专利名称：矿用自卸车智能管理与控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于车辆控制技术领域，特别是一种矿用自卸车智能管理与控制装置。
背景技术：
近年来，由于矿用自卸车发展过快，而行业标准不统一、可靠性不高、管理监控手段能力不强等因素已成为影响我国矿用自卸车总体技术水平发展的瓶颈。一些汽车用户为追求短期利益，不遵守安全操作规范，使矿用自卸车长期超负荷、超强度运转，造成故障频发、损耗严重，严重缩短了矿用自卸车的使用寿命。另外，大多数汽车生产企业对矿用自卸车的销售采用分期付款方式，如何对销售后的矿用自卸车进行跟踪定位，确保购买方按时支付购车尾款，从而保障矿用自卸车生产企业合法利益，是目前矿用自卸车售后管理的技术难点。现有的车载智能终端，主要应用于车辆GPS定位与导航、车辆状态信息实时监控等。中国专利实用新型专利授权说明书申请号:201120245487.1，
公开日:2012.1.4公开了一种车载物流信息终端，包括基于ARM开发板的硬件电路，该硬件电路至少集成ARM开发板、GPS模块、3G模块和RFID模块、物流RFID标签、基于嵌入式Linux和ARM技术的硬件电路驱动模块、输入输出模块、以及基于GIS技术的系统管理模块。该车载物流信息终端可实时向物流企业发送车辆·状态信息，如路线信息、速度信息、车载货物详情等，使物流企业能够对物流运输过程中的货物监控管理、物流需求信息管理、车辆监控管理等环节提供强有力的决策基础，提高物流管理工效和客户满意度，实现经济效益最大化及其实现途径的最优化。中国专利发明专利申请公开说明书申请号:200610026881.X，
公开日:2007.11.28公开了一种实时采集与发布行车记录的车载终端，通过主控单元I/O 口进行行车记录状态实时采集，利用GPRS或CDMA模块，通过RS232 口与主控单元连接，在嵌入式Linux操作系统中，通过PPP拨号网络协议，使车载终端通过无线通信网络与Internet互联互通，实现行车记录的实时采集与发布的硬软件结合的装置。行车记录的数据包括车辆状态、速度和时间。中国发明专利授权公告说明书申请号:201010251136.1，
公开日:2010.11.17公开了一种露天矿用自卸车车载称重系统，包括PC机、主控制器、压力传感器、双轴倾斜计、超载信号灯、满载信号灯、空载信号灯、电源、制动锁定开关、车厢举升开关、车速传感器。可以对大吨位露天矿用自卸车载荷自动进行测量、显示、记录和超载报警。尽管上述车载式智能终端能够实现车辆状态实时监控，GPS跟踪定位，服务管理等功能，但都不具备矿用自卸车所需的防止用户超载使用导致质量纠纷、未支付尾款限制用户使用等管理与控制功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿用自卸车智能管理与控制装置，其具有防止用户超载使用、尾款未支付限制用户使用的功能。实现本发明目的的技术解决方案为:一种矿用自卸车智能管理与控制装置，其包括矿用自卸车自带的蓄电池/发电机电路、组合仪表、油压传感器、气压传感器1、气压传感器I1、燃油传感器、温度传感器、转速传感器，还包括ARM微控制器、电源模块、锂电池、电源电路、LED驱动电路、LED显示屏、GPS/GPRS模块、串口通信电路、SD存储卡、数据储存电路、震荡信号电路、JTAG电路、键盘电路、蜂鸣器报警电路、称重传感器、称重调理电路、转速调理电路、仪表控制电路、非法使用控制电路、熄火电路、取力器电路和气路调压电路；所述电源电路、震荡信号电路、JTAG电路、键盘电路、称重调理电路和转速调理电路的输出端与所述ARM微控制器的输入端连接；所述的震荡信号电路为ARM微控制器提供时序控制信号，JTAG电路是ARM微控制器的程序下载电路；所述LED驱动电路、蜂鸣器报警电路、非法使用控制电路和仪表控