作业机械工作状态监控装置及作业机械的制作方法

1.本实用新型涉及作业机械工作状态监控技术领域，尤其涉及一种作业机械工作状态监控装置及作业机械。


背景技术：

2.挖掘机、装载机、推土机、平地机、压路机、旋挖钻、钻孔机、拖铲、摊铺机、起重机等建设机械，以及混泥土槽车、混凝土泵车等特种工程车辆统称为作业机械，随着经济水平的不断提高，各种建设项目层出不穷，作业机械的应用范围越来越广。
3.作业机械在建设项目的应用中具有举足轻重的作用，当作业机械发生故障时，很可能造成项目的全面停工，严重影响工程进度。同时，作业机械一般体积较大，工作时覆盖的范围也较广，一旦发生故障，很可能造成项目损毁，人员伤亡等重大事故。
4.然而，目前的作业机械大多仅具有故障时的报警功能，在操作人员收到报警提示时，作业机械的故障已经发生，仅能起到提醒相关人员及时维修的作用，而并不能使得故障得到避免，也有部分作业机械配备了状态监控装置，但是装置往往结构复杂，且也仅是在预测存在故障风险时进行风险提示，而不能将作业机械的实时工作状态向操作人员展示。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种作业机械工作状态监控装置及作业机械，用以解决现有技术中为作业机械配备的状态监控装置结构复杂，且不便于操作人员直观了解作业机械当前工作状态的缺陷，实现基于简单的结构，将作业机械的工作状态向操作人员实时展示，便于操作人员根据作业机械的实时状况安全合理使用作业机械。
6.本实用新型提供一种作业机械工作状态监控装置，包括：控制模块、监测模块和显示模块；所述控制模块分别连接所述监测模块和显示模块；
7.所述监测模块设置在所述作业机械上，用于实时监测所述作业机械的工作状态；
8.所述控制模块用于由所述监测模块获取所述作业机械的监测数据，并将所述监测数据发送至所述显示模块；
9.所述显示模块设置在所述作业机械的驾驶室内，用于实时显示所述监测数据。
10.根据本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，还包括：t-box和云服务模块；所述t-box和云服务模块连接；
11.所述t-box分别连接于所述控制模块和/或所述显示模块，用于将由所述控制模块和/或所述显示模块接收的所述监测数据，发送至所述云服务模块；
12.所述云服务模块用于基于所述监测数据，对所述作业机械的工作状态进行监控。
13.根据本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，所述t-box和所述云服务模块通过无线网络连接。
14.根据本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，所述显示模块为所述驾驶室内的显示屏。
15.根据本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，所述t-box通过显示屏转接线连接于所述显示屏。
16.根据本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，所述控制模块通过can总线连接于所述监测模块。
17.根据本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，所述控制模块通过can总线连接于所述显示模块。
18.根据本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，所述控制模块为所述作业机械的驾驶室整机控制器。
19.根据本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，所述监测模块为角速度传感器、加速度传感器、温度传感器、液位传感器，以及角度传感器中的一种或几种。
20.本实用新型还提供一种包括如上述任一种所述的作业机械工作状态监控装置的作业机械。
21.根据本实用新型所述的作业机械，所述作业机械为挖掘机。
22.本实用新型提供的一种作业机械工作状态监控装置及作业机械，通过控制模块分别连接监测模块和显示模块，使得控制模块能够将监测模块监测到的作业机械的工作状态数据，发送至显示模块上进行显示，进而使得驾驶室内的操作人员能够实时并直观的了解所述作业机械的状态，根据监测数据更为安全且合理的操作所述作业机械，提高了作业机械使用的安全性。同时，装置结构简单，便于实施应用。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本实用新型提供的一种作业机械工作状态监控装置的框架结构示意图之一；
