基于信息的機(jī)械裝備綜合診斷系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

摘 要：目前，傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)和方法對(duì)于機(jī)械裝備綜合診斷還存在一定局限性，考慮到在環(huán)境惡劣的工作條件下的機(jī)械裝備容易出現(xiàn)特定的故障，同時(shí)，為了避免加重機(jī)械裝備的損壞，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和修復(fù)故障。本文基于信息的機(jī)械裝備綜合診斷系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出了綜合運(yùn)用各種故障診斷技術(shù)和方法，為了有效解決故障診斷難題，就診斷系統(tǒng)構(gòu)成從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行分析和探討，指出這是解決故障診斷難題的有效途徑，希望對(duì)于今后機(jī)械裝備綜合診斷系統(tǒng)發(fā)展具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)械裝備故障 故障診斷技術(shù) 綜合診斷系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（b）-0063-01

本文在分析機(jī)械裝備故障綜合診斷的基礎(chǔ)上，就診斷系統(tǒng)構(gòu)成從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行分析和探討，指出這是解決故障診斷難題的有效途徑，希望對(duì)于今后機(jī)械裝備綜合診斷系統(tǒng)發(fā)展具有一定幫助。

1 機(jī)械裝備故障綜合診斷研究

1.1 機(jī)械裝備測試性

分析機(jī)械裝備測試中最為影響維修時(shí)間的主要因素就是全面的測試問題，這是因?yàn)殡S著機(jī)械裝備的復(fù)雜化程度越來越夠高，大量的資源和時(shí)間都耗費(fèi)在測試過程中，也越來越多體現(xiàn)出復(fù)雜性。所以，可測試性的要求則是對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)上需要解決的問題。在這樣的要求下，多方面、全過程的機(jī)械裝備狀態(tài)信息則是故障綜合診斷相關(guān)要求。對(duì)載有信息的信號(hào)進(jìn)行測試則是獲取信息為數(shù)不多的手段，目前，利用部分解體測試或者機(jī)外測試還存在一定困難。狀態(tài)信息的變化則是受到機(jī)械裝備出現(xiàn)故障的必然影響。

傳感器的應(yīng)用原理如（表1）所示，機(jī)械裝備狀態(tài)信息測試可以利用電測法獲得。

提高機(jī)內(nèi)測試能力和進(jìn)行固有測試性設(shè)計(jì)這兩方面，則是提高機(jī)械裝備測試性主要內(nèi)容。為了提高裝備的測試性，一方面應(yīng)該為了便于用內(nèi)部和外部測試設(shè)備檢測和隔離裝備故障，應(yīng)從機(jī)械裝備功能硬件設(shè)計(jì)上考慮；另外一方面，在機(jī)械裝備內(nèi)部專門設(shè)置測試硬件和軟件，這樣能夠體現(xiàn)出測試簡便和迅速的特點(diǎn)，或者為了確定什么部分發(fā)生了故障，能夠讓裝備自身能確定是否在正常工作，通過利用部分任務(wù)功能部件來檢測和隔離故障、監(jiān)測系統(tǒng)。

1.2 機(jī)械裝備綜合診斷方法

隨著外部測試設(shè)備的診斷水平越來越高，基本上能夠解決相應(yīng)的測試性差、無法診斷的問題，但是，帶來的其余的問題就是測試設(shè)備人數(shù)大幅度增加，相應(yīng)的測試操作也顯得難度逐漸上升，為了能夠有效保證設(shè)備有效使用的維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)也變得較為巨大。

為了滿足統(tǒng)診斷能力達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)和管理，這里可以通過考慮和綜合全部有關(guān)的診斷要素的綜合診斷方法，主要包括相應(yīng)的工程活動(dòng)、確定設(shè)計(jì)、可靠性、維修性、測試性、人機(jī)工樣和保障性等等之間的相互接口問題。在這樣的條件下，為了滿足系統(tǒng)任務(wù)要求，應(yīng)該盡可能的用最少的費(fèi)用，能夠最有效地檢測、隔離系統(tǒng)和設(shè)備內(nèi)已知的或預(yù)期發(fā)生的所有故障。

1.2.1 機(jī)械裝備綜合診斷信息模型

在機(jī)械裝備綜合診斷信息模型中，相關(guān)的數(shù)據(jù)信息主要包括：診斷數(shù)據(jù)、測試需求數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、機(jī)內(nèi)測試數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)、度量數(shù)據(jù)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等等，基于信息的綜合診斷方法的基本前提就是合理的診斷信息模型，應(yīng)該對(duì)于這些相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.2.2 機(jī)械裝備智能故障診斷

采用基于人工智能的智能診斷技術(shù)能夠有效降低虛警率，也能夠提高故障診斷能力。所謂的智能診斷技術(shù)，就是在故障診斷的設(shè)計(jì)、檢測、診斷、決策等多個(gè)方面應(yīng)用到相關(guān)的專家系統(tǒng)、模糊理論、信息融合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，能夠有效提高診斷綜合效能，從而使得設(shè)備全壽命周期費(fèi)用有所降低。目前，對(duì)于基于人工智能的故障診斷方法主要包括模糊控制、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖論、遺傳算法、模式識(shí)別、Petri網(wǎng)和故障樹等等。

2 診斷系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 診斷系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

CAN總線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)為此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)分析如下：第一，擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠自由組網(wǎng)，軟件升級(jí)可以滿足系統(tǒng)需要增加新的功能的要求；第二，為了滿足更多的傳感器信號(hào)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞的要求，可以將傳感器信號(hào)線減至最少；第三，符合國際標(biāo)準(zhǔn)的CAN數(shù)據(jù)總線則有利于進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；第四，數(shù)據(jù)傳輸距離較長，總線利用率高，數(shù)據(jù)傳輸速率高；第五，相對(duì)較低的成本。

（圖1）則為硬件構(gòu)成原理框圖，機(jī)械裝備參數(shù)測試系統(tǒng)和故障診斷主機(jī)兩部分則組成了綜合診斷系統(tǒng)。

為了更好能夠讓CAN總線數(shù)據(jù)通信使用數(shù)據(jù)，可以把各參數(shù)測試模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字；對(duì)于綜合故障診斷主機(jī)來說，其主要完成的功能包括測試結(jié)果的分析診斷、測試信號(hào)的收集、診斷結(jié)果的輸出、人機(jī)對(duì)話以及相應(yīng)的故障特征庫的維護(hù)等工作。

2.2 診斷系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

診斷系統(tǒng)軟件是通過VC作為程序軟件開發(fā)工具，利用SQL建立數(shù)據(jù)庫，結(jié)合硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合診斷需求，完成編制綜合診斷分析與處理程序。要求軟件系統(tǒng)使用方便，具有較強(qiáng)的可操作性，友好的系統(tǒng)界面。

3 結(jié)論

機(jī)械裝備綜合診斷系統(tǒng)能夠滿足對(duì)于機(jī)械裝備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的發(fā)展要求，以綜合診斷思想為指導(dǎo)思想，按照一定的機(jī)械裝備信息基礎(chǔ)，為今后的測試性更強(qiáng)，診斷性更準(zhǔn)的機(jī)械裝備發(fā)展方向奠定相關(guān)基礎(chǔ)，被認(rèn)為是一種適于機(jī)械裝備診斷的有效手段。

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