一种多台张力机与牵引机同步操控的远程集中控制系统的制作方法

1.本发明属于高压输电线路施工设备技术领域，提出了一种多台张力机与牵引机同步操控的远程集中控制系统。


背景技术：

2.输电线路施工中主要的施工过程，张力放线方式多年来一直沿用传统一人一机操作模式，但是一人一机操作模式存在如下缺点如下：1.场地布置需兼顾操作人员的工作空间，场地布置难度大；2.操作人员之间沟通不便，对于特高压输电工程，由于普遍采用多分裂方式，需多名操作人员相互配合，操作人员均在各自操作设备前进行操作无法直接进行交流与沟通；3.多台设备共同完成一件工作，这就要求各个设备配合默契，对现场的指挥人员和设备操作人员有了更高的要有。施工效率和安全可靠性除了受设备本身技术性能和质量的影响外，还非常依赖于操作人员之间的熟悉程度以及现场指挥人员和他们之间的配合；4.在整个现场施工中，操作人员和施工设备夹杂其间，噪音大，灰尘大，操作人员的工作环境恶劣，给实际操作带来很大难度，容易出现误操作，造成安全事故；5.目前施工单位使用的主流牵张设备都是电控或液控的普通设备，非智能设备要实现远程控制，需几十条线路进行主机与远控的连接，连接可靠性差，故障率高，单根线路连接不正常便导致远控系统无法正常工作，且故障排查困难；因此普通液压设备很难实现集控放线。
3.目前，市场上出现了先进的智能化牵张设备，刚开始推广情况不理想，没有如期实现大量使用，主要是在单机使用方式(一人一机)下，智能化牵引机的使用优势不明显，从简单的完成施工需要的角度出发，使用普通液压牵引机同样可以完成。智能化设备的初期推广并不理想，未实现大量投入作业。一方面由于单机使用1人1机的操作模式下，智能化设备无法充分发挥其优势与先进性，仅考虑完成施工需要，使用普通液压牵张机同样可以完成。
4.这几年来，情况发生了一些变化，特高压输电工程在实际施工中，往往需要多台牵张设备同时工作，一人一机的工作模式已经显现出了不少弊端。开始出现张力机集控工作的方式，通过集中控制一人可同时控制两台到四台张力机进行放线工作。这种工作模式对原有的一人一机方式进行了巨大的改变，在提高人员效率的同时极大提高了人员的功能工作环境，符合以人为本的发展方向。
5.目前，非智能设备远程控制时，需要几十条线路进行主机与远控的连接，连接可靠性差，故障率高，单根线路连接不正常便导致远控系统无法正常工作，且故障排查困难；因此普通液压张力机机很难实现集控放线。
6.基于上述原因，我们提供一种多台张力机及牵引机同步操控的远程集中控制控系统以提高设备的可控性能，实现一人多机操作，减少造作人员数量缓解现场严重缺少操作人员的局面。


技术实现要素：

7.为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种多台张力机与牵引机同步操控
的远程集中控制系统，实现了对设备的远程控制以及一人多机的操作，改善了操作人员的工作环境、减少了操作人员的数量、提高了现场的管控效率，解决了当前场地布置难度大、人员介入率高、工作环境差以及故障排查空难的问题。
8.技术方案
9.一种多台张力机及牵引机同步操控的远程集中控制系统，包括远程控制处理单元，远程控制监视单元、本机控制处理单元以及智能化设备：
10.所述的远程控制处理单元用于接收所述的本机控制处理单元反馈的各项参数信息，向所述的本机控制处理单元发送预处理后的远程控制指令信息；显示本机设备信息以及远程控制信息，以及对所述的本机控制处理单元发送的数据进行识别，判断设备信号后自动调用匹配的参数；所述的远程控制监视单元用于实时监控本机设备关键工作位置的工作状态，以及本机设备周围的工作环境；所述的本机控制处理单元用于接收本机传感器、发动机反馈发送的各项参数信息和控制元件的控制信息，经过处理后发送控制指令信息至各执行元件；所述的本机控制处理单元通过can总线与远程控制处理单元连接；所述的本机控制处理单元用于发送设备各类信息至所述的远程控制处理单元，以及接收所述的远程控制处理单元发送的预处理后的远程控制指令信息；所述的智能化设备用于作为远程集中控制系统的控制对象。
