挖掘机远程监测系统的研究与设计
工程机械的物联网应用实现设备互联和远程监控
工程机械的物联网应用实现设备互联和远程监控物联网（Internet of Things，简称IoT）的快速发展为工程机械行业带来了巨大的机遇和挑战。
利用物联网技术，工程机械设备可以实现设备之间的互联和远程监控，从而提升生产效率、降低运营成本、优化维护管理。
本文将探讨工程机械的物联网应用，并介绍其实现设备互联和远程监控的关键技术和应用场景。
一、概述工程机械是指用于土木工程和建筑工程等施工作业的机械设备，包括挖掘机、推土机、起重机等。
传统的工程机械设备通常需要人工操作和维护，存在效率低、安全风险高、维护成本大等问题。
而物联网技术的应用能够将这些机械设备连接到互联网，实现设备之间的互联和与操作者之间的远程交互，为工程机械行业带来了全新的变革。
二、实现设备互联的关键技术1. 传感器技术：传感器是实现设备互联的基础，通过采集工程机械设备的各类数据，如温度、压力、位移等，将其转换为数字信号，并传输给物联网平台。
2. 网络通信技术：工程机械设备需要与云端的物联网平台进行数据交互，因此，采用可靠、稳定的网络通信技术是必要的。
常用的通信技术包括4G、5G、以太网等。
3. 数据存储与处理技术：大量的工程机械数据需要进行存储和处理，以支持后续的数据分析和决策。
物联网平台需要具备高效的存储和处理能力，可以借助云计算等技术来实现。
三、实现远程监控的关键技术1. 数据传输和接收技术：物联网平台通过网络将工程机械设备采集到的数据传输给操作者。
操作者可以通过手机、电脑等终端设备接收和查看实时数据、报警信息等。
2. 远程操作技术：通过物联网平台，操作者可以实现对工程机械设备的远程操作，如开关机、调整参数设置等。
远程操作可以提高工作效率，降低安全风险。
3. 遥测遥控技术：通过物联网技术，操作者可以对工程机械设备进行远程遥测和遥控。
例如，可以通过视频监控实时了解设备的工作状态，通过遥控器进行设备操作。
四、应用场景1. 设备运营管理：物联网技术可以实现对工程机械设备的远程监控和管理，包括设备的定位追踪、工作状态监测、故障诊断等。
悬臂式掘进机截割机构远程监测系统研究的开题报告
悬臂式掘进机截割机构远程监测系统研究的开题报告一、研究背景与意义悬臂式掘进机作为一种高效矿山开采设备，已经被广泛应用于煤矿和金属矿山的掘进作业中，其截割机构是掘进机的核心零部件，直接影响到掘进效率和质量。
目前对于截割机构的监测主要依赖于操作工人的经验和感官直觉，存在监测不及时，信息不准确等缺陷。
因此，研究悬臂式掘进机截割机构远程监测系统，提高其安全性、准确性和通用性，具有重要的意义。
二、研究内容本研究旨在设计一种基于传感器和通信技术的悬臂式掘进机截割机构远程监测系统，具体内容包括：1、设计合适的传感器：根据现场需求，选取合适的传感器及其数量与布局，实现对截割机构各参数的监测和采集。
2、研究数据传输与处理技术：对传感器采集到的数据进行处理和分析，通过通信技术传输到远程监测中心，并对数据进行存储和管理，以实现及时的监测和数据分析。
3、开发监测平台：设计一个可视化、简洁易用的监测平台，实现对采集的数据进行分析和处理，为决策提供科学依据。
4、验证系统的有效性：通过实际应用，验证系统的可行性和有效性，实现对悬臂式掘进机截割机构的准确监测和预警，提高其运行安全性。
三、研究方法和技术路线1、研究方法：本研究采用实验研究方法，通过现场实验、数据采集和实际应用验证系统的有效性。
2、研究技术路线（1）需求分析和系统设计：对悬臂式掘进机截割机构监测需求进行分析，并设计系统框架和数据采集方案。
（2）传感器选型与配置：根据设计方案选取合适的传感器，确定其数量和布局方式，进行传感器配置和调试。
（3）信号采集与分析：对传感器采集到的数据进行处理和分析，实现对截割机构各参数的监测和采集。
（4）远程监测系统开发：针对数据采集和处理的需求，开发基于云平台的远程监测系统，实现对截割机构运行状态的实时监测和预警。
（5）系统测试和优化：通过实验测试，对系统进行优化和调整，确保其稳定性和正确性，并在实际应用中验证其有效性和实用性。
四、研究预期结果1、设计一种基于传感器和通信技术的悬臂式掘进机截割机构远程监测系统，实现对截割机构的全方位监测和预警。
如何实现工程机械远程监控系统的设计
如何实现工程机械远程监控系统的设计摘要：针对工程机械行业的信息化需求，结合各种信息技术，工程机械远程监控应运而生，本文就远程机械远程监控系统的技术方案设计和有待解决的问题谈几点笔者的看法。
关键词：工程机械；远程监控；系统；问题随着科技的不断进步，工程机械设备的性能也在不断提高，这对工程机械故障的诊断工作提出了更高的要求。
大量的事实证明，传统的现场诊断故障的方法已经无法适应市场的要求，所以工程机械远程监控系统势必会成为新的宠儿。
下面笔者将通过介绍工程机械远程监控系统设计的背景和设计中要解决的问题，来谈谈如何实现工程机械远程监控系统的设计。
1 问题提出工程机械是集多种技术于一体的工程施工装备，广泛应用于我国的各个建设行业。
但是长期以来，工程机械的安全问题一直是施工过程中的一个重大隐患，机毁人亡的重大安全事故时有发生，所以预测和预警工程机械故障就成了目前工程机械设计中亟待解决的问题。
目前，国内工程机械设备的维修普遍是采用的由企业在当地设置的维修网点派出的维修人员进行现场维修的方式。
这一方式由于资源分散、成本高、反应不够及时，大大降低了企业的投资回报效果，影响了企业的核心竞争力。
工程机械行业实现信息化正是解决以上问题的一个有效途径。
工程机械远程监控系统可以实现工程机械管理模式的自动化、智能化和集成化，它的应用正是工程机械行业信息化的关键。
工程机械远程监控系统主要由四部分组成：工程机械设备的监控装置、GPS卫星定位的信号接收装置、无线数据通讯系统和具备调度功能的监控中心。