制电路的输入端与所述ARM微控制器的输出端连接；ARM微控制器控制非法使用控制电路实现对非法使用的发动机熄火和液压升举失效，ARM微控制器控制蜂鸣器报警电路实现对非法使用的报警提示；所述串口通信电路和数据存储电路与所述ARM微控制器双向连接；所述GPS/GPRS模块与串口通信电路双向连接；GPS/GPRS模块通过GPS定位矿用自卸车地理位置，将定位信息通过GPRS发送至矿用自卸车远程管理与控制中心，并将矿用自卸车远程管理与控制中心的远程控制指令通过串口通信电路传输至ARM微控制器；所述SD存储卡与数据存储电路双向连接；所述的SD存储卡用来存储车辆使用信息，数据存储电路用来控制向SD存储卡传输数据。所述LED驱动电路的输出端与LED显示屏的输入端连接；LED显示屏和键盘电路实现用户与矿用自卸车智能管理与控制装置之间的信息交互；所述蓄电池/发电机电路的输出端与电源模块、非法使用控制电路、熄火电路和仪表控制电路连接；蓄电池/发电机电路向电源模块、非法使用控制电路、熄火电路和仪表控制电路供电；所述电源模块的两个输出端分别与锂电池和电源电路的输入端连接，锂电池的输出端与电源电路的另一输入端连接；电源模块一方面经电源电路给ARM微控制器直接供电，另一方面给锂电池充电；蓄电池/发电机电路不供电时,锂电池经电源电路向ARM微控制器供电；所述非法使用控制电路的输出端与熄火电路、取力器电路和气路调压电路的输入端连接；通过非法使用控制电路控制矿用自卸车的点火系统的熄火、举升液压系统的液压举升和气路系统的气压建立；所述仪表控制电路的输出端与组合仪表的输入端连接；所述仪表控制电路的输入端还与油压传感器、气压传感器1、气压传感器I1、燃油传感器、温度传感器和转速传感器的输出端连接；所述仪表控制电路控制蓄电池电压、机油压力信号、前桥制动气压信号、后桥制动气压信号、燃油油位信号、冷却液温度信号和发动机转速信号向组合仪表显不的输出；所述转速传感器的输出端还与转速调理电路的输入端连接；转速传感器将检测到的发动机转速信号，经转速调理电路传至ARM微控制器；所述称重调理电路的输入端与称重传感器的输出端连接；称重信号由称重传感器经称重调理电路传至ARM微控制器，实现实时称重和超载判定。本发明与现有技术相比，其显著优点:
1、能有效防止用户超载使用:本发明装置的ARM微控制器通过称重传感器检测车辆是否超载，一旦发现超载，通过ARM微控制器使自卸车取力器无法工作，确保矿用自卸车的载重量在额定载重范围内，防止用户超负荷使用，进而延长矿用自卸车的使用寿命。2、能有效防止矿用自卸车被盗或未支付尾款而非法使用:本装置通过GPS/GPRS模块实现远程管理与控制，防止矿用自卸车被盗与非法使用，若用户不能按期缴纳尾款，则用户无法正常启动矿用自卸车。若用户采用搭接启动电机的方式启动矿用自卸车，则通过熄火继电器控制电路内常闭触点K3，使熄火电磁阀处于接通状态，当气压达到能推动熄火电磁阀时，气体推动熄火电磁阀动作，使发动机熄火，同时本发明装置通过锂电池供电，从低功耗模式唤醒，装置一旦检测到发动机转速信号，即通过GPS/GPRS模块将位置信息及非法使用信息传输至矿用自卸车远程管理与控制中心，进行报警，防止用户非法使用矿用自卸车或矿用自卸车被盗。3、具有很强的防拆除能力:嵌入式技术可靠性高，智能化程度显著，具有防拆除设计，若用户强行拆除本发明装置，则由于通过装置控制了矿用自卸车仪表信号，使矿用自卸车仪表无法正常显示，若用户强行连接矿用自卸车仪表线路，则容易造成全车电路损坏。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明矿用自卸车智能管理与控制装置的结构方框图。图2是图1中非法使用控制电路、蓄电池/发电机电路、熄火电路、取力器电路和气路调压电路的原理图。图3是图1中仪表控制电路的原理图。图4是本发明矿用自卸车智能管理与控制装置与外界进行信息交互的工作原理图。