11.进一步地，所述的远程控制处理单元包括远程控制处理器、远程控制显示器、远程控制元件、远程控制接口；所述的远程控制处理器用于接收本机控制处理单元反馈的各项参数信息，向本机控制处理单元发送预处理后的远程控制指令信息，以及对本机控制处理单元发送的数据进行识别，判断设备信号后自动调用匹配的参数；所述的远程控制显示器用于显示本机设备信息、远程控制信息，以及少部分控制操作，且能够在一个页面显示多台设备的信息或单独分页显示每台设备的信息，操作人员通过显示器读取设备的实时情况，根据需要操作远程控制元件；所述的远程控制元件用于远程控制操作发送控制信号至远程控制处理器；所述的远程控制接口用于can总线连接本机设备的远程控制接口以及为远程集中控制系统供电。
12.进一步地，所述的远程控制监视单元包括本机无线摄像头、远程无线监视器；所述的本机无线摄像头用于分别对设备前部卷筒以及后部尾架或导线架的情况进行拍摄监视，并通过无线传输的方式将拍摄到的监控图像发送至远程无线监视器；所述的远程无线监视器用于接收本机无线摄像头拍摄到的监控图像，操作人员可以通过监控图像信息对设备情况做出进一步的辅助判断，从而在操作时更加精准。
13.进一步地，所述的本机控制处理单元包括本机控制处理器、本机控制显示器、本机控制元件、本机执行元件、本机反馈元件、远程控制接口；所述的本机控制处理器用于接收本机反馈元件、本机控制元件、本机控制显示器、发动机信息以及远程控制处理单元的各项设备的反馈参数及控制参数，并通过处理后发送至本机执行元件；所述的本机控制显示器用于显示本机设备信息、远程控制信息转化为数字与图形结合的方式直观显示，以及可以进行少部分控制操作，操作人员通过显示器读取设备的实时情况，根据需要在本机操控设备；所述的本机控制元件用于发送输入控制信号至本机控制处理器；所述的本机执行元件用于接收本机控制处理器发送的输出控制信号，做出相应的动作要求；所述的本机反馈元件用于发送反馈输入控制信号至本机控制处理器，对设备的实时情况做出监控，反馈元件
的传感器将采集到的实时信息反馈给机控制处理器的过程保证了本机执行元件按照设定值准确的进行工作；所述的远程控制接口用于can总线连接远程集中控制系统的远程控制接口以及为远程集中控制系统供电。
14.进一步地，所述的智能化设备包括标准张力机、标准牵引机、以及导线架；
15.优选地，所述的标准张力机和标准牵引机可采用单张、单牵、一张一牵、两张、两张一牵、三张、三张一牵等多种组合形式组成远程集中控制系统。
16.一种多台张力机及牵引机同步操控的远程集中控制系统的控制方法，包括张力机智能控制、牵引机智能控制、远程集中智能控制、本机及远程的安全保护功能、本机参数显示功能以及远程参数显示功能。
17.所述的张力机智能控制除基本张力机功能外还包括闭环恒张力预置功能、支持远程集中控制功能；所述的张力机智能控制包括闭环恒张力预置功能，可以实现张力机的实际张力值不随牵引速度的变化而变化，当牵引速度变化时，系统会根据反馈元件的输入实际张力值结合控制元件的输入设定张力值自动调节执行元件的输出张力值保障实际张力值始终与设定张力值保持一致，避免由于速度变化发生张力波动产生的导线上下跳动的现象，当实际张力值始终无法达到设定张力值时，张力机将报警并自动将张力增加至最大；所述的支持远程集中控制功能，可以利用can总线被远程集中控制。
