14和/或第二无线模块24中的收发天线优选为三分天线。上述第一无线模块14和第二无线模块24的无线频率收发范围可以为2.412GHz?2.472GHz。
[0044]第一协议转换模块13与上述第二协议转换模块23的功能类似，其可以将第一无线模块14接收的以太网协议数据转换成控制器可识别的CAN协议数据，以便发送给第一控制器模块12。第一控制模块12接收到上述数据信息后生成第一控制指令；同时，显示模块11显示第一控制模块12接收的数据信息，以便操作人员及时获得旋挖钻机被控设备的实时工况。
[0045]第一控制模块12生成的第一控制指令再通过第一协议转换模块13进行协议转换(CAN协议转换以成网协议)后发送给第一无线模块14，第一无线模块14再将数据发送给第二无线模块24，第二无线模块24接收到数据后经过第二协议转换模块23进行协议转换后发送给第二控制模块22，由此第二控制模块22接收到第一控制模块12发送的第一控制指令，第二控制模块22据此第一控制指令对被控设备进行相应控制。更具体而言，对相应被控设备的执行元件(阀、油缸等)进行控制，以调整被控设备的工作状态。
[0046]上述第二控制模块22生成的第二控制指令和第一控制模块12生成的第一控制指令均可以直接对被控设备进行控制。本领域技术人员可以结合具体工况设定不同控制指令实现控制的形成条件。通过CAN协议双向通讯保证控制信号的可靠性。例如:第一控制模块12发送的第一控制指令可以包括开启指令和关闭指令，分别控制控制开始控制程序和关闭控制程序，在上述开始指令发送之后，和关闭指令发送之前，第二控制模块22发送的第二控制指令直接控制被控设备的动作。由于第二控制模块22与传感器组21之间通常是有线连接的，因此信息传送不易发生中断或失真，保证控制过程中控制指令的及时性和准确性，降低安全隐患。此外，作为本发明实施例的优选方案，上述第二控制指令可以包括复位指令，该复位指令用于当第一无线模块14与第二无线模块24之间通信中断时，控制被控设备复位。更具体而言为控制被控设备的执行元件复位，如阀回中位，液压油缸复位等。即第二控制指令在控制服务器端1和控制终端2通信中断时，实现被控设备的复位控制。由此防止电磁干扰等造成通信中断时，被控设备在失去监控的情况下进行危险操作，保证被控设备仍处于安全可控的状态，提高施工的安全性。
[0047]请参见图2，本实施例提供的旋挖钻机控制系统还优选设置有供电端，该供电端用于向控制终端2供电；该供电端包括:
[0048]蓄电池31、电源开关32、稳压电源33和无线开关控制模块35 ;
[0049]稳压电源33与控制终端2相连，开关电源32设置于蓄电池31和稳压电源33之间；
[0050]无线开关控制模块35控制电源开关32的通断。
[0051]该供电端用于对控制终端2的电气元件供电。该供电端中，电源开关32用于导通或切断蓄电池31与控制终端2之间的通路。而无线开关控制模块35则用于控制电源开关32的通断，由此便于操作人员控制控制终端得电(开机)或失电(关闭)。尤其是对于控制终端2设置位置较高的情况，极大地方便了操作人员对于控制终端开闭的控制，而无需攀爬至高处进行相应操作。稳压电源33用于将蓄电池31的输出电压转化为稳定的可用电压(如转换为24V电压)。
[0052]进一步地，该供电端还可以包括与蓄电池31相连的充电模块34。该充电模块34用于对蓄电池31进行充电，以保证蓄电池31可以持续供电。该充电模块34具体可以包括发电机和充电线，发电机通过充电线与蓄电池相连。
[0053]由上述内容可知，本发明实施例提供的旋挖钻机控制系统具有如下优点:
[0054]1、控制服务器端的第一控制模块和控制终端的第二控制模块之间可以实现无线双向通讯，并且两个控制模块都可以发送控制指令，由此操作人员可以结合具体工况设定不同控制指令实现控制的形成条件，通过CAN协议双向通讯保证数据传送具有较高的可靠性，保证对被控设备发送的控制指令的及时性和准确性，降低安全隐患。进一步地，还可设置在控制服务器端和控制终端出现通讯中断时，使第二控制模块控制被控设备复位，由此防止电磁干扰等造成通信中断时，被控设备在失去监控的情况下进行危险操作，保证被控设备仍处于安全可控的状态，进一步提高施工的安全性。
[0055]2、控制终端中的第二控制模块与传感器组通过CAN总线相连，因此，一方面简化了布线结构，便于及时处理故障；另一方面，传感器组中传感器的设置个数不受限于第二控制模块的插口个数，由此方便了后续的功能扩展。
[0056]3、在无线模块中使用三分天线，以防止控制服务器端或控制终端发生移动或转动时使二者产生通信死角，提高信号传输的可靠性。