进行工程机械远程监控系统设计，第一步就是要了解工程机械远程监控系统具体的工作程序。
首先系统通过利用卫星定位、通信和计算机技术，对正在工作的工程机械的位置、运行状态和施工进度进行实时监控。
然后系统将相关数据通过通信网络传输给工程机械服务的供应商和工程机械的使用者。
再由监控服务中心向工程机械的使用者及工程机械提供状态监测、故障诊断和维修等服务。
GPRS—GPS在智能挖掘机远程在线监控系统中的设计应用
摘Байду номын сангаас
要： 通过 引ｉ． Ｐ 卫星定位系统 、 Ｐ 网络通讯技术 ． ＸＧ Ｓ Ｇ ＲＳ 建立智能挖掘机在线监 控系统 ， 智能挖掘机进行实时 对
在线的智能化监测诊 断 ． 使智 能挖掘机 的故障诊断更 为及 时 ， 升了生产企 业产 品竞争力 。 提 关键词 ：智能挖掘机 ＧＰ Ｒ 监控系统 Ｓ ＧＰ Ｓ
转换器． 位 ＡＤ转换器最小的转换时间为５０ｓ ２ １ 位 １ ０ ／ ０ｎ ；１ 个 ６
独 立的脉宽调 制 （ＷＭ ）输 出； １ Ｐ ４ 个通用 、双 向数字 Ｉ ／ ０引
脚。使用３ ＡＤ通道实现模拟量的采集 ，１ 路数字通道实 路 ／ ６
现 数字 量的采 集 ，输 出 ６ Ｐ 路 ＷＭ 进行 电磁 阀的控 制 ，通过 Ｃ Ｎ 总线 与上位 机进 行通 信 。 当挖掘机 上 的传 感器检 测到 Ａ
户智能挖掘机、Ｇ Ｓ Ｐ 全球卫星定位系统、Ｇ Ｒ 远程通讯系统、 状 态。施 工单位机群 监控中心 系统是专门为施工企业将来实现 ＰＳ
因特 网 、客 户机群 监控 中心 系统 、便 携式数 据采集 系统 和远 智 能化施 工机群 远程调 度 、管理 而设计 而备用 。通 过远 程监 程企 业监控 系统组 成 。它是依靠 安装 在智能 挖掘机 上 的各种 控 ，工程技术人 员不 必亲临施 工现场就 可以获取设备 重要 的状
ｌ ｅＭ ｏ ｉ ｒｎ ｙ ｔｍ ｆ ｎ ｅｌ ｅ ｔ ｃ ｖ ｔｒ ｉ ｎ ｔ ｉ ｇＳ ｓｅ ｏ ｔｌ ｇ ｎ ａ ａｏ ｎ ｏ Ｉ ｉ Ｅｘ
■广东筑波路桥公司 由相波 ／ Ｏ ｉｎ ｂ Ｙ ＵＸａ ｇ ｏ 中国河南国际合作集团有 限公 司 张少 圃 ／ ＡＮＧ Ｓ ａ ｐ ＺＨ ｈｏｕ 广 东省 交通学校 吕其惠 ／Ｌ ｈ ｉ Ｖ Ｑｉｕ
科技成果——掘进机远程控制技术及监测系统
科技成果——掘进机远程控制技术及监测系统适用范围掘进机远程控制技术及监测系统适用于煤矿井下大型采掘装备的掘进作业。
该技术已成功应用于石家庄煤矿机械有限责任公司生产的多种机型掘进机及多家煤矿，系统稳定可靠，应用效果良好，具有较好的应用推广前景。
该技术既可完成近地点自动定向掘进控制，也可完成远程可视化自动控制及监测，实现掘进工作面的无人化，消除安全生产隐患，使高突工作面的作业更加安全，对提高我国煤炭资源的开采能力，避免或减少井下开采中重大人员伤害的发生具有重要的意义。
技术原理综合应用自动化、智能化和信息化等高新技术研制出适合煤矿综掘工作面地质与环境条件的掘进机远程监测和控制关键技术。
关键技术1、掘进机任意断面自动截割成形控制技术；2、基于多参数判断的截割臂摆速自适应控制技术；3、掘进机机身位姿参数在线自动检测技术，可实现机身5个位姿参数的绝对法自动检测和显示；4、基于多参数负反馈控制的定向掘进控制技术；5、掘进机井下可视化远程监控技术与远程无线遥控技术；6、基于多路隔爆型摄像仪的视频监控技术；7、地面远程可视化监测诊断技术。
主要技术指标（1）掘进巷道截割断面边界最大误差<10cm；（2）掘进机水平偏角检测最大误差<0.1°；（3）掘进定向最大误差<10cm；（4）掘进机远程控制距离500-1000m或更远；（5）掘进机及工作面远程监测距离500-20000m；（6）视频信号同时传输数量≥6路。
典型案例2011年，该技术应用于石家庄煤矿机械有限责任公司出产的EBZ200半煤岩掘进机，在邯矿集团云驾岭矿开展工业性试验。
掘进机具有自动截割成形、位姿检测及自动纠偏、远程遥控、视频监控、远程监测及故障诊断功能，实现了掘进远程控制、掘进工作面掘进过程无人化。
工程机械远程监控及预警技术研究
工程机械远程监控及预警技术研究近年来，随着工程机械技术的不断发展，工程机械远程监控及预警技术已经成为工程机械制造企业、服务企业以及用户关注的焦点之一。
本文将探讨此一前沿技术及其研究动态。
一、远程监控的基本原理及应用前景传统工程机械的监控方式是通过人工巡检和保养来完成的，这种方式存在着很多问题，如：耗时费力、难以实现实时监控、巡检过程中无法发现小问题等。
而远程监控系统则能够通过传感器、数据通讯、网络云计算等技术手段实现对机械设备的实时监控、数据采集和分析，有效解决传统监控方式的问题。
远程监控系统可以对工程机械进行全方位监控，包括发动机状态、液压系统、电子控制设备以及机器整体状态等。
一旦出现异常，则系统能够及时发出预警信息，使得用户能够更加及时地采取措施，避免严重故障的发生，从而降低维护成本，提高设备使用效率。
远程监控系统的应用前景非常广泛，涉及到工程机械制造企业、服务企业、用户等多个领域。
制造企业通过对自己生产出的设备进行远程监控，能够更加及时地发现设备产品的缺陷和问题，使自己生产出的设备更加优秀和可靠。
服务企业通过对客户的设备进行远程监控，能够提供更完备的服务，避免由于故障带来的损失和风险。
用户通过远程监控系统可以极大地提高自己设备的使用效率和安全性，降低使用成本，从而提高自身的生产效益。
二、工程机械远程监控及预警技术的研究现状目前，国内外对于工程机械远程监控及预警技术的研究较为广泛，但是普遍存在着以下两个问题：1. 研究方向单一。
目前国内外工程机械远程监控及预警技术的研究主要集中在如何实现远程监控，如何分析数据等基础技术上，而缺乏对于不同场景下的仿真建模、机器学习、人工智能等技术的探讨，无法深入理解并解决实际问题。
2. 监控时间不够长。
