专利名称：一种倾翻报警系统及包括该系统的混凝土泵车的制作方法
技术领域：
本发明涉及混凝土泵车技术领域，特别涉及一种倾翻报警系统。此外，本发明还涉 及一种包括上述倾翻报警系统的混凝土泵车。
背景技术：
随着我国房地产行业的快速发展，对于建筑机械，尤其混凝土泵车的需求也越来 越多。混凝土泵车在泵送工作时，整车水平夹角随着臂架的转动而增大，当夹角增大到 一定程度时，整车会存在倾翻的可能性。此外，由于支腿展开不到位，地面塌陷，误操作或者 突发情况，混凝土泵车也会发生倾翻的危险。鉴于此，现有技术开发了一种倾翻报警系统， 该系统主要包括整车倾翻检测、报警以及限制臂架动作等三种功能。该系统安装有电子水 平仪，用以实时检测泵车的倾斜角度和变化情况；当纵向倾斜角度超过5°，横向超过3° 或者泵车倾斜角度变化过快时，该系统自动报警并限制臂架动作。然而，上述现有技术中的倾翻报警系统存在以下缺陷第一，不能根据泵车倾翻的危险程度输出不同的报警信号，报警功能单一，因而操 作人员不能根据报警信号判断出混凝土泵车倾翻的危险程度。第二，由于臂架位置和倾翻方向的不确定性，限制臂架动作有可能会在一定程度 上加大泵车倾翻的可能性，因而限制臂架动作存在不安全因素。由上可知，如何根据混凝土泵车的危险程度发出不同的报警信号，且提高倾翻报 警系统的安全可靠性，是本领域的技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种倾翻报警系统，该系统能够根据混凝土泵车 倾翻的不同危险程度发出不同的报警信号，且具有较高的安全可靠性。此外，本发明另一个 要解决的技术问题为提供一种包括上述倾翻报警系统的混凝土泵车。为解决上述技术问题，本发明提供一种倾翻报警系统，用于混凝土泵车，包括检测装置，用于获得反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度、反映所述混凝 土泵车的倾斜程度的空间角度，以及反映所述混凝土泵车的臂架位置的臂架角度；控制装置，当所述混凝土泵车当前的空间角度大于或等于当前倾斜方向下的预定 报警角度时，所述控制装置发出报警指令；报警装置，用于接收所述报警指令，并发出报警信号；所述控制装置比较所述平面角度和所述臂架角度的差值，当所述差值位于不同的 取值范围内时，所述报警装置发出不同的报警信号。优选地，当所述差值处于同一取值范围内时，随着所述差值取值的不同，所述报警 装置发出不同的报警信号。优选地，所述检测装置包括
第一角度检测装置，用于检测所述混凝土泵车的纵向倾斜角度和横向倾斜角度， 并将所述纵向倾斜角度和横向倾斜角度发送给所述控制装置；第二角度检测装置，用于检测所述臂架角度；所述控制装置根据所述纵向倾斜角度和所述横向倾斜角度得出所述空间角度和 所述平面角度。优选地，所述倾翻报警系统的报警区域分为第一报警区域和第二报警区域，所述 预定报警角度为第一预定报警角度或者第二预定报警角度；当所述平面角度处于所述第一 报警区域内且所述空间角度大于或者等于所述第一预定报警角度时，或者当所述平面角度 处于所述第二报警区域内且所述空间角度大于或者等于所述第二预定报警角度时，所述控 制装置发出报警指令，所述报警装置根据该指令发出报警信号。优选地，定义所述混凝土泵车通过其回转中心的纵向轴线在车尾一侧的部分为 0°基准线；所述第一报警区域的范围包括15°至165°区域和195°至345°区域；所述 第二报警区域包括165°至195°区域和345 °至15°区域。优选地，所述第一预定报警角度的数值为3°，所述第二预定报警角度的数值为5°。优选地，所述第一角度检测装置为二维倾角传感器。优选地，所述二维倾角传感器安装于所述混凝土泵车回转底座的下方，且所述二 维倾角传感器的上平面与所述回转底座的下平面平行。优选地，所述第二角度检测装置为编码器。此外，为解决上述解决问题，本发明还提供一种包括上述任一项所述的倾翻报警 系统。由上所述，本发明所提供的倾翻报警系统能够根据所述平面角度和所述臂架角度 的差值所处的不同取值范围，发出不同的报警指令；报警装置根据该不同的报警指令，发出 危险程度不同的报警信号。