[0057]本发明另一实施例提供一种旋挖钻机，其设置有上述实施例提供的旋挖钻机控制系统。具体而言，旋挖钻机控制系统中的控制服务器端1可以设置于下车平台(如驾驶室内)；控制终端2的第二控制模块、第二协议转换模块和第二无线模块设置于动力头。
[0058]控制终端2中的传感器组21可以包括:设置于扩底油缸内的磁致伸缩位移传感器、设置于卷筒上的测深传感器，以及设置于液压系统中电磁阀和液压管路上的压力传感器。由此可以获得扩底钻斗的扩底状态、钻杆深度以及液压系统压力的信息。
[0059]由于上述任一种旋挖钻机控制系统具有上述技术效果，因此，设有该旋挖钻机控制系统的旋挖钻机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。
[0060]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种旋挖钻机控制系统，其特征在于，包括控制服务器端(1)和控制终端(2); 所述控制服务器端(1)包括显示模块(11)、第一控制模块(12)、第一协议转换模块(13)和第一无线模块(14);所述控制终端(2)包括传感器组(21)、第二控制模块(22)、第二协议转换模块(23)和第二无线模块(24); 所述第一控制模块(12)通过所述第一协议转换模块(13)与所述第一无线模块(14)连接；所述第二控制模块(22)通过所述第二协议转换模块(23)与所述第二无线模块(24)连接；所述第一协议转换模块(13)和所述第二协议转换模块(23)均用于实现CAN协议与以太网协议间的协议转换； 所述第二控制模块(22)用于根据接收的所述传感器组(21)采集各设备的数据信息生成第二控制指令，并向所述第一控制模块(12)反馈所述数据信息； 所述显示模块(11)用于显示所述第一控制模块(12)所接收到的所述数据信息；所述第一控制模块(12)用于生成第一控制指令，并将所述第一控制指令发送至所述第二控制模块(22)； 所述第一控制指令和所述第二控制指令均用于控制被控设备。
2.根据权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述传感器组(21)通过CAN总线与所述第二控制模块(22)相连。
3.根据权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述第二控制指令包括复位指令，所述复位指令用于当所述第一无线模块(14)与第二无线模块(24)之间通信中断时，控制所述被控设备复位。
4.根据权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述第一无线模块(14)和/或第二无线模块(24)中的收发天线为三分天线。
5.根据权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述旋挖钻机控制系统还包括用于向所述控制终端(2)供电的供电端，所述供电端包括: 蓄电池(31)、电源开关(32)、稳压电源(33)和无线开关控制模块(35); 所述稳压电源(33)与所述控制终端(2)相连，所述开关电源设置于所述蓄电池(31)和稳压电源(33)之间； 所述无线开关控制模块(35)用于控制所述电源开关(32)的通断。
6.根据权利要求5所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述供电端还包括与所述蓄电池(31)相连的充电模块(34)。
7.根据权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述传感器组(21)包括:磁致伸缩位移传感器、测深传感器和压力传感器中的一个或多个。
8.—种旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机设置有权利要求1至7任意一项所述的旋挖钻机控制系统。
9.根据权利要求8所述的旋挖钻机，其特征在于，所述控制服务器端(1)设置于下车平台；所述控制终端⑵的第二控制模块(22)、第二协议转换模块(23)和第二无线模块(24)设置于动力头。
10.根据权利要求8所述的旋挖钻机，其特征在于，所述传感器组(21)包括:设置于扩底油缸内的磁致伸缩位移传感器、设置于卷筒上的测深传感器，以及设置于液压系统中电磁阀和液压管路上的压力传感器。
【文档编号】E21B44/00GK104500023SQ201410693714
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】张晨亮, 周浩 申请人:北京市三一重机有限公司