浅析工程机械远程状态信息采集方法研究与应用.pdf

浅析工程机械远程状态信息采集方法研究与应用 王劼竹 （中铁二十三局集团第三工程有限公司， 四川成都 6 1 1 1 3 7 ） 摘要：近几年， 我国的建筑行业面临更激烈的市场竞争， 与施工成本、 进度、 质量相关的重要方面 - - 工程机械就亟需 采取切实可靠手段， 提高管控水平。 对工程机械状态进行实时 的监控是确保设备能够可靠工作和避免出现故障而停机的重 要手段， 它对节约维护成本， 提高设备出勤率， 减少故障损失， 加强工程机械远程管控， 提高施工管理水平等具重要意义。 关键词：工程机械；信息采集；方法与应用 前言 在实际的施工过程中，实时监控现场状态是为设备可靠 运行以及防止出现施工故障提高保障的一种重要的方法与手 段。工程机械施工的装备构成以及控制系统随着科技的发展 而逐渐变得复杂，同时也使监控系统和诊断故障的具体工作 更加趋于复杂化。将远程状态下的工程机械信息采集方法运 用到实际工作中，可以有效的促进现场状态实时监控情况以 及预测与诊断故障情况向更加可靠、 更加准确的方向发展。 1 工程机械信息采集与管理系统现状 工程机械信息采集与管理系统综合利用现代传感技术、 G P S 或北斗卫星定位技术、 无线通信 （4 3 3 M ， 8 6 6 ， 1 8 0 0 M H z ） 技 术、 微处理器集成技术、 数据库技术、 C S 、 B S 技术实现了装备 信息采集、 处理、 存贮、 加密解密、 传输、 统计、 分析、 应用， 实现 了工程机械的实时技术状态采集， 行驶轨迹跟踪， 监控与指挥 调度， 是工程机械等移动装备信息化的基础。 （1 ） 硬件部分 a . 采集多种信息： 油、 电、 速度、 里程、 使用时间、 位置； b . 支持实时控制： 位置报警、 超速报警、 电子围栏、 图像监控、 L E D 广告、 驾驶员行为监控； c . 支持管理功能： 里程控制、 语音调 度、 状态监测、 射频卡控制、 图像监控、 录像监控； d . 硬件技术 指标： 温度 - 4 0度5 0度， 电压： 9 4 0伏， 支持 C A N ， 串口， S P I ， I I C ， U S B ， S D 卡。片上数据贮量： 1 6 M 位。 （2 ） 软件部分 a . 采用 O R A C L E 数据库； b . 服务器支持 1 0 万辆车同时在 线； c . 具备多种报表和图形统计： 运行时间、 运行里程、 报警、 超速、疲劳驾驶等多种报表及图示； d .具有 B S 和 C S 两种构 架； e . 支持 G O O G L E 、 百度地图和本地矢量地图。 2 远程状态信息采集在工程机械中的状况 实时监控工程机械施工的现场状态可以对设备的安全运 行、 故障的准确预测与判断进行可靠的保证。 在现阶段的工程 机械施工中，应该采取科学合理的方式与方法对众多处于分 布式的、 具有不同监测点特性的状态信号进行采集与传输， 其 采集到的基础数据可以有效提升实时监控质量， 并准确诊断、 预测故障。C A N 总线凭借自身所具有的众多优点， 已经在现阶 段被广泛的应用在工程机械领域中，但是多数采用的采集方 式都是单一形式的， 如果过多的采集属于缓变次要的信息， 往 往会出现数据冗余现象， 造成重要信息采集的缺失和遗漏， 进 而影响远程状态的维修运行。 3 远程状态信息在工程机械中的采集方法 3 . 1 信息采集的原理分析 工程机械中， C A N 总线控制系统的主要构成部分包括主 控制器、 显示仪表、 输入控制器、 执行器、 传感检测器以及子网 络和子系统等。 C A N 总线共有 1 1 0 个通信节点， 见图 1 ， 其拥有 包括强扩展性和自由组网等多个优点，使得在对信息进行扩 展共享时更加的方便，数据采集节点的增多与减少不会影响 到原有的 C A N 总线监控系统，而且还可以对其中的所有信息 进行监听， 这与监控系统的信息采集要求不谋而合。 