本发明涉及工程机械领域， 具体而言， 涉及一种泵车疏导控制系统、 具有该泵车疏导控制系统的泵车和一种泵车疏 导控制方法。 背景技术

目前， 随着混凝土泵送设备功能的不断完善， 给客户带来了很大的经 济效益。 但是在混凝土泵送过程中， 由于混凝土规格型号的不同， 会出现 混凝土泵送困难， 甚至堵管的现象， 对客户和施工单位造成极大的困扰。 对于经验丰富的操作手而言， 可通过反泵 /正泵切换解决此类故障， 但是对 于堵管现象的判断却没有预见性， 耽误了一定的施工时间。

目前基本上采用人工经验方式解决此类故障， 主要存在以下缺点：

1 )采用自动高低压切换的方式， 在一定程度上增加了堵管的可能性， 增大施工难度， 并且在外部输送管不具备高压泵送的情况下极 易导致爆管 等安全事故；

2 )采用先排量减小再高低压切换增大油缸推力� �方式， 无法从根源上 解决此类情况发生， 基本与自动高低压切换方案类似；

3 )单纯依靠泵送压力进行判断， 无法准确定位堵管发生的几率， 易导 致误操作；

4 )对混凝土泵送状态没有前期预见性， 对设备运行状况信息无法量化 获得； 5 )没有进行相应的预警提示。

因此， 需要具备预见性的智能泵车疏导控制系统， 能够切切实实解决 堵管故障， 最大程度上节约施工成本。 发明内容

考虑到上述背景技术， 本发明的一个目的是提供一种泵车疏导控制系 统， 能够准确判断堵管故障并进行有效疏通。

根据本发明的一个方面， 提供了一种泵车疏导控制系统， 包括： 出料 高度采集单元、 泵送状态采集单元、 处理器和控制元件， 其中， 所述出料 高度采集单元采集泵车的当前出料高度信息， 并将采集的当前出料高度信 息传送至所述处理器； 所述泵送状态采集单元采集所述泵车的当前泵 送状 态信息， 并将采集的当前泵送状态信息传送至所述处理 器； 所述处理器， 预设有与出料高度相对应的泵送状态阀值， 根据所述泵车的所述当前出料 高度信息确定当前的泵送状态阀值， 并将所述当前泵送状态信息与所述当 前的泵送状态阈值进行比较， 在所述当前泵送状态信息大于等于所述当前 的泵送状态阈值时， 确定堵管故障， 向所述控制元件发送动作信号； 所述 控制元件， 连接至所述处理器， 根据所述动作信号执行相应操作， 以排除 所述堵管故障。

在系统数据库中预置了各种出料高度所对应的 理想泵送状态阈值， 因 此首先需采集当前出料高度和当前泵送状态， 根据该当前出料高度查找出 对应的泵送状态阈值， 将该当前泵送状态与对应的泵送状态阈值进行 比较， 以确定是否出现堵管故障， 并向控制元件发送动作信号， 准确及时地排除 该堵管故障。

根据本发明的另一方面， 还提供了一种泵车， 该泵车设置有上述任一 技术方案中所描述的泵车疏导控制系统。

根据本发明的又一方面， 还提供了一种泵车疏导控制方法， 包括以下 步骤： 采集泵车的当前出料高度信息和当前泵送状态 信息； 预设有与出料 高度相对应的泵送状态阀值， 根据所述泵车的所述当前出料高度信息确定 当前的泵送状态阀值， 并将所述当前泵送状态信息与所述当前的泵送 状态 阈值进行比较， 在所述当前泵送状态信息大于等于所述当前的 泵送状态阈 值时， 确定堵管故障， 向控制元件发送动作信号； 所述控制元件根据所述 动作信号执行相应操作， 以排除所述堵管故障。

根据本发明的技术方案， 能够获得信息量化的泵送状态， 使得客户或 操作手及时了解泵送运行状况； 能够根据控制策略可精确判断堵管发生故 障； 能够利用声音、 文字、 动画等功能进行故障分级预警提示； 能够通过 自动 /手动两种模式选择故障解决控制方案， 及时有效地解决堵管故障， 灵 活性和可靠性得到极大提高。 附图说明

图 1是根据本发明的一个实施例的泵车疏导控制� �统的示意图； 图 2是根据本发明的实施例的泵车疏导控制系统� �控制过程示意图； 图 3是根据本发明的实施例的泵车疏导控制系统� �示意图；