25.图2是本实用新型提供的一种作业机械工作状态监控装置的框架结构示意图之二；
26.图3是本实用新型提供的一种作业机械工作状态监控装置的框架结构示意图之三。
27.附图标记：
28.1：控制模块；
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2：监测模块；
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3：显示模块；
29.4：t-box；
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5：云服务模块；
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6：角速度传感器；
30.7：第一can总线；
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8：驾驶室整机控制器； 9：第二can总线；
31.10：显示屏；
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11：显示屏转接线；
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12：无线网络。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用
新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.需要说明的是，挖掘机、装载机、推土机、平地机等建设机械，以及混泥土槽车、混凝土泵车等特种工程车辆统称为作业机械，作业机械在建筑、路桥等项目建设中均属于不可或缺的设备，因而，当作业机械发生故障时，很可能造成项目的全面停工，严重影响工程进度，造成经济损失。同时，作业机械一般体积较大，工作时覆盖的范围也较广，一旦发生故障，很可能造成人员伤亡等重大事故。
34.然而，目前的作业机械大多仅具有故障时的报警功能，在操作人员收到报警提示时，作业机械的故障已经发生，仅能起到提醒相关人员及时维修的作用，而并不能预防故障的发生，当然，也有部分作业机械配备了状态监控装置，但是装置往往结构复杂，且也仅是在预测存在故障风险时进行风险提示，而不能将作业机械的实时工作状态向操作人员展示。
35.可以理解的是，实际操作作业机械的操作人员均是具有实际要求的专业人员，专业的操作人员在长期的工作中能够积累大量的经验，具有基于作业机械的工作状态了解作业机械工况的能力，如果能够让操作人员实时了解作业机械的工作状态，则操作人员可以基于当前工作状态决定如何更合理和安全的操作作业机械，进而在一定程度上，能够降低作业机械发生故障的概率，并提高作业机械操作的安全性。
36.基于此，本实用新型提出了一种结构简单，且能够使操作人员直观了解所述作业机械的实时工作状态的作业机械工作状态监控装置，以降低作业机械的故障风险，并提高工作机械的运行安全性。
37.下面结合图1至图3描述本实用新型的一种作业机械工作状态监控装置，如图1所示，所述装置包括：控制模块1、监测模块2和显示模块3；所述控制模块1分别连接所述监测模块2和显示模块3；
38.所述监测模块2设置在所述作业机械上，用于实时监测所述作业机械的工作状态；
39.具体地，监测模块设置于作业机械的各工作装置的上，以便于由所述作业机械的工作装置实时获取所述作业机械的工作状态数据；
40.更具体地，以挖掘机为例，挖掘机的工作装置包括动臂、铲斗和斗杆，则可以通过将多个监测模块分别安装在动臂、铲斗和斗杆上，来获取所述挖掘机的工作状态数据。
41.所述控制模块1用于由所述监测模块2获取所述作业机械的监测数据，并将所述监测数据发送至所述显示模块3；
42.所述显示模块3设置在所述作业机械的驾驶室内，用于实时显示所述监测数据。
43.具体地，通过控制模块分别连接监测模块和显示模块，使得控制模块能够将监测模块监测到的作业机械的工作状态数据，发送至显示模块上进行显示，进而使得驾驶室内的操作人员能够实时可视化的监控监测模块收集到的作业机械的工作状态数据，从而达到使操作人员实时并直观了解所述作业机械工作状态的目的，利于操作人员以监测数据为指导，更为安全且合理的操作所述作业机械，提高了作业机械使用的安全性。
