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矿用轮胎安全生产自动监控系统

阅读:588发布:2020-07-01

专利汇可以提供矿用轮胎安全生产自动监控系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种矿用轮胎安全生产自动 监控系统 ,包括车载监控器、现场监控中心及远程监控分析中心,且车用监控器由胎况 传感器 、无线 信号 中转接收及放大装置、对矿用车辆 位置 坐标数据和轮胎运行过程中轮胎 温度 、压 力 、速度、运行时间和运行里程进行同步监控和实时、连续远程传输与同步记录的车载显示器及板载天线。其中,现场监控中心接收车载监控器传送的数据并发送给该现场监控中心的操作 软件 ,同时,该数据可通过TCP/IP协议发送或采用GSM传输方式发送给远程监控分析中心使用。本 发明 优点在于可连续、不间断的对轮胎的温度、压力、 加速 度、车辆位置坐标、轮胎运行时间及运行里程进行实时监控,及时和实时发现轮胎的运行情况及轮胎的相关使用问题。,下面是矿用轮胎安全生产自动监控系统专利的具体信息内容。

1.一种矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,包括安装于矿用车辆上且对车辆 轮胎进行实时监控的车载监控器,对工作现场的车载监控器进行实时监控的现场监控中心以 及远程对现场监控中心的工作情况进行实时监控的远程监控分析中心,所述车用监控器由若 干个胎况传感器、对无线信号进行接收并对其进行放大传输的的无线信号中转接收及放大装 置以及安装在车辆上且用于对矿用车辆位置坐标数据和轮胎温度、压、速度、运行时间及 运行里程进行全时间、实时、连续的显示、记录与远程传输的车载显示器,且在所述胎况传 感器与无线信号中转接收及放大装置之间以及无线信号中转接收及放大装置与车载显示器之 间无线连接设置有用以收发无线信号的板载天线,并且相对于GPS定位还在矿用车辆上 设置有GPS天线;
其中,所述现场监控中心通过GSM/GPRS数据接收机接收车载监控器传送来数据,且通 过该GSM/GPRS数据接收机上具有的网络接口发送给该现场监控中心的操作软件,同时,该 数据可通过TCP/IP协议发送到网络供远程监控分析中心使用或者采用GSM传输方式送给远 程监控分析中心使用。
2.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,在矿用车辆上还 对应于所述无线基础设施模块的GSM天线。
3.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,所述胎况传感器 为安装于轮胎内部,且包括依序相连的多功能数字传感器、数字调理电路和射频电路,以及 给所述多功能数字传感器、数字调理电路和射频电路提供电力的电池
4.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,所述车载显示器 主要包括数字接收器、数字信号处理系统、数据记录存储器、声光报警模块、显示器、用于 控制所述显示器的显示控制器、GPS定位模块与无线基础设施模块;其中,所述数字信号处 理系统分别连接于所述数字接收器、数据记录存储器、声光报警模块、显示控制器、GPS定 位模块和无线基础设施模块。
5.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,所述胎况传感器 和车载显示器均具有唯一的ID号。
6.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,所述胎况传感器 采用不停歇、全天候工作的工作模式。
7.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,所述胎况传感器 为采用粘结的安装方式安装在轮胎的趾口位置处。
8.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,在所述胎况传感 器两侧且接近侧面一端末位置处分别增加一L型加厚插脚,且与所述胎况传感器形成一凹陷, 相对于所述加厚插脚且在所述轮胎内部粘结有与该加厚插脚配合的底板