远程监控系统需要长时间的数据积累和分析，但现有研究大多采用短时段的数据，很难研究出具有普适性和更高可靠性的监测模型。
三、工程机械远程监控及预警技术的未来发展随着互联网、物联网、大数据等技术的不断发展，工程机械远程监控及预警技术也会不断改善和发展。
基于GSM_GPS网络的挖掘机远程监控系统
图 4 远程监控系统串口通信动态 UM L 时序图
利用 GPS 网络的目的除了方便挖掘机状态参 数传输外, 还有一个主要目的是为了方便挖掘机的 定位。在图 3中可以看见, 该远程监控系统里面带 有电子地图。通过 GPS 发回来的经度、纬度数值, 可以精确的在电子地图上确定挖掘机当前位置。该 系统的电子地图采用 M apInfo公司的 M apX控件, 数 字地图采用 tab格式文件。
参考文献: [ 1] 皱长春, 史 哥. 一 类正 弦曲 线的 H ough 变换 快速 检
测方法 [ J], 计算机工程与应用, 2002( 4). [ 2] 曾接贤, 张 桂梅, 储 君, 等. 霍夫 变换 在幂 函数 型曲
线检测中的应用 [ J], 计算机工程与应用, 2002( 2). [ 3] 杨银才, 陈凌 峰, 沈邦 兴, 唐敏, 夏明 安. H ough 变换在
这为串口通信处理增加了一定的难度。在该系 统中, 串口通信模块采用的是微软提供的 MSComm 控件, 各种串口的参数都有统一的设置界面, 这可以 大大的缩短串口通信开发周期, 不过统一的参数设 置界面也为处理不定长的 数据包带来了较 大的困 难。为了解决这个问题, 采用了动态串口触发技术。 具体的代码片断如下:
在该系串口通信模块采用的是微软提供的mscomm控件各种串口的参数都有统一的设置界面这可以大大的缩短串口通信开发周期不过统一的参数设置界面也为处理不定长的数据包带来了较大的困难
机电工程 2005 年 第 22 卷 第 7期
M echan ical& E lectrical Eng ineering2005
络, 也能对挖掘机的地理位置进行精确的跟踪。
关键词: GSM; GPS; 电子地图; 远程监控; 串口通信; 挖掘机
掘进机远程监控上位机的设计与实现探讨
掘进机远程监控上位机的设计与实现探讨摘要根据煤矿掘进工作的实际需要，介绍了远程监控上位机的设计及功能实现。
其中主要包括上位机的系统结构、软件运行平台、软件关键技术，上位机功能实现等内容。
实际运用表明，该系统结构稳定可靠，能够对掘进机进行有效的远程监控，满足设计要求，值得在煤矿掘进中推广运用。
关键词煤矿掘进机；远程监控；上位机；双进程架构；监控主界面0 引言在煤矿自动化生产中，远程监控是其中的重要技术之一，为了促进远程监控技术更好的发挥作用，关键是要设计和开发出运行稳定、可靠的监控上位机。
文章结合采煤自动化技术的需要，提出了一种远程监控上位机的设计方案及具体运用，以期能够为实际工作提供指导。
1煤矿掘进机远程监控上位机的系统结构图1煤矿掘进机远程监控上位机结构图1.1 硬件系统上位机系统结构具体如图1所示，其中硬件系统的主要组成部分为：PC/104核心模块、CAN通信卡、通信隔离板、电源、鼠标、键盘等等，在所有这些结构当中，其中PC/104核心模块是最为关键和核心的内容，它的体积很小，稳定性能高，并且容易扩展，在上位机中运用具有良好效果，满足上位机工作的需要。
其它结构也各有自己的特点，在系统中发挥各自的作用，促进上位机运行和工作。
1.2 软件系统软件系统主要包括两个组成部分：嵌入式Linux操作系统平台和监控软件，二者都是不可缺少的重要组成部分，对系统运行有着重要的作用。
其中前者为监控软件提供了稳定可靠的运行平台，促进系统更好的运行和工作。
另外，CAN 通信监控软件为双进程架构设计，从而解决了数据发送和接收的同步问题，实现了远程监控的实时性，有利于促进远程监控效率的提高。
2 煤矿掘进机远程监控软件运行平台1）内核重新编译。
监控软件运行平台运用嵌入式Linux操作系统，该系统启动快，运行稳定可靠，有利于监控软件的稳定运行。
在整个操作系统当中，内核是其中的关键与核心内容，内核重新编译主要工作是定制新内核配置表，根据实际工作的需要，对内核配置表进行适当修改，去除不需要模块，再对需要的模块进行编译，从而有利于系统内核的稳定，促进系统更好的工作；2）文件系统定制。
基于嵌入式的挖掘机远程监控机载系统及其关键技术研究的开题报告
基于嵌入式的挖掘机远程监控机载系统及其关键技术研究的开题报告一、研究背景和意义随着工业自动化的快速发展，挖掘机在现代工程建设、矿山开采和土石方工程等领域得到了广泛应用。
然而，现有的挖掘机监控系统无法实现对机器的全面监控和远程控制，因此，为了实现对挖掘机的远程监控，需要开发一种基于嵌入式技术的挖掘机远程监控机载系统。
该研究通过对挖掘机设备进行技术改造，将嵌入式技术应用于机载设备上，实现对挖掘机的全面监控和远程控制，从而大大提高了操作人员的工作效率和施工安全性能，具有重要的实际意义和应用价值。
二、研究内容和方法1. 挖掘机远程监控机载系统的需求分析将分析挖掘机的机械结构、功能特点和工作原理，讨论挖掘机远程监控系统的功能和技术要求，以及系统实现的难点和挑战。
2. 嵌入式系统技术研究将深入探讨嵌入式系统的软硬件结构、操作系统及其应用、嵌入式系统编程技术、通信协议等，为后续的系统设计和实现提供理论基础。
3. 硬件设计与实现根据系统需求和嵌入式技术特点，设计和实现挖掘机远程监控机载系统的硬件，包括控制芯片、数据采集模块、通信模块、电源管理模块等。
4. 软件设计与实现研究嵌入式开发工具及其应用，开发对挖掘机各个部件进行监控的软件模块，包括控制指令的发送与接收、数据的存储和传输、用户界面设计等。
5. 系统集成与测试根据硬件和软件的设计，将系统进行集成测试，包括系统性能测试、功能测试、可靠性测试、安全测试等，确保系统的稳定性、可靠性和安全性。
