對多傳感器的裝載機故障診斷系統(tǒng)的研究

武海防

摘 要：隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，一些先進的科學(xué)技術(shù)不斷地引入到工程施工中來，使得工程機械發(fā)展的速度不斷增加。在工程機械中，較為常用的設(shè)備之一就是工程裝載機，裝載機在運行的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障問題，阻礙其正常運行。為此，很多工程機械檢修專家對裝載機的故障診斷進行了分析，并研制出了故障診斷系統(tǒng)，以期提高故障檢修效率。本文就多傳感器的裝載機故障診斷系統(tǒng)展開了研究，內(nèi)容僅供參考。

關(guān)鍵詞：多傳感器；裝載機；故障診斷系統(tǒng)

前言

在工程機械發(fā)展的過程中，存在著工程機械維修，其有著重要的地位和作用，而工程機械維修指的是對機械設(shè)備的維修，恢復(fù)工程機械的使用性，并通過有效的維修技術(shù)減少設(shè)備出現(xiàn)故障隱患，延長設(shè)備的使用壽命。而本文主要研討了基于多傳感器的裝載機故障診斷系統(tǒng)，希望提高裝載機故障的診斷水平，促進裝載機維修技術(shù)的提高。

1多傳感器信息融合技術(shù)

1.1原理概述

所謂多傳感器信息融合（Multi-sensor Information Fusion，MSIF），就是利用計算機技術(shù)將來自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù)，在一定的準則下加以自動分析和綜合，以完成所需要的決策和估計而進行的信息處理過程。

多傳感器信息融合技術(shù)的基本原理就像人的大腦綜合處理信息的過程一樣，將各種傳感器進行多層次、多空間的信息互補和優(yōu)化組合處理，最終產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋。在這個過程中要充分地利用多源數(shù)據(jù)進行合理支配與使用，而信息融合的最終目標則是基于各傳感器獲得的分離觀測信息，通過對信息多級別、多方面組合導(dǎo)出更多有用信息。這不僅是利用了多個傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢，而且也綜合處理了其它信息源的數(shù)據(jù)來提高整個傳感器系統(tǒng)的智能化。

1.2多傳感器應(yīng)用于故障診斷

將信息融合技術(shù)應(yīng)用在多傳感器故障診斷中，使得故障診斷領(lǐng)域進入了多傳感器綜合測試的時代，提高了故障診斷的準確性。這種診斷方法的出現(xiàn)，有著很多方面的好處，從信息的獲取方面來說，其具有以下幾個方面的優(yōu)點：

第一，顯著增加了空間探索能力。因為采用多種和多個傳感器對目標空間進行探測，顯著增加了空間探索能力，從空間上來說盲區(qū)減少；第二，減少了時間盲區(qū)。有效地杜絕了傳感器故障所造成的測試時間盲區(qū)，系統(tǒng)抵御自身故障的能力增強；第三，確保數(shù)據(jù)可信性。多種或多個傳感器對一項重要數(shù)據(jù)進行重復(fù)觀測確保其準確；第四，明顯增加了信息的真切性。對一些互相聯(lián)系的數(shù)據(jù)的測量可以互相驗證，有效增效了信息的真切性；第五，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。多傳感器多任務(wù)工作可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.3基于多傳感器故障診斷應(yīng)用級別

1.3.1數(shù)據(jù)級融合

數(shù)據(jù)級融合是多傳感器信息融合技術(shù)中的一種方法，其可以有效保證數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)失真的問題，將最大化地操持數(shù)據(jù)的原有特征。但是，由于其傳感器多，得到的綜合數(shù)據(jù)量較大，因此在計算方面的工作量就會較大，花費時間很長，其具體的操作流程如圖1。

1.3.2特征級融合

特征級的融合和數(shù)據(jù)融合不同，其相對來說更加的復(fù)雜，其不僅需要對多傳感器中的數(shù)據(jù)進行處理，還需要進行特征處理，處理之后再將所有的處理結(jié)果進行有效融合，從而保證數(shù)據(jù)信息的準確性。其相比于單純的數(shù)據(jù)分析能夠得到更多的機器狀態(tài)特征。其具體的操作如圖2-1所示。

