本發明涉及一種遙控艙多電源智能管理系統及方法,屬于挖掘機械設備。
背景技術:
1、挖掘機作為一種重要的工程機械,在應急救援中發揮著重要的作用,但挖掘機在應急救援作業過程中,可能出現山體滑坡等危及駕駛員生命的工況。遠程遙控系統應運而生,駕駛員在遙控座艙內(安全地帶)遙控挖掘機,駕駛員遠離山體滑坡塌方等危險環境,遙控艙在使用過程中需要外部電源進行供電,遙控艙的供電方式主要包括三種:市電、柴油發電機以及蓄電池。目前電源選擇和開關完全依靠人工,不能做到不同電源回路的自動切換,安全性和可靠性需要進一步提升,另外:野外環境不穩定,可能存在極端溫度濕度、震動等條件,目前的電源切換存在切換延遲,環境適應性不強的問題。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種遙控艙多電源智能管理系統及方法,通過對多電源回路狀態及環境參數的實時感知與融合分析,實現電源回路的智能切換與互鎖保護,提高野外應急救援場景中電源切換的可靠性、智能化與適應性。
2、為達到上述目的/為解決上述技術問題,本發明是采用下述技術方案實現的。
3、一方面,本發明提供一種遙控艙多電源智能管理系統,包括:
4、供電箱,用于接入各電源回路,并為遙控艙提供電力輸入;
5、電源檢測模塊,用于采集各電源回路的狀態參數并發送至控制器,
6、環境感知模塊,用于采集遙控艙周圍的環境參數并發送至控制器;
7、控制器,用于根據接收的各電源回路的狀態參數以及環境參數,結合預設的切換策略,控制所述供電箱中的繼電器執行供電回路的選擇與切換,同時實現電源回路中不同供電回路之間的電氣與程序互鎖。
8、進一步的,所述電源回路包括:市電回路、柴油發電機回路以及可拆卸替換的蓄電池,
9、所述市電回路、柴油發電機回路分別用于接入供電箱作為主用電源,為遙控艙提供電力輸入;
10、所述蓄電池用于為所述控制器供電及在無外部電源時作為備用電源。
11、進一步的,還包括網絡模塊和顯示器,所述網絡模塊用于接收云端推送的氣象預報和預警信息,所述控制器根據所述氣象預報和預警信息作為所述預設的切換策略的調整依據,所述顯示器與所述控制器通信連接,用于顯示管理系統狀態。
12、進一步的,所述電源檢測模塊包括:
13、市電電壓監測單元,用于檢測市電回路的電壓穩定性;
14、柴油發電機監測單元,用于檢測剩余油量及轉速;
15、蓄電池soc估算單元,用于估算蓄電池的剩余電量。
16、進一步的,所述環境感知模塊包括:
17、溫濕度傳感器,用于采集環境溫度與濕度;
18、振動傳感器,用于采集環境振動強度。
19、第二方面,本發明提供一種遙控艙多電源智能管理方法,應用于上述的遙控艙多電源智能管理系統,包括以下步驟:
20、s1:系統上電初始化后,分別通過電源檢測模塊實時采集電源回路狀態參數以及通過環境感知模塊采集遙控艙周圍的環境參數;
21、s2:根據電源回路狀態參數判斷可用電源回路,并結合環境參數計算環境風險系數;
22、s3:根據所述環境風險系數k與預設閾值對比,執行相應的電源回路供電策略,具體包括:
23、當k≤第一閾值時,采用市電回路供電,柴油發電機回路待機,蓄電池浮充;
24、當第一閾值<k≤第二閾值時,以市電回路供電為主用,柴油發電機回路預熱備用;
25、當k>第二閾值時,禁止使用市電回路,啟動柴油發電機回路并限制其連續運行時間,同時調整蓄電池放電截止電壓;
26、其中:所述第一閾值為2.0,所述第二閾值為3.5。
27、進一步的,在系統上電初始化時,斷開所有外部供電回路,接收工作時效階段的云端氣象信息和振動預警信息,進行調整策略,具體包括:
28、通過網絡模塊獲取當前作業區域的氣象預報與振動預警信息;
29、若接收到極端天氣信息或振動預警信息,則控制器自動將當前供電策略調整為高危模式,優先采用蓄電池與柴油發電機組合供電,并禁止使用市電回路;
30、若未接收到極端天氣信息或振動預警信息,則按照步驟s3中的策略執行供電切換。
