集中器、输送管道的工况监测系统及管道输送系统的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械领域，具体地，涉及一种集中器、输送管道的工况监测系统及管道输送系统。


背景技术：

2.臂架式混凝土泵车是一种利用压力将混凝土通过输送管道连续输送的工程机械，其采用多臂架、臂架折叠形状多样化的形式，并将输送管道附在臂架上，臂架可移动，从而将泵送机构泵出的混凝土直接送到浇灌点，因此输送管道是泵车工作过程中的易耗件。另外，随着现场工作任务需求，泵车臂架伸缩可达上百米，高空作业的输送管道工作状态对施工安全、施工进度等更为重要。而目前所掌握的技术对输送管道工作状态难以获取，往往在发生堵塞或破裂爆管后才被发现，不得不停止工作，严重影响工程进度及施工安全。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种集中器、输送管道的工况监测系统及管道输送系统，解决了现有技术中因无法及时掌握输送管道工况，导致爆管后影响工程进度及施工安全的问题，实现了输送管道的工况数据的及时采集，便于用户对问题输送管道的及时替换，提高生产安全性，避免生产事故的发生。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于监测输送管道工况的集中器，所述集中器安装于管道输送系统内，所述集中器与终端设备通信连接，包括：存储器，用于存储管理节点信息；无线通讯模块包括标识接收单元和参数接收单元，其中，所述标识接收单元，用于接收传感器采集的各节输送管道的工况数据中的标识信息；以及所述参数接收单元，用于接收所述工况数据中的工况参数；微处理器包括逻辑判断单元，所述逻辑判断单元与所述存储器、所述标识接收单元、蓝牙模块通信连接，用于根据所述标识接收单元接收的标识信息和所述存储器存储的管理节点信息进行逻辑判断，并将判断结果发送至所述蓝牙模块；以及蓝牙模块，与所述参数接收单元、所述逻辑判断单元、所述终端设备通信连接，用于接收所述判断结果，以及将所述工况参数上传至所述终端设备。
5.进一步地，所述无线通讯模块的工作频段为433mhz。
6.进一步地，所述蓝牙模块还用于接收所述终端设备下发的节点配置参数；所述存储器还用于存储所述节点配置参数。
7.进一步地，所述无线通讯模块还包括入网申请接收单元，用于接收传感器的入网申请信息；所述微处理器还包括入网处理单元，与所述入网申请接收单元通信连接，用于处理所述入网申请信息，得到所述入网申请信息的处理结果；所述无线通讯模块还包括结果发送单元，用于将所述处理结果发送至所述传感器；所述蓝牙模块还用于将所述处理结果发送至所述终端设备。
8.进一步地，所述蓝牙模块还用于接收所述终端设备下发的上层指令；所述微处理器还包括指令处理单元，用于处理所述上层指令。
9.进一步地，所述集中器还包括：电源，用于为所述集中器输入直流电压；电源管理模块，用于将所述直流电压转换为各模块的工作电压。
10.进一步地，所述集中器还包括：显示模块，用于显示所述微处理器的工作状态。
11.进一步地，所述集中器还包括：有线终端接口，用于与有线终端连接。
12.相应的，本实用新型实施例还提供一种输送管道的工况监测系统，所述系统包括：如上所述的用于监测输送管道工况的集中器；至少一个传感器，其安装于管道输送系统的各节输送管道的管壁上，与所述集中器通信，用于采集各节输送管道的工况数据，并通过无线网络发送至所述集中器；至少一个终端设备，与所述集中器通信，用于通过蓝牙接收来自所述集中器的各节输送管道的工况数据。
13.相应的，本实用新型实施例还提供一种管道输送系统，所述系统包括：如上所述的输送管道的工况监测系统。
14.进一步地，所述管道输送系统为臂架式混凝土泵车。
15.通过本实用新型中的集中器与终端设备之间的通信连接、以及集中器与获取输送管道的工况数据的传感器之间的通信连接，实现了管道输送系统中各节输送管道的工况数据及时获取以及用户反馈，便于用户对状态较差(例如，磨损较严重)的输送管道进行更换，避免生产事故的发生。同时将用户数据与工况数据通过两种无线技术手段分开交互，减少了数据交互流量。
16.本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
17.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