其中，IARM微控制器，2电源模块，3锂电池，4电源电路，5LED驱动电路，6LED显示屏，7GPS/GPRS模块，8串口通信电路，9SD存储卡，10数据储存电路，11震荡信号电路，12JTAG电路，13键盘电路，14蜂鸣器报警电路，15称重传感器，16称重调理电路，17转速调理电路，18仪表控制电路，19非法使用控制电路，21熄火电路，22取力器电路，23气路调压电路，30蓄电池/发电机电路，31组合仪表，32油压传感器，33气压传感器I，34气压传感器II，35燃油传感器，36温度传感器，37转速传感器。
具体实施例方式如图1所示，本发明矿用自卸车智能管理与控制装置，其包括矿用自卸车自带的蓄电池/发电机电路30、组合仪表31、油压传感器32、气压传感器I 33、气压传感器II 34、燃油传感器35、温度传感器36、转速传感器37，还包括:ARM微控制器1、电源模块2、锂电池3、电源电路4、LED驱动电路5、LED显示屏6、GPS/GPRS模块7、串口通信电路8、SD存储卡9、数据储存电路10、震荡信号电路11、JTAG电路12、键盘电路13、蜂鸣器报警电路14、称重传感器15、称重调理电路16、转速调理电路17、仪表控制电路18、非法使用控制电路19、熄火电路21、取力器电路22和气路调压电路23 ；
所述电源电路4、震荡信号电路IUJTAG电路12、键盘电路13、称重调理电路16和转速调理电路17的输出端与所述ARM微控制器I的输入端连接；所述的震荡信号电路11为ARM微控制器I提供时序控制信号，JTAG电路12是ARM微控制器I的程序下载电路；所述LED驱动电路5、蜂鸣器报警电路14、非法使用控制电路19和仪表控制电路18的输入端与所述ARM微控制器I的输出端连接；ARM微控制器I控制非法使用控制电路19实现对非法使用的发动机熄火和液压升举失效，ARM微控制器I控制蜂鸣器报警电路14实现对非法使用的报警提示；所述串口通信电路8和数据存储电路10与所述ARM微控制器I双向连接；所述GPS/GPRS模块7与串口通信电路8双向连接；GPS/GPRS模块7通过GPS定位矿用自卸车地理位置，将定位信息通过GPRS发送至矿用自卸车远程管理与控制中心，并将矿用自卸车远程管理与控制中心的远程控制指令通过串口通信电路8传输至ARM微控制器I ;所述SD存储卡9与数据存储电路10双向连接；所述的SD存储卡用来存储车辆使用信息，数据存储电路用来控制向SD存储卡传输数据。所述LED驱动电路5的输出端与LED显示屏6的输入端连接；LED显示屏6和键盘电路13实现用户与矿用自卸车智能管理与控制装置之间的信息交互；所述蓄电池/发电机电路30的输出端与电源模块2、非法使用控制电路19、熄火电路21和仪表控制电路18连接；蓄电池/发电机电路30向电源模块2、非法使用控制电路19、熄火电路21和仪表控制电路18供电；所述电源模块2的两个输出端分别与锂电池3和电源电路4的输入端连接，锂电池3的输出端与电源电路4的另一输入端连接；电源模块2 —方面经电源电路4给ARM微控制器I直接供电，另一方面给锂电池充电；蓄电池/发电机电路30不供电时，锂电池3经电源电路4向ARM微控制器I供电；所述非法使用控制电路19的输出端与熄火电路21、取力器电路22和气路调压电路23的输入端连接；通过非法使用控制电路19控制矿用自卸车的点火系统的熄火、举升液压系统的液压举升和气路系统的气压建立；所述仪表控制电路18的输出端与组合仪表31的输入端连接；所述仪表控制电路18的输入端还与油压传感器32、气压传感器I 33、气压传感器II 34、燃油传感器35、温度传感器36和转速传感器37的输出端连接；所述仪表控制电路18控制蓄电池电压、机油压力信号、前桥制动气压信号、后桥制动气压信号、燃油油位信号、冷却液温度信号和发动机转速信号向组合仪表显不的输出；所述转速传感器37的输出端还与转速调理电路17的输入端连接；转速传感器37将检测到的发动机转速信号，经转速调理电路17传至ARM微控制器I ;所述称重调理电路16的输入端与称重传感器15的输出端连接；称重信号由称重传感器15经称重调理电路16传至ARM微控制器1，实现实时称重和超载判定。