CN204515386U - 基于gps/gis的工程机械电子控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为基于GPS/GIS的工程机械电子控制器，CAN总线连接主控制器和显示控制器，主控制器有各继电器开关量输出模块和油门电机控制模块实时接收运行信号，控制设备运行。显示控制器有GPS/GIS无线通讯模块及键盘显示屏。主控制器接收各工况参数，显示控制器向管理中心发送GPS/GIS和工况信息。当定位通讯异常报警。宽限时间内设备仍可工作，通讯恢复即解除报警。超期后一级锁车，发动机怠速运行。锁车期限内，与管理中心联系得密码解锁后设备恢复正常。超锁车期限二级锁车，全车断电断油，用户和管理中心联系，确认正常后发送密码，设备解锁恢复工作。本实用新型管理中心时刻掌握设备位置和工况，有效防止偷盗、破坏。

Description

基于GPS/GIS的工程机械电子控制器

技术领域

本实用新型涉及工程机械控制***，具体为一种基于GPS/GIS的工程机械电子控制器。

背景技术

当前工程机械广泛应用于土石方工程、市政工程、路面修复、农田改造、混凝土破碎、管道铺设、园林裁培及河沟清淤等基础建设和生产领域，据统计，到2015年，我国工程机械行业的销售收入将达到9000亿元左右，年均递增两位数以上。在出口方面，到2015年我国工程机械产品出口将达到200亿美元左右，成为世界出口大国。然而，我国工程机械行业整体技术水平仍相对落后、制造工艺水平不高，特别是电控技术不高，尚未能成为工程机械的制造强国。

工程机械一般工作条件均比较恶劣，载荷变化大，整机***能量消耗巨大，且会产生严重浪费。工程机械功率控制的主要目的是提高功率利用率、增强作业效率和节能。工程机械电控性能的好坏，直接影响设备的经济性和可靠性。早期的液压工程机械采用定量泵供油***，但因功率利用率低，且控制功能较差，性能不佳，在大、中型工程机械上早已被恒功率变量***所取代。不过因定量泵***制造成本低廉，在部分小型、微型工程机械上还在应用。20世纪80年代中期，在恒功率变量***基础上出现了负流量控制、负荷传感控制等新型液压***，节能效果明显提高，进而电脑的引入实现了电子控制，使得工程机械在节能、功率利用率、工作效率等方面的水平显著提高，并且电子控制便于工程机械的监控、操作和维护。当今的液压工程机械有无电脑控制功能，已成为区分新旧机型的分界线。

现有的工程机械控制主要包括对工程机械行走及作业状态进行监测和控制的监测控制器、GPS/GIS(GPS是全球定位***的简称，英文为GlobalPositioning System；GIS是地理信息***的简称，英文为GeographicInformation System)***和无线通讯装置，GPS***与监测控制器相互独立。监测控制器主要由微控制单元和显示器组成。操作者通过驾驶室操作杆控制工程机械运行，各仪表或传感器采集工程机械的运行状态参数及信号送到微控制单元，并在显示器上提供给操作者。远程管理中心通过各台工程机械的独立于监测控制器的GPS/GIS***掌握其位置，同时接收微控制器通过无线通讯装置发送的工程机械的主要运行信息，如发动机转速、水温等，得知每台工程机械的运行状态。

目前各行业使用的大型工程机械是向专业设备租赁公司租用的，施工现场大多是在交通不发达的、通讯设施也较少的未开发地区。设备租赁公司不可能安排大批人力去现场监管，只能依靠工程机械所配置的远程控制设施监控其工作时间，工作位置及使用运行情况，作为出租设备的租金回收的根据。同时通过在线监控***，很多故障可以进行远程维修或咨询，或为现场维修维护提供技术资料和数据，更方便快捷为工程机械租赁用户提供服务。

但是现在工程机械的电子控制设施的监测控制器、GPS***及无线通讯装置是分属不同独立***且分别安装在不同的独立机壳内，各***只是通过数据线简单连接，不仅增加成本、占用的安装空间大，而且不法人员很容易将GPS和无线通讯装置拆除，直接使用监测控制器操纵操纵工程机械。近几年来，挖掘机械盗窃案件，时常发生。据统计；全国每年盗窃挖掘机案件超过10万起，平均每天超过300台挖掘机配件被盗。其中挖掘机的电脑板、显示器占多数，这些是配套产品，一旦被盗，致使价值数十万的挖掘机瘫痪，无法正常运作，严重影响工程进度，造成无法估算的经济损失。被盗案件主要发生在空旷偏僻无人看守的工地、采石场等地，破案困难。租赁公司无法根据其工程机械运行情况收取到合理的租金，甚至可能丢失整台工程机械设备，造成惨重损失。