1.3.3決策級融合

這種方式是更高一級的方式，其不僅能夠獲取多傳感器中信息，同時還可以對多傳感器中數(shù)據(jù)信息進行分析，提取我們需要的信息，最后對這些特征進行決策分析得出最后的執(zhí)行方案，因此這種融合方式是非常復(fù)雜的，它的具體過程見圖2-2所示。

1.4基于多傳感器故障診斷系統(tǒng)要素

基于多傳感器故障診斷系統(tǒng)是復(fù)雜的、綜合的，其自身包含的功能越多，也就越復(fù)雜。而在多傳感器故障診斷系統(tǒng)中，其要素包含了傳感器調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集裝置，以及數(shù)據(jù)采集之后的信息處理技術(shù)、融合信息技術(shù)、檢測技術(shù)等。需要注意的是，在進行數(shù)據(jù)處理和診斷的過程中，需要用到的信息傳輸技術(shù)有以太網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

2多傳感器的裝載機專家診斷故障系統(tǒng)架構(gòu)

本文主要是針對裝載機的動力裝置來進行設(shè)計監(jiān)測診斷系統(tǒng)的，設(shè)計的系統(tǒng)的基本框圖如圖3。

這是基本的專家系統(tǒng)架構(gòu)，從圖中可以看出這個專家系統(tǒng)中包含了這個故障診斷系統(tǒng)的一些基本的要素。為了有一個對比分析的模板，在這個系統(tǒng)中建立了一個正常機器運轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)庫，這其實有些類似于大數(shù)據(jù)的理念，將這些正常運行的數(shù)據(jù)和一些常見故障的數(shù)據(jù)集合起來，組成一個新的數(shù)據(jù)庫。通多傳感器過對機器運行過程中各數(shù)據(jù)的收集，并進行處理，對比于數(shù)據(jù)庫中的信息，我們就可以得出機器運行的實際狀態(tài)如何。此外，系統(tǒng)還可以從機器上提取其運行的參數(shù)，并且將這些參數(shù)的一些特征與狀態(tài)數(shù)據(jù)診斷進行有效融合，從而用數(shù)學(xué)計算方法進行有效計算，得到較為準確的計算結(jié)果，這個結(jié)果能夠反映出機器運行的實際狀態(tài)情況，然后有關(guān)故障診斷人員就可以依照載機應(yīng)用要求中給出的相關(guān)特征參數(shù)的應(yīng)用極限值對比判斷機器所處的故障類型。

在對信號處理的過程中應(yīng)當注意區(qū)分信號的種類，首先要做到離散化和無量綱化處理，這樣才能使得信號的處理處在一個層級，分析才不至于出錯，對于一些敏感的信號要進行模糊化處理，從而才能夠快速地確定其相互之間的大概關(guān)系。有了這些豐富的數(shù)據(jù)，診斷人員就可以進行各種任務(wù)的處理，同時其也構(gòu)成了診斷過程中基本的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然后在利用這些豐富的數(shù)據(jù)進行有效的融合處理，需要注意的是，數(shù)據(jù)量太大，增加了工作繁瑣度，因此需要進行簡化數(shù)據(jù)等工作?？傊?，大致的工作原理就是如此，但是由于條件的限制并無法對其進行試驗的驗證，所以在此只是做理論性闡述。

結(jié)束語

裝載機是工程機械領(lǐng)域的重大發(fā)明，它為我國的國家建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展提供了重要工具，所以其工作穩(wěn)定性是非常重要的，尤其是對其故障的快速分析與診斷將直接影響到施工效率和質(zhì)量。本文重點分析了多傳感器故障診斷的相關(guān)技術(shù)以及故障診斷系統(tǒng)的工作理論，針對融合信息技術(shù)的特點，進行了信息處理過程的分析，并分析了多傳感器故障診斷的過程。

參考文獻：

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