[发明专利]一种安装在挖掘机上的主动防超挖控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种安装在挖掘机上的主动防超挖控制系统及方法，主动防超挖控制系统包括探地雷达天线、雷达控制器、车辆控制器、显示器、倾角传感器；雷达天线用以全方位探测施工场地下的管道信息，且通过雷达控制器计算管道的位置及深度，并通过所述显示器显示地下管道的三维模型并与挖掘机三维模型集成到一个显示界面里；所述倾角传感器的数量为三个，别安装在挖掘机的大臂、斗杆、铲斗摇杆上，三个倾角传感器分别与车辆控制器相连，倾角传感器将测量的角度值实时的发送给车辆控制器，车辆控制器实时计算出铲斗齿尖相对于整车的位置。本发明既可以有效的探测地下管道位置又可以指导施工方有效施工。

技术领域

本发明涉及一种安装在挖掘机上的主动防超挖控制系统及方法，属于工程施工控制领域。

背景技术

随着城市化进程加快，城市拆迁道路挖掘维修等施工场景越来越多，因施工过程中对地下管道布局不清楚造成挖断管道的情况时有发生，严重者发生爆炸，造成人员财产损失。对此就需要一种可以探测地下管道的方式，探地雷达可以有效的探测地下管道布局，但操作使用单一，不可和施工设备联合使用，造成施工机械施工时不方便核对图纸，施工位置不精确，同样会有对地下管道损坏的情况发生。

以往专利技术CN201910325449.8，通过安装在斗杆上的雷达发射器向地下发送电磁波，计算挖掘面与管道之间的距离ΔH=H1-H2，如图4所示：

此方案有以下几个问题：

1、雷达安装在斗杆上，距离地面距离大，电磁波在空气与地表介质不连续处有较强的反射，这使得雷达接收到的信号中含有较强的地表杂波，会影响H1的计算，造成H1误差较大。

2、雷达波向地下发射电磁波时，电磁波易被铲斗金属壳体阻挡，电磁波穿透不了金属壳体，同时又反射了一部分电磁波，造成H2计算错误。

3、挖掘过程中，挖掘面是不平整的，造成H1高度不准确或者有误差。

4、此技术控制的是挖掘面与管道之间的距离ΔH，当ΔH极限接近安全距离时，要求操作手非常细致且非常慢的挖掘动作，这就会限制挖掘机的工作效率。

综合以上，此专利方案不具有实际操作性。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种安装在挖掘机上的主动防超挖控制系统及方法，既可以有效的探测地下管道位置又可以指导施工方有效施工，当挖机铲斗齿尖离管道20cmm时自动断开液压系统，防止人为因素造成挖掘管道损坏。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种安装在挖掘机上的主动防超挖控制系统，包括探地雷达天线、雷达控制器、车辆控制器、显示器、倾角传感器；所述显示器与车辆控制器和雷达控制器相连；所述雷达天线固定在挖掘机的铲斗上，并且与雷达控制器相连，雷达天线用以全方位探测施工场地下的管道信息，且通过雷达控制器计算管道的位置及深度，并通过所述显示器显示地下管道的三维模型并与挖掘机三维模型集成到一个显示界面里，方便施工人员初步判断管道与挖掘机的相对位置；所述倾角传感器的数量为三个，别安装在挖掘机的大臂、斗杆、铲斗摇杆上，三个倾角传感器分别与车辆控制器相连，倾角传感器将测量的角度值实时的发送给车辆控制器，车辆控制器实时计算出铲斗齿尖相对于整车的位置，以便在显示器内实时显示挖掘机的工作状态及齿尖的位置状态。

进一步，所述挖掘机的铲斗外侧平面处设有一腔体，所述雷达天线安装在该腔体内，并通过耐磨且可穿透电磁波的材料进行封装。

进一步，还包括报警系统，该报警系统与车辆控制器相连，车辆控制器会根据采集到的倾角传感器的数据实时判断铲斗齿尖的位置与管道之间的距离；当铲斗齿尖与管道之间距离大于N距离时，施工人员可以继续施工；当检测距离介于M距离到N距离之间时报警系统提示报警信息，通知施工人员即将挖到管道，施工人员可以继续挖掘也可以操作提起工作装置。