18.所述的牵引机智能控制除基本牵引机功能外还包括闭环最大牵引力保障功能、自动摆线功能、紧急停机功能、支持远程集中控制功能；所述的闭环最大牵引力保护功能，可以实现牵引机的实际牵引力值始终不大于设定牵引力值，系统会根据反馈元件的输入实际牵引力值结合控制元件的输入设定牵引力值自动调节执行元件的输出牵引力值保障实际张力值始终不大于设定牵引力值，避免由于导线卡住或意外发生时实际牵引力突然过大的现象，当实际牵引力值持续超过设定牵引力值时，牵引机将报警并自动停止牵引；所述的自动摆线功能，可以实现只有当牵引机执行牵引或松线工作且牵引轮实际转动时摆线才开始工作，并实现自动换向，同时可以手动控制摆线的换向与停止；所述的紧急停机功能，可以实现牵引机在发生紧急情况时，一键按下，牵引机立即停机，全部工作停止，当故障解除时可复位再次启动；所述的支持远程集中控制功能，可以利用can总线被远程集中控制。
19.所述的远程集中智能控制包括对多台张力机及牵引机同时同步操控的功能、对不同设备的型号识别配对功能、对多台张力机总张力一键设置及分别调整的功能；所述的远程集中智能控制包括对多台张力机及牵引机同时同步操控的功能，可以实现远程对张力机的启动、停机、油门控制、牵引或松线、张力调节、尾架压力调节、张力轮的制动及开启；远程对牵引机的启动、停机、油门控制、牵引或松线、最大牵引力调节、尾架压力调节、摆线换向、摆线启停；所述的对不同设备的型号识别配对功能，可以实现对不同型号的张力机或牵引机自动识别并显示型号，根据型号输出并显示匹配的数值；所述的对多台张力机总张力一键设置及分别调整的功能，可以实现在展放多分裂导线时、需要多台张力机同时协同操作，这时可以使用一个张力调节旋钮对多台张力机的多对张力轮张力的同时调节，并且可以通过各张力轮对应的张力调节旋钮进行独立微调。
20.所述的本机及远程的安全保护功能包括夹紧保护功能，可以实现在夹紧状态下、设备自动停止工作；智能温度控制功能，可以实现设备根据反馈元件输入的实际液压油温度，自动调节散热器的转速实现温度控制；本机与远程操作切换保护功能，可以实现在本机
及远程设置不满足远控切换控制条件时，无法切换本机与远程控制模式；远程启动保护功能，可以实现张力机未制动或手柄不在中位时，无法启动；牵引机手柄不在中位时，无法启动；远程操作信号中断保护功能，可以实现远程操作信号中断时，张力机设定张力值自动调至最大，尾架压力值保持中断前数值、牵引或松线工作自动停止；牵引机尾架压力值保持中断前数值、牵引或松线工作自动停止。
21.所述的本机参数显示功能包括设备工作参数显示功能、设备工作状态显示功能、设备故障报警显示功能；设备工作参数显示功能，可以实现对设备型号、发动机转速、发动机缸温、发动机机油压力、柴油油位、液压油温度、设备工作时间、系统工作电压、预置牵引力值、实际牵引力值、预置张力值、实际张力值、尾架压力预置值、尾架压力实际值、补油压力值、主泵压力值、放线速度参数的数字与图表相结合的显示；设备工作状态显示功能，可以实现对控制模式(本地/远程)、工况状态(牵引/松线)、支腿或散热工作状态、摆线状态(工作/停止)、制动状态、夹紧状态、油门手柄位置、泵控手柄位置的图形化显示；设备故障报警显示功能，可以实现对系统故障、发动机故障的报警、包括柴油不足报警、系统电压不足报警、发动机缸体温度过高报警、液压油温度过高报警、补油压力不足报警、尾架压力小于40bar报警、吸油滤故障报警、回油滤故障报警，传感器中断时报警、报警信号以图标闪烁的形式出现。
22.所述的远程参数显示功能包括具备完全同本机参数显示功能、多台张力机总页面显示功能；具备完全同本机参数显示功能，可以实现与本机参数显示完全一致的显示功能；多台张力机总页面显示功能，可以实现在一个页面同时显示多台设备参数的功能；优选地，处理器程序及显示器程序能够在日后使用过程中持续升级更新；系统操作面板提供诊断接口，便于诊断设备的故障和软件程序的更新，为系统日后的故障处理及软件升级提供便利。
附图说明
23.图1为本发明的系统原理图。
具体实施方式
24.涉及到的处理器与显示器硬对智能化张力机、智能化牵引机及配套的远程集中控制系统的控制软件及显示软件均为自行编写。