31、進一步的,所述環境風險系數的計算表達式為:
32、k=αt+βh+γv;
33、其中:k為環境風險系數,t為溫度,h為濕度,v為振動預警信息強度,α、β、γ分別為可調權重系數。
34、進一步的,當電源回路狀態參數中僅檢測到柴油發電機回路與蓄電池可用時,采用本地生存時間最大策略進行供電負荷分配,計算最大供電時長,表達式為:
35、;
36、其中,為最大供電時長,為剩余油量,為柴油發電機功率,為剩余電池容量,為用電設備功率,為最大供電時長;最大供電時長的兩部分時長分別對應柴油發電機和蓄電池先后供電的持續時間。
37、進一步的,在供電過程中實時監測各回路狀態或環境參數狀態,并依據參數進行實時回路切換控制,具體包括:
38、運行狀態監測:實時采集柴油發電機轉速,同步監測輸出電壓穩定性,若出現轉速異常或電壓波動超標的情況,立即反饋至控制器,觸發負荷臨時切換;
39、故障預警監測:控制器實時監測柴油發電機的運行溫度和機油壓力,若任一參數超出預設的安全閾值,判定為潛在故障,提前啟動蓄電池備用供電,避免突然停機;
40、振動觸發切換:若檢測到振動強度超過預設的振動預警閾值,觸發振動預警,控制器立即切斷柴油發電機供電回路,所有負荷切換至蓄電池供電;待振動強度降至預設的振動恢復閾值以下后,控制器根據剩余油量和蓄電池soc狀態,自動恢復柴油發電機供電或維持蓄電池供電。
41、與現有技術相比,本發明所達到的有益效果:本發明通過對市電、柴油發電機、蓄電池等多電源回路的狀態進行實時監控,實現電源回路的自動切換與電氣、程序雙重互鎖,避免了人工操作的延遲與失誤;本發明實時采集溫度、濕度、振動等環境參數,并結合云端氣象與振動預警信息,動態調整供電策略,顯著提升了系統在惡劣環境下的適應性與安全性;
42、本發明采用環境風險系數融合多維度環境數據,實現供電策略的分級控制,使系統在不同風險等級下均能保持最優供電模式;在僅剩柴油發電機與蓄電池的情況下,采用最大生存時間策略,合理分配負荷,延長供電時長,提升了遙控艙在極端工況下的持續作業能力;以及通過運行狀態監測、故障預警監測與振動觸發切換等多重保障機制,實現了供電過程的閉環控制與故障提前干預,進一步提高了系統的可靠性與安全性。
1.一種遙控艙多電源智能管理系統,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的遙控艙多電源智能管理系統,其特征在于,所述電源回路包括:市電回路、柴油發電機回路以及可拆卸替換的蓄電池,
3.根據權利要求1所述的遙控艙多電源智能管理系統,其特征在于,還包括網絡模塊和顯示器,所述網絡模塊用于接收云端推送的氣象預報和預警信息,所述控制器根據所述氣象預報和預警信息作為所述預設的切換策略的調整依據,所述顯示器與所述控制器通信連接,用于顯示管理系統狀態。
4.根據權利要求2所述的遙控艙多電源智能管理系統,其特征在于,所述電源檢測模塊包括:
5.根據權利要求1所述的遙控艙多電源智能管理系統,其特征在于,所述環境感知模塊包括:
6.一種遙控艙多電源智能管理方法,應用于如權利要求1至5中任一項所述的系統,其特征在于,包括以下步驟:
7.根據權利要求6所述的遙控艙多電源智能管理方法,其特征在于,在系統上電初始化時,斷開所有外部供電回路,接收工作時效階段的云端氣象信息和振動預警信息,進行調整策略,具體包括:
8.根據權利要求6所述的遙控艙多電源智能管理方法,其特征在于,所述環境風險系數的計算表達式為:
9.根據權利要求6所述的遙控艙多電源智能管理方法,其特征在于,當電源回路狀態參數中僅檢測到柴油發電機回路與蓄電池可用時,采用本地生存時間最大策略進行供電負荷分配,計算最大供電時長,表達式為:
10.根據權利要求6所述的遙控艙多電源智能管理方法,其特征在于,在供電過程中實時監測各回路狀態或環境參數狀態,并依據參數進行實時回路切換控制,具體包括: