工程機械遠程網絡監(jiān)測與診斷系統(tǒng)
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近年來，隨著建筑施工規(guī)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、安全性和燃油經濟性也提出了更高的要求。隨著微電子技術的滲透，現(xiàn)代工程機械日益向智能化和機電一體化方向發(fā)展。
工程機械產品由于其系統(tǒng)復雜，工作環(huán)境惡劣，通常高負荷、長時間運行，因此系統(tǒng)常出現(xiàn)各種故障。隨著電子技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的事后維修已變?yōu)楣收项A報和整機在線維修。有必要對其實現(xiàn)在線工作狀態(tài)的監(jiān)測以及常規(guī)故障機理的綜合分析研究，以便對其故障的事先診斷分析。
國外一些著名的工程機械公司在故障診斷、遠程監(jiān)控系統(tǒng)及整機智能控制方面取得了較大進展。例如卡特彼勒公司利用GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、GIS和GSM技術并將其雄偉計劃命名為"采礦鏟土運輸技術系統(tǒng)(METS)"。METS包括多種多樣的技術產品，如無線電數(shù)據通信、機器監(jiān)測、診斷、工作與業(yè)務管理軟件和機器控制裝置等，由計算機輔助鏟土運輸系統(tǒng)(CAES)、關鍵信息管理系統(tǒng)(VIMS)以及CAESoffice軟件三部分組成。
卡特彼勒公司90年代開發(fā)的F系列和G系列裝載機都安裝有電子計算機監(jiān)控系統(tǒng)(CMS)，用以取代E系列裝載機上安裝的電子監(jiān)控系統(tǒng)(EMS)。其司機臺上裝有條形液晶顯示屏，微機監(jiān)控系統(tǒng)能同時監(jiān)控發(fā)動機燃油液面高度、冷卻水溫、變速箱油溫和液壓油溫等11種功能。該監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)還配備有Cat指導診斷系統(tǒng)和以維修工具為基礎的Cat軟件包，使維修人員坐在汽車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(jiān)控裝載機各功能狀況并作出診斷的同時還能把這些信息數(shù)據作為履歷記錄下來，無線傳送到辦公室用計算機進行分析，從而防患于未然。Cat 994D安裝有關鍵信息管理系統(tǒng)(VIMS)，可密切監(jiān)視機器的健康狀態(tài)并診斷故障。LeTourneau集成網絡控制系統(tǒng)通過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)動機、液壓系統(tǒng)、電氣和電子系統(tǒng)的各種狀態(tài)。目前，該系統(tǒng)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(jiān)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(tǒng)(ESIS)，由液晶顯示屏和鍵盤組成，用來顯示和記錄各種信息，其自動診斷功能記錄機器故障并儲存所有相關信息，通過編碼可以防盜。 凱斯(Case)公司21B、C系列裝載機也采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，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
美國國家儀器公司的創(chuàng)新產品--基于C語言的開發(fā)環(huán)境LabVIEW的出現(xiàn)，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，用戶根據自己的需求定義和設計儀器的測試功能，其實質是將傳統(tǒng)儀器硬件和最新計算機軟件技術充分結合起來，以實現(xiàn)并擴展傳統(tǒng)儀器的功能。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價格比、可操作性等方面均具有明顯的技術優(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發(fā)環(huán)境之一，主要應用于儀器控制、數(shù)據采集、數(shù)據分析、數(shù)據顯示等領域，并適用于Windows 3.1/95/98、 Windows NT、 Macintosh、UNX等多種不同的操作系統(tǒng)平臺。與傳統(tǒng)程序語言不同，LabVIEW采用強大的圖形化語言(C語言)編程，面向測試工程師而非專業(yè)程序員，編程非常方便，人機交互界面直觀友好，具有強大的數(shù)據可視化分析和儀器控制能力等特點。
虛擬儀器系統(tǒng)概念是對傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)概念的重大突破，是計算機系統(tǒng)與儀器系統(tǒng)技術相結合的產物。它充分利用計算機系統(tǒng)的數(shù)據處理、顯示和儲存的強大功能。使用虛擬儀器系統(tǒng)技術，用戶可用較少的資金實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)和維護，用比過去更少的時間開發(fā)出功能更強、質量更可靠的產品和系統(tǒng)。
遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是利用現(xiàn)代化通信技術實現(xiàn)異地間監(jiān)測診斷行為。它將設備故障診斷技術與計算機網絡技術結合起來，一方面在企業(yè)內部設立狀態(tài)監(jiān)測服務器，在關鍵設備上設立狀態(tài)監(jiān)測點，將實時采集的數(shù)據存人服務器；另一方面在技術力量較強的科研院所建立相應的故障診斷中心，設立故障診斷服務器，可隨時為企業(yè)提供遠程技術支持和一系列服務，在企業(yè)和科研院所之間形成一個跨越地理位置的互聯(lián)診斷通信網絡。
基于虛擬儀器的機械設備遠程網絡狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術是一項具有發(fā)展前景的新技術。為提高網絡故障診斷的準確性，引入智能控制技術，如神經網絡方法，效果更加理想。
3 電子檢測與故障診斷系統(tǒng)
電子檢測系統(tǒng)是故障診斷的基礎，因為各部位的工況是以來自傳感器的數(shù)據作為依據的。以TYl65EH型工業(yè)推土機為例，在線監(jiān)控系統(tǒng)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(shù)據聯(lián)檢處理及報警系統(tǒng)。本檢測系統(tǒng)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)動機轉速、小時計、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(tǒng)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、液晶灰度自動調節(jié)等功能。
故障巡回檢查：當有故障出現(xiàn)時，故障巡回檢查模塊自動切換到故障界面，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)生時間，并指出故障部位。
故障查詢：統(tǒng)計故障發(fā)生的次數(shù)，計算發(fā)生概率，以作為故障智能搜索的依據。
液晶灰度自動調節(jié)：可根據作業(yè)環(huán)境溫度的變化調節(jié)液晶顯示屏灰度，使它在整個環(huán)境溫度范圍內保持較好的清晰度。
圖1為TYl65EH型工業(yè)推土機電子檢測和故障巡回檢查顯示系統(tǒng)。
通過以上電子檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了部分重要參數(shù)的在線檢測和故障診斷，但要實現(xiàn)深層的故障預報和在線維修則需要建立故障樹，并利用智能搜索策略來實現(xiàn)知識庫的更新。
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