基于車聯(lián)網(wǎng)的礦用自卸車遠程健康診斷平臺的應(yīng)用

王 龍，張小鋒，高志強，張建功，王 江，郭 峰

內(nèi)蒙古北方重型汽車股份有限公司 內(nèi)蒙古包頭 014030

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、診斷技術(shù)、智能制造等先進技術(shù)的迅猛發(fā)展，工程設(shè)備故障診斷進入了一個以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的遠程故障診斷階段，使得工程機械開始向著數(shù)字化、信息化、智能化的方向快速發(fā)展[1]。采用基于物聯(lián)網(wǎng)的遠程故障診斷平臺是為了延長礦用自卸車的使用壽命，降低突發(fā)性故障，減少超速超載，監(jiān)督司機的不良操作，達到提醒客戶、事前預(yù)測和快速維修的效果，使得礦用自卸車能夠更好地運行[2]。

現(xiàn)有的礦用自卸車維修中，維修人員需要快速維修因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣等所造成的自卸車機械故障，進而減少機械損壞對施工進度的影響。而現(xiàn)有的售后維修和快速維修需要經(jīng)驗豐富的維修人員以及快速的技術(shù)和備件支持，這對企業(yè)來說是個亟待解決的問題。依靠科技的發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)的遠程故障診斷將很好地解決這一問題，因為面向工程機械的遠程故障診斷系統(tǒng)克服了地域和時間的限制，把分布在各物理區(qū)的終端節(jié)點聯(lián)系起來，將信息的感知、數(shù)據(jù)的交互、應(yīng)用服務(wù)、專家系統(tǒng)一并嵌入整個物聯(lián)網(wǎng)體系中，使得在現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障時，能夠得到快速、實時、準(zhǔn)確的處理，使大型工程機械具備在線感知和在線報警的能力，診斷平臺迅速發(fā)現(xiàn)并快速提出解決方案，以延長設(shè)備使用壽命，提高運行效率[3]。

1 遠程健康診斷平臺概述

企業(yè)通過建設(shè)遠程故障診斷服務(wù)平臺，開發(fā)礦用自卸車的數(shù)據(jù)采集、通信、信息化處理平臺，基于北斗/GPS 雙定位系統(tǒng)、車輛控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)礦用自卸車智能安全管理服務(wù)平臺，利用移動通信技術(shù)，在礦用自卸車與云端智能安全管理服務(wù)平臺之間建立遠程通信連接。數(shù)據(jù)采用云計算平臺進行存儲，開展產(chǎn)品運行使用過程大數(shù)據(jù)收集整理和分析，為科研開發(fā)、產(chǎn)品銷售、用戶使用和售后服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐，為客戶提供“人、車、管理”整體解決方案，實現(xiàn)車輛運營管理的數(shù)字化、動態(tài)化和遠程化控制，以及車輛的安全、油耗和維保等全方位管理，增強用戶體驗，提升客戶價值和產(chǎn)品市場競爭力。

按照 SAE J1939 協(xié)議[4]及內(nèi)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《非公路自卸車控制器局域網(wǎng) (CAN)通信協(xié)議》[5]，進一步升級礦用自卸車的感知能力，擴展服務(wù)平臺對外接口，將礦用自卸車的位置、工作狀態(tài)、故障信息和預(yù)警提醒等數(shù)據(jù)實時上傳至服務(wù)平臺進行分析處理，對車輛進行實時遠程監(jiān)控。在結(jié)合車輛檔案、客戶檔案、服務(wù)派工、故障維修、故障指導(dǎo)、在線手冊和備件商城等功能，優(yōu)化甚至重塑企業(yè)管理流程、價值鏈、生態(tài)鏈的同時，不斷收集礦用自卸車使用過程中的各類工況數(shù)據(jù)，進行大數(shù)據(jù)建模分析并不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化，無論是車輛整體運行情況的統(tǒng)計與分析，或是個別車輛的監(jiān)控與追蹤，皆可做到上通下達的時時掌控與反饋互動，從而延長礦車使用壽命，減少燃油消耗，提高車輛安全性和可靠性。

