專利名稱：一種遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)與方法，尤其是涉及一種遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
工程機(jī)械是較為復(fù)雜的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，隨著科技的飛速發(fā)展，工程機(jī)械逐漸趨向高速化、高功率、高可靠性、高智能化。在此過程中，工程機(jī)械的作業(yè)工況相對(duì)非常復(fù)雜，不可避免地會(huì)不時(shí)產(chǎn)生各種故障。在現(xiàn)實(shí)運(yùn)行過程中，工程機(jī)械的基本信息和報(bào)警信息等無法實(shí)時(shí)采集，從而無法實(shí)時(shí)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與分析，最終無法準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行診斷與修復(fù)處理。特別是當(dāng)用戶與設(shè)備供應(yīng)商相距較遠(yuǎn)時(shí)，更難及時(shí)解決問題，帶來經(jīng)濟(jì)與效益上的損失。中國(guó)專利201110208816. X公開了一種用于工程機(jī)械的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程智能分析服務(wù)系統(tǒng)，其首先要對(duì)故障信息進(jìn)行集合，再通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將工程設(shè)備相關(guān)的特征數(shù)據(jù)信息與上述故障信息進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于數(shù)據(jù)庫中已存有的故障信息，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別，而對(duì)于未能自動(dòng)識(shí)別的原始信息將發(fā)送至專家分析知識(shí)庫進(jìn)行分析。這種方法一定程度上可以快速解決工程機(jī)械的故障遠(yuǎn)程診斷，但是由于設(shè)備的工況非常復(fù)雜，故障的成因非常多，自動(dòng)診斷率相當(dāng)?shù)汀?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種診斷率高的遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)與方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，包括內(nèi)置于工程機(jī)械上的數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊由置于工程機(jī)械的執(zhí)行部件、運(yùn)行部件及控制部分上的傳感器和變頻器組成，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊相連，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)加密打包模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)下載模塊、數(shù)據(jù)解碼解壓模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、監(jiān)控終端依次相連。進(jìn)一步，所述執(zhí)行部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)泵等；所述運(yùn)行部件包括輪、履帶、液壓油缸、各驅(qū)動(dòng)桿等；所述控制部分包括各變頻器、PLC模塊、通訊模塊等。進(jìn)一步，所述監(jiān)控終端是一款面向用戶的人機(jī)交互計(jì)算機(jī)工作站，監(jiān)控終端上安裝有大型工程機(jī)械模擬仿真軟件；監(jiān)控終端中存儲(chǔ)有工程機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)化物理模型與有限元模型，并可以通過數(shù)據(jù)輸入模塊自動(dòng)獲取模型所需要的特征數(shù)據(jù)參數(shù)。進(jìn)一步，所述監(jiān)控終端上安裝的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件為現(xiàn)行通用的大型有限元仿真軟件,如ANSYS、ADINA、ABAQUS, MSC等。
進(jìn)一步，所述有限元模型是工程機(jī)械的三維模型經(jīng)過有限元離散化以后所得到的模型，其概念與有限元分析領(lǐng)域的有限元模型是一致。使用本發(fā)明之遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法，包括如下步驟
(1)通過數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)工程機(jī)械在運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)；
(2)數(shù)據(jù)加密與打包模塊將步驟(I)中采集并經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密打包后通過數(shù)據(jù)發(fā)送模塊自動(dòng)發(fā)射至遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；
(3)通過數(shù)據(jù)下載模塊將遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)下載至監(jiān)控終端的本地存儲(chǔ)器中，通過數(shù)據(jù)解碼解壓模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的解碼解壓，解壓出特征數(shù)據(jù)參數(shù)；
(4)數(shù)據(jù)輸入模塊將步驟(3)中解壓出來的特征數(shù)據(jù)參數(shù)自動(dòng)輸入至監(jiān)控終端內(nèi)的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件；