三、研究进度安排1. 第一阶段：对挖掘机远程监控机载系统的需求分析，制定研究计划，完成开题报告，预计时间为2周。
2. 第二阶段：深入研究嵌入式系统技术，掌握相关的软硬件知识和编程技术，预计时间为6周。
3. 第三阶段：进行硬件设计和实现，完成控制芯片、数据采集模块、通信模块、电源管理模块等方面的设计和实现，预计时间为8周。
4. 第四阶段：进行软件设计和实现，开发控制指令的发送与接收、数据的存储和传输、用户界面设计等方面的软件模块，预计时间为6周。
工程机械远程监控系统应用研究
工程机械远程监控系统应用研究摘要：本文在对国内外工程机械应用技术的发展状况的调研分析的基础上，自行研发工程机械远程监控系统中的核心部分，即智能控制系统，满足客户对工程机械远程实时管理的需求。
关键词：工程机械远程监控监控系统0 引言随着我国公路、铁路及其它公共设施的基础建设规模日趋扩大，及机械化程度越来越高，工程机械在建设领域扮演着越来越重要的作用，但由于工程建设项目战线长、分布广、地域跨度大，管理维护人员不足，工程机械的远程监控成为制造、租赁、使用单位不得不考虑的问题。
伴随着网络通讯技术的发展，使得工程机械远程监控成为可能，可以实现对远程工程机械设备的定位跟踪、实时在线监控、远程调试、故障报警及维护、专家诊断等功能，最终实现对工程机械的远程监控。
1 工程机械远程监控系统该系统是利用计算机检测技术、无线通讯技术、卫星定位技术，全面检测运行中的机械设备的位置和施工进度，并向调度室实时传输检测数据作进一步分析；如果在设备操作过程中出现问题，设备操作人员也能利用工程机械远程监控系统将故障信息传输至调度室，由调度室远程指导修整措施。
工程机械远程监控系统在施工现场的应用，有助于优化机械化施工组织设计，大幅提升机具设备的管理水平，在保证工程质量的前提下缩短施工周期，从而提高经济效益。
该系统由机械工作状态检测系统、卫星定位信号接收装置、无线数据通讯系统和远程监控中心构成。
设备运行状态检测系统需要安装传感器，传感器将设备运行参数通过转换器传输至计算机。
远程监控重心也可以实时接收由设备操作人员传输的设备故障等相关问题。
在设备上装设卫星定位信号接收装置，接收信号后自动计算该机械所在的经纬度。
远程监控中心负责管理整个监控系统，管理者可通过远程指令实时监控并测评机械设备的位置和运行状态，提出扩大经济效益的建议。
同时还可以通过检测和分析工程机械的运行状态，对大型工程机械及其配套机械进行优化调度，以提高机械化施工组织水平和机械的生产效率。
矿山机电设备远程控制技术的应用研究
矿山机电设备远程控制技术的应用研究
孙旭;梁习
【期刊名称】《大众标准化》
【年(卷),期】2024()7
【摘要】矿山机电设备是指在矿山开采、运输、加工等过程中使用的各种机械和电气设备,如挖掘机、传送带、破碎机、风机、泵等。
远程控制技术是指利用通信网络和计算机技术,实现对远程或危险区域的设备或系统的监测、控制和管理的技术。
远程控制技术在矿山机电设备中的应用,可以有效提高矿山机电设备的智能化水平,实现对矿山机电设备的远程监测、诊断、控制和优化,提高矿山机电设备的运行效率和安全性,降低人员的工作量和风险,促进矿山生产的现代化和信息化。
文章阐述了矿山机电设备远程控制技术应用的关键意义与基本原则,并根据其中的不足之处提出具体策略,为相关技术人员提供参考。
【总页数】3页(P33-35)
【作者】孙旭;梁习
【作者单位】鲁西矿业梁家煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】F42
【相关文献】
1.矿山机电设备远程控制技术的应用研究
2.矿山机电设备远程控制技术的应用研究
3.远程控制技术在矿山机电设备上的应用研究
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基于 GPRS 的矿用电铲远程监控系统设计
基于 GPRS 的矿用电铲远程监控系统设计王劲松;詹杰;张浩【摘要】电铲是我国露天矿山的重要生产工具，但电铲运行环境恶劣、工作时间长，很难有效对其调度管理。
本文设计了一种远程电铲监控系统，能实时采集电铲的重要工作参数，并通过 GPRS 远程传送到管理人员的 PC 机，实现远程监测，方便管理人员及时了解电铲的运行状况，经多个矿山使用，该系统能有效降低电铲运营维护成本，提高生产效率。
%Excavator is the most important production tool in the open pit mines of China.Because of the bad working environment and the long working hours of excavators,it is difficult to manage excavators effectively.This paper introduces a kind of remote monitoring and controlling system of excavator which can collect important parameters of excavators in real time.It transfers the real time data to the remote management PC through the GPRS,so managers can learn the real time operation condition of excavators conveniently. Having been used by many mines,the system can reduce the cost of operation and maintenance of excavators effectively and improve the production effectively.