大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法

摘要

本发明公开了一种大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法，包括：建立数据库；采集或录入第x种工作模式下大型养路机械电气系统设备的正常作业数据；将第x条设备的正常作业数据记录存至数据库，继续录入数据直至录完全部工作模式下的数据；对记录数据进行分析归类，完成数据库建立；设备开始工作，进入第n种工作模式；采集第n种工作模式下的作业数据；将第n种工作模式下的作业数据存入数据库作为第x+1条记录；调用第n条记录；对第n条和第x+1条记录的数据进行对比分析；根据对比结果显示故障信息，并存储故障记录。本发明不需要分析程序的控制逻辑表，就能够在同一时间找出大型养路机械电气系统设备的所有输入输出故障信号。

说明书

技术领域

本发明涉及电气系统监测诊断领域，尤其是涉及一种应用于大型养路机械电气系统的故 障实时监测诊断方法。

背景技术

大型养路机械电气系统通常有众多的设备组成，因此包括很多的输入输出信号。当大型 养路机械在运行过程中出现故障时，经常需要监测这些设备的运行状态是否正常。大型养路 机械电气系统一般包括：数字量输入输出信号和模拟量输入输出信号，而整个系统一般由计 算机程序控制。在现有技术中，当大型养路机械发生逻辑故障时，常用的检测方法有：

(1)对照程序控制逻辑表，当输出信号出现故障时，查找相应的程序控制逻辑表，对应 查找相应的输入信号是否满足逻辑条件。如果不满足条件，则可能是故障点。在排除故障点 后，系统可能还不能恢复正常，则应当继续查找程序控制逻辑表，从而找出可能的故障点， 直到故障完全排除。

(2)有的设备编写了相应的自动故障检测程序，当输出信号故障时，自动故障检测程序 能够查找程序控制逻辑表，对应查找出相应的输入信号是否满足逻辑条件，指示出可能的故 障点。在排除故障点后，系统可能还不能恢复正常，则应当继续查程序控制逻辑表，直到故 障完全排除。

现有技术的大型养路机械电气系统故障监测诊断方法主要是采用从发生的结果来分析， 采用反推的方法，来被动地查找故障，即先有故障，再查找故障产生的原因。这两种方法都 需要利用分析程序控制逻辑表，而对于非专业人员，查找故障可能需要很长的时间。如果设 备不提供程序控制逻辑表，即使是专业人员操作，故障查找也会十分困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法， 不需要分析程序控制逻辑表，就能够在同一时间找出大型养路机械电气系统设备的所有输入 输出故障信号。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种大型养路机械电气系统故障实时监测诊 断方法的技术实现方案，包括以下步骤：

S100：建立数据库；

S101：采集或录入第x种工作模式下大型养路机械电气系统的设备的正常作业数据， x为大于或等于1的任意正整数；

S102：将第x条所述设备的正常作业数据记录存入至所述数据库中，继续执行步骤S101， 直至录入全部工作模式下所述设备的正常作业数据；

S103：对所述步骤S102中记录的正常作业数据进行分析归类，完成所述数据库的建立；

S104：所述大型养路机械电气系统的设备开始工作，进入第n种工作模式，n为大于或 等于1的任意正整数；

S105：采集第n种工作模式下的作业数据；

S106：将第n种工作模式下的作业数据存入所述数据库中作为第x+1条记录；

S107：调用第n条记录；

S108：对第n条和第x+1条记录的数据进行对比分析；

S109：根据对比结果显示故障信息，并存储故障记录。

优选的，所述大型养路机械电气系统的设备的正常作业数据进一步包括：输入信号、输 出信号和传感器信号中的任意一种或几种。

优选的，当所述大型养路机械电气系统的设备在第n种工作模式下的作业数据为静态信 号时，存在一个相对应工作模式下的正常运行状态，采集在此正常运行状态下的作业数据， 记录和存储该作业数据至所述数据库中。当判断此工作状态下是否发生异常时，获取在此工 作状态下大型养路机械电气系统的设备的实际作业数据，并与所述数据库中正常运行状态下 的作业数据对比，如有不同，则判断该实际作业数据为故障信号。

优选的，当所述大型养路机械电气系统的设备在第n种工作模式下的作业数据为静态信 号，且该作业数据在正常状态下为常函数信号0或1时，如果获取在此工作状态下所述大型 养路机械电气系统的设备的实际作业数据出现信号的跳变时，则判断该实际作业数据为故障 信号。