图 4是根据本发明的实施例的出料高度采集的示� �图；

图 5是根据本发明的实施例的泵车疏导控制方法� �流程图；

图 6是根据本发明的实施例的泵车疏导控制逻辑� �略的流程图。 具体实施方式 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明 。 需要说明的是， 在不 沖突的情况下， 本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组 合。

首先结合图 1至图 4详细说明根据本发明实施例的泵车疏导控制� �统。 如图 1所示， 该泵车疏导控制系统包括出料高度采集单元 101、 泵送状 态采集单元 102、处理器 104和控制元件 106,其中， 出料高度采集单元 101 采集泵车的当前出料高度信息， 并将采集的当前出料高度信息传送至处理 器 104; 泵送状态采集单元 102采集泵车的当前泵送状态信息， 并将采集的 当前泵送状态信息传送至处理器 104;处理器 104预设有与出料高度相对应 的泵送状态阀值， 根据泵车的当前出料高度信息确定当前的泵送 状态阀值， 并将当前泵送状态信息与当前的泵送状态阈值 进行比较， 在当前泵送状态 信息大于等于当前的泵送状态阈值时， 确定堵管故障， 向控制元件 106发 送动作信号； 控制元件 106, 连接至处理器 104, 根据动作信号执行相应操 作， 以排除堵管故障。 其中， 如图 2所示， 泵送状态采集单元 102采集的 当前泵送状态信息可以为泵车的输送缸的换向 周期、 主油缸的压力、 泵送 主系统的压力， 或者上述两种或两种以上信息， 通过这些主要参数便可以 确定当前的泵送状态。 因此， 当当前泵送状态信息为泵车的输送缸的换向 周期时， 泵送状态采集单元 102 包括配置为采集输送缸的换向周期的换向 采集仪； 当当前泵送状态信息为主油缸的压力时， 泵送状态采集单元 102 包括配置为采集主油缸的压力的第一压力传感 器； 当当前泵送状态信息为 泵送主系统的压力时， 泵送状态采集单元 102 包括配置为采集泵送主系统 的压力的第二压力传感器。

在系统数据库中预置了各种出料高度所对应的 泵送状态阈值， 因此首 先需采集当前出料高度和当前泵送状态， 根据该当前出料高度查找出对应 的泵送状态阈值， 将该当前泵送状态与对应的泵送状态阈值进行 比较， 以 确定是否出现堵管故障， 并向控制元件 106发送动作信号， 准确及时地排 除该堵管故障。 例如， 预设了当前出料高度对应的主系统压力阈值， 当采 集到的主系统压力大于等于与当前出料高度对 应的主系统压力阈值时， 说 明发生了堵管故障。

如图 4所示， 该出料高度采集单元 101具体可以包括配置为检测泵车 各节臂架的转动角度的角度传感器， 出料高度采集单元 101根据泵车各节 臂架的转动角度以及泵车各节臂架的长度获取 泵车的当前出料高度信息。 在当前泵送状态信息为泵车的输送缸的换向周 期、 主油缸的压力和泵 送主系统的压力时， 处理器 104在判断出泵送主系统的压力持续预定第一 时间段大于等于泵送主系统的压力阈值时， 继续判断主油缸的压力是否持 续预定第二时间段大于等于主油缸的压力阈值 ， 若没有大于等于主油缸的 压力阈值， 则进行一级预警， 否则， 继续判断输送缸的换向周期是否大于 等于输送缸的换向周期阈值， 若大于等于换向周期阈值， 则进行二级预警。 如此， 可以根据故障的严重程度分级向操作人员进行 报警， 通过声音、 文 字、 图像等方式提醒操作人员， 在二级预警时， 可通过扬声器播放预警声 音进行提醒。

泵车疏导控制系统还可以包括显示装置 108,显示装置 108连接至处理 器 104,显示泵送状态采集单元 102采集的信息以及显示一级预警对应的预 警信息、 二级预警对应的预警信息， 并播放二级预警对应的预警信息。 操 作人员可以通过显示装置 108直观、 清楚地了解泵送设备当前的状态信息， 并及时注意到是否发生堵管故障。

