油液汙染控制系統及其控制方法
2023-06-07 16:27:16
專利名稱：油液汙染控制系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及工程機械領域，特別是指一種工程機械的油液汙染控制系統及其控制方法。
背景技術：
隨著科學技術水平的不斷提高，工程機械設備元件從製造到安裝的過程中其可靠性能越來越高，但設備在運行中仍然故障頻發。影響到工程機械產品故障率高的原因與油液汙染有關產生的故障佔43%。如除去人為因素，清潔度原因導致的故障，佔所有故障原因的60%。由此可見，液壓系統油液汙染是工程機械發生故障的最根本原因，因此加強對汙染的控制就成為提高工作可靠性的關鍵。現有的工程機械產品均是靠經驗來選擇產品的過濾裝置。過濾效果怎麼樣，幾乎沒有有效的監控，只是選擇在過濾器堵塞時，更換濾芯，往往很多時候，機器沒有和人進行有效的監控，操作人員沒有對液壓系統汙染物有很深的認識，在堵塞時，仍然繼續使用，從而造成不必要的損失，而且外界環境以及汙染物的生成速度，在不同的條件下都是不一樣的，當過濾能力不足時，不能及時過濾產生的汙染物，使系統汙染物處於失衡狀態，當系統過濾能力綽綽有餘時，又會造成不必要的壓力和能量損失，經濟性不太高。
發明內容
本發明提出一種工程機械的油液汙染控制系統及其控制方法，以檢測油液汙染物的情況，及時提示用戶採取相應措施，對油液進行主動過濾，維護，更換濾芯等操作，降低設備在運行中故障發生率，提高工程機械設備元件的可靠性。第一方面，本發明油液汙染控制系統包括檢測系統和專家處理系統。其中，檢測系統包括多個檢測器，用於獲取與油液汙染狀況相關的多個指標參數；專家處理系統用於對與油液汙染狀況相關的指標參數進行信息解構，在發現情況異常時，進行相關處理，以維護機械正常運行。優選地，上述油液汙染控制系統中，檢測系統中，檢測器包括至少下列三個單元之一用於監控過濾裝置的第一監控單元、用於監控油液汙染的第二監控單元、用於監控環境參數的第三監控單元。優選地，上述油液汙染控制系統中，第一監控單元包括設置於油箱空氣濾清器處的第一發訊器和/或設置於液壓系統過濾器部分的第二發訊器。優選地，上述油液汙染控制系統中，第二監控單元包括下列四個檢測器之一油液氣體含量檢測器、油液PH值檢測器、油液水含量檢測器和油液中固體顆粒狀況檢測器。優選地，上述油液汙染控制系統中，專家處理系統包括信號處理模塊、專家系統模塊和人機互動模塊。其中，信號處理模塊用於對檢測系統獲取的指標參數進行濾波處理；專家系統模塊用於依據知識庫、推理機、資料庫以及解釋器，對濾波處理後的指標數據進行信息解構並做出分析；人機互動模塊用於顯示專家系統模塊的分析結果，並在發現情況異常時，指示操作人員進行相應處理。優選地，上述油液汙染控制系統中，檢測系統為實時檢測系統。優選地，上述油液汙染控制系統中，檢測系統和專家處理系統通過無線通信的方式連接。第二方面，本發明還提供了一種油液汙染控制方法，包括檢測步驟和信息解構步驟。其中，檢測步驟具體為，基於檢測器，獲取與油液汙染狀況相關的多個指標參數；信息解構步驟具體為，對獲取的與油液汙染狀況相關的指標參數基於專家系統進行信息解構，在發現情況異常時，進行相關處理，以維護機械正常運行。優選地，上述油液汙染控制方法中，檢測步驟進一步為基於檢測器，對過濾裝置、 油液自身的汙染狀況以及工作環境進行監測；其中，過濾裝置包括設置於油箱空氣濾清器處的過濾器和/或設置於液壓系統過濾器部分的過濾器。優選地，上述油液汙染控制方法中，信息解構步驟進一步包括濾波子步驟、解構子步驟和處理子步驟。其中，濾波子步驟具體為，對檢測步驟中獲取的多個指標參數進行濾波處理；解構子步驟具體為，依據知識庫、推理機、資料庫以及解釋器，對濾波處理後的指標數據進行信息解構並做出分析；處理子步驟具體為，顯示的分析結果，並在發現情況異常時指示操作人員進行相應處理。