图2各虚线框所示为非法使用控制电路19、蓄电池/发电机电路30、熄火电路21、取力器电路22和气路调压电路23的电原理图。如图2所示，所述非法使用控制电路19由第一光耦01、第二光耦02、第三光耦03、熄火控制继电器Jl及其常闭触点K3、取力器控制继电器J2及其常开触点K4、气路控制继电器J3及其常闭触点K6组成；
第一光稱01的集电极与熄火控制继电器Jl的输入端相连，熄火控制继电器Jl的常闭触点K3与熄火电路21相连；ARM微控制器I向第一光耦01发送信号以控制熄火控制继电器Jl的常闭触点K3的通断；第二光耦02的集电极与取力器控制继电器J2的输入端相连，取力器控制继电器J2的常开触点K4与取力器电路22相连；ARM微控制器I向第二光耦02发送信号以控制取力器控制继电器J2的常开触点K4的通断:第三光耦03的集电极与气路控制继电器J3的输入端相连，气路控制继电器J3的常闭触点K6与气路调压电路23相连；ARM微控制器I向第三光耦03发送信号以控制气路控制继电器J3的常闭触点K6的通断。仍如图2所示，所述熄火电路21主要由熄火开关K2与熄火电磁阀Yl串联组成，熄火开关K2与非法使用控制电路19中的熄火控制继电器Jl的常闭触点K3并联，共同控制熄火电磁阀Yl的通断,从而实现对矿用自卸车熄火的控制。还如图2所示，所述取力器电路22由取力器开关K5与取力器电磁阀Y2串联组成，取力器开关K5与非法使用控制电路19中的取力器控制继电器J2的常开触点K4串联，共同控制取力器电磁阀Y2的通断，从而实现对矿用自卸车举升液压系统的控制。还如图2所示，所述气路调压电路23由气路调压电磁阀Y3组成，气路调压电磁阀Y3与非法使用控制电路19中的气路控制继电器J3的常闭触点K6串联，通过所述常闭触点K6控制气路调压电磁阀Y3的通断，从而实现对矿用自卸车气路系统气压建立的控制。图3虚线框内所示为仪表控制电路18的电原理图。如图3所示，所述仪表控制电路18由多个光耦04-010并联组成；其中一个光I禹04的集电极与蓄电池/发电机电路30的输出端相连,该光I禹04的发射极与组合仪表的一个输入端相连；其余每个光耦05-010的集电极分别与矿用自卸车自带的传感器输出端相连，即光耦05与油压传感器32、光耦06与气压传感器I 33、光耦07与气压传感器II 34、光耦08与燃油传感器35、光耦09与温度传感器36、光耦010与转速传感器37的输出端相连，所述每个光耦05—010的发射极与组合仪表的一个输入端相连；ARM微控制器I向各光I禹04—010发送信号以控制蓄电池电压及各传感器信号向组合仪表的输入。所述称重传感器15为应变式称重传感器，安装于车体大梁上。经称重调理电路16将称重信号传输至ARM微控制器1，实现对矿用自卸车载重信息的实时测量，并判断矿用自卸车是否超重。矿用自卸车智能管理与控制装置上电后，ARM微控制器I将接收到称重信息，并实时显示在LED显示屏上。若载重量超过额定载重量的15%，则蜂鸣器报警电路14通过蜂鸣器以间歇性提示音提示用户，同时LED显示屏6显示称重值、超重值及超重比例；若载重量超过额定载重量的20%，则通过蜂鸣器以连续性提示音提示用户，同时LED显示屏6显示称重值、超重值及超重比例，并且在卸载作业时，通过非法使用控制电路19内常开触点K4，使取力器电磁阀Y2无法接通，用户无法通过矿用自卸车的液压升举系统进行卸载作业。图4是本发明矿用自卸车智能管理与控制装置与外界进行信息交互的工作原理图。