18.图1是本实用新型提供的用于监测输送管道工况的集中器的结构示意图；
19.图2是实用新型提供的云平台、终端设备、集中器与传感器之间的数据交互示意图；
20.图3是实用新型提供的云平台、终端设备、集中器与传感器之间的数据交互示意图；
21.图4是实用新型提供的云平台、终端设备、集中器与传感器之间的数据交互示意图；
22.图5是本实用新型一实施例提供的一种输送管道的工况监测系统的结构示意图。
具体实施方式
23.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
24.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”、“内、外”通常是表示附图中的方位信息，其并不用以对本实用新型保护范围的限制，并且其还可以是除了附图所示方位信息的其他方位信息。
25.图1是本实用新型提供的用于监测输送管道工况的集中器的结构示意图。所述集中器安装于管道输送系统内，如图1所示，所述集中器10与终端设备20通信连接，包括：存储
器11，用于存储管理节点信息；无线通讯模块 12包括标识接收单元121和参数接收单元122，其中，所述标识接收单元121，用于接收传感器采集的各节输送管道的工况数据中的标识信息；以及所述参数接收单元122，用于接收所述工况数据中的工况参数；微处理器13包括逻辑判断单元131，所述逻辑判断单元与所述存储器、所述标识接收单元、蓝牙模块通信连接，用于根据所述标识接收单元接收的标识信息和所述存储器存储的管理节点信息进行逻辑判断，并将判断结果发送至所述蓝牙模块；以及蓝牙模块14，与所述参数接收单元、所述逻辑判断单元、所述终端设备通信连接，用于接收所述判断结果，以及将所述工况参数上传至所述终端设备。
26.其中，所述标识信息包括无线网络编号、集中器地址和传感器地址。所述无线网络编号为所述集中器管理的传感器网络的网络编号。所述集中器地址为管理所述传感器的集中器的地址。所述传感器地址为采集所述管道输送系统中的各节输送管道的工况数据的传感器的地址。另外，所述集中器需要预先设置其集中器地址以及其管理的无线网络编号，也需要预先存储其管理的传感器地址。其中，所述标识信息中还可包括输送管道的编号，以便集中器识别其是否属于该管道输送系统的输送管道。另外，在本实用新型实施例中每节输送管道上的传感器数量并不限定，可根据输送管道的长度或者工况来设置。
27.所述工况参数可包括表征所述输送管道厚度的电压值、所述传感器电池电压、采集时间等等。当然，本实用新型实施例中的工况参数可不限于上述数据。
28.所述存储器用于存储所述集中器所管理的管理节点信息，包括其所管理的传感器的传感器地址，以及集中器地址，还有其所管理的传感器所组成的无线网络的无线网络编号。
29.其中，所述无线通讯模块的工作频段为433mhz。
30.另外，由于在工程作业期间，可能存在多个管道输送系统，每个系统中存在多节输送管道，为了保证所接收的输送管道的工况数据是本地集中器所管理的传感器所采集的，因此需要对传感器上传的工况数据中的标识信息进行验证，而且为了保证数据的准确性，采取er三重验证方式。其中，进行逻辑判断的判断结果为确定所述传感器不属于所述集中器的管理节点，或确定所述传感器属于所述集中器的管理节点。
31.具体的，判断所述标识信息中的无线网络编号、集中器地址是否分别与本地存储的无线网络编号、集中器地址一致；若一致，判断所述标识信息中的传感器地址是否存在于本地存储的管理节点地址中；当所述传感器地址存在于本地存储的管理节点地址中时，确定所述传感器属于所述集中器的管理节点；当所述标识信息中的无线网络编号、集中器地址中的任意一者与本地存储的无线网络编号、集中器地址不一致，或所述传感器地址不存在于本地存储的管理节点地址中时，确定所述传感器不属于所述集中器的管理节点。
32.进一步地，所述逻辑判断单元还用于：当确定所述传感器不属于所述集中器的管理节点时，丢弃所述传感器采集的输送管道的工况数据。
33.当确定该传感器为其所管理节点时，则通过蓝牙模块将所述工况参数上传至终端设备，以便所述终端设备显示所述工况参数，便于用户查看并及时发现问题管道，以便及时替换，保证生产安全。另外，还可由终端设备将所述工况参数上传至云平台予以存储，以便后续分析和查看。其中，所述终端设备可为车载人机交互设备、手持终端或其他通过蓝牙通讯方式接收工况参数的设备。