本發明針對工程機械非常頭疼的油液汙染問題，搭建了一種能自動監控油液狀況的系統和方法，通過檢測器，獲取與油液汙染狀況相關的多個指標參數後，基於專家系統， 對指標參數進行信息解構，在發現情況異常時，進行相關處理，例如，提示用戶對油液進行主動過濾，維護，更換濾芯等操作，從而，降低了設備在運行中故障發生率，提高了工程機械設備元件的可靠性。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明油液汙染控制系統實施例的結構框圖；圖2為本發明油液汙染控制系統實施例中，檢測系統的結構框圖；圖3為本發明油液汙染控制系統實施例中，第一監控單元的結構框4為本發明油液汙染控制系統實施例中，第二監控單元的結構框5為本發明油液汙染控制系統實施例中，專家處理系統的結構框6為本發明油液汙染控制系統實施例中，專家系統模塊的工作原理圖；圖7為本發明油液汙染控制系統的實例的結構示意圖；圖8為本發明油液汙染控制方法實施例的步驟流程圖；圖9為本發明油液汙染控制方法實施例中，信息解構步驟的子步驟流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完
5整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。下面結合圖I至圖3，對本發明油液汙染控制系統的優選實施例做出詳細的說明。參照圖1，圖I為本發明油液汙染控制系統實施例的結構框圖。該油液汙染控制系統實施例包括檢測系統10和專家處理系統20。其中，檢測系統 10包括多個檢測器，用於獲取與油液汙染狀況相關的多個指標參數；專家處理系統20用於對所述與油液汙染狀況相關的指標參數進行信息解構，在發現情況異常時，進行相關處理， 以維護機械正常運行。下面，結合圖2、圖3和圖4對檢測系統10的具體結構做詳細的說明。參照圖2，本實施例中，檢測系統10包括第一監控單元101、第二監控單元102和第三監控單元103。其中，第一監控單元101用於監控過濾裝置的工作情況，主要對濾芯的參數進行監控。第二監控單元102用於監控油液本身的汙染情況，例如，監控油液中固體顆粒物的含量，水的含量以及氣體含量等等。第三監控單元103用於監控環境參數。其中，第一監控單元101可以包括設置於各個不同位置的監控裝置，參照圖3，例如，第一監控單元101還可以包括設置於油箱空氣濾清器處的第一發訊器1011和設置於液壓系統過濾器部分的第二發訊器1012。這樣，就可以通過第一發訊器1011和第二發訊器 1012對油箱空氣濾清器和液壓系統過濾器的工作狀態進行檢測。參照圖4，油液汙染控制系統中，第二監控單元102可以包括油液氣體含量檢測器1021、油液PH值檢測器1022、油液水含量檢測器1023和油液中固體顆粒狀況檢測器 1024。通過這些檢測器，可以進行油液中固體顆粒物的含量、水的含量以及氣體含量的分析，根據這些檢測和分析結果，控制做出正確的決策。以上通過圖2至圖4，對檢測系統10做了詳細的說明。需要說明的是，該實施例中，檢測系統10所包括的三個監控單元第一監控單元101、第二監控單元102和第三監控單元103並非一個都不能少，根據實際情況，監控單元可以有所增加或減少。正如上述實施例所說明的，第一監控單元101用於監控過濾裝置的工作情況；第二監控單元102用於監控油液本身的汙染情況，第三監控單元103用於監控環境參數；那麼，假如工程機械的工作環境很好，則第三監控單元103是可以省略的。當然，其他兩個監控單元也可以根據實際的情況有所取捨，這些情況都在本發明的保護範圍之內，本實施例在此不再贅述。