所以研制集成GPS/GIS定位与可远程控制的工程机械电子控制器显得尤为迫切。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种基于GPS/GIS的工程机械电子控制器，包括主控制器和显示控制器，二者通过CAN总线连接，主控制器的中心处理器与工程机械各控制检测模块连接，显示控制器集成了GPS的定位无线通讯模块。

本实用新型设计的基于GPS/GIS的工程机械电子控制器包括主控制器和显示控制器，二者通过CAN(控制器局域网络英文为Controller AreaNetwork)总线连接，主控制器的中心处理器连接主电源模块和看门狗存储模块，中心处理器的输出端连接继电器开关量输出模块、油门控制电路步进电机控制模块以及恒流输出电路模块，中心处理器的输入端连接输入检测模块、发动机转速测试模块和电阻型传感器模块，中心处理器实时接收工程机械行走部件和液压部件的输入信号，并控制工程机械的行走和运行，同时将工程机械所有送检参数按设定要求发送到显示控制器，所述显示控制器的主控芯片连接电源模块、键盘、显示屏、看门狗模块和定位通讯模块。定位通讯模块为GPS/GIS定位的无线通讯模块，本电子控制器经定位通讯模块与远程管理中心无线连接。

所述显示控制器的主控芯片还连接备用电池，备用电池电量可满足显示控制器工作12小时以上。

主控制器的主电源模块为降压稳压器，输出电流3A，输入电压12V或24V，适用于各种工程机械。

所述主控制器的输入检测模块为20～26路输入检测模块，检测工程机械的所有的开关信号及模拟信号，即发动机水温、燃油油位、油温、机油压力、蓄电池充电指示、液压油滤芯堵塞、空气滤清器堵塞、蓄电池低电压指示以及发动机工作状态等工程机械的工况参数，输入检测模块还有预留的开关量输入端口。

所述主控制器的电阻型传感器模块为6～10路电阻型传感器模块，输入工程机械中通过电流和电阻型传感器检测的模拟信号，测试工程机械的发动机水温、燃油油位、工作时间、液压油温度、***电压等工况。

恒流输出电路模块为2路恒流输出电路模块，在12V或24V电压下工作，可控输出0～1200mA的恒定电流，调节分辨率为0.3mA，控制精度为±1mA。

所述键盘配有发光二极管背光源，可为键盘照明。

主控制器的中心处理器还连接1～5路测试模块，提供精度2mV的0～5VDC的20mA直流信号输出，扩展的1路或多路模拟量输出可以用于控制本控制器外接的该工程机械上的其它设施，如驾驶室窗玻璃的升降，空调开关等，扩展本电子控制器功能。

本基于GPS/GIS的工程机械电子控制器使用时，开机即首先检测定位通讯模块与管理中心的通讯是否正常，如果正常，完成初始化；如果不正常，则显示无法操作且报警。一旦工程机械正常开机运行，显示控制器的主控芯片就通过定位通讯模块定时向远程的管理中心发送本台设备当前位置GPS/GIS信息和主要工况信息如发动机转速、水温、油温、累计工作小时等。管理中心实时接收各台工程机械的回传的信息，对各设备进行定位和追踪，并监测各台工程机械的工作状态。管理中心根据每台工程机械唯一的编号存储其位置信息和工况状态记录。

当某台工程机械显示控制器的定位通讯模块不能与显示控制器的主控芯片正常交换数据时，主控芯片启动声光报警，如果在设定宽限时间内，定位通讯模块GPS/GIS恢复正常，停止报警，该台工程机械正常运行。

如果超过设定宽限时间，定位通讯模块仍未恢复正常，主控制器启动一级锁车程序，锁定显示屏，发动机怠速运行，操作指令失效，即该工程机械只能行走，无法进行带负荷运行操作。锁车期限内用户与管理中心联系说明通讯异常原因，理由正当，且定位通讯模块已恢复正常工作，管理中心给用户解锁密码，解锁后该设备恢复正常运行。

如果超过锁车期限，该台设备的用户仍未与管理中心联系，该台设备的主控制器启动二级锁车程序，该台设备全车断电断油，无法操作也无法移动，用户只能和管理中心联系，解锁后设备才能恢复正常工作状态。