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】7页(P56-62)【关键词】电铲;远程监控系统;实时采集;GPRS【作者】王劲松;詹杰;张浩【作者单位】湖南科技大学物理与电子科学学院，湖南湘潭 411201;湖南科技大学物理与电子科学学院，湖南湘潭 411201;湖南科技大学物理与电子科学学院，湖南湘潭 411201【正文语种】中文【中图分类】TD422.21电铲是现代矿山的重要生产工具,需要在矿区恶劣的环境中运行,所以电铲的管理和维护检修工作变得十分困难.自20世纪60年代起,国外已经研发出了矿山电铲监控系统,以数据信息传输方式划分,历经了3个阶段:无总线监测阶段、总线监测阶段、网络监测阶段.但这些监控系统使用条件苛刻,比如造价高,需要在矿区部署专用网络,功能不全面,不适合我国露天矿山实际生产条件,很难在我国推广.我国矿山企业大量采用了太原一重、抚顺挖掘机的电铲,但没有提供监测功能.为了实时了解电铲的运行状况,需要在不影响电铲系统正常工作的前提下,实时采集电铲工作的重要电气参数,并将数据通过GPRS(General Packet Radio Service的简称,中文名为通用分组无线服务技术)远程传输给管理人员,方便管理人员判断电铲的状态,及时做好调度安排,快速对电铲可能出现故障做出维修决策,降低营运成本、提高电铲的工作效率[1]. 电铲的挖掘工作主要由提升、推压和行走/回转3组大功率电机组成,是高电压、大电流的巨型器械.常年工作在温差大、多尘、震动剧烈的环境中,对于监控系统的设计提出了很高的要求,基于电铲的工作特点,监控系统设计如下:系统主要由2部分组成,一部分为车载终端,包括信号采集、数据处理及传输、数据显示3个模块.另一部分为上位机客户端,可远程显示电铲状态信息.整体框架结构如图1所示,圆角矩形框为信号采集设备,安装于电铲上;菱形图框为数据传输部分,椭圆框表示显示终端.电源部分为各功能电路提供稳定电源,各基本功能模块负责采集电铲的工作电压、电流、开关信号、位置等信息,并在本地显示,同时将采集的信号数据通过DTU模块进行传送,中转服务器放置于可接入因特网的位置,接收和存储电铲运行实时数据,上位机终端采用TCP/IP协议接入服务器端口,并对异常信息及时给出提示[2].根据应用的要求,我们需采集行走/回转电机、推压电机和提升电机的给定信号、电枢电压电流信号、正反向励磁电压电流信号以及重要接触器的状态,共计15路开关量信号、21路模拟信号、3路温度信号,还需完成GPS信号、电度表信号的数据读取.车载终端由电源、主控箱和显示模块3大部分组成,电度表，GPS，DTU和测温模块采用成品模块.电源部分为系统提供多种稳定低压直流电,主控箱完成各路信号的采集和处理,并将信息通过RS485接口传送给控制台的显示模块,同时,通过DTU模块无线远程传送数据;此外还需设计MCU,GPS，DTU以及电度表等外围传感器的通信接口.显示模块实时显示信息,并且可通过组合按键进入系统调试模式、参数预设模式.由于有较多的外围传感器和多种数据的采集转换任务,选择主频为72 MHz 的32位ARM微控制器STM32F107VCT6作为核心处理单元,它支持UART,SPI,IIC,CAN通信,可满足多个通信接口问题;此外该处理器还有高速、强大的AD转换功能、可完成大量实时信号的采集转换任务[2-4].2.1 电源部分设计电铲供电为高压工业用电源,线路干扰严重,对监控电源部分设计提出了较高要求,系统多个模块有不同的额定工作电压,需要3.3,5.0,12.0,15.0 V等多组供电电源.为提高稳定性,本设计采用开关电源,设计多组独立的AC-DC电压转换电路,如图2所示,输入电压经开关模块LH10-10B15,LH10-10B12,LH10-10B05转换后得到15,12,5 V直流电压,5 V电压再经过DC-DC稳压芯片AMS1085得到微处理器需要的3.3 V工作电压.2.2 模拟量采集模块设计电铲工作时有3个电机的给定信号、中枢电压电流、正反向励磁电压电流等模拟量工作参数,除了给定信号以外,其他信号幅值大,变化剧烈,电压高,不能直接采集,需要在采集前预处理.模拟量预处理电路如图3所示,取样电压经过霍尔传感VSM025A后转换成与电压信号成线性比例的电流信号,流经电阻R8和R9后转换成小电压信号,射极跟随器B起隔离放大作用,使电压信号更稳定,经运放A放大后供微控制器采样转换.D1,D2组成限幅电路,使输出在0.0～3.6 V间.2.3 开关量采集模块设计电铲电气控制需大量的继电器,控制3个电机的多个接触器、高压真空机、净化风机、电动通风机、直流电源等.继电器故障率高,检测麻烦,而且接触器开关频繁,容易对相关电路产生干扰,不能直接采集,需要设计相关电路处理.设计通过继电器的共轴空触点动态采集开关量,如图4所示,开关接通时两端电压为0,Q1不导通,光耦TLP521不导通,Keyin端输出信号为3.3 V;当开关接通时Q1导通,光耦导通,Keyin 端输出0 V,将开关状态转换成了标准的数字逻辑电平.2.4 状态指示电路因电铲监测系统采集数据量多,为便于观察系统的运行状况,设计了专用的状态指示电路,如图5所示,当系统初始化完毕后蜂鸣器长鸣3 s,设计的4个LED灯将按一定规律闪烁,各指示灯闪烁的定义如表1所示.软件设计包括硬件驱动设计、外接模块参数设置.工作流程图如图6所示.系统上电后,首先初始化,完成自检和相关接口的通信,初始化完毕后进入工作状态,按一定周期采集电铲工作相关参数,处理后送到车载LCD显示,同时通过DTU传送到远程服务器端[5-9].3.1 模块初始化模块初始化是指对微处理器的GPIO端口设定、通信端口初始化.通信端口需微处理器与GPS模块、DTU模块、电度表模块、温度模块、LCD模块建立通信链路.软件流程采用定时器周期中断方式执行任务,按照设定时间间隔切换任务,完成数据采集.