下面，結合圖5，對專家處理系統20進行詳細的說明。該是實施例中，專家處理系統20包括信號處理模塊201、專家系統模塊202和人機互動模塊203。其中，信號處理模塊201用於對所述檢測系統10獲取的指標參數進行濾波處理；專家系統模塊202用於依據知識庫、推理機、資料庫以及解釋器，對濾波處理後的指標數據進行信息解構並做出分析；人機互動模塊203用於顯示專家系統模塊202的分析結果，並在發現情況異常時，指示操作人員進行相應處理。通常情況下，專家系統的基本結構如圖6所示，其中箭頭方向為數據流動的方向。 專家系統通常由人機互動界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合資料庫、知識獲取等6個部分構成。其中，知識庫用來存放專家提供關於油液汙染的知識。專家系統的問題求解過程是通過知識庫中的知識來模擬專家的思維方式的，因此，知識庫是專家系統質量是否優越的關鍵所在，即知識庫中知識的質量和數量決定著專家系統的質量水平。一般來說，專家系統中的知識庫與專家系統程序是相互獨立的，用戶可以通過改變、完善知識庫中的知識內容來提高專家系統的性能。推理機針對當前問題的條件或已知信息，反覆匹配知識庫中的規則，獲得新的結論，以得到問題求解結果。在這裡，推理方式可以有正向和反向推理兩種。正向推理是從條件匹配到結論，反向推理則先假設一個結論成立，看它的條件有沒有得到滿足。由此可見， 推理機就如同專家解決問題的思維方式，知識庫就是通過推理機來實現其價值的。人機界面是系統與用戶進行交流時的界面。通過該界面，用戶輸入基本信息、回答系統提出的相關問題，並輸出推理結果及相關的解釋等。綜合資料庫專門用於存儲推理過程中所需的原始數據、中間結果和最終結論，往往是作為暫時的存儲區。解釋器能夠根據用戶的提問，對結論、求解過程做出說明。知識獲取是專家系統知識庫是否優越的關鍵，也是專家系統設計的「瓶頸」問題， 通過知識獲取，可以擴充和修改知識庫中的內容，也可以實現自動學習功能。需要說明的是，本發明並不限定專家處理系統中專家系統模塊202，任何能夠對檢測模塊10檢測的數據進行基於專家系統處理的結構均在本發明的保護範圍之內。另外，上述實施例的一個優選的實施方式是，檢測系統10為實時檢測系統。這樣的好處是，可以及時發現問題，及時進行處理。此外，檢測系統和專家處理系統可以均位於本地，之間通過數據線進行檢測信息的傳遞；另一種實現方式是，檢測系統10和專家處理系統20通過無線通信的方式連接；這種方式的可以預見的一個好處是，通過對用戶進行遠程監控，及時發現作業中的工程機械的問題，進而及時解決問題，從而減低了因油液汙染所帶來的設備故障問題。本實施例針對工程機械非常頭疼的油液汙染問題，搭建了一種能實時監控油液狀況的系統。包括增加有對現有過濾裝置的運行情況檢測，外界環境汙染情況的檢測，以及油液固體顆粒、水、氣體的檢測。通過本實施例可以全面了解現有液壓系統的運行情況；可以說，本實施例是工程機械產品的隨身醫生當過濾設備不能正常運行時，及時提醒用戶進行更換或者清洗；當汙染物積累速度異常時可以及時發現，並採取主動維護或者其它措施，避免事故的發生或者放大。因此，本實施例降低了設備在運行中故障發生率，提高了工程機械設備元件的可靠性。油液汙染控制系統實施例參照圖7，圖7為本發明油液汙染控制系統的實施例的結構示意圖。本發明油液汙染控制系統的實例包括由第一監控單元101、第二監控單元102和第三監控單元103組成的檢測系統。具體而言，第一監控單元10包括設置於油箱空氣濾清器處的第一發訊器1011和設置於液壓系統過濾器部分的第二發訊器1012。第一發訊器 1011和第二發訊器1012的具體結構參照圖7所示。第二監控單元102包括油液氣體含量檢測器1021、油液PH值檢測器1022、油液水含量檢測器1023和油液中固體顆粒狀況檢測器1024。通過這些檢測器，可以進行油液中固體顆粒物的含量、水的含量以及氣體含量的分析，根據這些檢測和分析結果，控制做出正確的決策。第三監控單元103用於監控環境參數。