2 平臺功能介紹

2.1 平臺的主要功能模塊

(1)車聯(lián)網(wǎng) IOT 平臺 主要是圍繞車輛在線信息、實施車輛健康診斷、車輛位置、車輛工作效率和車輛運行狀況 5 個方面內(nèi)容，將車載終端上傳的數(shù)據(jù)信息，依據(jù)礦用自卸車行業(yè)特點，對這些數(shù)據(jù)進行實時處理并進行有機整合，基于需求展現(xiàn)內(nèi)容，為用戶提供位置、狀態(tài)運行參數(shù)等數(shù)據(jù)，服務(wù)于企業(yè)的管理和決策，以便優(yōu)化管理，控制成本，保障安全，提高生產(chǎn)力。

(2)智能分析平臺 根據(jù)用戶的行業(yè)應(yīng)用，對車載信息終端上傳的位置以及狀態(tài)數(shù)據(jù)進行深入的挖掘分析，并把分析出的結(jié)果以圖表等方式展現(xiàn)，以方便公司市場、技術(shù)、售后部門決策者進行決策參考，為企業(yè)帶來更好的效益和更多的回報。

(4)綜合客服管理 提供對賬戶、客戶和訂購信息的管理，完整地管理客戶的整個生命周期，并為客戶提供受理各種業(yè)務(wù)的功能。

(5)線上電商平臺 提供手機 APP 備件商城，實現(xiàn)熱點關(guān)聯(lián)備件信息查詢、在線查價和在線下單等功能。

2.2 平臺架構(gòu)

平臺架構(gòu)如圖 1 所示，具有以下功能：

(1)基于互聯(lián)網(wǎng)信息采集，利用傳感技術(shù)將車輛運行狀態(tài)信息進行實時采集，并通過移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送回公司服務(wù)器海量存儲；

(2)利用車載北斗和 GPS 雙模衛(wèi)星定位系統(tǒng)對礦用自卸車進行遠程管理和定位，獲取車輛位置和軌跡信息，從而實現(xiàn)礦用自卸車聯(lián)網(wǎng)管理；

(3)通過云平臺進行大數(shù)據(jù)存儲和分析計算；

(4)與企業(yè)現(xiàn)有的 ERP、客戶平臺和 OA 辦公系統(tǒng)等信息管理系統(tǒng)進行集成，將車輛運行工況數(shù)據(jù)與企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行融合，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外數(shù)據(jù)共享；

(5)提供礦用自卸車的遠程監(jiān)控、故障診斷、智能服務(wù)和在線商城等功能。

本試驗通過對重慶地區(qū)紫色土進行直接剪切試驗測定土的抗剪強度，分析了植物根系對重慶地區(qū)紫色土的力學(xué)影響，為重慶地區(qū)的邊坡防護治理提供一定的理論基礎(chǔ)。

(6)對標(biāo)智訊和康查士國際先進工程機械遠程健康診斷系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的行業(yè)領(lǐng)先水平，滿足企業(yè)國際化、全球化的發(fā)展戰(zhàn)略。

圖1 礦用自卸車聯(lián)網(wǎng)的平臺結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of network for mining dump truck

3 平臺應(yīng)用場景展示

3.1 大數(shù)據(jù)分析場景

通過對數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用和分析，對全球范圍內(nèi)礦用自卸車的運行情況進行實時監(jiān)控，全網(wǎng)車輛大數(shù)據(jù)平臺如圖 2 所示。該平臺可以直觀展示車輛的完好率、出勤率、平均無故障時間、平均故障修復(fù)時間，以及車型平均生產(chǎn)力、工作時長和拉運量等信息。