44.更具体地，本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置，仅通过控制模块与检测模块和显示模块的分别连接即可实现，装置结构简单，适用于大规模推广使用。
45.如图2所示，作为本实用新型的一种实施例，所述的作业机械工作状态监控装置还包括：t-box4和云服务模块5；所述t-box4和云服务模块5连接；
46.所述t-box4连接于所述控制模块1和/或所述显示模块3，用于将由所述控制模块1和/或所述显示模块3接收的所述监测数据，发送至所述云服务模块5；
47.所述云服务模块5用于基于所述监测数据，对所述作业机械的工作状态进行监控。
48.需要说明的是，t-box为telema telematics box的简称，代表车联网系统中的物联网数据盒，即对于已经配备车辆网系统的作业机械来说，t-box并不需要另外的设置，而是属于所述作业机械的固有设备。
49.进一步地，随着生产的发展和技术水平的不断进步，对作业机械施工的远程监督被越来越广泛地应用，特别是大型工程项目中对大型作业机械在施工中的进度、技术状态更是管理人员需要及时掌握的重要信息，在本实用新型实施例所述的作业机械工作状态监控装置中设置的云服务模块即为设置在作业机械外部的远程模块，其可以与多台作业机械分别连接，以收集各作业机械的监测数据，进而使得云服务模块端的管理人员能够对各作业机械进行远程的监控和管理。
50.具体地，通过将t-box与所述控制模块和/或所述显示模块连接，使得t-box能够通过控制模块直接获取作业机械的监测数据，或者通过显示模块获取控制模块发送给所述显示模块的作业机械的监测数据，而所述t-box又与所述云服务模块连接，使得云服务模块能够经由t-box获取所述作业机械的监测数据，以对所述作业机械的工作状态进行监控，进而也就实现了操作人员与云服务模块管理人员同步联动交流，进一步提高了基于监测数据对作业机械进行操作的合理性和安全性。
51.更具体地，t-box能够通过数据线直接连接作业机械，并从作业机械获取电能，不需要另外配置专门的电源，避免了充电和能量转换，使得所述装置的工作效率有效提升。
52.作为本实用新型的一种实施例，所述t-box4和所述云服务模块5通过无线网络连接。
53.具体地，通过无线网络将所述t-box和所述云服务模块连接，实现了所述云服务模块和t-box的无线远程连接，避免了远距离布线的麻烦，也使得作业机械的使用更为方便。
54.更具体地，无线网络可以为gsm、4g、5g、wifi等任意无线网络，可以根据作业机械本身具有的无线端口或者使用场景的约束等条件灵活的进行设置，并不需要特别的限制。
55.作为本实用新型的一种实施例，所述显示模块3为所述驾驶室内的显示屏。
56.具体地，目前的作业机械基本已经配置了显示屏，以方便驾驶室内的操作人员的操作以及娱乐，因而通过设置显示模块为作业机械驾驶室内的显示屏，避免了另外设置显示模块的麻烦，以及成本的增加，不仅简化了本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置的结构，还降低了成本，较之另外设置显示模块也使得作业机械的空间更加紧凑。
57.作为本实用新型的一种实施例，所述t-box4通过显示屏转接线连接于所述显示屏。
58.具体地，通过显示屏转接线将t-box和显示屏连接，使得监测数据由显示屏向t-box的传输稳定，且连接方便。
59.作为本实用新型的一种实施例，所述控制模块1通过can总线连接于所述监测模块2。
60.具体地，can总线具有实时性强、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，通过将控制模块与监测模块以can总线进行连接，使得所述作业机械的监测数据的传输稳定且高效。
61.进一步地，通过将控制模块通过can总线和所述监测模块连接，与将控制模块通过无线网络和所述监测模块连接进行比较，对于相同的监测数据的传输，通过can总线连接较之通过无线网络连接的控制模块和检测模块间的数据传输稳定率提升了200％，速度提升了400％。
62.作为本实用新型的一种实施例，所述控制模块1通过can总线连接于所述显示模块3。