(5)安裝于監(jiān)控終端的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件打開對(duì)應(yīng)工程機(jī)械I的有限元模型，并將步驟(4)中輸入的特征數(shù)據(jù)參數(shù)賦予至有限元模型中對(duì)應(yīng)的變量，進(jìn)行模擬分析，并將分析結(jié)構(gòu)以圖形、數(shù)值與曲線的形式顯示出來。所述步驟(I)中，通過數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)參數(shù)包括電流、電壓、壓力、位移、轉(zhuǎn)速、電磁強(qiáng)度等參數(shù)。所述步驟(3)中，監(jiān)控終端的本地存儲(chǔ)器是指是監(jiān)控終端所具有的硬件，可為硬盤等，本地存儲(chǔ)器是監(jiān)控終端所具有的用于存儲(chǔ)、運(yùn)行程序以及模擬分析過程中，將邊界文件、設(shè)置文件、結(jié)果文件等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的場(chǎng)所。所述步驟(4)中，監(jiān)控終端內(nèi)的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件為現(xiàn)行通用的大型有限元仿真軟件,如ANSYS、ADINA、ABAQUS, MSC等。所述步驟(5)中，模擬分析是指在有限元模型建立過程中會(huì)伴隨有相差變量的參數(shù)化，參數(shù)化后的相差變量直接與輸入的特征數(shù)據(jù)進(jìn)入交換，并自動(dòng)賦值。本發(fā)明針對(duì)工程機(jī)械復(fù)雜的工況，實(shí)時(shí)采集回傳工程機(jī)械在運(yùn)行過程中關(guān)鍵部位的特征數(shù)據(jù)參數(shù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，位于遠(yuǎn)程控制中心的監(jiān)控終端采用大型有限元分析軟件將采集回傳的特征數(shù)據(jù)參數(shù)賦予相應(yīng)變量并進(jìn)行模擬計(jì)算，最終以圖象、數(shù)值、曲線的形式顯示出工程機(jī)械的運(yùn)行狀況。本發(fā)明可行性強(qiáng)、模擬計(jì)算結(jié)果可信度高，能夠非常接近實(shí)際情況地反應(yīng)工程機(jī)械的內(nèi)部運(yùn)行情況，可以有效快速預(yù)測(cè)設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)的故障并隨時(shí)做好防護(hù)措施。


圖1是本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)實(shí)施例組成示意圖。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)描述。一種遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，包括內(nèi)置于工程機(jī)械I上的數(shù)據(jù)采集模塊2，數(shù)據(jù)采集模塊2由置于工程機(jī)械I的執(zhí)行部件、運(yùn)行部件及控制部分上的傳感器和變頻器組成，數(shù)據(jù)采集模塊2與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊3相連，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊3、數(shù)據(jù)加密打包模塊4、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊5、遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器6、數(shù)據(jù)下載模塊7、數(shù)據(jù)解碼解壓模塊
8、數(shù)據(jù)輸入模塊9、監(jiān)控終端10依次相連。所述執(zhí)行部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)泵等；所述運(yùn)行部件包括輪、履帶、液壓油缸、各驅(qū)動(dòng)桿等；所述控制部分包括各變頻器、PLC模塊、通訊模塊等。監(jiān)控終端10是一款面向用戶的人機(jī)交互計(jì)算機(jī)工作站，監(jiān)控終端10上安裝有大型工程機(jī)械模擬仿真軟件；監(jiān)控終端10中存儲(chǔ)有工程機(jī)械I的標(biāo)準(zhǔn)化物理模型與有限元模型，并可以通過數(shù)據(jù)輸入模塊9自動(dòng)獲取模型所需要的特征數(shù)據(jù)參數(shù)。所述監(jiān)控終端10上安裝的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件為現(xiàn)行通用的大型有限元仿真軟件，如 ANSYS、ADINA、ABAQUS, MSC 等。所述有限元模型是工程機(jī)械的三維模型經(jīng)過有限元離散化以后所得到的模型，其概念與有限元分析領(lǐng)域的有限元模型是一致。使用本發(fā)明之遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法，包括如下步驟
(1)通過數(shù)據(jù)采集模塊2對(duì)工程機(jī)械在運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊3將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)；
(2)數(shù)據(jù)加密與打包模塊4將步驟(I)中采集并經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密打包后通過數(shù)據(jù)發(fā)送模塊5自動(dòng)發(fā)射至遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器6 ；
(3)通過數(shù)據(jù)下載模塊7將遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器6中的數(shù)據(jù)下載至監(jiān)控終端10的本地存儲(chǔ)器中，通過數(shù)據(jù)解碼解壓模塊8進(jìn)行數(shù)據(jù)的解碼解壓，解壓出特征數(shù)據(jù)參數(shù)；
(4)數(shù)據(jù)輸入模塊9將步驟(3)中解壓出來的特征數(shù)據(jù)參數(shù)自動(dòng)輸入至監(jiān)控終端10內(nèi)的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件；
(5)安裝于監(jiān)控終端10的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件打開對(duì)應(yīng)工程機(jī)械I的有限元模型，并將步驟(4)中輸入的特征數(shù)據(jù)參數(shù)賦予至有限元模型中對(duì)應(yīng)的變量，進(jìn)行模擬分析，并將分析結(jié)構(gòu)以圖形、數(shù)值與曲線的形式顯示出來。所述步驟(I)中，通過數(shù)據(jù)采集模塊2實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)參數(shù)包括電流、電壓、壓力、位移、轉(zhuǎn)速、電磁強(qiáng)度等參數(shù)。所述步驟(3 )中，監(jiān)控終端的本地存儲(chǔ)器是指監(jiān)控終端所具有的用于存儲(chǔ)、運(yùn)行程序以及模擬分析過程中，將邊界文件、設(shè)置文件、結(jié)果文件等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的場(chǎng)所，是監(jiān)控終端所具有的硬件，可以是高容量硬盤等。所述步驟(4)中，監(jiān)控終端10內(nèi)的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件為現(xiàn)行通用的大型有限元仿真軟件，如ANSYS、ADINA、ABAQUS, MSC等。