优选的，当所述大型养路机械电气系统的设备在第n种工作模式下的作业数据为动态信 号，且该作业数据在正常状态下为规律变化的脉冲信号时，如果获取在此工作状态下所述大 型养路机械电气系统的设备的实际作业数据出现不规律的脉冲信号时，则判断该实际作业数 据为故障信号。

优选的，当所述大型养路机械电气系统的设备在第n种工作模式下的作业数据为动态信 号，且该作业数据在正常状态下为一确定范围的模拟量数据时，如果获取在此工作状态下所 述大型养路机械电气系统的设备的实际作业数据超过设定的模拟量数据范围，则判断该实际 作业数据为故障信号。

优选的，从所述大型养路机械电气系统的设备进入准备工作阶段至第一次正常作业完成 阶段，故障实时监测诊断装置不主动记录和判断故障信息，由操作人员通过人机交互查找、 判断故障。

优选的，从所述大型养路机械电气系统的设备进入运行阶段后，所述故障实时监测诊断 装置主动查找并记录故障信息，所述故障实时监测诊断装置通过操作人员从工作列表中选择 或通过特定的开关按钮组合来判断和识别所述大型养路机械电气系统的设备的工作模式。

优选的，当所述大型养路机械电气系统的设备处于停机阶段，大型养路机械处于收车阶 段时，所述故障实时监测诊断装置不主动记录和判断故障信息，此时通过将所述大型养路机 械电气系统的设备的信号与收车状态的正确信号进行对比，查找出故障信号。

优选的，当所述大型养路机械电气系统的设备在作业过程中出现故障时，则故障实时监 测诊断装置自动弹出故障信息，进行声音报警提示，并自动存储故障信息。

通过实施上述本发明提供的大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法的技术 方案，具有如下有益效果：

(1)本发明不需要分析程序控制逻辑表，能够智能化、自动化地监测设备的运行状态， 并自动分析设备是否存在故障或异常，如有故障或异常，它能够在同一时间自动地找出大型 养路机械电气系统设备的所有输入输出故障信号；

(2)本发明能够主动监测大型养路机械电气系统设备的工作状态，并自动记录故 障信息，可随时查找设备的故障信息，节约了故障查找时间，且不需要了解程序逻辑 关系，对操作人员技术能力要求不高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一 些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的实施例。

图1是本发明大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法一种具体实施方式的程序流 程图；

图2是本发明方法所应用故障实时监测诊断系统一种具体实施方式的系统结构框图；

图3是本发明中故障实时监测诊断装置一种具体实施方式的结构组成示意图；

图中：1-大型养路机械电气系统，2-故障实时监测诊断装置，3-设备，21-数据采集录入 单元，22-数据库，23-分析处理单元，24-故障显示单元，25-故障存储单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附 图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本 发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图3所示，给出了本发明大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法的 具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示，一种大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法的具体实施例，包括 以下步骤：

S100：建立数据库22；

S101：采集或录入第x种工作模式下大型养路机械电气系统1的设备3的正常作业数 据，x为大于或等于1的任意正整数；

S102：将第x条设备3的正常作业数据记录存入至数据库22中，继续执行步骤S101， 直至录入全部工作模式下设备3的正常作业数据；

S103：对步骤S102中记录的正常作业数据进行分析归类，完成数据库22的建立；

S104：大型养路机械电气系统1的设备3开始工作，进入第n种工作模式，n为大于或 等于1的任意正整数；

S105：采集第n种工作模式下的作业数据；

S106：将第n种工作模式下的作业数据存入数据库22中作为第x+1条记录；

S107：调用第n条记录；

S108：对第n条和第x+1条记录的数据进行对比分析；

S109：根据对比结果显示故障信息，并存储故障记录。

本发明上述具体实施例描述的大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法提供了一种 简单、快速的故障判断和查找方法，利用本发明能够在同一时间找出该设备3所有的输入输 出故障信号。而且更为重要的是，这个过程完全不需要分析程序控制逻辑表，而且能够主动 查找出故障点，即使对于非专业人员，也能应用自如。

如附图2所示，为本发明大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法所应用故障实时 监测诊断系统的系统结构框图，实时监测诊断系统包括大型养路机械电气系统1，以及与该 大型养路机械电气系统1相连的故障实时监测诊断装置2。大型养路机械电气系统1通常包 括多个设备3，如附图2中所示的设备1、设备2、设备3、……、设备n等等。大型养路机 械电气系统1的设备3的正常作业数据进一步包括：输入信号、输出信号和传感器信号中的 任意一种或几种。作为本发明一种较佳的具体实施例，故障实时监测诊断装置2采集每个 设备3的输入信号、输出信号和传感器信号。