9.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,在所述电池中内 置有电路开关
10.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,所述电池为耐高 温、比容量极高的亚硫酰氯电池。
11.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控系统,其特征在于,所述数据记录存 储器采用存储记忆卡或者U盘。
12.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控装置,其特征在于,具有所述安装在 车辆上的车载监控器与安装在远程计算机上的现场监控中心、远程监控分析中心的操作软件 组成的系统结构。
13.根据权利要求1所述矿用轮胎安全生产自动监控装置,其特征在于,所述操作软件具 有参数配置,工作数据的统计、分析、记录的各项功能及采用与系统硬件协同工作的方式。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种监控系统,特别是涉及一种适用于汽车行业、轮胎行业、矿用车辆行业、 矿用车辆安全生产及矿用车辆轮胎、OTR轮胎的合理有效使用等行业和方面的自动监控系统。

背景技术

众所周知,合适的胎压、胎温、车辆行驶速度不仅能够有效的延长轮胎的使用寿命,而 且能够有效延长车辆的保养周期、减少车辆的维修费用和由于维修而带来的经济损失,同时, 合适的胎压、胎温和车辆行驶速度还可以降低车辆的燃油消耗,对一个矿场或其它车辆用户 来说,车辆油料和轮胎是最大的两项消耗。
1、轮胎运行时的压对轮胎寿命的影响:
轮胎气压过高或低均会导致轮胎早期磨损,严重影响轮胎的使用寿命。其中,气压过低 易导致轮胎在负荷作用下变形过大,由于接地面积增加,胎面磨耗不均匀,胎体帘布层间的 剪切应力增大,磨擦生热高,从而易造成胎体脱层,同时其在碰到障碍物时,胎体内帘布线 容易断裂,致使胎体和子口爆裂。而气压过高容易造成胎体内帘布线伸张过度而发生断裂, 致使胎体爆破;还可破坏气密层,导致气体进入轮胎胎体,从而造成轮胎胎侧爆破。见下表:
A)欠气压对轮胎寿命的影响
  充气气压   寿命   额定气压   100%   欠压10%   90%   欠压20%   75%   欠压30%   50%
B)过充气压对轮胎抵抗擦伤能力的影响
  充气气压   寿命   额定气压   100%   过充20%   90%   过充40%   83%   过充60%   75%
2、轮胎运行时的温度对轮胎寿命的影响:
工程机械车辆在作业过程中,由于其作用在轮胎上的负荷存在周期性的变化,使得轮胎 亦产生周期性的变形;同时,轮胎与地面接触磨擦、变形而产生热量,使轮胎内部的温度、 气压升高。如此在作业过程中,胎体温度将不断升高。
在夏季外界气温高,轮胎温度的变化范围小,胎温容易升高。随着轮胎胎体温度的升高, 促使橡胶老化,轮胎的使用性能也随之下降,当其接近或超过轮胎的临界温度时,极易造成 胎体帘布层脱落以至暴破。我们现通常使用的工程机械斜交轮胎的临界温度为107℃,工程 机械全轮胎的临界温度为93.3℃。因此,在夏季行驶作业时,胎温范围限在95℃~105℃; 如果夏季轮胎运行时的温度超过100℃,则极易发生爆胎事故,若超过115℃即危险温度,则 将产生爆破,所以在酷暑季节,在矿用车辆作业过程中,一定要检查胎温,以防止因轮胎故 障而引起的车辆事故。
环境温度与轮胎使用寿命间的关系:
  环境温度(℃)   18   21   22   24   27   30   33   行驶里程(%)   105   101   100   95   88   81   74
从上表中可以看到,温度对轮胎的寿命有着很大的影响,但在实际的运行过程中,由于 许多条件的限制,我们无法通过控制轮胎的运行温度来达到延长轮胎寿命的目的。
3、轮胎运行速度对轮胎寿命的影响:
于一般的使用车辆不同,矿用汽车的行驶速度由中速(最高时速的50%-55%)提高到 高速(最高时速的80%-95%),轮胎使用寿命降低15%左右。