所述平面角度和所述臂架角度之间的差值越大，发出危险程度 越小的报警信号，比如可以发出时间较短或者比较缓和的报警信号；所述第一平面角度和 第二平面角度之间的差值越小，发出危险程度越大的报警信号，比如可以发出时间较长或 者比较急迫的报警信号。操作人员可以根据该危险程度不同的报警信号，及时做出调整，比 如可以控制混凝土泵车的臂架沿远离危险区域的方向运动。此外，本发明所提供的倾翻报警系统没有设置限制臂架动作的功能，因而可以避 免现有技术中限制臂架动作所带来的不利后果，即限制臂架动作在一定程度上会加大混凝 土泵车倾翻的可能性，从而提高了工作的安全可靠性。
图1为本发明一种实施例中倾翻报警系统的结构示意图；图2为本发明另一种实施例中倾翻报警系统的结构示意图；图3为本发明一种实施例中反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度的示意 图；图4为本发明一种实施例中显示混凝土泵车的纵向倾斜角度和横向倾斜角度的 结构示意图5为本发明一种实施例中显示倾翻报警系统的第一报警区域和第二报警区域 的示意图。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种倾翻报警系统，该系统能够根据混凝土泵车倾翻的不同 危险程度发出不同的报警信号，且具有较高的安全可靠性。此外，本发明另一个核心为提供 一种包括上述倾翻报警系统的混凝土泵车。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的 技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请参考图1、图2和图3，图1为本发明一种实施例中倾翻报警系统的结构示意图； 图2为本发明另一种实施例中倾翻报警系统的结构示意图；图3为本发明一种实施例中反 映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度的示意图。在一种实施例中，本发明所提供的倾翻报警系统，包括检测装置1，用于获得反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度、反映所述混凝 土泵车的倾斜程度的空间角度，以及反映所述混凝土泵车的臂架位置的臂架角度；在此需 要说明的是，如图2所示，检测装置1可以包括第一角度检测装置11和第二角度检测装置 12，第一角度检测装置11用于检测所述混凝土泵车的纵向倾斜角度和横向倾斜角度，并将 所述纵向倾斜角度和横向倾斜角度发送给控制装置2，控制装置2根据所述纵向倾斜角度 和所述横向倾斜角度得出所述空间角度和所述平面角度。第二角度检测装置12用于检测 所述臂架角度。但是检测装置1并不限于此，其他类型的能够检测上述三个角度的检测元 件或者检测元件的组合显然也在本实施例的保护范围之内。控制装置2，当所述混凝土泵车当前的空间角度大于或等于当前倾斜方向下的预 定报警角度时，控制装置2发出报警指令。报警装置3，用于接收所述报警指令，并发出报警信号；需要指出的是，在该实施 例中，对于该报警装置3的类型不作限制，该报警装置3可以以声音信号发出报警，比如喇 叭装置，当然亦可以光信号发出报警，因此，任意类型的报警装置3均落入本实施例的保护 范围之内。控制装置2比较所述平面角度和所述臂架角度的差值，当所述差值位于不同的取 值范围内时，报警装置2发出不同的报警信号。对此予以举例说明，比如以30°为取值单位 设置不同的取值范围，所述取值范围分别为0° 30°、30° 60°、60° 90°、90° 120°、120° 150°、150° 180°，当所述差值处于上述不同的取值范围时，报警装置3 发出不同的报警信号。当所述差值处于150° 180°时，混凝土泵车倾翻的危险程度最 低，此时报警装置3可以发出比较缓和或者时间比较短的报警信号，随着所述取值范围依 次递减，混凝土泵车倾翻的危险程度逐渐增大，当所述差值处于0° 30°时，混凝土泵车 倾翻的危险程度最大，此时报警装置可以发出比较急迫或者时间比较长的报警信号。