图 1C A N 节点的电路框图 3 . 2 远程信息采集方法在工程机械中的应用 按照信息所起到的作用，可以对需要采集的信息分成几 个类别， 具体包括： 工作状态信息、 工况信息、 诊断故障信息、 工作记录信息以及工作环境信息。其中， G P S 信息数据是在 G P S 模块中利用 S C I 串口获取的，其他的信息数据则都是在 C A N 总收线中获取的，其所具有的模块和产生的作用均具有 很大的差异， 这些都会对 C A N 总线的信息造成影响， 使其之间 的差异越来越明显， 从而形成了不同的广播方式。 在此基础上 统一描述各种参数的不同采集， 以提高实现编程的可行性。 设 P 为每一个 I D 和采集方法所对应的一个对象， 那么这个对象 P 就会产生 5 种属性， 包括 I D 号、 抽样周期以及广播方式、 请 求 I D 号和请求命令。如果将秒钟作为抽样周期的最小单位， 那么抽样周期若为 0 ， 则能够对任意一种信号进行采集， 这也 就说明，具有非常良好的兼容性；广播方式主要由主动和被 动， 即 P 和 N 两个值构成， 如果是主动方式， 那么请求 I D 号和 请求命令则可以忽略不计。 3 . 3 分析信息采集的参数化设计及远程设置 参数化设计信息采集的主要设计对象是监测对象 P ， 利 用多种方式和方法来修改监测对象 P 的远程状态、广播方式 以及请求 I D 号和请求命令等， 利用远程状态方式来对设置完 毕的信息采集周期进行适当的调整，并对 C A N 总线所形成的 波特率进行相对独立的设置。 除此之外， 还需要远程设置位于 数据中心服务器中 I P 地址和端口号， 以便与服务器的变动情 况相适应， 进而使控制器可以对其他设备进行复用。 以上文所 讲的要求为标准利用远程状态对设置协议进行制定，使其格 式具有一定的统一性和规范性， 可以将其具体制定为起始符、 密码、 设置类型和内容、 校验码以及截止符六项内容， 见表 1 。 表 1 远程状态设置协议一览表 4 工程机械信息采集与管理系统在机械化施工中的应用 4 . 1 工程机械信息采集与管理系统在路基施工中的应用 （1 ） 在挖掘机、 装载机、 平地机、 压路机、 洒水车、 自卸车等 工程机械上安装工程机械信息采集与管理系统， 对其油、 电、 速度、 里程、 使用时间、 位置等的数据进行采集， 以此确定各种 设备的作业状况；（2 ） 在此基础上， 匹配车辆计重和车牌自动 识别装置， 建立土石方运输方量的采集及验收系统； 4 . 2 工程机械信息采集与管理系统在路面施工中的应用 （1 ） 采集稳定土搅拌站、 砼或沥青搅拌站中的原材料、 产 量、 燃料、 电力消耗情况；（2 ） 对摊铺机、 压路机、 运料自卸车等 的油耗、 里程、 进行统计分析； 4 . 3 工程机械信息采集与管理系统在桥梁施工中的应用 对旋挖钻机、 冲击钻机、 柴油发电机组、 工业电梯、 塔吊、 混凝 土泵油、 电、 使用时间、 位置等的数据进行采集， 以此确定各种 设备的作业效率； 工程机械信息采集系统的应用使得：（1 ） 使工程机械的远 程管控成为可能；（2 ） 使单机单车核算和工程成本核算更为精 细成为可能；（3 ） 可考核大区域分布的工程机械工程量， 如压 路机压实遍数、 确保工程质量。 5 结语 以现场状态信息所具有的特性为依据，对以 C A N 总线为 基础的远程状态信息采集方法进行设计，并对远程控制器进 行参数化的设计， 可以提高其自身的兼容性， 对各种工程机械 进行有效的使用， 并对各种状态的信息进行采集和传输， 同时 还促进了信息采集监测软件和硬件可扩展性的提高，通过设 计高集成的功能模块和多任务的 D S P / B I O S 软件， 提高控制器 的可靠性能和稳定性能，为工程机械远程