当达到临界速度时,其轮胎的弹性变形来不及消除滞后损失,胎温和内压急剧上升,最 后导致轮胎体脱层、起包爆破,见下表:
  行驶速度(km/h)   10   20   30   40   50   轮胎行驶里程(%)   100   85   72   62   48
针对上述,现有车轮胎压力监测系统(TPMS)主要是用于汽车行驶时对轮胎气压进行实 时的自动监测,通过对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全。
目前,TPMS主要分为两种类型,一种是WSB TPMS(又称间接式TPMS),该系统是通 过汽车ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别,从而以达到监视胎压的目的。 但是该类型监视系统的主要缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超过100公里/ 小时的情况进行判断。
另一种是PSB TPMS(又称直接式TPMS),该系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感 器(分机)来直接测量轮胎的气压,以及利用安装在驾驶室内的主机对各轮胎气压、温度进 行显示及监视,当轮胎气压太低或有渗漏时,系统则自动报警。虽然PSB TPMS从功能和性 能上均优于WSB TPMS,所以目前市场上主要使用的TPMS产品都是PSB TPMS。
但是,该目前市场中使用的PSB TPMS也存在如下的应用缺陷
1、安装方式缺陷:目前的TPMS产品的分机安装方式有——内置气嘴式、外置气嘴式、 钢带式三种方式,这三种安装方式均不能全面、安全、长期的满足各型号的大型非公路用车 轮胎(矿用车辆轮胎)的安装使用要求。
2、目前产品仅能在车辆运行时,才能检测到轮胎的温度、压力数据,不能实现对轮胎温 度、压力的全天候,实时监控。
而矿用车辆是全天候、短暂间断、连续性工作的,为了保证安全生产,需要连续、不间 断的对轮胎的温度、压力进行监控。
3、目前产品的分机(胎况传感器)不能在长期保持高温度、高湿度和高粉尘状态的矿用 车辆轮胎内部,实现连续、不间断的工作,并有合理的寿命。
4、目前产品的分机到主机的无线信号发送距离短,根本无法满足大型矿用车辆的使用要 求。大型矿用车辆由于车体巨大,其不但要求无线信号的发送距离要更远,而且还存在诸多 干扰、阻隔无线信号发送的影响因素。现有的PSB TPMS产品安装在大型矿用车辆上后,主 机基本无法稳定接收到分机发出的无线温度、压力数据等信号。
5、目前产品仅能监控轮胎的温度、压力数据,不能实现对轮胎速度的同步监控,但轮胎 的安全使用与速度也有很大的关系,同时轮胎运行速度的合理控制,也对延长轮胎使用寿命 和相应增加车辆的载荷有非常重要的作用。
6、目前产品不能对车辆当前所在的位置进行标定。
7、目前产品仅能将当前时间轮胎温度、压力数据显示到安装在车辆驾驶室内的主机上, 供驾驶员查看,不能实现数据的无线远程传输、也无法连续记录轮胎运行的各项数据,这就 使的用户根本不可能去统计和分析轮胎在整个运行周期内的连续运行数据。
如此,对于夜间运行的矿用车辆来说,就有可能出现驾驶员无法及时发现告警或无视告 警驾驶的情况。管理人员不但无法及时发现和实时监控驾驶员的驾驶行为以及控制车辆的合 理运行,也无事后对驾驶人员进行处罚的依据,因此导致无人监管时的违规驾驶行为频繁发 生。
同时,由于无连续记录的轮胎运过程中的温度、压力、速度等数据,管理人员更加无法 通过连续记录的轮胎温度、压力、速度数据去发现轮胎非常缓慢的漏气情况,从而给车辆的 安全运行留下隐患,同时也无法保证轮胎寿命的最大化。
8、目前产品不能自动的统计和远程传输轮胎的实际运行时间和运行里程数据,使用户无 法简单、准确的获知轮胎的真实使用情况,从而及时、准确的了解所购买使用轮胎的品质优 劣和轮胎管理人员对轮胎进行的维护工作的好坏。
9、目前产品无电脑操作软件的操作支持。
用户更换分机或轮胎换位时需要修改配置参数,由于操作复杂,很容易发生错误,同时 用户学习使用设备的过程较长、设备的使用方法也不利于非专业用户学习和记忆。