从任务的角度将流程分为底层硬件接口驱动函数和数据采集转换分析函数.部分驱动初始化函数如下:STM_BoardInit(); //各外设GPIO初始化STM_BEEPOn(); //蜂鸣器发声kg_mn_oe_init(); //开关、模拟信号初始化DMA_init(); //DMA初始化ADC_init(); //ADC初始化STM_USART_Init(); //串口初始化Time_Configuration(); //定时器配置NVIC_Configuration(); //配置中断优先级LCD_Init(); //LCD初始化STM_BEEPOff(); //蜂鸣器静音初始化完毕这些函数在系统上电或者系统复位后执行,通过LED和蜂鸣器发出信号,指示系统初始化是否正常完成.3.2 相关接口初始化相关接口主要指与外接模块中的通信接口.外接模块中,只有DTU参数需在使用之前根据SIM卡类型和使用要求进行相关设置,GPS和温控模块为单向通信,只需按时读取信息.DTU与STM32的通信程序Gprs_Send_Message()设计如下:STM_LEDOn(2);USART3_PutChar(0x68); CheckSum+=0x68;USART3_PutChar(0x90); CheckSum+=0x90;USART3_PutChar(0x68); CheckSum+=0x68;for(i=0;i<sizeof(SENDMESSAGE); i++){USART3_PutChar(*p);CheckSum+=(*p);p++;}USART3_PutChar(CheckSum);USART3_PutChar(0x16);STM_LEDOff(2);这段程序描述了DTU工作的过程:发送前首先点亮LED2指示灯,然后连续发送预先定义的开始信号0x68,0x90,0x68共3个有序数组,若是满足条件则开始向DTU缓冲寄存器以字节为单位发送采集数据,然后校对数据,完成后数据指针指向下1 B,关闭LED2指示灯,表示1 B发送完毕,如此往复循环就能不停发送数据.GPS采用G-MOUSE(GS-216).通过串口与主控模块通信,程序gps_data_get()如下:GetGPSIsDataValid();//截取有效数据命令GetGPSTime();//截取时间GetGPSDate();//截取日期GetGPSLatitude();//截取维度信息GetGPSLongitude();//截取经度信息GetGPSSpeed();//截取速度信息GetGPSBearing();//截取方向这段程序读取GPS模块的时间、日期、维度、经度、运动方向等实时信息.温度模块以DS18B20为核心器件,单总线与主控模块通信,程序如下:DS18B20_Get_Temp()设计如下:DS18B20_Start (); // ds1820启动DS18B20_Rst();// ds1820复位DS18B20_Check();// ds1820自检DS18B20_Write_Byte(0xcc); //写ROM地址DS18B20_Write_Byte(0xbe); //开始温度转换TL=DS18B20_Read_Byte();// 读取LSBTH=DS18B20_Read_Byte();// 读取MSBtem=(float)tem*0.625;//换算if(temp)return tem; //返回温度值电度表选用了威胜公司的DSSD331DTSD341型多功能智能电表.该电表使用DLT645工业通信协议,采用RS485接口与主控模块通信,通信程序Meter_Send_Cmd()如下:switch(CommendNum)case0x00:{Send_Cd(TotalEnergy;Num++;}break;case0x01:{Send_Cd(CommendUA);Num++;}break;case0x02:{Send_Cd(CommendUB);Num++;}break;case0x03:{Send_Cd(CommendUC);Num=0;} break;case 0x04:{Send Cd(CommendIA);Num++;}break;case 0x05:{Send_Cd(CommendIB);Num++;}break;case 0x06:{Send_Cd(CommendIC);Num++;}break;default:{CommendNum=0;}break;程序中CommendUA、CommendUB、 CommendUC是读取三相四线电源的A,B,C相电压有效值的宏定义指令,分别代表0xB611,0xB61,0xB611这3个十六进制指令,CommendIA、 CommendIB、 CommendIC是读取三相四线电源的A,B,C相电流有效值的宏定义指令,分别代表0xB621,0xB621,0xB621这3个十六进制指令.系统上位机软件采用C/S结构,支持多台终端同时查看监控信息.由两部分组成,一部分为中转服务器软件,一部分为终端监控软件.中转服务器是一台接入Internet网的有固定IP的PC机,可存储多台DTU发送的数据,终端监控软件运行于XP系统,主要用于监测、显示、记录电铲运行的各参数并具有一定的管理报警功能[7].其主要功能有:(1)用户登录管理;(2)电铲运行数据的获取;(3)电铲运行中数据文本、地图模式显示.(4)报警设置、提示.(5)系统参数修改.上位机终端软件界面设计如图7所示该系统已经成功应用于酒钢集团、金昌集团的部分矿区,在矿山通过了现场调试,车载LCD监控部分如图8所示,表明系统能正常采集电铲的电度表参数、GPS时间和坐标(部分温度探头未装),上位机软件终端数据获取画面如图9所示,由于不是直接采集参数,所以需在现场校正,包括零位校准和比例参数校准.1)基于GPRS的电铲远程监测系统的设计,可以解决电铲生产管理中的问题,能明显降低电铲维护成本,提高了生产效率.2)但是本系统不能双向通信,不能控制电铲的运行状态,不能判断电铲的故障原因,应引入专家诊断系统,实现更复杂的功能.