如附图3所示，为本发明故障实时监测诊断装置2的结构组成示意图。故障实时监测诊 断装置2进一步包括数据采集录入单元21、数据库22、分析处理单元23、故障显示单元24 和故障存储单元25。来自于大型养路机械电气系统1的设备3的输入信号、输出信号和传感 器信号输入数据采集录入单元21。通过数据采集录入单元21采集或录入第x种工作模式 下大型养路机械电气系统1的设备3的正常作业数据。数据采集录入单元21同时将第x条设 备3的正常作业数据记录存入至数据库22中，继续采集或录入数据，直至录入全部工作模 式下设备3的正常作业数据。分析处理单元23对记录的所有正常作业数据进行分析归类，完 成数据库22的建立。当大型养路机械电气系统1的设备3开始工作，进入第n种工作模式时， 数据采集录入单元21采集第n种工作模式下的作业数据，并将第n种工作模式下的作业数据 存入数据库22中作为第x+1条记录。分析处理单元23调用数据库22中的第n条记录，并对 第n条和第x+1条记录的数据进行对比分析。故障显示单元24根据对比结果显示故障信息， 同时由故障存储单元25存储故障记录。

当大型养路机械电气系统1的设备3在第n种工作模式下的作业数据为静态信号时，设 备3在进行某些操作时，存在一个相对应工作模式下的正常运行状态。采集在此正常运行状 态下的作业数据，记录和存储该作业数据至数据库22中。当判断此工作状态下是否发生异常 时，获取在此工作状态下大型养路机械电气系统1的设备3的实际作业数据，并与数据库22 中正常运行状态下的作业数据对比，如有不同，则判断该实际作业数据为故障信号。以08-32 型捣固车为例，如下表1所示为08-32捣固车在ZF高速运行工作状态下的正常作业数据，经 过对比，如有不同，则为故障信号。

表108-32捣固车在ZF高速运行工作状态下的正常作业数据列表

信号 信号说明 正常值 X46 左夯拍器提起位 1 X47 右夯拍器提起位 1 X48 前张紧小车下位 0 X49 测量小车下位 0 X5A 左捣固单元锁定位 1 X5B 右捣固单元锁定位 1

当大型养路机械电气系统1的设备3在第n种工作模式下的作业数据为静态信号，且该作 业数据在正常状态下为常函数信号0或1时，如果获取在此工作状态下大型养路机械电气系 统1的设备3的实际作业数据出现信号的跳变时，则判断该实际作业数据为故障信号。如： 在大型养路机械电气系统1的设备3的故障实时监测诊断中，常见的几种故障诊断情况有：

(1)当设备3进行某一操作时，在正常状态下的作业数据是常函数信号0或1，如果故 障实时监测诊断装置2监测到有类似或的信号跳变，则此刻诊断设备 3为故障状态。

(2)当大型养路机械电气系统1的设备3在第n种工作模式下的作业数据为动态信号， 且该作业数据在正常状态下为规律变化的脉冲信号时，如果获取在此工作状态下大型养路机 械电气系统1的设备3的实际作业数据出现不规律的脉冲信号时，则判断该实际作业数据为 故障信号。当设备3进行某一操作时，在一个时间段内，监测到的在正常状态下的作业数据 为规律变化的信号，如果故障实时监测诊断装置2监测到此信号变为则此刻诊断设备3为故障状态。以下表2所示为08-32捣固车捣固头下插一次正常作业时， 捣固深度位置信号的变化规律。其中，X13故障信号10表示左捣固头从上位下降后，提起时 没有回到上位，X18故障信号0表示右捣固头从上位下降后，没有到达下位。

表208-32捣固车在捣固头下插作业工作状态下的数据对比列表

信号 信号说明 正常值 作业信号 工作状态 X13 左捣固单元上位 101 10 故障 X14 左捣固单元中位 010 010 正常 X15 左捣固单元下位 010 010 正常 X16 右捣固单元上位 101 101 正常 X17 右捣固单元中位 010 010 正常 X18 右捣固单元下位 010 0 故障

(3)当设备3进行某一操作时，正常状态下的模拟量数据有一确定的范围，利用故障实 时监测诊断装置2设置正常状态的范围值，进行故障诊断。当大型养路机械电气系统1的设 备3在第n种工作模式下的作业数据为动态信号，且该作业数据在正常状态下为一确定范围 的模拟量数据时，如果获取在此工作状态下大型养路机械电气系统1的设备3的实际作业数 据超过设定的模拟量数据范围，则判断该实际作业数据为故障信号。