所述GPS/GPRS模块7通过GPS定位矿用自卸车地理位置，将定位信息通过GPRS发送至矿用自卸车远程管理与控制中心，并将矿用自卸车远程管理与控制中心的远程控制指令通过串口通信电路传输至ARM微控制器I。所述的LED显示屏6和键盘电路13用来实现用户与矿用自卸车智能管理与控制装置之间的信息交互，LED显示屏6显示称重信息、授权使用期限，同时矿用自卸车智能管理与控制装置接收到矿用自卸车远程管理与控制中心的授权使用期限延长信息时，显示接收到的授权信息。用户通过LED显示屏6获取矿用自卸车的技术状态信息及管理与控制信息，通过键盘电路13来修改装置设置，选择查看装置信息。所述的蜂鸣器报警电路14采用蜂鸣器对称重过载情况进行报警提示。所述的SD存储卡9用来存储车辆使用信息；所述的数据存储电路IO采用W86I388D芯片，用来控制向SD存储卡9传输数据。所述的ARM微控制器I是本发明的核心信息处理单元，采用LPC2478芯片，通过各种I/O 口与外围电路进行信息处理与转换。所述的震荡信号电路11为ARM微控制器I提供时序控制信号。所述的JTAG电路12是ARM微控制器I程序下载电路。所述的电源模块2连接车载蓄电池与发电机，一方面经电源电路4给装置直接供电，另一方面给锂电池3充电。所述的锂电池3是内置备用电源，车辆启动时，锂电池3进行充电；在非法使用情况下通过电源电路4为装置工作提供电源。所述的电源电路4使用7805芯片确保系统电压稳定及可靠运行。设置单向二极管，保证系统不产生反向电压；在二极管和7805芯片中间设置储能滤波电容，通过不同等量级的电容实现分级滤波。如图1-3所示，本发明矿用自卸车智能管理与控制装置在不同使用情况下的工作原理如下:1、当矿用自卸车正常使用时，矿用自卸车智能管理与控制装置上电后，装置内ARM微控制器I发送上电信号至非法使用控制电路19的光耦01，从而控制熄火控制继电器Jl工作，常闭触点K3断开，此时开关K2，K3均断开，熄火电磁阀Yl不工作，汽缸不充气，发动机能正常工作，当用户需要熄火时，用户扳动矿用自卸车熄火开关K2，使自卸车正常熄火。2、当用户使用超载时，称重传感器15将车载称重信息传递至ARM微控制器1，将称重信息显示在LED显示屏6上，并进行蜂鸣器报警提示。当载重量超过设定上限值后，ARM微控制器I 一方面进行上述报警，一方面发送掉电信号给非法使用控制电路19的光耦01，使熄火控制继电器Jl不工作，常闭触点K3闭合，熄火电磁阀Yl工作，控制发动机熄火，同时通过数据存储电路10将用户的超载使用信息存储至SD存储卡9中。3、当使用期限接近矿用自卸车的使用授权期限时，装置上电时，LED显示屏6将提醒用户按期支付尾款，或与矿用自卸车远程管理与控制中心联系获取远程授权使用信息。当用户没有按期支付尾款时，点火钥匙接通至ON状态后，LED显示屏6提示用户进行支付操作，此时若用户强制启动矿用自卸车，拨动点火钥匙至START位置，ARM微控制器I控制非法使用控制电路19内部的熄火电磁继电器Jl不工作，使常闭触点K3仍然处于闭合状态，当发动机启动后，发电机工作，熄火电磁阀Yl上电，熄火气缸处于充气状态，当空气压缩机提供的压缩空气的压力达到足以推动熄火气缸的活塞杆动作时，活塞杆动作推动熄火拉杆动作，实现发动机熄火。虽然，不能实现发动机无法启动，但发动机运行时间很短，气压尚未完全建立，离合器及制动踏板尚无法正常使用，即矿用自卸车无法行走就实现自动熄火。4、当用户不通过点火钥匙启动矿用自卸车，而在起动机处通过短接方式起动发动机时，由于矿用自卸车智能管理与控制装置不通电，非法使用控制电路19内的熄火电磁继电器Jl不工作，所以通过如同上文3所述的控制手段可控制矿用自卸车熄火而无法正常行驶。