与现有技术相比，本实用新型基于GPS/GIS的工程机械电子控制器的优点为：1、GPS/GIS集成在工程机械电子控制器之内，GPS/GIS定位和无线网络通讯使管理中心确定工程机械的位置，工程机械和管理中心的通讯保证管理中心时刻掌握设备所处位置和工况，设备所有者和使用者均安心放心；2、当管理中心不能正常收到设备的GPS/GIS位置信号，可自动启动锁车程序，控制设备的使用运行，甚至可以停电、停油锁车，有效地防止了偷盗，及时发现破坏，便于跟踪，以防止或减少设备所有者的损失；3、管理中心可以根据设备使用记录，及时提供维护保养的提示，保证设备处于最佳使用状态，也密切了设备所有者和使用者的关系；4、显示控制器存储工程机械的报警及故障信息，为设备的检修提供了可靠的故障原始记录，便于快速排查故障，便于对设备各零部件寿命进行分析，及对设备的进一步改进。

附图说明

图1为本基于GPS/GIS的工程机械电子控制器实施例结构示意图。

具体实施方式

本基于GPS/GIS集成的工程机械电子控制器实施例如图1所示，包括主控制器和显示控制器，二者通过CAN总线连接。

主控制器的中心处理器连接主电源模块和看门狗存储模块，中心处理器的输出端连接10路继电器开关量输出模块、油门控制电路步进电机控制模块、2路恒流输出电路模块以及4路测试模块。中心处理器的输入端连接24路输入检测模块、发动机转速测试模块和8路电阻型传感器模块。所述显示控制器的主控芯片连接电源模块、键盘、显示屏、看门狗模块和定位通讯模块。定位通讯模块为GPS/GIS定位的无线通讯模块，显示控制器经定位通讯模块与管理中心无线连接。本例显示控制器的主控芯片还连接备用电池，备用电池电量满足显示控制器工作12小时以上。

本例主电源模块为降压稳压器，输出电流3A，输入电压12V或24V。

本例2路恒流输出电路模块，在12V或24V电压下工作，可控输出0～1200mA的恒定电流，调节分辨率为0.3mA，控制精度为±1mA。

本例4路测试模块，提供精度2mV的0～5VDC的20mA直流信号输出，扩展4路模拟量输出用于控制本设备驾驶室窗玻璃的升降，空调开关。

本例主控制器的24路输入检测模块，检测工程机械的所有的开关及模拟信号的工程机械的工况参数，本例输入检测模块还有预留4个开关量输入端口。

本例主控制器的8路电阻型传感器模块，输入工程机械中通过电流和电阻型传感器输入的模拟信号。

本例键盘配有发光二极管背光源。

上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于GPS/GIS的工程机械电子控制器，包括主控制器和显示控制器，二者通过CAN总线连接，主控制器的中心处理器连接主电源模块和看门狗存储模块，中心处理器的输出端连接继电器开关量输出模块、油门控制电路步进电机控制模块以及恒流输出电路模块；中心处理器的输入端连接输入检测模块、发动机转速测试模块和电阻型传感器模块；所述显示控制器的主控芯片连接电源模块、键盘、显示屏、看门狗模块和定位通讯模块，定位通讯模块为GPS/GIS定位的无线通讯模块，显示控制器经定位通讯模块与远程的管理中心无线连接；

所述主控制器的输入检测模块为20～26路输入检测模块，检测工程机械的所有的开关信号及模拟信号；

所述主控制器的电阻型传感器模块为6～10路电阻型传感器模块，输入工程机械中通过电流和电阻型传感器输入的模拟信号。

2.根据权利要求1所述的基于GPS/GIS的工程机械电子控制器，其特征在于：

所述恒流输出电路模块为2路恒流输出电路模块，在12V或24V电压下工作，输出0～1200mA的恒定电流，调节分辨率为0.3mA，控制精度为±1mA。

3.根据权利要求1所述的基于GPS/GIS的工程机械电子控制器，其特征在于：

所述主控制器的主电源模块为降压稳压器，输出电流3A，输入电压12V或24V。

4.根据权利要求1所述的基于GPS/GIS的工程机械电子控制器，其特征在于：

所述显示控制器的主控芯片还连接备用电池，备用电池电量满足显示控制器工作12小时以上。

5.根据权利要求1所述的基于GPS/GIS的工程机械电子控制器，其特征在于：

所述主控制器的中心处理器还连接1～5路测试模块，提供精度2mV的0～5VDC的20mA直流信号输出，用于控制本控制器外接的该工程机械上的其它设施。

6.根据权利要求1所述的基于GPS/GIS的工程机械电子控制器，其特征在于：

所述键盘配有发光二极管背光源。