当然， 本实施例对于设置取值范围的单位不作限制，比如还可以以20°、10°、5°或者其他任意 值作为取值单位设置取值范围。当然，在一个系列的取值范围内还可以设置不同的取值单 位。对上文中反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度、反映所述混凝土泵车的倾 斜程度的空间角度，以及反映所述混凝土泵车的臂架位置的臂架角度做出解释说明将混凝土泵车水平放置在水平地面上，在该水平地面内建立如图3所示的坐标系，此时混凝土 泵车的回转中心在水平地面内的投影定义为中心0，Y轴的下端所在的平面角度定义为0° 角，因而Y轴的另一端对应的平面角度180°，X轴的两端对应的平面角度分别为90°和 270°。反映所述混凝土泵车的臂架位置的臂架角度即为混凝土泵车的臂架在水平地面内 的投影所在的平面角度，即该投影相对于0°角线之间的夹角。此外，当混凝土泵车水平放 置在水平地面上时，在混凝土泵车内定义一个基准面，该基准面与水平地面平行；当混凝土 泵车发生倾斜时，该基准面与水平地面之间的夹角即为反映所述混凝土泵车的倾斜程度的 空间角度。再者，当混凝土泵车倾斜时，假定混凝土泵车的任一支腿固定，且混凝土泵车不 发生旋转，回转中心在水平面内的投影为中心0'，连接中心0和中心0'，线段00'所在的 平面角度θ即为反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度。由上所述，本发明所提供的倾翻报警系统能够根据所述平面角度和所述臂架角度 的差值所处的不同取值范围，发出不同的报警指令；报警装置3根据该不同的报警指令，发 出危险程度不同的报警信号。所述平面角度和所述臂架之间的差值越大，发出危险程度越 小的报警信号，比如可以发出时间较短或者比较缓和的报警信号；所述平面角度和所述臂 架角度之间的差值越小，发出危险程度越大的报警信号，比如可以发出时间较长或者比较 急迫的报警信号。操作人员可以根据该危险程度不同的报警信号，及时做出调整，比如可以 控制混凝土泵车的臂架沿远离危险区域的方向运动。此外，本发明所提供的倾翻报警系统没有设置限制臂架动作的功能，因而可以避 免现有技术中限制臂架动作所带来的不利后果，即限制臂架动作在一定程度上会加大混凝 土泵车倾翻的可能性，从而提高了工作的安全可靠性。综上所述，本发明所提供的倾翻报警系统能够根据混凝土泵车倾翻的不同危险程 度发出不同的报警信号，且具有较高的安全可靠性。需要说明的是，在上文中，反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度、反映所述 混凝土泵车的倾斜程度的空间角度，以及反映所述混凝土泵车的臂架位置的臂架角度，均 为本领域技术人员所知的常用概念和公知常识，本领域的技术人员清楚地知道如何根据所 述纵向倾斜角度和横向倾斜角度，并结合公知的定理和计算公式得出所述平面角度和所述 空间角度，因而是清楚的。在上述实施例中，我们还可以做出进一步改进。具体地，当所述差值处于同一取值 范围内时，随着所述差值取值的不同，所述报警装置发出不同的报警信号。比如在0° 30°取值范围内，随着所述差值由30°依次递减为0°，臂架逐渐向更危险区域靠近，混凝 土泵车倾翻的危险程度越来越大，此时报警装置3可以发出越来越急迫或者时间越来越长 的报警信号。显然，这种结构设计能够更进一步提高本发明工作的安全可靠性。在上述实施例中，倾翻报警系统的报警区域可以分为第一报警区域和第二报警区 域，所述预定报警角度可以为第一预定报警角度或者第二预定报警角度；当所述第一平面 角度处于所述第一报警区域内且所述空间角度大于或者等于所述第一预定报警角度时，或 者当所述第二平面角度处于所述第二报警区域内且所述空间角度大于或者等于所述第二 预定报警角度时，控制装置2发出报警指令，报警装置3根据该指令发出报警信号。请参考图4，图4为本发明一种实施例中显示混凝土泵车的纵向倾斜角度和横向 倾斜角度的结构示意图。