用户也无法对轮胎的使用情况进行全过程、档案式的记录、统计、分析管理。
10、目前产品无用户对压力、温度、速度控制和出现告警情况时如何处理的使用指导建 议。
11、目前产品语言种类单一,无法满足全球市场的需要。
由于目前常用的PSB TPMS产品存在的上述情况,其实无法适用于矿用车辆轮胎安全生 产的自动监控的,理由如下:
1)矿用车辆是属于全天候、短暂间断性、连续不停工作的车辆,其日常的维护和维修费 用惊人,只有在安装的轮胎能在合理的温度、压力、速度条件下运行的话,便能够有效的延 长车辆的保养周期、减少车辆的维修费用和由于维修带来的用户减产的经济损失。
2)矿用车辆轮胎是全天候、短暂间断性、连续不停工作的轮胎,其轮胎内部长期保持高 温度、高湿度和高粉尘的状态。很多矿用车辆驾驶人员的收入与其完成的产量密切相关,导 致驾驶人员大多不按规定超速行驶,以完成更大的产量。特别是夜间疲劳驾驶,违规超速驾 驶极其容易发生安全事故。
3)矿用车辆饿驾驶人员大多缺乏对轮胎的正确使用知识,多不了解和关注轮胎高温、高 压、低压等告警情况出现时可能造成车辆安全事故、对轮胎寿命的影响、油料消耗的增加以 及车辆维修费用的增加,所以必须对轮胎的整个运行过程中的温度、压力、速度数据进行连 续、实时的记录(类似飞机黑匣子的功能),为管理人员的管理提供详尽、明确的数据依据。
4)矿用车辆使用的轮胎价格昂贵,同时由于其体积巨大,势必导致轮胎工厂生产此种轮 胎时,消耗自然资源和排放污染物的量均非常大,如果一条矿用车辆轮胎小能被最长寿命使 用的话,就将导致巨大的资源浪费和环境污染,所以提高矿用轮胎的使用寿命对减少资源消 耗、污染排放和降低矿山生产成本有非常重要的意义。
5)矿用车辆轮胎巨大,导致轮胎的安装方式独特,使得目前的TPMS产品都无法全面保 证产品安全、长期的安装使用在各型号的矿用车辆上。
6)矿用车辆在日常运行过程中的油料消耗量惊人,所以保证其使用的轮胎在合理的温度、 压力、速度条件下运行,可以以降低油料的消耗,对减少资源消耗、污染排放和降低矿山生 产成本同样有非常重要的意义。
7)矿用车辆在矿山的作业现场,条件很差同时距离轮胎管理人员很远,导致胎管人员无 法实时、有效的实现对矿用车辆轮胎的使用情况不间断连续管理;也无法获得有效的数据依 据对违反规定的驾驶情况和轮胎使用情况进行相应的处罚,来保证驾驶人员按规定行驶和保 护轮胎、车辆;这样的现场条件,也使得轮胎管理人员的工作辛苦,效率较低。

发明内容

鉴于目前产品所存在的问题以及矿用车辆的实际情况,本发明的主要目的在于提供一种 可对轮胎压力、温度、速度、位置以及轮胎使用里程及时间进行全时间、连续显示、记录以 及远程传输的自动监控系统。
为了实现是上述目的,本发明采用了下述技术方案:
所述矿用轮胎安全生产自动监控系统包括安装于矿用车辆上且对车辆轮胎进行实时监控 的车载监控器,对工作现场的车载监控器进行实时监控的现场监控中心以及远程对现场监控 中心的工作情况进行实时监控的远程监控分析中心。所述车用监控器由若干个胎况传感器、 对无线信号进行接收并对其进行放大传输的无线信号中转接收及放大装置以及安装在车辆上 且用于对矿用车辆位置坐标数据和轮胎温度、压力、速度、运行时间及运行里程进行全时间、 实时、连续的显示、记录与远程传输的车载显示器,且在所述胎况传感器与无线信号中转接 收及放大装置之间以及无线信号中转接收及放大装置与车载显示器之间无线连接设置有用以 收发无线信号的板载天线。
其中,所述现场监控中心通过GSM/GPRS数据接收机接收车载监控器传送来数据,且通 过该GSM/GPRS数据接收机上具有的网络接口(RS232)发送给该现场监控中心的操作软件, 同时,该数据可通过TCP/IP协议发送到网络(internet)供远程监控分析中心使用或者采用 GSM传输方式发送给远程监控分析中心使用。
所述胎况传感器为安装于轮胎内部,且包括依序相连的多功能数字传感器、数字调理电 路和射频电路,以及给所述多功能数字传感器、数字调理电路和射频电路提供电力的电池
所述车载显示器主要包括数字接收器、数字信号处理系统、数据记录存储器、声光报警 模、显示器、用于控制所述显示器的显示控制器、GPS定位模块与无线基础设施模块;其 中,所述数字信号处理系统分别连接于所述数字接收器、数据记录存储器、报警模块、显示 控制器、GPS定位模块和无线基础设施模块。
