工程機械遠程網(wǎng)絡(luò )監測與診斷系統
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近年來(lái)，隨著(zhù)建筑施工規模的擴大，對工程機械的需求量迅速增加，因而對其可靠性、維修性、安全性和燃油經(jīng)濟性也提出了更高的要求。隨著(zhù)微電子技術(shù)的滲透，現代工程機械日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展。
工程機械產(chǎn)品由于其系統復雜，工作環(huán)境惡劣，通常高負荷、長(cháng)時(shí)間運行，因此系統常出現各種故障。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，傳統的事后維修已變?yōu)楣收项A報和整機在線(xiàn)維修。有必要對其實(shí)現在線(xiàn)工作狀態(tài)的監測以及常規故障機理的綜合分析研究，以便對其故障的事先診斷分析。
國外一些著(zhù)名的工程機械公司在故障診斷、遠程監控系統及整機智能控制方面取得了較大進(jìn)展。例如卡特彼勒公司利用GPS(全球衛星定位系統)、GIS和GSM技術(shù)并將其雄偉計劃命名為"采礦鏟土運輸技術(shù)系統(METS)"。METS包括多種多樣的技術(shù)產(chǎn)品，如無(wú)線(xiàn)電數據通信、機器監測、診斷、工作與業(yè)務(wù)管理軟件和機器控制裝置等，由計算機輔助鏟土運輸系統(CAES)、關(guān)鍵信息管理系統(VIMS)以及CAESoffice軟件三部分組成。
卡特彼勒公司90年代開(kāi)發(fā)的F系列和G系列裝載機都安裝有電子計算機監控系統(CMS)，用以取代E系列裝載機上安裝的電子監控系統(EMS)。其司機臺上裝有條形液晶顯示屏，微機監控系統能同時(shí)監控發(fā)動(dòng)機燃油液面高度、冷卻水溫、變速箱油溫和液壓油溫等11種功能。該監控系統還具有故障診斷能力，并可向司機提供三級報警。1998年推出的Cat 950G計算機監控系統還配備有Cat指導診斷系統和以維修工具為基礎的Cat軟件包，使維修人員坐在汽車(chē)里用筆記本電腦就能迅速而容易地診斷和排除故障。Cat 992G在監控裝載機各功能狀況并作出診斷的同時(shí)還能把這些信息數據作為履歷記錄下來(lái)，無(wú)線(xiàn)傳送到辦公室用計算機進(jìn)行分析，從而防患于未然。Cat 994D安裝有關(guān)鍵信息管理系統(VIMS)，可密切監視機器的健康狀態(tài)并診斷故障。LeTourneau集成網(wǎng)絡(luò )控制系統通過(guò)顯示在機載計算機屏幕的出錯信息，提示司機出錯原因，并以信號表示發(fā)動(dòng)機、液壓系統、電氣和電子系統的各種狀態(tài)。目前，該系統已安裝在L1350型礦用裝載機上。
沃爾沃(Volvo)公司的L系列裝載機上也安裝有Matris軟件包，用以監控和分析裝載機的工作狀態(tài)；其小型裝載機上配有電子伺服控制及信息系統(ESIS)，由液晶顯示屏和鍵盤(pán)組成，用來(lái)顯示和記錄各種信息，其自動(dòng)診斷功能記錄機器故障并儲存所有相關(guān)信息，通過(guò)編碼可以防盜。 凱斯(Case)公司21B、C系列裝載機也采用計算機監控系統，其微處理器安裝在司機座椅的右側，也具有故障診斷和工作狀態(tài)液晶顯示功能。
2 虛擬儀器技術(shù)
美國國家儀器公司的創(chuàng )新產(chǎn)品--基于C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境LabVIEW的出現，使得"虛擬儀 器"的思想為工業(yè)界所接受。所謂虛擬儀器，就是在通用計算機平臺上，用戶(hù)根據自己的需求定義和設計儀器的測試功能，其實(shí)質(zhì)是將傳統儀器硬件和最新計算機軟件技術(shù)充分結合起來(lái)，以實(shí)現并擴展傳統儀器的功能。與傳統儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價(jià)格比、可操作性等方面均具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