在上述实施例中，如图4所示，纵向倾斜角度为Y方向倾斜的角度，即由+Y向-Y 方向所旋转的角度，或者为由-Y向+Y方向所旋转的角度；横向倾斜角度为χ方向倾斜的角 度，即由+X向-X方向所旋转的角度，或者为由-X向+X所旋转的角度。由于混凝土泵车自身结构的限制，其不同区域倾翻角度的限制不同，设计要求当X 方向倾斜的角度大于或者等于3°时，或者当Y方向倾斜的角度大于或者等于5°时，整车 发出报警信号，但是整车不可能只在X方向或者Y方向上发生倾斜，整车的倾斜不具有规律 性，所以要根据X方向倾斜的角度和Y方向倾斜的角度，即上述所述的横向倾斜角度和纵向 倾斜角度得出整车倾斜的空间角度和平面角度。在上述实施例中，第一预定报警角度的数值可以为3°，第二预定报警角度的数值 可以为5°。当然，根据混凝土泵车型号和结构的不同，上述第一预定报警角度和第二预定 报警角度的数值有可能会发生变化，因而任意数值的第一预定报警角度和第二预定报警角 度均在上述实施例的保护范围之内。请参考图5，图5为本发明一种实施例中显示倾翻报警系统的第一报警区域和第 二报警区域的示意图。由上文所述，整车倾斜具有不规律性，因而需要根据X方向和Y方向倾斜的角度计 算出所述空间角度和所述平面角度，因而我们根据整车的重量以及支腿的压力将混凝土泵 车工作的360°平面区域分为两个报警区域，即为第一报警区域和第二报警区域，并定义所 述混凝土泵车通过其回转中心的纵向轴线在车尾一侧的部分为0°基准线，如图5所示。如图3所示，每一个报警区域又包括相互对称的两个区域，第一报警区域包括区 域A和区域B，区域A为15°至165°区域，区域B为195°至345°区域；第二报警区域包 括区域C和区域D，区域C为165°至195°区域，区域D为345°至15°区域。当然，随着整车重量和支腿压力发生变化，第一报警区域和第二报警区域的划分 有可能会发生变化，本领域的技术人员清楚地知道如何根据不同的整车重量和支腿压力划 分出范围不同的报警区域，因而任意划分的第一报警区域和第二报警区域均在上述实施例 的保护范围之内。在上述实施例中，第一角度检测装置11具体可以为二维倾角传感器，该倾角传感 器具有高分辨率和准确性，因而能够保证倾翻报警系统工作的可靠性和准确性。此外，为了进一步提高检测的准确性，上述倾角传感器安装在混凝土泵车回转底 座的下方，且必须保证该传感器的上平面和回转底座的下平面平行。具体地，在上述实施例中，第二角度检测装置12具体可以为编码器，通过编码器 检测所述臂架角度，简单方便，可靠性高。当然，本发明也并不排除通过设置其他类型的第 二角度检测装置12检测所述臂架角度。具体地，在上述实施例中，控制装置2可以为泵车控制器，其主要执行数据采集、 数据计算、驱动执行元件等功能，是该倾翻报警系统的核心元件。泵车控制器的主要功能是 通过对接收到的信号进行分析计算，从而确定泵车倾翻的危险程度，并根据危险程度的不 同发出不同的报警指令。需要指出的是，在上述实施例中，所述倾翻报警系统主要适用于具有单边作业功 能的混凝土泵车，不具单边作业功能的混凝土泵车所应用的倾翻报警系统与上述实施例基 本相同，所不同的是在不具有单边作业功能的混凝土泵车中，由于所述臂架角度不能检测，因而也就无法比较该臂架角度与所述平面角度之间的差值，亦即不能进一步的根据危 险的不同发出不同的报警信号。本发明所提供的倾翻报警系统主要适用于由于泵车支腿展开不到位，地面缓慢塌 陷，误操作以及突发情况所引起的泵车倾翻情形。在全工作状态时，必须确保支腿全部打 开，保证整车水平。使用单边作业功能时，必须保证支起支腿的水平性。如上文所述，如果 整车倾斜超过规定的角度，报警装置就会发出报警信号，此时操作人员要及时调整支腿的 高低，确保整车的水平性。本发明所提供的混凝土泵车包括上述任一个具体实施例所描述的倾翻报警系统; 倾翻报警系统的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。