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1、引言 钻孔灌注桩技术由于其适应范围广、效率高、成本低廉等 特点而在桩基础施工中得到非常广泛的应用，目前，在城市建 设、桥梁的各种桩基础施工中已经占到9 5 的份额。旋挖钻机 是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。旋挖钻机具 有成孔速度快、质量高，环保特点突出、施工现场干净，行走 移位方便、对地层的适应能力强等特点，适应我国大部分地区 的土壤地质条件，基本可满足桥梁建设、高层建筑地基础等工 程的使用，使用范围广。我国从2 0 世纪8 0 年代开始，才逐步 引进国外先进的液压旋挖钻机，从而开创了钻孔灌注桩技术的新 局面。目前国内旋挖钻机技术蓬勃发展，其中湖南山河智能机 械股份有限公司在旋挖钻
2、机的智能控制方面有较大的优势，几 乎与国外产品同步发展。山河智能D E S A R S 旋挖钻智能控制系 统具有：作业过程图形导引、钻桅垂直度自动调整、平台自动 回转定位、钻进深度自动实时监测、作业过程故障自动记录、孑L 号与孔深的作业记录、在线调试与诊断等功能，钻机设备和人 身安全保护以及危险操作锁定等功能，在国内率先将远程监控 与远程故障诊断技术应用到旋挖钻机中。 G P S 在工程机械中的应用首先是为了满足按揭贷款销售与 租赁业务的需求，对抵押品进行妥善、有效的监控。随着G P S 在工程机械中的推广应用，I 如小松、日立等公司) G P S 的应用 逐渐延伸到工程机械的运行状况数据化，
3、售后服务信息化，故 障检测远程化，风险控制技术化。从而增强市场竞争力、提高 售后服务水平、增加按揭销售渠道，提高市场占有率，建立 种以客户服务为中心，以高竞争力为特征的新型工程机械管理 和工作模式。为制造商、销售公司、银行、担保公司、保险公 司以及最终用户都带来利益。国外有些旋挖钻机已经设有G P S 定位和移动电话数据传输系统，而国内G P S 在旋挖钻机中的应 用还在研究阶段。目前国内大多G P S 控制器的数据的获取为直 接采集传感器信号或开关信号。少数具有R S 2 3 2 4 8 5 通信功 中国桩工机械行业专刊棒础国固I2 1 能，这些G P S 控制器获得的数据有限，因而不利于远
4、程数据分 析与故障诊断等功能的扩展，锁车也是通过G P S 控制器的输出 进行锁车，这样容易被稍懂电路的人员恶意拆除。山河智能在 旋挖钻机种采用基于C A N 总线的G P S 控制器，与原控制系统 控制器进行通信，可以实现大量的数据交换，从而实现很强的 远程数据分析、远程故障诊断等功能，可以同时通过多个控制 器对机器进行安全有效的监控。 远程监控系统硬件构成 D E S A R S 旋挖钻机控制系统远程监控部分包括基于C A N 总线运动控制器、G P S 控制器等总线设备。还包括输入装置、检 测装置、输出与执行机构。G P S 远程监控系统构成如下图所示 图1G P S 远程监控系统构成
5、G P S 远程监控系统基本构成如下： 车载信息处理终端：即G P S 控制器，利用G P S 对车体位置 进行地理定位，通过C A N 总线与控制器进行通信。通过G P R S 无线网与监控中心通信。向监控中心提供车辆运行参数、工作 状态、地理定位等信息，实现远程控制等功能。 数据通讯链路：负责车载终端与远程监控中心问数据的无 线传输。目前国内用得最多的是G S M ，但由于 G S M 只限短消息传输方式，收费高、容量有限， 实时性不够，限制了进一步发展。而G P R S 具有 永远在线、流量大等特点，费用在同等流量下是 短消息方式的1 6 ，甚至更少。因此，车载G P S 控制器与监控