5、当用户分析到矿用自卸车可能在熄火电磁阀上有控制电路后，强行拆除熄火拉杆上的气缸等机构，不采用熄火气缸推动熄火拉杆熄火时，可能会通过4所述的方式起动发动机，此时蓄电池/发电机电路30不能给矿用自卸车智能管理与控制装置供电，而是通过内置锂电池3经电源电路4供电，装置处于低功耗模式，而矿用自卸车工作或运行过程中，转速传感器37会检测到发动机转速信号，并经转速调理电路17传至ARM微控制器I中，从而判断出矿用自卸车处于非法使用状态，ARM微控制器I从低功耗模式转入正常工作模式，通过GPS/GPRS模块7定位矿用自卸车地理位置，并将矿用自卸车位置信息及非法使用信息传输至矿用自卸车远程管理与控制中心，进行报警提示。此时，对用户的限制主要是在矿用自卸车驾驶室取力器上设置非法使用控制方案，如图2中非法使用控制电路19的取力器电磁阀控制电路所示。由于装置未上电，取力器控制继电器J2不工作，常开触点K4处于断开状态，始终无法使取力器电磁阀Y2上电，取力器无法正常工作，用户无法正常使用液压举升装置进行卸载作业。用户正常使用情况下，由于矿用自卸车智能管理与控制装置正常通电，所以通过ARM微控制器I控制非法使用控制电路19中的取力器控制继电器J2上电，使常开触点K4处于闭合状态，取力器开关K5 —旦接通，取力器电磁阀Y2工作使举升液压系统可以正常工作。6、当用户强行截断点火钥匙与矿用自卸车智能管理与控制装置之间的连接线路时，此时矿用自卸车智能管理与控制装置无法正常使用。由于从蓄电池、油压传感器32、气压传感器I 33、气压传感器II 34、燃油传感器35、温度传感器36、转速传感器37输入矿用自卸车智能管理与控制装置的蓄电池电压、机油压力、前桥制动气压、后桥制动气压、燃油油位、冷却液温度、发动机转速等各种性能参数的仪表显示都是通过该装置中的仪表控制电路进行控制，所以此时矿用自卸车的各种仪表及指示灯都无法正常工作，同时通过集成在该装置中的备用锂电池3供电，使该装置中的GPS/GPRS模块7工作，发送矿用自卸车地理位置信息及该装置无法上电故障信息至矿用自卸车远程管理与控制中心，实现该装置非法拆除报警。此外，用户非法拆除矿用自卸车智能管理与控制装置时，用户需非常了解矿用自卸车电路，且从该装置连接的上百根线缆中，分析出每根线缆的连接原理，才可能进行拆除该装置，改为传统仪表显示的改装工作。同时通过在该装置的仪表控制电路两端设置不同类型的输入输出接口，使用户强行拆除装置时，装置的输入输出线缆接口不匹配，无法直接对接。7、针对6所述的用户非法拆除矿用自卸车智能管理与控制装置的可能性设置限制使用功能控制。在空气压缩机的气路系统设置一常闭出气口，并由气路调压电磁阀Y3控制其开闭。当正常工作时，矿用自卸车智能管理与控制装置上电，ARM微控制器I控制非法使用控制电路19中的气路控制继电器J3工作，常闭触点K6断开，气路调压电磁阀Y3不工作，常闭出气口始终闭合，对气路无影响，压缩空气可以存储至储气瓶中，系统气压可以建立，矿用自卸车可以进行正常制动、离合器分离、熄火等操作。当用户非法使用，出现6所述的情况时，矿用自卸车智能管理与控制装置不上电，气路控制继电器J3不工作，常闭触点K6 一直处于闭合状态，气路调压电磁阀Y3处于开启状态，压缩空气可以存储至储气瓶中，但当压缩空气的气压达到气路调压电磁阀Y3的设定压力时，气路调压电磁阀Y3的常闭出气口开启，使得空气压缩机的压缩空气直接从常闭出气口排入大气中而不进入储气瓶，矿用自卸车系统气压无法建立，矿用自卸车无法进行正常制动、离合器分离、熄火等操作。
权利要求