以上对本发明所提供的一种倾翻报警系统及包括该系统的混凝土泵车进行了详 细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进 和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种倾翻报警系统，用于混凝土泵车，其特征在于，包括检测装置(1)，用于获得反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度、反映所述混凝土 泵车的倾斜程度的空间角度，以及反映所述混凝土泵车的臂架位置的臂架角度；控制装置(2)，当所述混凝土泵车当前的空间角度大于或等于当前倾斜方向下的预定 报警角度时，所述控制装置发出报警指令；报警装置(3)，用于接收所述报警指令，并发出报警信号；所述控制装置O)比较所述平面角度和所述臂架角度的差值，当所述差值位于不同的 取值范围内时，所述报警装置发出不同的报警信号。
2.如权利要求1所述的倾翻报警系统，其特征在于，当所述差值处于同一取值范围内 时，随着所述差值取值的不同，所述报警装置C3)发出不同的报警信号。
3.如权利要求2所述的倾翻报警系统，其特征在于，所述检测装置(1)包括第一角度检测装置(11)，用于检测所述混凝土泵车的纵向倾斜角度和横向倾斜角度， 并将所述纵向倾斜角度和横向倾斜角度发送给所述控制装置O)； 第二角度检测装置(12)，用于检测所述臂架角度；所述控制装置( 根据所述纵向倾斜角度和所述横向倾斜角度得出所述空间角度和 所述平面角度。
4.如权利要求3所述的倾翻报警系统，其特征在于，所述倾翻报警系统的报警区域分 为第一报警区域和第二报警区域，所述预定报警角度为第一预定报警角度或者第二预定报 警角度；当所述平面角度处于所述第一报警区域内且所述空间角度大于或者等于所述第一 预定报警角度时，或者当所述平面角度处于所述第二报警区域内且所述空间角度大于或者 等于所述第二预定报警角度时，所述控制装置( 发出报警指令，所述报警装置( 根据该 指令发出报警信号。
5.如权利要求4所述的倾翻报警系统，其特征在于，定义所述混凝土泵车通过其回转 中心的纵向轴线在车尾一侧的部分为0°基准线；所述第一报警区域的范围包括15°至 165°区域和195°至345°区域；所述第二报警区域包括165°至195°区域和345°至 15°区域。
6.如权利要求5所述的倾翻报警系统，其特征在于，所述第一预定报警角度的数值为 3°，所述第二预定报警角度的数值为5°。
7.如权利要求1至6任一项所述的倾翻报警系统，其特征在于，所述第一角度检测装置(11)为二维倾角传感器。
8.如权利要求7所述的倾翻报警系统，其特征在于，所述二维倾角传感器安装于所述 混凝土泵车回转底座的下方，且所述二维倾角传感器的上平面与所述回转底座的下平面平 行。
9.如权利要求1至6任一项所述的倾翻报警系统，其特征在于，所述第二角度检测装置(12)为编码器。
10.一种混凝土泵车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的倾翻报警系统。
全文摘要
本发明公开了一种倾翻报警系统，用于混凝土泵车，包括检测装置(1)，用于获得反映所述混凝土泵车的倾斜方向的平面角度、反映所述混凝土泵车的倾斜程度的空间角度，以及反映所述混凝土泵车的臂架位置的臂架角度；控制装置(2)，当所述混凝土泵车当前的空间角度大于或等于当前倾斜方向下的预定报警角度时，所述控制装置发出报警指令；报警装置(3)，用于接收所述报警指令，并发出报警信号。该系统能够根据混凝土泵车倾翻的不同危险程度发出不同的报警信号，且具有较高的安全可靠性。此外，本发明还公开了一种包括上述倾翻报警系统的混凝土泵车。
文档编号G08B23/00GK102147959SQ20101011217
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者冯敏, 史先信, 王旭, 郭艳萍, 马传杰 申请人:徐工集团工程机械股份有限公司建设机械分公司