6、中心间采用G P R S 通信方式，而与用户手机的通信数据量很少， 因此采用G S M 通信方式。 监控中心：负责车载终端运行状态数据的存取，车载终端 运行状态数据的网上发布，对车载终端进行监控、导航，向车 主手机发送数据。 车载控制器：实现单机智能化的功能，满足各种功能需要， 实现各种安全保护，与车载G P S 终端通信，发送与接受指令，实 现发送相关数据、锁车控制，同时将相关人机交互信息发送给 G P S 控制器。 监控终端：负责车辆的远程监控、数据统计与分析、售后 管理、远程故障诊断、故障预测、配置信息维护等工作。 C A N 总线数据通信 G P S 控制器与车载控制器问的通信采用C
7、A N 2 0 B 协议通 信，波特率设定为2 5 0 k B a u d 。通信数据内容可分为：定期数 据、回叫数据、指令数据等。 定期数据：用于对车辆的跟踪监控、对车辆历史工作状态 的追溯、对车辆运行情况的统计分析等，车载控制器定期发布 这些数据，G P S 控制器定期向监控中心发送这些数据。如其中 2 个数据包的定义格式如下： 其中回叫指令定义为：回叫系统参数时取D 6 中D B 0 为1 ， 回叫数据组1 时取D 6 中D B l 为1 。回叫数据组2 时取D 6 中D B 2 为1 。回叫数据组3 时取D 6 中D B 3 为1 ，回叫数据组4 时取D 7 中D B 4 为1 。 G
8、 P S 远程监控系统实现的功能 山河智能G P S 远程监控系统在旋挖钻机中实现的功能有： 地理定位：实现了远程G P S 全球定位功能，在电子地图上 显示经纬度、绝对地理位置和查看相对距离。以及行走速度等。 制造厂家、销售公司或代理商、按揭银行、担保公司、保险公 司、客户或车主等都可以在I N T E R N E T 网上查看机器目前所处 的地理位置与速度、任何历史时刻的地理位置与速度，追溯历 史行走轨迹等。 锁车与解锁车功能：可以通过G P R S 远程控制或通过控制 器手动进行锁车与解锁车作业，通过G P S 控制器与车载控制器 可以安全可靠地实现多点锁车。 防盗防拆：发现机器被盗用时
9、，可以实现远程锁车。当发现 机器被非法拆除有关器件时。可以实现自动锁车与远程报警。 故障报警提示：当发现故障报警时实时向监控中心发送报警。 远程故障诊断：当发现某台机器发生故障或需要对某台机 器进行故障预测时，可以通过监控中心远程回叫机器参数与控 I D l e n g t h D 0D 1D 2D 3 I ) 4L 累计链莩L 深废鬟 睡 镕耥辫瓣滞删辫獬磐掣棼”“”擀2 油位钒油愿力发动机转速 鑫 。萼8 女 赫“ ：i f _ 蕊瓣耘赫懿 2 8 18F M | 1F M l 2S P N 2 其中S P N 、F M I 为发动机故障代码。 回叫数据：主要用于远程故障诊断、远程维护等。
10、监控终 端向G P S 控制器请求回叫数据，G P S 控制器向车载控制器提出 请求后，车载控制器发布回叫数据，G P S 控制器向监控中心发 送回叫数据。如其中1 个数据包的定义格式如下： 制器中保存的黑匣子数据，进行分析，诊断故障 原因，预测需要更换或调整哪些元器件。 保养提示：监控终端可以统计需要进行保养 的机器，监控中心自动通知车主需要进行哪些项 目保养。 工作统计：对车辆每天每月的使用状况进行 统计，生成报表或图表并打印。自动将每一天的使用状态与工 作量通知车主手机。 G P S 在汽车中广泛应用后，开始在工程机械中推广应用，而 且应用范围越来越广，以成为工程机械的趋势。但是因为目前
11、G P S 的功能独立性而使得有些用户敬而远之，甚至有些用户人为破坏 指令数据：用于请求回叫数据、发送锁车或解锁指令等。 G P S 控制器向车载控制器提出请求后，车载控制器发布回叫数 据。G P S 控制器与车载控制器问可相互发送锁车或解锁指令。如 G P S 控制器向车载控制器发送指令的数据包定义格式如下： 或拆除G P S 。如何将G P S 与工程机械融为一体，使 之成为大众所欢迎，这需要开发G P S 监控与锁车之 外的其它功能。如文中所述的远程故障诊断、保养 提示、工作统计等功能。因为山河智能的G P S 与车 载控制器融为一体，较好的发掘了其中的一些功能，因而获得了 成功，但仍还有许多功能值得我们去开发。团 ( 作者单位：中南大学机电工程学院湖南山河智能 机械股份有限公司) 2 2 I 羹矬圉囵中国桩工机械行业专刊