另外,本发明所述胎况传感器和车载显示器均具有唯一的ID号,且所述胎况传感器为采 用粘结的安装方式安装在轮胎趾口位置处,并采用不停歇、全天候工作的工作模式。
在所述胎况传感器两侧且接近侧面一端末位置处分别增加一L型加厚插脚,且与所述胎 况传感器形成一凹陷,相对于所述加厚插脚且在所述轮胎内部粘结有与该加厚插脚配合的底 板。
在所述电池中内置有电路开关,该所述电池可选用耐高温、比容量极高的高温锂----亚硫 酰氯电池。
所述数据记录存储器采用存储记忆卡或者U盘,其主要用以连续、同步的记录一定时间 内的轮胎温度、压力、速度、运行里程、运行时间监控数据。
对应于所述GPS定位模块,在矿用车辆上还设置有GPS天线;又,对应于所述无线基 础设施模块,在矿用车辆上还设置有GSM天线。
相比现有技术,本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统具有以下有益效果:
1)可实现连续、不间断的对轮胎的温度、压力、加速度、车辆位置坐标、轮胎运行时间 及运行里程的实时监控,及时和实时的发现、监控轮胎的运行情况,纠正驾驶员的违规驾驶 欣慰、保证车辆的合理运行,并使用户实现对轮胎的使用情况进行全过程、档案式的记录、 统计、分析管理,极大程度上提高了轮胎管理人员的工作效率、降低了用户的生产成本;
2)可对硬件工作参数实现实时、任意设置,且硬件安装和更换自由;
3)硬件部分可长期、可靠有效的安装在矿用车辆上;
4)可对轮胎使用过程中的各项数据进行记录、分析和统计,实现了轮胎的数据化管理;
5)系统操作软件和硬件均提供中/英/德/法葡萄牙等多种语言环境,满足全球需要。
附图说明
图1为本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统的总架构图;
图2为本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统中车载监控器的结构示意图;
图3为本发明所述本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统的车载显示器的结构示意 图;
图4为本发明所述本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统的胎况传感器的外型结构 之侧视示意图;
图5为本发明所述本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统的胎况传感器的外型结构 之俯视示意图;
图6为用以安装所述胎况传感器的底板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来对本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统作进一步 的详细说明。
参照图1、图2和图3中所示,所述矿用轮胎安全生产自动监控系统包括安装于矿用车 辆1上且对车用轮胎进行监控的的车载监控器10,对工作现场的车载监控器10进行实时监 控的现场监控中心2以及远程对现场监控中心2的工作情况进行实时监控的远程监控分析中 心3。
其中,所述车载监控器10由若干个胎况传感器100、对无线信号进行接收并对其进行放 大传输的无线信号中转接收及放大装置102以及安装在矿用车辆1上且用于对矿用车辆1位 置坐标数据和轮胎运行过程中轮胎温度、压力、速度、运行时间及运行里程进行同步监控和 实时、连续的远程传输与同步记录的车载显示器103,且在所述胎况传感器100与无线信号 中转接收及放大装置102之间以及无线信号中转接收及放大装置102与车载显示器100之间 无线连接设置有用以收发无线信号的板载天线101。
所述胎况传感器100为安装于轮胎内部,且用以获取轮胎的温度、压力、电池电压等几 项参数,其主要包括多功能数字传感器1001、数字调理电路1002、射频电路1003以及给所 述多功能数字传感器1001、数字调理电路1002和射频电路1003提供电力的电池1004,且所 述多功能数字传感器1001、数字调理电路1002和射频电路1003为依序连接;所述多功能数 字传感器1001检测轮胎的温度、压力等数据并将该数据传输给数字调理电路1002进行信号 进行放大滤波,且通过射频电路1003将该放大滤波后的数据发射出去;其中在所述电池1004 中内置有电路开关,从而保证了所述胎况传感器100在安装使用前为零耗电,该所述电池1004 可选用耐高温、比容量极高的高温锂----亚硫酰氯电池。