3.2 礦用自卸車智慧服務(wù)功能

礦用自卸車智慧服務(wù)的定位和軌跡功能如圖 3 所示。礦用自卸車智慧服務(wù)功能主要包括：

(1)定位和軌跡 通過車載通信終端實時獲取車輛在礦區(qū)中的位置情況，并對車輛行駛軌跡進行回放，標(biāo)識車輛狀態(tài)。

(2)車隊管理功能 管理人員可了解車隊整體表現(xiàn)，包含當(dāng)前運行的車輛數(shù)量、發(fā)生故障車輛的情況、整體出勤率、工作時長以及需要保養(yǎng)的車輛等信息，提升運營管理能力和業(yè)務(wù)水平。

(3)車輛監(jiān)控功能 實時查看車輛狀態(tài)，包括當(dāng)前車速、燃油量、水溫、轉(zhuǎn)速、故障情況和超速等情況。

(4)運行分析功能 統(tǒng)計車輛每天的運行數(shù)據(jù)，包含里程、油耗、工作時長、怠速時長、怠速占比、小時油耗、累計運行時長、累計油耗和累計怠速油耗等，以及礦車發(fā)動機、變速箱、電驅(qū)動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等核心部件的運行參數(shù)，便于維修專家遠程對車輛故障進行分析診斷。礦用自卸車運行狀況分析如圖 4所示。

此外，通過手機 App 應(yīng)用，定制開發(fā)手機專用App，方便礦山用戶查詢礦用自卸車的實時運行狀況，故障知識庫提供豐富的故障解決指導(dǎo)方案和詳盡的技術(shù)資料，以便更加有效地對礦車進行管理和維修。手機 App 的相關(guān)功能如圖 5 所示。

圖2 企業(yè)全網(wǎng)車輛大數(shù)據(jù)平臺Fig.2 Data platform of all vehicles from IMNH

圖3 礦用自卸車智慧服務(wù)的定位和軌跡功能Fig.3 Locating and traveling function of intelligent service for mining dump truck

圖4 礦用自卸車運行狀況分析Fig.4 Analysis on operation status of mining dump truck

圖5 手機 App 的相關(guān)功能Fig.5 Relative functions of mobile App

通過將礦車運行數(shù)據(jù)應(yīng)用到日?？蛻舴?wù)過程中，建立了線上手冊查詢、服務(wù)派工、車輛維修指導(dǎo)、高效索賠和備件商城等綜合性在線客戶服務(wù)平臺，從而更加快捷高效地為用戶提供“賢妻良母式”的服務(wù)，從而贏得客戶的信賴。建立線上索賠一體化管理模式，集成公司 ERP 系統(tǒng)，大大提高了索賠審批、索賠發(fā)貨以及索賠件采購的效率?；诮y(tǒng)計對歷史質(zhì)量故障進行匯總，便于分析和提高產(chǎn)品質(zhì)量，通過在線一車一手冊功能，工程師和客戶能夠非常方便地查詢礦車裝配的零配件信息、零件圖片、零件官方報價，客戶可快速準(zhǔn)確地獲得主機廠的原廠配件，支持手機下單。

4 結(jié)語

通過幾年的使用和迭代升級，礦用自卸車聯(lián)網(wǎng)健康診斷服務(wù)平臺逐步發(fā)揮其功能，對礦用自卸車在線、實時、快速、準(zhǔn)確地進行故障診斷，并提出合理的維修方案。該平臺創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的管理和服務(wù)水平，但是目前使用過程中還存在一些問題，如：雖然目前實現(xiàn)了故障代碼的自動采集和指導(dǎo)處理，處于故障后快速處理階段，但礦車故障預(yù)測還不能完全依靠大數(shù)據(jù)模型進行計算，一方面一些關(guān)鍵運行參數(shù)難以通過傳感器獲取，另一方面大數(shù)據(jù)模型的算法還不成熟，需要不斷對平臺進行升級優(yōu)化。

未來將不斷增加礦用自卸車數(shù)據(jù)傳感器采集工作，加強大數(shù)據(jù)分析能力，加快礦用自卸車故障自診斷，從而提高礦用自卸車出勤率和完好率。通過與無人駕駛礦車的結(jié)合，提供礦車+網(wǎng)絡(luò)+信息平臺的整體智慧調(diào)度、健康診斷、地圖仿真、指令控制和地形管理一體化的綜合解決方案。