1.一种矿用自卸车智能管理与控制装置，其包括矿用自卸车自带的蓄电池/发电机电路(30)、组合仪表(31)、油压传感器(32)、气压传感器I (33)、气压传感器II (34)、燃油传感器(35)、温度传感器(36)、转速传感器(37)，其特征在于，还包括: ARM微控制器(I)、电源模块(2 )、锂电池(3 )、电源电路(4 )、LED驱动电路(5 )、LED显示屏(6)、GPS/GPRS模块(7)、串口通信电路(8)、SD存储卡(9)、数据储存电路(10)、震荡信号电路(11)、JTAG电路(12)、键盘电路(13)、蜂鸣器报警电路(14)、称重传感器(15)、称重调理电路(16 )、转速调理电路(17 )、仪表控制电路(18 )、非法使用控制电路(19 )、熄火电路(21)、取力器电路(22)和气路调压电路(23)； 所述电源电路(4)、震荡信号电路(11)、JTAG电路(12)、键盘电路(13)、称重调理电路(16)和转速调理电路(17)的输出端与所述ARM微控制器(I)的输入端连接；所述的震荡信号电路(11)为ARM微控制器(I)提供时序控制信号，JTAG电路(12 )是ARM微控制器(I)的程序下载电路；所述LED驱动电路(5)、蜂鸣器报警电路(14)、非法使用控制电路(19)和仪表控制电路(18)的输入端与所述ARM微控制器(I)的输出端连接；ARM微控制器(I)控制非法使用控制电路(19)实现对非法使用的发动机熄火和液压升举失效，ARM微控制器(I)控制蜂鸣器报警电路(14)实现对非法使用的报警提示； 所述串口通信电路(8 )和数据存储电路(10 )与所述ARM微控制器(I)双向连接；所述GPS/GPRS模块(7)与串口通信电路(8)双向连接；GPS/GPRS模块(7)通过GPS定位矿用自卸车地理位置，将定位信息通过GPRS发送至矿用自卸车远程管理与控制中心，并将矿用自卸车远程管理与控制中心的远程控制指令通过串口通信电路(8)传输至ARM微控制器(I); 所述SD存储卡(9)与数据存储电路(10)双向连接；所述的SD存储卡(9)用来存储车辆使用信息，数据存储电路(10 )用来控制向SD存储卡(9 )传输数据。
所述LED驱动电路(5)的输出端与LED显示屏(6)的输入端连接；LED显示屏(6)和键盘电路(13)实现用户与矿用自卸车智能管理与控制装置之间的信息交互； 所述蓄电池/发电机电路(30)的输出端与电源模块(2)、非法使用控制电路(19)、熄火电路(21)和仪表控制电路(18 )连接；蓄电池/发电机电路(30 )向电源模块(2 )、非法使用控制电路(19 )、熄火电路(21)和仪表控制电路(18 )供电； 所述电源模块(2)的两个输出端分别与锂电池(3)和电源电路(4)的输入端连接，锂电池(3)的输出端与电源电路(4)的另一输入端连接；电源模块(2)—方面经电源电路(4)给ARM微控制器(I)直接供电，另一方面给锂电池(3 )充电；蓄电池/发电机电路(30 )不供电时，锂电池(3)经电源电路(4)向ARM微控制器(I)供电； 所述非法使用控制电路(19)的输出端与熄火电路(21)、取力器电路(22)和气路调压电路(23)的输入端连接；通过非法使用控制电路(19)控制矿用自卸车的点火系统的熄火、举升液压系统的液压举升和气路系统的气压建立； 所述仪表控制电路(18)的输出端与组合仪表(31)的输入端连接； 所述仪表控制电路(18)的输入端还与油压传感器(32)、气压传感器I (33)、气压传感器II (34)、燃油传感器(35)、温度传感器(36)和转速传感器(37)的输出端连接；所述仪表控制电路(18)控制蓄电池电压、机油压力信号、前桥制动气压信号、后桥制动气压信号、燃油油位信号、冷却液温度信号和发动机转速信号向组合仪表显不的输出； 所述转速传感器(37)的输出端还与转速调理电路(17)的输入端连接；转速传感器(37)将检测到的发动机转速信号，经转速调理电路(17)传至ARM微控制器(I); 所述称重调理电路(16)的输入端与称重传感器(15)的输出端连接；称重信号由称重传感器(15)经称重调理电路(16)传至ARM微控制器(I )，实现实时称重和超载判定。