见图4和图5所示,对于所述胎况传感器100,在其两侧且接近侧面一端末位置处分别 增加一L型加厚插脚50,在所述胎况传感器100上形成一凹陷51,通过该凹陷51可以有效 的减少震动和吸收轮胎变形,即有效的吸收轮胎滚动过程中的周向、径向和扭曲变形,进一 步吸收轮胎滚动过程中的连续震动对胎况传感器电子器件工作的影响,以保证该胎况传感器 100有效、可靠、长期的安装在轮胎内部。
实际应用中,为了保证所述胎况传感器100对轮胎的数据进行正确可靠的检测以及安装 效果,且所述胎况传感器100为采用粘结的安装方式安装在轮胎的趾口位置处。
此外,见图6所示,相对于所述加厚插脚50且在所述轮胎内部粘结有与该加厚插脚50 配合的底板60,通过该所述加厚插脚50和与该加厚插脚50配合的底板60,所述胎况传感器 100能简单、快速的安装在轮胎内部,且不脱落。该所述胎况传感器100可选用大量程、耐 高温、具有双核的复合功能微电机系统全数字传感器,且该胎况传感器100可同时对压力、 温度、加速度和电压进行测量。
根据实际安装测试,采用本发明所述方式安装的胎况传感器100的稳定工作寿命可达到 3500小时,而现有的TPMS产品的有效工作时间不到1000小时,又,由于矿用车辆的特殊 性,现有的TPMS产品根本无法保证数据的有效地收发,并且只能检测车辆运行状态下轮胎 的温度、压力数据,也仅能在矿用车辆的驾驶室显示当前时间点轮胎的温度、压力数据,无 法做到远程传输监控数据。
另外,所述板载天线101为板载超高频天线。
所述车载显示器103主要包括数字接收器1030、闪存1031、数字信号处理系统1032、 数据记录存储器1033、报警模块1034、显示器1035、用于控制所述显示器1035的显示控制 器1036、GPS定位模块1037与无线基础设施模块1038;其中,所述数字信号处理系统1032 分别连接于所述闪存1031、数字接收器1030、数据记录存储器1033、报警模块1034、显示 控制器1036、GPS定位模块1037和无线基础设施模块1038;所述报警模块1034为一声光报 警模块,其改变了现有TPMS产品单一的声音报警功能,增加了声、光同步告警,其告警提 示效果更为显著,可保证最大可能的使得驾驶人员不错过报警提示,保证行车安全。
此外,所述车载显示器103中还包括按键和指示灯,该按键和指示灯亦连接于所述数字 信号处理系统1032;所述显示器1035在显示控制器1036的控制作用下可以同时对轮胎工作 时的温度、压力数据进行一屏显示,驾驶人员可对车辆全部轮胎的工作状况一目了然,减少 行车时为查看数据进行按键操作而给驾驶带来的不安全影响;所述数据记录存储器1033可采 用存储记忆卡或者U盘,其主要用以连续、同步的记录一定时间内的轮胎温度、压力、速度、 运行里程、运行时间监控数据。
再参见图3所示,对应于所述GPS定位模块1037,在矿用车辆1上且相对于车载显示器 103外置有GPS天线40,通过该所述GPS定位模块1037和GPS天线可对车辆的位置进行定 位以及获取车辆位置的坐标数据并传输给车载显示器103。
又,对应于所述无线基础设施模块1038,矿用车辆1上且相对于车载显示器103亦外置 有GSM天线41,所述无线基础设施模块1038可提供给所述远程监控分析中心3除去通过 internet接收自现场监控中心2发送过来的打包数据的功能以外的另一种获取现场监控中心1 数据的功能,即,通过GSM传输方式将数据镜像到远程监控分析中心3,该种方式不需要远 程监控分析中心3和各个现场监控中心2具备internet公网地址,甚至不需要internet的网络 连接。
实际应用中,对于一些主要为GSM/GPRS网络不可覆盖区域的用户或者又不愿意实用远 程传输功能的用户,可通过所述数据记录存储器1033人工导出所记录的数据至现场监控中心 2,以便于现场监控中心2的管理人员可以通过现场监控中心2的操作软件对该些数据进行记 录、统计、分析和告警,从而实现对车辆轮胎的工作情况的数据化管理。