当大型养路机械电气系统1的设备3在作业过程中出现故障时，则故障实时监测诊断装 置2自动弹出故障信息，进行声音报警提示。即使操作人员未及时处理，也能自动存储故障 信息，为操作人员后续查找故障提供依据。

大型养路机械电气系统1的设备3的工作一般可以分为三个阶段，即：起动阶段、运行 阶段和停机阶段。以计算机为对照：

(1)起动阶段，从开机到操作系统启动阶段，这段时间主要是cmos(ComplementaryMetal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体的简称)管理计算机，对于大型养路机械来说， 是准备工作阶段或放车阶段。从大型养路机械电气系统1的设备3进入准备工作阶段至第一 次正常作业完成阶段，定义为起动阶段，这段时间的故障多是操作人员操作不正确，这个阶 段采用本发明故障实时监测诊断方法，对特定的信号特别处理，故障实时监测诊断装置2不 主动记录和判断故障信息，而是由操作人员通过人机交互查找、判断故障。

(2)运行阶段，应用软件开始工作，从大型养路机械电气系统1的设备3进入运行阶段 后，故障实时监测诊断装置2主动查找并记录故障信息，故障实时监测诊断装置2在此过程 中的主要作用是判断和识别设备3的工作模式，有的设备3可能只有一种工作模式，有的设 备3可能有很多种工作模式。通过操作人员从工作列表中选择或通过特定的开关按钮组合来 判断和识别大型养路机械电气系统1的设备3的工作模式。

(3)停机阶段，关闭计算机的过程，当大型养路机械电气系统1的设备3处于停机阶段， 大型养路机械处于收车阶段时，这段时间的故障多是由操作人员操作不正确引起的，故障实 时监测诊断装置2不主动记录和判断故障信息，此时通过将大型养路机械电气系统1的设备 3的信号与收车状态的正确信号进行对比，查找出故障信号。

在大型养路机械电气系统1上，设备3的运动规律是周期性的有规律变化或设备3的运 动状态是基本不变的，可以很好地使用本发明具体实施例描述的大型养路机械电气系统故障 实时监测诊断方法来进行故障监测。如下表3所示，记录的是当前采用工作模式N下设备3 的全部故障信息。其中，X为输入信号，Q为输出信号，F为传感器信号，其中X1的正常作 业信号为0，实际采集记录的信号为010，采集到有一个变为1的突变，所以被故障实时监测 诊断装置2检出。Q1的正常作业信号为010，表示从0变为1，再变为0，实际采集记录的信 号为01，从0变为1后保持不变，所以被故障实时监测诊断装置2检出。F0的正常范围为2～ 5V，而实际采集记录的信号为1.5V，超出了正常的范围，所以被故障实时监测诊断装置2检 出。

表3大型养路机械电气系统设备在工作模式N下的部分故障信息列表

信号 正常N 记录X+1 X1 0 010 X2 010 01 X3 101 010 X4 101 10 Q1 010 01 Q2 0 01 Q3 10101 1010 F0 2～5V 1.5V

本发明具体实施例描述的型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法记录的设备3的作 业数据是动态的、变化的，它的数据库22记录的是在一个周期内信号的动态变化过程。从表 3中可发现，实际上输入信号故障X、F和输出信号故障Q存在一定的逻辑关系，但在故障判 断时，本发明具体实施例描述的大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法不从程序逻辑 关系出发，而是把引起故障现象的原因和结果全部检测出来，因此故障诊断过程不需要知道 程序逻辑关系。本发明利用数据库对比法查找故障，能够记录设备3从微小到严重故障的发 展过程，主动监测设备3的工作状态，自动记录故障信息，能够帮助设计人员进一步改进设 计方案。

通过实施本发明具体实施例描述的大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法的技术 方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法不需要分 析程序控制逻辑表，能够智能化、自动化地监测设备的运行状态，并自动分析设备是否存在 故障或异常，如有故障或异常，它能够在同一时间自动地找出大型养路机械电气系统设备的 所有输入输出故障信号；

(2)本发明具体实施例描述的大型养路机械电气系统故障实时监测诊断方法能够主动 监测大型养路机械电气系统设备的工作状态，并自动记录故障信息，可随时查找设备的 故障信息，节约了故障查找时间，且不需要了解程序逻辑关系，对操作人员技术能力 要求不高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例 的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本 发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在 不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发 明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱 离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同 替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。