LabVIEW(Laboratory Virtual lnstrument En-gineeringWorkbench)是目前國際上首推應用最廣的虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)境之一，主要應用于儀器控制、數據采集、數據分析、數據顯示等領(lǐng)域，并適用于Windows 3.1/95/98、 Windows NT、 Macintosh、UNX等多種不同的操作系統平臺。與傳統程序語(yǔ)言不同，LabVIEW采用強大的圖形化語(yǔ)言(C語(yǔ)言)編程，面向測試工程師而非專(zhuān)業(yè)程序員，編程非常方便，人機交互界面直觀(guān)友好，具有強大的數據可視化分析和儀器控制能力等特點(diǎn)。
虛擬儀器系統概念是對傳統儀器系統概念的重大突破，是計算機系統與儀器系統技術(shù)相結合的產(chǎn)物。它充分利用計算機系統的數據處理、顯示和儲存的強大功能。使用虛擬儀器系統技術(shù)，用戶(hù)可用較少的資金實(shí)現系統開(kāi)發(fā)和維護，用比過(guò)去更少的時(shí)間開(kāi)發(fā)出功能更強、質(zhì)量更可靠的產(chǎn)品和系統。
遠程狀態(tài)監測與故障診斷是利用現代化通信技術(shù)實(shí)現異地間監測診斷行為。它將設備故障診斷技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)結合起來(lái)，一方面在企業(yè)內部設立狀態(tài)監測服務(wù)器，在關(guān)鍵設備上設立狀態(tài)監測點(diǎn)，將實(shí)時(shí)采集的數據存人服務(wù)器；另一方面在技術(shù)力量較強的科研院所建立相應的故障診斷中心，設立故障診斷服務(wù)器，可隨時(shí)為企業(yè)提供遠程技術(shù)支持和一系列服務(wù)，在企業(yè)和科研院所之間形成一個(gè)跨越地理位置的互聯(lián)診斷通信網(wǎng)絡(luò )。
基于虛擬儀器的機械設備遠程網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)監測與故障診斷技術(shù)是一項具有發(fā)展前景的新技術(shù)。為提高網(wǎng)絡(luò )故障診斷的準確性，引入智能控制技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )方法，效果更加理想。
3 電子檢測與故障診斷系統
電子檢測系統是故障診斷的基礎，因為各部位的工況是以來(lái)自傳感器的數據作為依據的。以TYl65EH型工業(yè)推土機為例，在線(xiàn)監控系統由三大部分組成：各種參量信號采集部分，信號處理分析部分，工作狀態(tài)、數據聯(lián)檢處理及報警系統。本檢測系統采用液晶屏上棒條模擬量顯示加分級聲光報警的形式，顯示的主要內容有：冷卻液溫度、發(fā)動(dòng)機轉速、小時(shí)計、燃油液位、柴油機機油壓力、變矩器油溫、變速箱油溫、蓄電池電壓，同時(shí)顯示模式、檔位狀態(tài)和轉向狀態(tài)；根據故障的嚴重程度分級報警，這些信號主要有：柴油機空濾負壓、液壓系統精濾器、柴油機機油低壓、冷卻液高溫等。此外，還有故障巡回檢查、故障回放、故障查詢(xún)、液晶灰度自動(dòng)調節等功能。
故障巡回檢查：當有故障出現時(shí)，故障巡回檢查模塊自動(dòng)切換到故障界面，并在相應位置按國際標準符號顯示故障圖標。
故障回放：查看每次故障的內容和發(fā)生時(shí)間，并指出故障部位。
故障查詢(xún)：統計故障發(fā)生的次數，計算發(fā)生概率，以作為故障智能搜索的依據。
液晶灰度自動(dòng)調節：可根據作業(yè)環(huán)境溫度的變化調節液晶顯示屏灰度，使它在整個(gè)環(huán)境溫度范圍內保持較好的清晰度。
圖1為T(mén)Yl65EH型工業(yè)推土機電子檢測和故障巡回檢查顯示系統。
通過(guò)以上電子檢測系統實(shí)現了部分重要參數的在線(xiàn)檢測和故障診斷，但要實(shí)現深層的故障預報和在線(xiàn)維修則需要建立故障樹(shù)，并利用智能搜索策略來(lái)實(shí)現知識庫的更新。
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