此外,本发明中所述胎况传感器100和车载显示器103均具有唯一的ID号,有效的避免 了假冒、设备间的互相干扰和误识别,保证了用户批量安装、设备自由移机的使用要求。
所述现场监控中心主2要用来实现对车载监控器10远程传送来的轮胎温度、压力、速度、 车辆位置坐标、轮胎运行时间及运行里程这6项数据进行实时、连续的记录、统计和分析, 及时和实时的发现、监控轮胎的运行情况,纠正驾驶员的违规驾驶行为,保证车辆的合理运 行,并使用户实现对轮胎的使用情况进行全过程、档案式的记录、统计、分析管理,提高轮 胎管理人员的工作效率以及降低用户的生产成本。
实际操作中,所述现场监控中心2可采用专用的工业级GSM/GPRS数据接收机去接收车 载监控器10传送来数据,并通过该GSM/GPRS数据接收机上具有的RS232接口发送给该现 场监控中心2的操作软件,同时,该数据亦可通过TCP/IP协议打包发送到internet,供远程 监控分析中心3使用,或者采用GSM传输方式传输到远程监控分析中心3使用。
所述现场监控中心2的操作软件可根据车载监控器10远程传输的各项数据,自动生成有 关轮胎使用情况的分析报告、车辆速度曲线和轮胎工况曲线,管理人员通过该分析报告和曲 线图可以简单、明确、及时的了解到每条轮胎是否被合理使用,车辆的工作强度是否符合管 理的规定以及轮胎是否有在工作的情况。
另外,通过对该现场监控中心2操作软件的功能进行设置,可实现对车载监控器10等硬 件工作参数的实时、任意设置,即实现轮胎,压力控制预警阈值温度控制预警阈值、轮胎 最高运行速度预警阈值的实时、任意设置,以及方便用户任意、单独更换安装在轮胎内的胎 况传感器100,不需要使用昂贵的低频唤醒功能。其中,设置车辆参数时,该所述工作参数 可以为车辆制造商名称、车型/品牌、适配轮胎规格花纹品牌、轮胎数量、车辆自重、最高车 速、车辆数量、平均载荷、平均速度等,而对轮胎参数进行设置时,所述工作参数可为制造 商名称、品牌、规格、层级、花纹类型、胎压下限、胎压下限、温度上限等。
从上述可知,用户使用现场监控中心2操作软件的参数设置功能,即完成各硬件设备的 安装、选型和监控要求,修改和配置车辆、轮胎的各项参数后,可通过串口或者远程传输方 式进行数据发送,既方便又快捷的将配置好的各项参数传输给硬件设备,实现软件和硬件的 同步。
为了保证硬件设备跟与现场监控中心2之间数据的实时互通,现场监控中心2的操作软 件可以不定时的向硬件设备发送查询要求,以获取最新的轮胎运行情况数据。
实际应用时,对于出现报警情况的轮胎运行数据可以醒目标出,如可以采用标识红色底 色,以使得管理人员能同步、及时的发现存在的不安全因素、影响轮胎良好使用的问题,和 矿用车辆夜间运行时可能出现的驾驶人员无法及时发现告警或无视告警驾驶的情况,做到事 前预防,有效保证车辆的安全。同时,也使得管理人员获取了轮胎整个运行周期内的全部使 用状况数据,这在后续能对轮胎的品质、用户轮胎管理人员的工作和驾驶人员的驾驶行为作 出数据化的客观评价都起到了很好的参考作用,且管理人员通过连续记录的轮胎运行过程中 的温度、压力、速度数据可发现轮胎非常缓慢的漏气情况,及时发现车辆的安全运行隐患以 及保证了轮胎寿命的最大化。
对于报警情况,所述现场监控中心2亦可根据报警的具体内容明确给出处理建议以及轮 胎温度与压力对应变化关系查询表,使用户在出现报警状况后有明确的理论、数据依据来配 合硬件设备实现对轮胎合理使用的规范管理。
另外,为了避免因误动、错误操作而导致整个自动监控系统出现混乱工作情况的出现, 可在现场监控中心2增加用户管理功能,严格分配用户的操作权限,并对用户的每一步操作 进行详细记录,以保证人为原因导致的错误发生,保证多人驾驶的车辆和多车辆的用户单位 对设备的正常使用。
所述远程监控分析中心3除了具有现场监控中心所具有的功能外,还能自现场监控中心 2获取每个工作现场的每部矿用车辆监控数据以及对该些数据进行综合并在宏观上对该些数 据进行分析。