34.另外，所述终端设备将所述集中器管理的传感器地址通过节点配置参数发送给集中器，以便集中器存储其管理的管理节点地址。该实施方式适用于集中器管理的无线网络的建立之初，例如，在布设管道输送系统的各节输送管道上的传感器之后，由各节输送管道的传感器建立无线网络，则所述集中器需要先获取其管理的所有传感器的传感器地址。该实施方式也适用于当该管道输送系统上的某段输送管道被替换后，由于其上的传感器亦被替换，因此需要集中器重新获取该重新替换传感器的传感器地址。例如，该管道输送系统中包括四节输送管道，每节输送管道上均安装有一个传感器，则4个传感器的对应传感器地址为1、2、3、4。若第4段输送管道被替换了，其上的传感器也被替换了，则重新替换的传感器地址为5，因此集中器需要重新获取替换的传感器的传感器地址5。
35.具体的，所述蓝牙模块还用于接收所述终端设备下发的节点配置参数，所述节点配置参数包括无线网络编号、集中器地址和其所管理的传感器地址；所述存储器还用于当确定所述节点配置参数中的无线网络编号、集中器地址分别与本地存储的无线网络编号、集中器地址一致时，将所述节点配置参数中的所述传感器地址存储为管理节点信息。
36.当集中器将新入网的传感器地址存储之后，新入网的传感器也需要向集中器发送入网请求。具体的，所述无线通讯模块还包括入网申请接收单元123，用于接收传感器的入网申请信息，所述入网申请信息中包括无线网络编号、集中器地址和传感器地址；所述微处理器还包括入网处理单元132，用于处理所述入网申请信息，得到所述入网申请信息的处理结果，即确定所述传感器入网成功，或确定所述传感器入网失败；所述无线通讯模块还包括结果发送单元124，用于将所述处理结果发送至所述传感器；所述蓝牙模块还用于将所述处理结果发送至所述终端设备。具体的，判断所述入网申请信息中的无线网络编号、集中器地址是否分别与本地存储的无线网络编号、集中器地址一致；若一致，判断所述入网申请信息中的传感器地址是否存在于本地存储的管理节点地址中；当所述传感器地址存在于本地存储的管理节点地址中时，确定所述传感器入网成功；当所述入网申请信息中的无线网络编号、集中器地址中的任意一者与本地存储的无线网络编号、集中器地址不一致，或所述传感器地址不存在于本地存储的管理节点地址中时，确定所述传感器入网失败；当确定所述传感器入网成功时，向所述传感器发送入网成功的消息，或者当确定所述传感器入网失败时，向所述传感器发送入网失败消息；所述蓝牙模块还用于当确定所述传感器入网成功时，向所述终端设备发送入网成功的消息。
37.另外，还可以实现对集中器管理下的传感器进行配置以及查询。具体的，所述蓝牙模块还用于接收所述终端设备下发的上层指令，所述上层指令包括无线网络编号、集中器地址和指令内容；所述微处理器还包括指令处理单元 133，用于处理所述上层指令，例如当确定所述上层指令中的无线网络编号、集中器地址分别与本地存储的无线网络编号、集中器地址一致时，对所述指令内容指定的传感器执行相应的指令。
38.进一步地，所述集中器还包括：电源15，用于为所述集中器输入直流电压，例如24v直流电压；电源管理模块16，用于将所述直流电压转换为各模块的工作电压，例如，5v、3.3v等需要的工作电压。
39.可选的，所述集中器中还可包括预留的有线终端接口(rs
‑
485)(图中未示)，用于与有线终端连接。所述集中器还包括用于显示微处理器工作状态的显示模块(图中未示)，例如led灯，以及常规器件，例如电子狗等。
40.在本实用新型实施例中，由于输送管道是多节组装而成，每节输送管道上又安装多个无线传感器进行工况数据的采集，考虑现场安装无线传感器的密度、传输距离、无线网络覆盖范围、数据传输效率以及强干扰等现场状况，为了保证集中器与传感器之间、集中器与终端设备的数据交互与共享，终端设备通过读/写后台应用数据库，实现与云平台数据交互，在本实用新型实施例中采用二级网络技术，集中器与终端设备采用的无线蓝牙技术为第一级网络技术，实现了上传指令的传达与工况数据的上传，集中器与传感器所采用 433mhz频段无线通讯技术为第二级无线网络技术，实现了工况数据的采集。本实用新型实施例中采用多源交互网络管理，实现了一对多或多对一的无线传感网络管理。
41.为了清楚理解本实用新型实施例中的二级网络技术，图2提供了云平台、终端设备、集中器与传感器之间的数据交互示意图。其中，如图2所示，以传感器入网过程为例，包括如下步骤：
42.步骤s21，云平台将节点配置参数发送给终端设备，所述节点配置参数包括无线网络编号、集中器地址和其所管理的传感器地址；