25.以张力机闭环恒张力预置功能为例，通过压力传感器实时监测实际压力，将测量数值通过处理器的in口接入处理器中，与电位计输入的设定压力值以及输出到比例电磁阀的压力值，构成反馈系统，通过调整好的pid函数，自动调节输出到比例电磁阀的电流值，将控制电流值通过处理器的out口接入比例电磁阀控制实际压力，以此保证实际张力值始终与设定张力值保持一致。
26.以牵引机最大牵引力保障功能为例，通过压力传感器实时监测实际压力，将测量数值通过处理器的in口接入处理器中，与电位计输入的设定压力值以及输出到比例电磁阀的压力值，构成反馈系统，通过调整好的pid函数，自动调节输出到比例电磁阀的电流值，且当实际牵引力值持续超过设定牵引力值时，牵引机将报警并自动停止牵引，将控制电流值通过处理器的out口接入比例电磁阀控制实际压力，以此保证实际牵引力值始终不大于设定牵引力值。
27.以自动摆线功能为例，通过判断设备工况、牵引轮转动情况实现只有当牵引机执行牵引或松线工作且牵引轮实际转动时摆线才开始工作，并实现自动换向，同时可以手动控制摆线的换向与停止；以紧急停机功能为例，可以实现牵引机在发生紧急情况时，一键按下，牵引机立即停机，全部工作停止，当故障解除时可复位再次启动，且该功能在远控与本地同时可起作用。
28.以智能温度控制功能为例，通过温度传感器实时监测液压油温度，将测量数值通过处理器的in口接入处理器中，通过函数式转化为温度℃为单位在显示器中以图表的形式显示，且当液压油温度超过最高上限值时，相应的报警图标会在显示器中以闪烁的方式做出提示，当液压油温度超过设定基础值时；通过函数式根据测量数值调整输出到比例电磁阀的电流值，将控制电流值通过处理器的out口接入比例电磁阀；温度越高，输出到比例电磁阀比例电磁阀的电流值越小，输出到散热器的流量增大，散热器风扇转速加快，从而实现自动根据温度控制散热器风扇转速的功能，无需操作人员手动控制风扇转速。
29.以远程集中智能控制为例，包括对多台张力机及牵引机同时同步操控的功能、对不同设备的型号识别配对功能、对多台张力机总张力一键设置及分别调整的功能；所述的远程集中智能控制包括对多台张力机及牵引机同时同步操控的功能，可以实现远程对张力机的启动、停机、油门控制、牵引或松线、张力调节、尾架压力调节、张力轮的制动及开启；远程对牵引机的启动、停机、油门控制、牵引或松线、最大牵引力调节、尾架压力调节、摆线换向、摆线启停；所述的对不同设备的型号识别配对功能，可以实现对不同型号的张力机或牵引机自动识别并显示型号，根据型号输出并显示匹配的数值；所述的对多台张力机总张力一键设置及分别调整的功能，可以实现在展放多分裂导线时、需要多台张力机同时协同操作，这时可以使用一个张力调节旋钮对多台张力机的多对张力轮张力的同时调节，并且可以通过各张力轮对应的张力调节旋钮进行独立微调。
30.以参数显示功能为例，当发动机具备ecu时可通过can总线读取发动机数据，通过can口输入至处理器，当发动机不具备ecu时可通过外接转速传感器，温度传感器及压力传感器对发动机状态进行监测通过in口输入至处理器，将数值转化为单位统一的可读数据以数字与图表结合的形式显示在显示器中，包括发动机转速、发动机缸温、发动机机油压力以及相应的报警等；所有的操作元件与反馈元件，包括开关、手柄、电位计、压力传感器、温度传感器、位置传感器、转速传感器等均通过in口输入至处理器中，最终以以数字与图表结合的形式显示在显示器中，包括柴油油位、液压油温度、设备工作时间、系统工作电压、预置牵引力值、实际牵引力值、预置张力值、实际张力值、尾架压力预置值、尾架压力实际值、补油压力值、主泵压力值、放线速度、控制模式(本地/远程)、工况状态(牵引/松线)、支腿或散热工作状态、摆线状态(工作/停止)、制动状态、夹紧状态、油门手柄位置、泵控手柄位置的图形化显示；设备故障报警显示功能，可以实现对系统故障、发动机故障的报警、包括柴油不足报警、系统电压不足报警、发动机缸体温度过高报警、液压油温度过高报警、补油压力不足报警、尾架压力小于40bar报警、吸油滤故障报警、回油滤故障报警，传感器中断时报警的显示。