结合图1~6中所示,当本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统安装以及硬件设备参 数设置完毕后,胎况传感器100开始全天候、不停歇、实时的对轮胎的温度、压力进行检测, 并通过板载天线101以及无线信号中转接收及放大装置102将检测的数据传送至车载显示器 103中,车载显示器103中所述数字接收器1030对该数据进行接收并送至数字信号处理系统 1032进行处理以及通过数据记录存储器1033将处理完毕的数据进行存储。
根据具体实施区域的条件不同,车载显示器103可将处理后的检测数据通过远程无线传 输方式传输或者通过数据记录存储器1033人工导出检测数据送至现场监控中心2进行记录、 统计和分析,并将统计后的数据回传给相应的车载显示器中的显示器1035进行显示,如若出 现异常则通知相应的车载显示器103予以告警并在显示器中1035所显示内容的相应位置予以 醒目标识。
另外,远程监控分析中心3如果需要了解或者监控对各现场的工况,则可通知特定的现 场监控中心2将监控的数据采用GSM传输方式将数据进行发送,或者通过internet接收自现 场监控中心2处发送打包数据。
以下为结合一实施例来对本发明所述矿用轮胎安全生产自动监控系统的运行效果进行说 明,具体如下:
在每辆矿用车辆的其中三个轮胎内部分别安装1个胎况传感器,且在其驾驶室内安装车 载显示器一台,并通过连接车辆驾驶室内的24V电源线路供电,并按照预先设定的发送频率, 将记录的轮胎温度、压力、速度、车辆位置、运行时间以及运行里程发送到现场监控中心, 实现对轮胎状况的不停歇的、连续实时的跟踪
其中,所用车辆的轮胎的规格为27.00-49,48PR,标准充气压力为575Kpa。
轮胎一般的使用情况如下表所示:
表1
  轮胎正常使用寿命   年换胎次数   矿山矿车数量   该矿山每年共计使用轮胎数量   3000小时   3次/年   40台   40台×6条×3次=720条/年
在未安装本发明所述系统之前,譬如,如果轮辋的漏气速度为1Kpa/分钟,在车辆轮胎 规格为27.00-49,48PR和标准充气压力为575Kpa的情况下,如果上述轮胎在使用2小时后, 未被轮胎维护人员及时发现,则轮胎就将在缺气20%的状态下运行,此时,轮胎寿命将降低 25%,当上述轮胎安装使用3个小时后,则该轮胎将会在缺气30%的状态下运行,轮胎寿命 将降低50%。
长期维持这种状态运行,如果轮胎价格按7万元/条计算,将使矿山用户损失3.5万元, 这是可以计算的经济效益,如果因为轮胎严重的缺气运行,导致轮胎温度异常升高,轮胎碾 坏的话,还有可能会引起车辆事故和员工安全事故,给矿山用户带来更大的损失。
而在安装且使用矿用轮胎安全生产自动监控系统后,由于本发明对轮胎的状况是进行实 时监控,即不停歇的、全天候的对轮胎状况进行检测、统计、分析和记录,一旦出现异常, 使用者便可通过车载显示器中的显示器所显示的内容中发现或者通过声光报警模块得知,从 而便可以对漏气轮辋进行及时的维修。
通过本发明所述系统的使用,在合适的胎压、胎温、车速下工作后,可使得轮胎的寿命 提到15%~25%,车辆油耗要降低5%~10%。
以一家矿山拥有40辆矿用车辆以及实用300天为例,见下述:
表2
  年换胎量   年减少轮胎消耗量   每条轮胎平均价格   矿山年节约轮胎费用   720条   720条×15%=108条   7万元   108条×7万元=756万元
表3
  矿车每天油耗   柴油价格   矿山矿车数量   矿山年节约柴油使用费用   1800升/天   5.29元/升   40台   1800×5%×5.29×40×300天=571.3万元
从上表2和表3中可以看出,在使用本发明所述系统后,每年可为该矿山减少费用支出 带来的直接经济效益最少为:756万元+571.3万元=1327.3万元,长期对本发明所述系统的使 用亦可使矿用车辆的维修间隔提高到10%~20%,同时,对于轮胎生产厂商而言,该系统的使 用也可降低轮胎厂的理赔费用。
以上所述仅为本发明之一实施例,不能以此限定本发明实施的范围;故,凡依本发明申 请权利范围及发明说明书内容所作之简单的等效变化与修饰,皆应仍属本发明专利涵盖的范 围内。
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