【相关文献】[1] 张亮.基于RFID技术的煤矿安全生产监控系统的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2013.[2] 叶文韬.基于ARM的多功能通信终端的研究与短信功能实现[D].西安:西安科技大学,2012.[3] 季力.基于STM32芯片的电参数测量与数据传输[J].自动化与仪器仪表,2010(3):137-13.[4] 陈城.基于STM32的温湿度检测系统[D].武汉:武汉科技大学,2012.[5] 魏万华.GPRS远程自动抄表系统之浅谈[J].甘肃科技,2010(6):65-66.[6] 刘跃磊.利用GPRS实现水资源数据采集与传输[D].西安:西安电子科技大学,2012.[7] 章鲁浩.基于GPRS网络的锅炉供暖监控系统研究和设计[D].呼和浩特:内蒙古科技大学,2012.[8] 陈卫东.智能电网下新型智能电表的功能、应用及特点[J].科技与企业,2013(9)：15.[9] 徐聪.基于VC的煤垛监控系统设计[D].大连:大连海事大学,2013.。
机械设备的智能监测与远程控制技术研究
机械设备的智能监测与远程控制技术研究引言随着信息技术的不断发展和智能化的需求增加，机械设备的智能监测与远程控制技术成为了研究的热点之一。
通过运用智能监测系统，可以实现对机械设备的远程实时监测与控制，不仅提高了工作效率和生产质量，还降低了维修成本和人工干预的风险。
本文将就机械设备的智能监测与远程控制技术进行深入研究。
一、机械设备的智能监测技术1.1 传感器技术在智能监测中的应用传感器是机械设备智能监测中最重要的技术之一。
传感器可以实时感知设备的运行状态，如温度、振动、压力等参数。
通过传感器获取的数据可以用于判断设备是否存在异常以及提前预警。
常见的传感器包括温度传感器、振动传感器、压力传感器等。
这些传感器可以通过有线或无线方式将数据传输至监测系统，实现对设备的远程监测。
1.2 数据分析技术在智能监测中的应用在智能监测中，传感器获取的数据需要进行有效地分析和处理。
数据分析技术可以通过模型建立和算法优化，对传感器数据进行挖掘和分析，提取关键信息并判断设备的运行状态。
常见的数据分析技术包括机器学习、神经网络、模糊逻辑等。
这些技术可以帮助监测系统准确预测设备的故障和异常情况，并及时做出相应的控制处理。
1.3 远程通信技术在智能监测中的应用机械设备的智能监测往往需要远程实时监测和控制。
远程通信技术是实现这一目标的关键。
目前，常用的远程通信技术包括无线通信技术、互联网技术和物联网技术等。
通过远程通信技术，监测系统可以将设备实时状态传输至监测中心，同时可以远程控制设备的运行，实现对设备的远程监测与控制。
二、机械设备的远程控制技术2.1 远程控制原理与方法远程控制是机械设备智能化的重要组成部分，它通过远程通信技术和控制算法实现对设备的远程控制。
远程控制原理可以通过几何控制理论和信号处理方法来解决。
几何控制理论可以研究控制对象的动力学特性，从而确定合适的控制算法。
信号处理方法可以处理传感器获取的数据，通过控制算法实现对设备的控制。
工程机械GPS远程监控系统设计
工程机械GPS远程监控系统设计作者：蔡熙明来源：《数字化用户》2013年第12期【摘要】GPS远程监控除了作为是利用技术手段来控制工程机械销售风险的措施之一也是为主机厂提高机器售后服务质量和为客户提供工程管理的工作平台的一种措施。
本文是总结工程机械GPS远程监控系统设计的实践中GPS车载终端选型涉及的技术参数和监控管理平台所要涉及的项目内容。
【关键词】GPS 可靠性电磁兼容性监控管理平台一、前言由于工程机械设备单体价值较大，在销售过程中主要采取按揭、分期或融资租赁的销售方式。
这种销售方式有一定的销售风险。
通过加强贷前客户资信调查和贷后客户还贷追踪的业务手段或法律手段可以一定程度上来控制这种风险，但手段单一，缺乏强制手段，不能有效控制还贷风险。
采用了以全球卫星定位技术（GPS）为基础的工程机械远程监控系统是利用技术手段来控制这种风险的措施之一。
另一方面，按客户服务管理的核心理念，即企业全部的经营活动都要从满足客户的需要出发，以提供满足客户需要的产品或服务作为企业的义务，以客户满意作为企业经营的目的。
因此，在利用GPS作为控制器销售风险手段的同时，是可以为客户提供更好的服务的。
其中对机器的运行工况进行远程监控可以提高客户对机器工程管理，也可以使主机厂协助客户对机器的运行健康情况进行监控，以便及时进行机器的保养和维修服务。
因此，工程机械的GPS远程监控系统已成为工程机械的标配。
本文将介绍有关GPS远程监控系统设计中涉及的一些问题以及具体的处理办法。
二、工程机械GPS远程监控系统的组成GPS远程监控系统通常由GPS车载终端、无线电通讯网络和监控中心组成。
GPS车载终端负责获取机器的位置信息，通过各种无线电通讯网络传送给监控中心进行处理。
GPS车载终端还与机器的监控系统（由仪表、控制器组成）进行通信，机器的监控系统将机器的状态信息发送给GPS车载终端，通过GPS车载终端经无线电通讯网络传送给监控中心进行处理。
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This article’s summarizes appear in the last chapter of the paper , this chapter points out the deficiencies exist in the work as well as the directions and recommendations for future improvements .