由于不同的泵送物料信息， 发生堵管的几率会不一样， 不同的泵送物 料信息对应的泵送状态阈值也会不一样， 因此， 数据库还存储有泵送物料 信息、 工作排量和出料高度所对应的泵送主系统的压 力阈值、 主油缸的压 力阈值、 输送缸的换向周期阈值， 显示装置 108 配置为输入当前的泵送物 料信息并将输入的泵送物料信息传送至处理器 104,处理器 104根据当前的 泵送物料信息、 泵送设备的当前工作排量和当前出料高度从数 据库中调出 相应的泵送状态阈值， 将采集到的当前泵送状态 （例如主系统压力、 主油 缸压力）与查找出的泵送状态阈值进行比较， 在大于等于泵送状态阈值时， 确定堵管故障。

结合图 1和图 2,优选地， 图 1中所示的控制元件 106可以包括第一控 制装置 1062, 第一控制装置 1062包括反泵油路上的电磁阀、主油泵的比例 电磁阀和发动机速度控制单元， 主油泵的比例电磁阀和发动机速度控制单 元分别接收来自处理器 104 的第一控制信号并根据第一控制信号进行排量 变化操作； 处理器 104在第一控制装置 1062执行排量变化操作后， 若堵管 故障仍未消除， 则向第一控制装置 1062中的反泵油路上的电磁阀、 主油泵 的比例电磁阀和发动机速度控制单元分别发送 第二控制信号， 第一控制装 置 1062根据第二控制信号进行反泵操作。 排量变化操作和反泵操作均是排 除堵管故障的一种优选方式。 排量变化操作是指在油路没有变化的情况下， 增大主油泵的排量或减小主油泵的排量。

优选地， 图 1中所示的控制元件 106还可以包括第二控制装置 1064, 在第一控制装置 1062执行反泵操作后， 若堵管故障仍未消除， 则处理器向 第二控制装置 1064发送第三控制信号， 第二控制装置 1064包括高压油路 上的电磁阀、 主油泵的比例电磁阀和发动机速度控制单元， 分别接收来自 处理器的第三控制信号并根据三控制信号进行 高压泵送操作。 高压泵送操 作也是排除堵管故障的一种方式， 但为了保证系统安全， 只有在反泵操作 没有成功时， 才采用该种方式。

由于高压泵送操作在外部输送管不具备高压泵 送的情况下极易导致爆 管等安全事故， 因此， 只有在用户的同意之下才可以进行高压泵送操 作。 因此， 处理器 104在接收到来自用户的确认信号后向第二控制 装置发送第 三控制信号。

优选地， 处理器 104根据用户的设置数据判断当前是否处于自动 模式， 若处于自动模式， 则优先向第一控制装置发送第一控制信号， 若处于手动 模式， 则根据提示进行人工操作。

控制元件 106与处理器 104之间的具体交互过程参见图 2,第一控制装 置 1062包括反泵油路上控制油缸动作的相应电磁� �、 排量控制阀以及发动 机速度控制输出装置， 在确定堵管故障时， 处理器 104首先向第一控制装 置 1062中的排量控制阀 （即主油泵的比例电磁阀 )发送排量控制信号， 控 制其进行排量变化操作。 若在进行排量变化操作后堵管故障没有消除， 则 继续实现油缸反泵操作， 即主油缸和摆缸换向交替顺序动作实现反泵操 作， 并根据反馈状态由处理器 104判断下次动作信号； 第二控制装置 1064包括 高压油路上控制油缸动作的相应电磁阀、 控制主油泵的排量控制阀以及发 动机速度控制输出装置， 在接收到处理器 104 的动作信号后， 实现高压泵 送操作。 在第二控制装置 1064启用后， 首先进行高压确认功能， 确认完毕 后， 进行一次高压泵送操作， 即主油缸和摆缸换向交替顺序动作实现高压 泵送操作， 并根据反馈状态由处理器 104判断下次动作信号。

在本实施例中， 处理器 104可采用工程机械三一专用运动控制器， 如 图 3所示， 主系统压力传感器 P1安装在泵送系统上、压力传感器 P2 和 P3 安装在主油缸上， 采集主油缸压力， 以及换向采集仪 S1和 S2安装在输送 缸上， 采集换向周期。

另一方面， 本发明实施例还提供了一种泵车， 该泵车包括如上述任一 技术方案中所描述的泵车疏导控制系统。

下面参考图 5和图 6来详细说明根据本发明的泵车疏导控制方法� � 如图 5所示， 在步骤 402, 采集系统的泵送状态信息和出料高度信息， 其中， 泵送状态信息包括泵送系统压力、 主油缸压力、 换向周期。

