一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置及其方法
2023-06-08 18:51:21 1
一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置及其方法
【專利摘要】本發明公開一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置及其方法，裝置主要包括相互電氣連接的微控制器、數據採集模塊、電瓶電量檢測模塊及無線通信模塊。在挖掘機停車熄火後，通過電瓶電量檢測模塊對機載電瓶相關參數的檢測，由微控制器估算電瓶剩餘電量並設置無線通信模塊的數據傳輸周期，並按此周期喚醒無線通信模塊，而當機載電瓶剩餘電量不足預設值(比如10％)時，機載通信終端自動關機。該方法不但降低了挖掘機機載通信終端的功耗，而且延長了挖掘機機載電瓶的使用壽命和待機時間，有效的避免了挖掘機因機載電瓶電量耗盡而造成的無法正常啟動等缺點，間接的提高了挖掘機在施工現場的工作效率。
【專利說明】一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及挖掘機控制【技術領域】，特別地，涉及一種挖掘機上使用的用於延長機載通信終端待機時間的裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]通常，挖掘機在施工現場作業時，挖掘機機載通信終端在正常情況下需要與遠程監控中心進行通信。在挖掘機運行時，機載電瓶會自動充電，並為機載通信終端提供工作電源，當熄火停車後，機載通信終端仍與遠程監控中心以固定的數據傳輸周期進行通信，此時機載電瓶持續為機載通信終端供電。若車輛一定時間未啟動運行，由於機載電瓶無法自動充電，機載電瓶電量將慢慢耗盡，與此同時挖掘機機載通信終端也將停止工作。這嚴重影響機載電瓶的使用壽命，而且會使挖掘機無法正常啟動，失去與遠程監控中心的聯繫，間接的降低了挖掘機的工作效率，從而導致工期延誤。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置及其方法，通過降低終端功耗的方法，延長機載通信終端的待機時間，以解決現有技術中挖掘機機載通信終端在停車熄火後使用時間較短和因電瓶電量耗盡而造成挖掘機無法正常啟動的缺陷。
[0004]為了達成上述目的，本發明的解決方案是:
[0005]一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置，主要包括微控制器、數據採集模塊、電瓶電量檢測模塊及無線通信模塊；所述微控制器的數據輸入端與所述數據採集模塊相電連接以採集信息數據；所述微控制器的檢測輸入端與所述電瓶電量檢測模塊相電連接，以估算電瓶電量並設置無線數據傳輸周期；所述微控制器的數據輸出端與所述無線通信模塊相電連接以進行無線數據傳輸。
[0006]所述數據採集模塊通過CAN總線接口與所述微控制器的數據輸入端相電連接。
[0007]—種延長挖掘機機載通信終端待機時間的方法，包括以下步驟:
[0008]I)待挖掘機停機熄火後，微控制器通過AT指令使無線通信模塊進入睡眠模式並設置定時器的定時時間，微控制器進入睡眠模式；
[0009]2)當時間達到定時器的預設時間後，產生一個定時中斷，在中斷服務程序中喚醒微控制器；
[0010]3)當微控制器被喚醒後，數據採集模塊採集需要傳送的挖掘機的相關數據，微控制器通過AT指令喚醒無線通信模塊並進行一次無線數據傳輸，電瓶電量檢測模塊採集檢測機載電瓶的相關參數傳送給微控制器；
[0011]4)微控制器根據公式估算電瓶剩餘電量，若低於預設值時，控制通信終端斷電關機；反之，微控制器通過AT指令使無線通信模塊進入睡眠模式，並依據估算得的電瓶剩餘電量，按照數據傳輸周期與剩餘電量的反比函數關係，重新設置定時器的定時時間，微控制器進入睡眠模式；
[0012]5)返回執行步驟2)。
[0013]所述步驟I)中，挖掘機待停機熄火滿一小時後，微控制器通過指令使無線通信模塊進入睡眠模式並設置定時器的定時時間，微控制器進入睡眠模式。
[0014]所述步驟4)中，電瓶電量的預設值為10%電量。
[0015]所述步驟4)中，數據傳輸周期與剩餘電量的反比函數關係為指數函數關係，即y=ae_ex+b，其中a、b、c為常係數，自變量x為剩餘電量，因變量y為數據傳輸周期。