This paper first introduce the task’s research background and remote monitoring technology’s research status in our country and abroad , through analysis and summarizes the main demand in excavator’s remote monitoring system , and fully understand thetechnologies relate to remote monitoring systems , developed the remote monitoring system's overall design project.
1.2 国内外研究现状
目前，国内外工程机械领域，特别是在挖掘机方面，对远程监测技术已经进行了一定程度的研究，研究的重点在于提高设备的信息化、智能化和自动化程度,努力完善产品的标准化、系列化和通用化。微电子技术、嵌入式技术[9]、GPS全球定位系统[10]、GIS地理信息系统[11]、GSM/GPRS无线通信技术[12-13]、现场总线技术的日渐成熟为挖掘机远程监测技术的发展提供了强有力的保障[14]。
（3）施工调度管理：通过远程监测系统，用户可以随时了解自己的设备所处位置甚至是施工的进度，并且可以通过该系统实现设备使用状况的分析与统计功能。对于拥有设备数量较多的用户，该系统可以方便用户实现施工的调度以及机群管理[6-8]。
本文所研究的系统具有一定的推广性，由于各种工程机械的电液控制系统具有很大的相似性，本系统只需稍加改动便可成功的移植到其它种类的工程机械中使用。
在国外，美国的卡特彼勒公司、日本的小松公司、德国的利勃海尔公司、英国的JCB公司等国际一流的工程机械制造商早已开展远程监测与智能控制在工程机械领域的应用研究。其中，世界工程机械市场排名第一的卡特彼勒公司率先在该项技术的研究中取得成就，并将其远程监控计划命名为采矿铲土技术运输系统，包括多种多样的技术产品，如无线数据通信、设备监测、诊断、工作与业务管理软件和机器控制等装置[15-16]。日本小松公司开发出的“康查士管理系统”也是在该领域较早的研究成果，该系统最初于2004年安装在小松公司在中国生产的7台挖掘机上使用，预计到2020年，此系统将在该公司生产的所有工程机械上投入使用。康查士管理系统可以将设备的工况、位置等信息远程传输至该公司监控中心的服务器上。用户可以通过网络登录康查士系统，查询其所管辖的设备的油耗、工作时间等信息。除此之外，该系统还具有电子围栏定位功能，当设备所处的位置超出设定工作地点范围时，系统将向用户发出提示信息[17]。目前，国外的工程机械知名企业对此项技术的研究已相对成熟。
在本文的最后章节对全文工作做了总结，指出了本文研究工作中存在的不足以及今后的改进方向和建议。
关键词：车载终端；监控中心；STC12C5A60S2；GPS；GSM；CA recent years , with the rapid development of our country’s economic, infrastructure projects which be represented by railways, construction, water conservancy , oil and gas pipelines and other aspects are growing , which must be accompanied by the demand growing of construction machinery which be represented by excvavtor . However, with the increasing number of excavators’user in China, the problem which be found in the process of maintenance, management, construction and sales has become increasingly obvious , and the traditional solution has been insufficient to deal with it. Therefore, use the existing information technology to research and development the remote monitoring system of excavator has become an inevitable trend.
（
摘 要
近些年，随着我国经济的飞速发展，以铁路、建筑、水利、石油天然气管道等方面为代表的基础建设工程日益增多，这必然伴随着对以挖掘机为代表的工程机械的需求量的日益增长。然而，随着挖掘机在国内的使用数量越来越多，对其进行维护、管理、施工调度以及销售的过程中存在的问题也显现的日益突出，传统的解决办法已不足以应对。因此，利用现有的信息技术开发针对挖掘机的远程监控系统已成为一种必然趋势。
（1）产品研发：通过对挖掘机的远程监测可以有效的收集设备在使用和维护阶段的所有信息，可为研发部门在新品研发以及产品后期改进方面提供相应的参考信息[2]。
（2）售后服务：通过远程监测系统，用户可以远程查询设备的运行状态，方便用户了解自己的设备的使用状况，使用户可以更科学的保养自己的设备。在设备发生故障时可为设备的故障诊断与维修提供依据，提高设备维修的效率，从而调高企业售后服务的效率[3-5]。
Monitoring center is consisted of the GSM DTU module and PC software. PC software’s programming language using the graphical programming language LabVIEW which is introduced by NI company, monitoring center is responsible for receiving, analysising and displaying the data which is send by the vehicle terminal. Based on the actual needs of the Monitoring Center, this paper complete the software design of GSM DTU module and PC software’s interface designing and program designing, this paper provide the GSM DTU module’s flow chart of software designing and the block diagram of PC software’s main module.
Remote monitoring system is made up of a vehicle terminal which installed in the excavator and a remote monitoring center. STC12C5A60S2 microcontroller as the core of vehicle terminal, peripheral modules of the vehicle terminal including GPS positioning module , GSM wireless communication module, CAN bus communication module , LCD module, serial communication module and power module. Design the hardware and software of the vehicle terminal according to the system’s design project , and finally completed the PCB circuit board’s soldering and the hardware and software’s debugging of the overall terminal . In this paper, two chapters were used to describe the on-board terminal’s hardware and software designing , and provide the car terminal’s hardware circuit schematic of each function module and the flow chart of software designing.
Key words:Carterminal；Monitoringcenter；STC12C5A60S2；GPS；GSM；CAN；LabVIEW