在步骤 404, 对采集的信息进行计算处理， 调用数据库。 主系统压力的 影响因素与出料高度、 混凝土规格型号和排量等相关。 因此， 在设计泵送 压力阈值过程中， 综合考虑当前工作排量、 当前出料高度（由臂架姿态、 臂架长度和末端位置确定）等因素， 设定不同工况下对应的压力阈值或其 他状态阈值。 将采集的各信息量与根据系统当前状态从数据 库中查找出的 相应阈值进行比较， 根据比较结果确定堵管故障。 在步骤 406, 在满足堵管条件时， 进入步骤 408 , 若不满足堵管条件， 则回到步骤 402。

在步骤 408, 判断是否满足一级预警条件， 若满足， 则进入步骤 410, 若不满足， 则进入步骤 409, 进行一级预警提示用户。 例如采用图像、 动画 来进行提示。

在步骤 410, 进行二级预警提示用户， 例如通过声音来进行提示。

在步骤 412, 判断是否进入自动模式， 若是， 则进入步骤 414, 若否， 则进入步骤 416。

在步骤 414, 自适应控制以抑制堵管， 消除故障， 使系统处于安全泵送 状态。 在步骤 416, 手动控制以抑制堵管， 消除故障， 使系统处于安全泵送 状态。 因此， 自适应控制抑制堵管功能包括两部分功能， 一是通过用户设 置可选为自动控制模式或手动控制模式； 二是在自动控制模式下， 增加用 户确认的第二控制功能即高压切换泵送功能。 具体地， 当用户设置为手动 模式时， 可相应根据预警提示进行相应操作或者人工经 验解决故障； 当用 户设置为自动模式排除故障时， 处理器优先选用第一控制装置进行控制输 出， 在第一控制装置运行时， 会根据状态反馈， 适时调节控制时间、 排量、 发动机转速等； 若用户同时启动第二控制装置， 则在控制输出时， 优先选 用第一控制装置， 若在维持时间 t后（调用数据库阈值， 在不同工况下取值 不同）， 故障仍无法消除， 则启动第二控制装置， 并且增加用户确认功能， 以免发生安全问题。

下面结合图 6说明根据本发明的一个实施例的疏导控制逻� �策略。 在步骤 502, 采集系统的泵送状态信息和当前出料高度、 当前排量， 其 中， 泵送状态信息包括主系统压力、 主油缸压力、 换向周期等， 臂架姿态 确定了出料高度。

在步骤 504,根据当前出料高度以及当前排量等信息从� �据库中挑出相 应的泵送状态阈值。

在步骤 506,判断采集的主系统压力是否持续超出设定� �系统压力阈值 P_M, 若是， 则进入步骤 508 , 若没有， 则回到步骤 502。

在步骤 508,判断采集的主油缸压力是否持续超出设定� �油缸压力阈值 P_C, 若是， 则进入步骤 510, 若没有， 则进行预警并进行相应排堵操作， 然后回到步骤 502。

在步骤 510, 判断采集的换向周期是否持续超于设定换向周 期阈值 T, 若是， 则控制输出， 排出故障后进入步骤 512, 系统处于安全泵送状态。 若 否， 则回到步骤 502。

应该理解， 可以不安装压力传感器或者角度传感器， 只通过换向周期 进行堵管故障判断与控制。

以上结合附图详细说明了根据本发明的技术方 案， 可获得信息量化的 泵送状态， 使得操作手及时了解泵送运行状况； 根据控制策略可精确判断 是否发生堵管故障； 利用声音、 文字、 动画等功能进行故障分级预警提示； 通过自动 /手动两种模式选择故障解决控制方案，及时� �效地解决堵管故障， 灵活性和可靠性得到极大提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于 本领域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明 的保护范围之内。

工业实用性

本发明提供的一种泵车疏导控制系统、 泵车疏导控制方法和泵车， 能 够获得信息量化的泵送状态， 使得客户或操作手及时了解泵送运行状况； 能够根据控制策略可精确判断堵管发生故障； 能够利用声音、 文字、 动画 等功能进行故障分级预警提示； 能够通过自动 /手动两种模式选择故障解决 控制方案， 及时有效地解决堵管故障。 因此， 本发明具有工业实用性