[0016]所述步驟4)中，微控制器採用在線方式實時估算電瓶電量。
[0017]採用上述方案後，本發明提供了一種測量精度高，穩定性強，實用安全可靠的延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置及方法。相對於現有技術本發明帶來的有益效果主要表現在:在挖掘機停車熄火後，通過電瓶電量檢測模塊對機載電瓶相關參數的檢測，由微控制器估算電瓶剩餘電量並設置無線通信模塊的數據傳輸周期，並按此周期喚醒無線通信模塊，而當機載電瓶剩餘電量不足預設值(比如10% )時，機載通信終端自動關機。該方法不但降低了挖掘機機載通信終端的功耗，而且延長了挖掘機機載電瓶的使用壽命和待機時間，有效的避免了挖掘機因機載電瓶電量耗盡而造成的無法正常啟動等缺點，間接的提高了挖掘機在施工現場的工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明挖掘機機載通信終端裝置硬體框圖；
[0019]圖2是本發明挖掘機機載通信終端裝置的工作模式框圖；
[0020]圖3是本發明挖掘機機載通信終端的工作流程圖；
[0021]圖4是本發明無線通信模塊在挖掘機停車熄火後的數據傳輸周期與機載電瓶剩餘電量關係曲線。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和【具體實施方式】對本案作進一步詳細的說明。
[0023]本發明涉及一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置。如圖1所示，機載通信終端裝置包括微控制器1、數據採集模塊2、電瓶電量檢測模塊3、(3G)無線通信模塊4、開關電源模塊5及定位模塊6。(3G)無線通信模塊4是挖掘機機載通信終端裡功耗最大的部分，所以降低通信終端功耗的重點是降低(3G)無線通信模塊4的功耗，為了降低(3G)無線通信模塊4的功耗，本發明採取在車輛熄火後對其數據傳輸周期進行合理的控制作用，以實現延長待機時間目的。
[0024]所述開關電源模塊5為(3G)無線通信模塊4提供工作電源，所述數據採集模塊2和定位模塊6均電連接微控制器I的數據輸入端，由數據採集模塊2和定位模塊6採集需要傳輸的挖掘機狀態參數、位置信息等相關數據並傳輸給微控制器I。電瓶電量檢測模塊3與挖掘機機載電瓶建立電氣連接，該電瓶電量檢測模塊3電連接微控制器I的檢測輸入端，由電瓶電量檢測模塊3採集機載電瓶的相關參數，並傳輸給微控制器1，由微控制器I估算出電瓶電量，按照相關內置程序(無線通信模塊的數據傳輸與剩餘電量的反比函數關係)，設置並控制無線通信模塊4的數據傳輸周期。微控制器I的數據輸出端與無線通信模塊4相電連接，以實現對外無線數據傳輸作用。
[0025]作為本發明機載通信終端裝置硬體一較佳實施例，所述微控制器I採用STM32F103型號的集成電路晶片，(3G)無線通信模塊4採用SMCOM公司的SM5218E模塊，電瓶電量檢測模塊3採用飛思卡爾半導體公司的MM912J637智能電池傳感器，它能準確地測量鉛酸電池的電壓、電流和溫度並計算出電池的狀態，即使是在惡劣的行車狀態下也可完成。定位模塊6為和芯星通的UM220模塊，該模塊支持BD2和GPS雙系統聯合定位，而且僅只有350mW的超低功耗。所述數據採集模塊2通過CAN總線接口和RS-232接口與微控制器I的數據輸入端相電連接。
[0026]本發明還提出一種相應的延長挖掘機機載通信終端待機時間的方法，參照圖2通信終端的工作模式以及圖3的工作流程圖，包括以下步驟:
[0027]I)待挖掘機停機熄火後，微控制器I通過AT指令使無線通信模塊4進入睡眠模式並設置定時器的定時時間，微控制器I進入睡眠模式； [0028]2)當時間達到定時器的預設時間後，產生一個定時中斷，在中斷服務程序中喚醒微控制器I ;
[0029]3)當微控制器I被喚醒後，數據採集模塊2採集需要傳送的挖掘機的相關數據，微控制器I通過AT指令喚醒無線通信模塊4並進行一次無線數據傳輸，電瓶電量檢測模塊3採集檢測機載電瓶的相關參數(包括電壓、電流、溫度等)傳送給微控制器I ;
[0030]4)微控制器I根據公式估算電瓶剩餘電量，若低於預設值時，控制通信終端斷電關機；反之，微控制器I通過AT指令使無線通信模塊4進入睡眠模式，並依據估算得的電瓶剩餘電量，按照數據傳輸周期與剩餘電量的反比函數關係，重新設置定時器的定時時間，微控制器I進入睡眠模式；