43.步骤s22，终端设备通过第一级无线通讯网络(蓝牙技术)将所述节点配置参数发送给集中器；
44.步骤s23，集中器对所述节点配置参数中的无线网络编号和集中器地址进行验证，当确定所述节点配置参数中的无线网络编号、集中器地址分别与本地存储的无线网络编号、集中器地址一致时，将所述传感器地址存储为管理节点地址。
45.以上步骤s21
‑
s23是通过第一级无线通讯网络(蓝牙技术)从终端设备向集中器的通讯，下面则是新入网的传感器向集中器请求入网的过程：
46.步骤s24，传感器通过第二级无线通讯网络(433mhz频段)向集中器发送入网申请信息，所述入网申请信息中包括无线网络编号、集中器地址和传感器地址；
47.步骤s25，集中器判断所述入网申请信息中的无线网络编号、集中器地址是否分别与本地存储的无线网络编号、集中器地址一致，若均一致则执行步骤s26，若有任意一者不一致，则执行步骤s28；
48.步骤s26，判断所述入网申请信息中的传感器地址是否存在于本地存储的管理节点地址中，是则执行步骤s27，否则执行步骤s28；
49.步骤s27，通过第一级无线通讯网络的蓝牙技术向终端设备发送入网成功的消息，通过第二级无线通讯网络的433mhz频段向传感器发送入网成功的消息；
50.步骤s28，通过433mhz频段向传感器发送入网失败消息。
51.另外，以集中器接收传感器采集的输送管道的工况数据为例，如图3所示，包括如下步骤：
52.步骤s31，传感器通过第二级无线通讯网络(433mhz频段)向集中器发送输送管道的工况数据，所述工况数据包括标识信息以及输送管道的工况参数，所述标识信息包括无线网络编号、集中器地址和传感器地址；
53.步骤s32，根据所述标识信息，判断所述传感器是否属于所述集中器的管理节点，是则执行步骤s33，否则执行步骤s34；
54.步骤s33，将所述输送管道的工况参数通过第一级无线通讯网络的蓝牙技术上传至终端设备；
55.步骤s34，丢弃所述传感器采集的输送管道的工况数据；
56.步骤s35，终端设备显示所述工况参数并将其上传至云平台。
57.另外，以集中器接收上层指令并对传感器执行相应操作为例，如图4所示，包括如下步骤：
58.步骤s41，云平台将上层指令发送给终端设备，所述上层指令包括无线网络编号、集中器地址和指令内容；
59.步骤s42，终端设备通过第一级无线通讯网络(蓝牙技术)将所述上层指令发送给集中器；
60.步骤s43，集中器对所述上层指令中的无线网络编号和集中器地址进行验证，当确定所述上层指令中的无线网络编号、集中器地址分别与本地存储的无线网络编号、集中器地址一致时，对所述指令内容指定的传感器通过第二级无线通讯网络(433mhz频段)执行相应的指令。
61.通过本实用新型实施例中的集中器实现了多源交互的二级无线传感技术，可及时获取输送管道的工况数据，并将其反馈给用户，以便用户对状态较差(例如，磨损较严重)的输送管道进行更换，避免生产事故的发生。同时将用户数据与工况数据通过两种无线技术手段分开交互，减少了数据交互流量。
62.相应的，图5是本实用新型一实施例提供的一种输送管道的工况监测系统的结构示意图，如图5所示，所述系统包括：根据上述图1所示实施例所述的用于监测输送管道工况的集中器10；至少一个传感器51，其安装于管道输送系统的各节输送管道的管壁上，与所述集中器通信，用于采集各节输送管道的工况数据，并通过无线网络发送至所述集中器，其中可通过设置采集时间，完成数据采集，例如，一天采集6次或12次；以及至少一个终端设备20，与所述集中器通信，用于通过蓝牙接收来自所述集中器的各节输送管道的工况数据。其中，终端设备与集中器之间通过第一级无线通讯网络(蓝牙技术)进行通信，传感器与集中器之间通过第二级无线通讯网络(433mhz 频段)进行通信。所述终端设备还可将工况参数上传至云平台进行存储，以后后续分析与查看。
63.相应的，本实用新型实施例还提供一种管道输送系统，包括上述实施例所述的输送管道的工况监测系统。
64.其中，所述管道输送系统可以为臂架式混凝土泵车。
65.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
66.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
67.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。