63.具体地，can总线具有实时性强、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，通过将控制模块与显示模块以can总线进行连接，使得所述作业机械的监测数据的传输稳定且高效。
64.更具体地，can总线为作业机械中本身具有的总线，因而通过can总线将所述控制模块和所述监测模块，或者所述控制模块和所述显示模块的连接，均避免了另外的连接装置、线缆等的布置，既降低了本实用新型实施例所述的监控装置的成本，也方便了模块间的连接，同时还使得应用所述作业机械工作状态监控装置的作业机械的空间更加紧凑。
65.作为本实用新型的一种实施例，所述控制模块1为所述作业机械的驾驶室整机控制器。
66.具体地，目前的作业机械的行走以及工作装置的动作等功能均通过控制器的控制实现，因而，通过将作业机械本身已经配置的驾驶室整机控制器作为所述作业机械工作状态监控装置的控制模块，能够基于作业机械自带的控制器实现由监测模块获取监测数据，以及向显示模块发送监测数据的功能，避免了另外设置控制器的麻烦，降低了所述作业机械工作状态监控装置的成本，并进一步提高了应用所述作业机械工作状态监控装置的作业机械的空间紧凑性。
67.作为本实用新型的一种实施例，所述监测模块2为角速度传感器、加速度传感器、温度传感器、液位传感器，以及角度传感器中的一种或几种。
68.具体地，通过在作业机械上设置各种传感器，能够有效的监控作业机械的工作状态，便于操作人员以及管理人员均能及时的掌握作业机械的状态，进而保证作业机械时刻处于良好的工作状态中。
69.例如，温度传感器能够实现作业机械油箱、电机、发动机等温度的监测；通过将加速度传感器设置于作业机械的发动机上，能够检测发动机的振动基频，然后通过振动基频实现发动机转速的监测；液位传感器能够实现油箱内燃油液位的监测；将角速度传感器设置于油箱内时，与液位传感器结合，能够保证作业机械在斜面上工作时对油位的准确监测。
70.可以理解的是，角速度传感器在军事和民用领域得到了广泛地应用，其可以及时、准确地反映物体的运动状态，因而能够对作业机械的运动部件的运动轨迹做出清晰的描述，经过技术处理后可以得到真实的图像。因而，角速度传感器对于监控大型作业机械的工作状态是非常适合的，以挖掘机为例，通过将角速度传感器分别安装在挖掘机的动臂、铲斗和斗杆上，就能方便且准确的获取所述挖掘机的工作状态数据。
71.下面以所述监测模块为角速度传感器为例，具体说明本实用新型实施例所述的作业机械工作状态监控装置的工作流程，如图3所示，将角速度传感器6监测的作业机械的工作状态的监测数据通过第一can总线7传递到驾驶室整机控制器8，驾驶室整机控制器8再通
过第二can总线9将所述监测数据传输到驾驶室内的显示屏10上进行显示，然后显示屏10将监测数据通过显示屏转接线11传输至t-box4，最后t-box4再将监测数据通过无线网络12传输至所述云服务模块5。
72.具体地，本实用新型实施例所述的作业机械工作状态监控装置，首先，通过将角速度传感器、驾驶室整机控制器以及显示屏通过can总线连接，实现了监测数据的稳定、快速、准确传输，且避免另外设置连接模块或者连接线的麻烦；其次，通过将监测数据在显示屏上显示，使得操作人员能够通过显示屏实时监控作业机械的工作状态信息，便于基于当前工作状态进行合理和安全的操作；再次，通过t-box将监测数据无线传输到云服务模块，不仅使得云服务模块端的管理人员能够对所述作业机械进行远程监控和管理，还实现了操作人员与管理人员的同步联动交流；最后，通过采用作业机械已经具备的驾驶室整机控制器、t-box、显示屏以及can总线构建所述作业机械工作状态监控装置，不仅降低了成本，提高了应用所述作业机械工作状态监控装置的作业机械的空间利用率，同时避免了专门的蓄电池和/或电源转换装置的配置，能够直接从作业机械获得电能，无需考虑充电时间和能量转换，使得所述作业机械工作状态监控装置的工作效率得到了提升。
73.本实用新型实施例还提供一种包括如上述任一种所述的作业机械工作状态监控装置的作业机械。
74.可以理解的是，所述装设有本实用新型所述的作业机械工作状态监控装置的作业机械具有所述作业机械工作状态监控装置的所有优点和技术效果，此处不再赘述。
75.根据本实用新型所述的作业机械，所述作业机械为挖掘机。
76.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。