所述步驟(5)中，模擬分析是指在有限元模型建立過程中會(huì)伴隨有相差變量的參數(shù)化，參數(shù)化后的相差變量直接與輸入的特征數(shù)據(jù)進(jìn)入交換，并自動(dòng)賦值。本發(fā)明可行性強(qiáng)、模擬計(jì)算結(jié)果可信度高，能夠非常接近實(shí)際情況地反應(yīng)工程機(jī)械I的內(nèi)部運(yùn)行情況，可以有效快速預(yù)測(cè)設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)的故障并隨時(shí)做好防護(hù)措施。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，其特征在于，包括內(nèi)置于工程機(jī)械上的數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊由置于工程機(jī)械的執(zhí)行部件、運(yùn)行部件及控制部分上的傳感器和變頻器組成，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊相連，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)加密打包模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)下載模塊、數(shù)據(jù)解碼解壓模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、監(jiān)控終端依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)泵；所述運(yùn)行部件包括輪、履帶、液壓油缸、各驅(qū)動(dòng)桿；所述控制部分包括各變頻器、PLC模塊、通訊模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控終端是一款面向用戶的人機(jī)交互計(jì)算機(jī)工作站，監(jiān)控終端上安裝有大型工程機(jī)械模擬仿真軟件；監(jiān)控終端中存儲(chǔ)有工程機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)化物理模型與有限元模型，并能通過數(shù)據(jù)輸入模塊自動(dòng)獲取模型所需要的特征數(shù)據(jù)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控終端上安裝的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件為大型有限元仿真軟件ANSYS、ADINA、ABAQUS或MSC。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)，其特征在于，所述有限元模型是工程機(jī)械的三維模型經(jīng)過有限元離散化以后所得到的模型。
6.一種使用如權(quán)利要求1-5之一所述遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)通過數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)工程機(jī)械在運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)； (2)數(shù)據(jù)加密與打包模塊將步驟(I)中采集并經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密打包后通過數(shù)據(jù)發(fā)送模塊自動(dòng)發(fā)射至遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器； (3)通過數(shù)據(jù)下載模塊將遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)下載至監(jiān)控終端的本地存儲(chǔ)器中，通過數(shù)據(jù)解碼解壓模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的解碼解壓，解壓出特征數(shù)據(jù)參數(shù)； (4)數(shù)據(jù)輸入模塊將步驟(3)中解壓出來的特征數(shù)據(jù)參數(shù)自動(dòng)輸入至監(jiān)控終端內(nèi)的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件； (5)安裝于監(jiān)控終端的大型工程機(jī)械模擬仿真軟件打開對(duì)應(yīng)工程機(jī)械I的有限元模型，并將步驟(4)中輸入的特征數(shù)據(jù)參數(shù)賦予至有限元模型中對(duì)應(yīng)的變量，進(jìn)行模擬分析，并將分析結(jié)構(gòu)以圖形、數(shù)值與曲線的形式顯示出來。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法，其特征在于，所述步驟(I)中，通過數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)參數(shù)包括電流、電壓、壓力、位移、轉(zhuǎn)速、電磁強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，監(jiān)控終端的本地存儲(chǔ)器是指監(jiān)控終端所具有的硬件，包括硬盤。
全文摘要
一種遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊由置于工程機(jī)械上的執(zhí)行部件、運(yùn)行部件及控制器部分上的傳感器和變頻器組成，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊相連，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)加密打包模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)下載模塊、數(shù)據(jù)解碼解壓模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、監(jiān)控終端依次相連。本發(fā)明還包括使用遠(yuǎn)程監(jiān)控工程機(jī)械運(yùn)行狀況的系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法。本發(fā)明可行性強(qiáng)、模擬計(jì)算結(jié)果可信度高，能夠非常接近實(shí)際情況地反應(yīng)工程機(jī)械的內(nèi)部運(yùn)行情況，可以有效快速預(yù)測(cè)設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)的故障并隨時(shí)做好防護(hù)措施。
文檔編號(hào)G05B19/418GK103064381SQ20121056100
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者陳穎, 劉先國(guó), 陳海波 申請(qǐng)人:昆山航天智能技術(shù)有限公司