[0031]5)返回執行步驟2)。
[0032]優選地，所述步驟I)中，可以設定挖掘機待停機熄火滿一預設時間(比如一小時)後，微控制器I和無線通信模塊4入睡眠模式。由此通信終端正常工作模式下，挖掘機運行或熄火未滿一小時，供電充足，所有功能正常運行。
[0033]優選地，所述步驟4)中，微控制器I採用在線方式實時估算電瓶電量，即挖掘機機載通信終端在軟體部分增加了在線的，實時的估算電瓶電量的算法程序。
[0034]優選地，所述步驟4)中，電瓶電量的預設值為10%電量。挖掘機機載電瓶電量剩餘10 %時，供電完全切斷，機載通信終端關機，通信終端進入停機模式。
[0035]優選地，所述步驟4)中，數據傳輸周期與剩餘電量的反比函數關係為指數函數關係，g卩y = ae_?+b，其中a、b、c為常係數，自變量X為剩餘電量，因變量y為數據傳輸周期。具體一實施例，指數函數關係式為I = e(_x/2°+9)+5，10 ^ 100。該指數函數曲線參照圖4所示，微控制器I以估算的剩餘電量X，來設置無線通信模塊4的數據傳輸周期y，並按此周期喚醒無線通信模塊4。無線通信模塊4被喚醒後進行一次數據傳輸，而後進入休眠模式，等待下一次被喚醒。
[0036]以上所述僅為本發明的優選實施例，凡跟本發明權利要求範圍所做的均等變化和修飾，均應屬於本發明權利要求的範圍。
【權利要求】
1.一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置，其特徵在於:主要包括微控制器、數據採集模塊、電瓶電量檢測模塊及無線通信模塊；所述微控制器的數據輸入端與所述數據採集模塊相電連接以採集信息數據；所述微控制器的檢測輸入端與所述電瓶電量檢測模塊相電連接，以估算電瓶電量並設置無線數據傳輸周期；所述微控制器的數據輸出端與所述無線通信模塊相電連接以進行無線數據傳輸。
2.如權利要求1所述的一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的裝置，其特徵在於:所述數據採集模塊通過CAN總線接口與所述微控制器的數據輸入端相電連接。
3.對應權利要求1的一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的方法，包括以下步驟: 1)待挖掘機停機熄火後，微控制器通過指令使無線通信模塊進入睡眠模式並設置定時器的定時時間，微控制器進入睡眠模式； 2)當時間達到定時器的預設時間後，產生一個定時中斷，在中斷服務程序中喚醒微控制器； 3)當微控制器被喚醒後，數據採集模塊採集需要傳送的挖掘機的相關數據，微控制器通過指令喚醒無線通信模塊並進行一次無線數據傳輸，電瓶電量檢測模塊採集檢測機載電瓶的相關參數傳送給微控制器； 4)微控制器根據公式估算電瓶剩餘電量，若低於預設值時，控制通信終端斷電關機；反之，微控制器通過指令使無線通信模塊進入睡眠模式，並依據估算得的電瓶剩餘電量，按照數據傳輸周期與剩餘電量的反比函數關係，重新設置定時器的定時時間，微控制器進入睡眠模式； 5)返回執行步驟2)。
4.如權利要求3所述的一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的方法，其特徵在於:所述步驟I)中，挖掘機待停機熄火滿一小時後，微控制器通過指令使無線通信模塊進入睡眠模式並設置定時器的定時時間，微控制器進入睡眠模式。
5.如權利要求3所述的一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的方法，其特徵在於:所述步驟4)中，電瓶電量的預設值為10%電量。
6.如權利要求3所述的一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的方法，其特徵在於:所述步驟4)中，數據傳輸周期與剩餘電量的反比函數關係為指數函數關係，即y = ae-cx+b,其中a、b、c為常係數，自變量X為剩餘電量，因變量y為數據傳輸周期。
7.如權利要求3所述的一種延長挖掘機機載通信終端待機時間的方法，其特徵在於:所述步驟4)中，微控制器採用在線方式實時估算電瓶電量。
【文檔編號】E02F9/20GK103981919SQ201410180934
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】劉強, 陳錄根, 張孝強, 馮姝婷 申請人:華僑大學