2.根据权利要求1所述的矿用自卸车智能管理与控制装置，其特征在于:所述非法使用控制电路(19)由第一光耦(01)、第二光耦(02)、第三光耦(03)、熄火控制继电器(Jl)及其常闭触点(K3)、取力器控制继电器(J2)及其常开触点(K4)、气路控制继电器(J3)及其常闭触点(K6)组成； 第一光稱(01)的集电极与熄火控制继电器(Jl)的输入端相连，熄火控制继电器(Jl)的常闭触点(K3 )与熄火电路(21)相连；ARM微控制器(I)向第一光耦(01)发送信号以控制熄火控制继电器(Jl)的常闭触点(K3)的通断； 第二光耦(02)的集电极与取力器控制继电器(J2)的输入端相连，取力器控制继电器(J2)的常开触点(K4)与取力器电路(22)相连；ARM微控制器(I)向第二光耦(02)发送信号以控制取力器控制继电器(J2)的常开触点(K4)的通断: 第三光耦(03)的集电极与气路控制继电器(J3)的输入端相连，气路控制继电器(J3)的常闭触点(K6)与气路调压电路(23)相连；ARM微控制器(I)向第三光耦(03)发送信号以控制气路控制继电器(J3)的常闭触点(K6)的通断。
3.根据权利要求2所述的矿用自卸车智能管理与控制装置，其特征在于:所述熄火电路(21)由熄火开关(K2)与熄火电磁阀(Yl)串联组成，熄火开关(K2)与非法使用控制电路(19)中的熄火控制继电器(Jl)的常闭触点(K3)并联，共同控制熄火电磁阀(Yl)的通断，从而实现对矿用自卸车熄火的控制。
4.根据权利要求2所述的矿用自卸车智能管理与控制装置，其特征在于:所述取力器电路(22)由取力器开关(K5)与取力器电磁阀(Y2)串联组成，取力器开关(K5)与非法使用控制电路(19)中的取力器控制继电器(J2)的常开触点(K4)串联，共同控制取力器电磁阀(Y2)的通断，从而实现对矿用自卸车举升液压系统的控制。
5.根据权利要求2所述的矿用自卸车智能管理与控制装置，其特征在于:所述气路调压电路(23)由气路调压电磁阀(Y3)组成，气路调压电磁阀(Y3)与非法使用控制电路(19)中的气路控制继电器(J3)的常闭触点(K6)串联，通过所述常闭触点K6控制气路调压电磁阀(Y3)的通断，从而实现对矿用自卸车气路系统气压建立的控制。
6.根据权利要求1所述的矿用自卸车智能管理与控制装置，其特征在于:所述仪表控制电路(18)由多个光耦(04 — 010)并联组成； 其中一个光稱(04)的集电极与蓄电池/发电机电路(30)的输出端相连,该光稱(04)的发射极与组合仪表的一个输入端相连； 其余各光耦(05-010)的集电极分别与油压传感器(32)、气压传感器I (33)、气压传感器II (34)、燃油传感器(35)、温度传感器(36)、转速传感器(37)的输出端相连，所述每个光耦(05 — 010)的发射极与组合仪表的一个输入端相连； ARM微控制器(I)向各光I禹(04一010)发送信号以控制蓄电池电压及各传感器信号向组合仪表的输入。
7.根据权利要求1所述的矿用自卸车智能管理与控制装置，其特征在于:所述称重传感器(15)为应变式称重传感器，安装于车体大梁上。
全文摘要
本发明公开一种矿用自卸车智能管理与控制装置，其包括矿用自卸车自带的蓄电池/发电机电路、组合仪表、各种传感器，还包括ARM微控制器、电源模块、锂电池、电源电路、LED驱动电路、LED显示屏、GPS/GPRS模块、串口通信电路、SD存储卡、数据储存电路、震荡信号电路、JTAG电路、键盘电路、蜂鸣器报警电路、称重传感器、称重调理电路、转速调理电路、仪表控制电路、非法使用控制电路、熄火电路、取力器电路和气路调压电路。本装置可广泛用于矿用自卸车，能有效防止用户超载使用以及尾款未支付而非法使用。
文档编号G05B19/418GK103116338SQ201310016389
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者李焕良, 冯柯, 杨小强, 韩金华, 闫际宇, 崔洪新, 孟晓明, 刘跃进, 李军, 宋胜利, 叶青, 安立周 申请人:中国人民解放军理工大学