工程機(jī)械遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)
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近年來(lái)，隨著建筑施工規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)工程機(jī)械的需求量迅速增加，因而對(duì)其可靠性、維修性、安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性也提出了更高的要求。隨著微電子技術(shù)的滲透，現(xiàn)代工程機(jī)械日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。
工程機(jī)械產(chǎn)品由于其系統(tǒng)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，通常高負(fù)荷、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此系統(tǒng)常出現(xiàn)各種故障。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的事后維修已變?yōu)楣收项A(yù)報(bào)和整機(jī)在線維修。有必要對(duì)其實(shí)現(xiàn)在線工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)以及常規(guī)故障機(jī)理的綜合分析研究，以便對(duì)其故障的事先診斷分析。
國(guó)外一些著名的工程機(jī)械公司在故障診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及整機(jī)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(wèi)星定位系統(tǒng))、GIS和GSM技術(shù)并將其雄偉計(jì)劃命名為"采礦鏟土運(yùn)輸技術(shù)系統(tǒng)(METS)"。METS包括多種多樣的技術(shù)產(chǎn)品，如無(wú)線電數(shù)據(jù)通信、機(jī)器監(jiān)測(cè)、診斷、工作與業(yè)務(wù)管理軟件和機(jī)器控制裝置等，由計(jì)算機(jī)輔助鏟土運(yùn)輸系統(tǒng)(CAES)、關(guān)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(jī)都安裝有電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(CMS)，用以取代E系列裝載機(jī)上安裝的電子監(jiān)控系統(tǒng)(EMS)。其司機(jī)臺(tái)上裝有條形液晶顯示屏，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能同時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)提供三級(jí)報(bào)警。1998年推出的Cat 950G計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還配備有Cat指導(dǎo)診斷系統(tǒng)和以維修工具為基礎(chǔ)的Cat軟件包，使維修人員坐在汽車?yán)镉霉P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(jī)各功能狀況并作出診斷的同時(shí)還能把這些信息數(shù)據(jù)作為履歷記錄下來(lái)，無(wú)線傳送到辦公室用計(jì)算機(jī)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(tǒng)(VIMS)，可密切監(jiān)視機(jī)器的健康狀態(tài)并診斷故障。LeTourneau集成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)通過顯示在機(jī)載計(jì)算機(jī)屏幕的出錯(cuò)信息，提示司機(jī)出錯(cuò)原因，并以信號(hào)表示發(fā)動(dòng)機(jī)、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(jī)上。
沃爾沃(Volvo)公司的L系列裝載機(jī)上也安裝有Matris軟件包，用以監(jiān)控和分析裝載機(jī)的工作狀態(tài)；其小型裝載機(jī)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(lái)顯示和記錄各種信息，其自動(dòng)診斷功能記錄機(jī)器故障并儲(chǔ)存所有相關(guān)信息，通過編碼可以防盜。 凱斯(Case)公司21B、C系列裝載機(jī)也采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其微處理器安裝在司機(jī)座椅的右側(cè)，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(guó)國(guó)家儀器公司的創(chuàng)新產(chǎn)品--基于C語(yǔ)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(jì)算機(jī)平臺(tái)上，用戶根據(jù)自己的需求定義和設(shè)計(jì)儀器的測(cè)試功能，其實(shí)質(zhì)是將傳統(tǒng)儀器硬件和最新計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)充分結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)并擴(kuò)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(jià)格比、可操作性等方面均具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
LabVIEW(Laboratory Virtual lnstrument En-gineeringWorkbench)是目前國(guó)際上首推應(yīng)用最廣的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境之一，主要應(yīng)用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)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(tǒng)平臺(tái)。與傳統(tǒng)程序語(yǔ)言不同，LabVIEW采用強(qiáng)大的圖形化語(yǔ)言(C語(yǔ)言)編程，面向測(cè)試工程師而非專業(yè)程序員，編程非常方便，人機(jī)交互界面直觀友好，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點(diǎn)。
虛擬儀器系統(tǒng)概念是對(duì)傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)概念的重大突破，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與儀器系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、顯示和儲(chǔ)存的強(qiáng)大功能。使用虛擬儀器系統(tǒng)技術(shù)，用戶可用較少的資金實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)，用比過去更少的時(shí)間開發(fā)出功能更強(qiáng)、質(zhì)量更可靠的產(chǎn)品和系統(tǒng)。
遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷是利用現(xiàn)代化通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)異地間監(jiān)測(cè)診斷行為。它將設(shè)備故障診斷技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，一方面在企業(yè)內(nèi)部設(shè)立狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器，在關(guān)鍵設(shè)備上設(shè)立狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)存人服務(wù)器；另一方面在技術(shù)力量較強(qiáng)的科研院所建立相應(yīng)的故障診斷中心，設(shè)立故障診斷服務(wù)器，可隨時(shí)為企業(yè)提供遠(yuǎn)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(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是一項(xiàng)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(zhǔn)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(cè)與故障診斷系統(tǒng)
電子檢測(cè)系統(tǒng)是故障診斷的基礎(chǔ)，因?yàn)楦鞑课坏墓r是以來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)作為依據(jù)的。以TYl65EH型工業(yè)推土機(jī)為例，在線監(jiān)控系統(tǒng)由三大部分組成：各種參量信號(hào)采集部分，信號(hào)處理分析部分，工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)聯(lián)檢處理及報(bào)警系統(tǒng)。本檢測(cè)系統(tǒng)采用液晶屏上棒條模擬量顯示加分級(jí)聲光報(bào)警的形式，顯示的主要內(nèi)容有：冷卻液溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、小時(shí)計(jì)、燃油液位、柴油機(jī)機(jī)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(zhuǎn)向狀態(tài)；根據(jù)故障的嚴(yán)重程度分級(jí)報(bào)警，這些信號(hào)主要有：柴油機(jī)空濾負(fù)壓、液壓系統(tǒng)精濾器、柴油機(jī)機(jī)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(dòng)調(diào)節(jié)等功能。
故障巡回檢查：當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)，故障巡回檢查模塊自動(dòng)切換到故障界面，并在相應(yīng)位置按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)顯示故障圖標(biāo)。
故障回放：查看每次故障的內(nèi)容和發(fā)生時(shí)間，并指出故障部位。
故障查詢：統(tǒng)計(jì)故障發(fā)生的次數(shù)，計(jì)算發(fā)生概率，以作為故障智能搜索的依據(jù)。
液晶灰度自動(dòng)調(diào)節(jié)：可根據(jù)作業(yè)環(huán)境溫度的變化調(diào)節(jié)液晶顯示屏灰度，使它在整個(gè)環(huán)境溫度范圍內(nèi)保持較好的清晰度。
圖1為TYl65EH型工業(yè)推土機(jī)電子檢測(cè)和故障巡回檢查顯示系統(tǒng)。
通過以上電子檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了部分重要參數(shù)的在線檢測(cè)和故障診斷，但要實(shí)現(xiàn)深層的故障預(yù)報(bào)和在線維修則需要建立故障樹，并利用智能搜索策略來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)的更新。
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