工程機械遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)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(jīng)濟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(tǒng)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，通常高負(fù)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(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的事后維修已變?yōu)楣收项A(yù)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(yuǎn)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(shù)并將其雄偉計劃命名為"采礦鏟土運輸技術(shù)系統(tǒng)(METS)"。METS包括多種多樣的技術(shù)產(chǎn)品，如無線電數(shù)據(jù)通信、機器監(jiān)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(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(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)控裝載機各功能狀況并作出診斷的同時還能把這些信息數(shù)據(jù)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(guān)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(wǎng)絡(luò)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(guān)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(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)
美國國家儀器公司的創(chuàng)新產(chǎn)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(jù)自己的需求定義和設(shè)計儀器的測試功能，其實質(zhì)是將傳統(tǒng)儀器硬件和最新計算機軟件技術(shù)充分結(jié)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(shù)優(yōu)勢。
LabVIEW(Laboratory Virtual lnstrument En-gineeringWorkbench)是目前國際上首推應(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。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(jù)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(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它充分利用計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、顯示和儲存的強大功能。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(zhì)量更可靠的產(chǎn)品和系統(tǒng)。
遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是利用現(xiàn)代化通信技術(shù)實現(xiàn)異地間監(jiān)測診斷行為。它將設(shè)備故障診斷技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，一方面在企業(yè)內(nèi)部設(shè)立狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)器，在關(guān)鍵設(shè)備上設(shè)立狀態(tài)監(jiān)測點，將實時采集的數(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(shè)備遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)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(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 電子檢測與故障診斷系統(tǒng)
電子檢測系統(tǒng)是故障診斷的基礎(chǔ)，因為各部位的工況是以來自傳感器的數(shù)據(jù)作為依據(jù)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(jù)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(nèi)容有：冷卻液溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向狀態(tài)；根據(jù)故障的嚴(yán)重程度分級報警，這些信號主要有：柴油機空濾負(fù)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(diào)節(jié)等功能。
故障巡回檢查：當(dāng)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(yīng)位置按國際標(biāo)準(zhǔn)符號顯示故障圖標(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(jù)。
液晶灰度自動調(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(yù)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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