[發明專利]壓路機工作狀態實時監控方法及系統

在審

• 申請號: 202110265108.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113049090A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 方磊;郭斌;鄭永軍
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01S19/41;G01S19/42;G06K9/00;G06N3/04;G06T11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種壓路機工作狀態實時監控方法，其特征在于：包括以下步驟：

S01：分別在壓路機熄火、怠速、弱振、強振等不同振動狀態下用振動傳感器采集大量振動輪振動數據，經過數據采集主機處理后傳送至遠程監控中心，遠程監控中心在頻域基礎上提取振動數據的N個特征信息，建立壓路機的振動狀態BP模型；

S02：振動傳感器采集壓路機碾壓時振動輪的實時加速度信號傳送至數據采集主機，同時定位基站將位置信息傳輸給GPS差分定位模塊進行差分定位；

S03:數據采集主機接收GPS差分定位模塊傳輸的實時位置信息和振動傳感器傳輸的實時振動數據，將振動電壓信號經放大濾波后進行AD轉換為數字信號；

S04:數據采集主機通過傅里葉變換將振動信號變換成頻域信號，將采集到的壓路機作業的實時位置信息和振動頻域數據通過4G無線網絡傳輸到遠程監控中心；

S05:遠程監控中心在頻域基礎上提取采集到的壓路機實時振動信號的局部峰值譜、譜段分割譜和統計特征值等N個特征信息，建立壓路機實時振動數據集合輸入振動狀態BP模型，輸出壓路機的實時振動狀態；

S06：遠程監控中心記錄壓路機實時工作狀態并用alpha通道畫筆繪圖技術回溯碾壓軌跡，直觀清晰地展現壓路機的碾壓過程。

2.一種壓路機工作狀態實時監控系統，其特征在于：包括：

振動傳感器，用于采集壓路機振動輪工作時的加速度信號，選用三軸加速度傳感器；

定位基站，用于自動收斂確定自身精確定位，與GPS差分定位模塊實現高精度差分定位，采用HX-GA482A雙頻雙星外置式測量天線；

太陽能供電?？?，用于將太陽能轉化為電能給整個系統供電；

GPS差分定位模塊，用于壓路機的實時位置監控，可以間接得到壓路機的碾壓速度、碾壓軌跡和碾壓遍數，采用HX-GA482A雙頻雙星航空天線和OEM615主板；

數據采集主機，用于接收和處理傳感器采集的加速度信號以及GPS差分定位模塊采集的壓路機實時位置信息并將數據打包傳送給遠程監控中心，選用STM32F4VGT6微處理器作為核心處理單元；

遠程監控中心，用于接收和儲存施工現場采集的實時數據，將振動傳感器采集到的實時振動數據與振動狀態模型進行匹配，得到壓路機當前的振動狀態，結合壓路機的位置信息，記錄壓路機的振動強度、碾壓速度、碾壓軌跡和碾壓遍數，監控壓路機的實時工作狀態。

3.根據權利要求1所述的壓路機工作狀態實時監控方法，其特征在于：S01中，以振動數據為輸入層，N個特征信息為隱含層，振動狀態為輸出層建立振動狀態BP模型。

4.根據權利要求1所述的壓路機工作狀態實時監控方法，其特征在于：數據采集主機通過CAN總線接收振動傳感器的振動數據和GPS差分模塊的位置信息，將數據打包后通過4G無線通訊網絡傳送給遠程監控中心。

5.根據權利要求2所述的壓路機工作狀態實時監控系統，其特征在于：所述振動傳感器為三軸加速度傳感器，額定工作電壓24V，允許電壓范圍8-28V，工作溫度-20～85℃，加速度測量范圍-2.0g～+2.0g，加速度分辨率:0.9765mg，加速度頻率測量范圍：0.1Hz～100Hz，數據傳輸速率：500Kbps。

6.根據權利要求2所述的壓路機工作狀態實時監控系統，其特征在于：所述數據采集主機采用鋁合金外殼，內置ARM Cortex-M4處理器，主頻180MHz，內置電臺接收模塊和實時操作系統，12-24VDC寬壓電源輸入，工作溫度：-30～70℃，通過LED指示主機運行狀態。

7.根據權利要求2所述的壓路機工作狀態實時監控系統，其特征在于：所述振動傳感器采用磁座的方式吸在壓路機振動輪上，所述定位基站放置于施工路段合適位置，所述太陽能供電模塊放置于不銹鋼支架上通過固定吸盤固定壓路機車頂，所述GPS差分定位模塊和數據采集主機安裝于太陽能電池板下的不銹鋼框架中。