換句話說，本實施例在油箱空氣濾清器處增加監控空氣濾清器電氣汙染的第一發訊器1011，以監測空氣過濾器運行情況；在液壓系統中的過濾器部分增加第二發訊器 1012，以監測系統中油液過濾器情況；同時，增加系統中油液過濾器的監測的第二監控單元 102 (例如，油液中固體顆粒物等汙染物的監控，油液PH值的監控，水的含量以及氣體含量的監控)，用於進行施工作業環境監控第三監控單元103。專家處理系統20包括信號處理模塊201、專家系統模塊202和人機互動模塊203。 其中，信號處理模塊201用於對所述檢測系統10獲取的指標參數進行濾波處理；專家系統模塊202用於依據知識庫、推理機、資料庫以及解釋器，對濾波處理後的指標數據進行信息解構並做出分析；人機互動模塊203用於顯示專家系統模塊202的分析結果，並在發現情況異常時，指示操作人員進行相應處理。具體工作情況在上一實施例中已經做了詳細的說明， 本發明在此不再贅述。也就是說，專家處理系統20根據得到的數據以及專家經驗採取相應的對策，主要有I)若提前預知空氣濾清器、油液過濾器即將堵塞，則做出採取準備清洗或者更換空氣濾清器和油液過濾器的決策2)若發現油液成分出現問題(例如，油液變質)，則做出提醒用戶及時主動維護更換油液，以便更好的維護好系統的決策。進一步的，將相對應的對策通過顯示器或者其它輸出設備對外交互，通過遠程通訊模塊與工程機械廠家進行信息，交換，做到數據採集和遠程運行情況的監控，對不良情況能做到遠程及時診斷。並對採集數據進行分析，改進設計產品，做好現有產品汙染控制的升級，提供實驗依據。此外，本發明還提供了一種油液汙染控制方法實施例，參照圖8和圖9。該方法包括如下步驟檢測步驟S810，基於檢測器，獲取與油液汙染狀況相關的多個指標參數；信息解構步驟S820，對獲取的與油液汙染狀況相關的所述指標參數，基於專家系統進行信息解構，在發現情況異常時，進行相關處理，以維護機械正常運行。進一步的，在檢測步驟S810中，可以基於檢測器，對過濾裝置、油液自身的汙染狀況以及工作環境進行監測；過濾裝置可以設置於油箱空氣濾清器處或液壓系統的油路部分中。油液自身的汙染狀況可以參照油液固體顆粒、水、氣體的檢測結果進行判斷。信息解構步驟S820可以通過如下三個子步驟完成，參照圖9 :濾波子步驟S8201， 對檢測步驟中獲取的多個所述指標參數進行濾波處理；解構子步驟S8202，依據知識庫、推理機、資料庫以及解釋器，對濾波處理後的指標數據進行信息解構並做出分析；處理子步驟 S8203,顯示的分析結果，並在發現情況異常時指示操作人員進行相應處理。另外，檢測獲取的與油液汙染狀況相關的多個指標參數可以通過無線通信的方式發送至相關硬體結構，基於專家系統，進行信息解構。該方法的原理與上述控制系統相似，由於控制系統已經做了詳細的表述，因此，本發明在此不再贅述，相關之處，相互參照即可。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種油液汙染控制系統，其特徵在於，包括檢測系統(10)，包括多個檢測器，用於獲取與油液汙染狀況相關的多個指標參數；以及專家處理系統(20)，用於對所述與油液汙染狀況相關的指標參數進行信息解構，在發現情況異常時進行處理，以維護機械正常運行。
2.根據權利要求I所述的油液汙染控制系統，其特徵在於，所述檢測系統(10)中，所述檢測器包括至少下列三個單元之一用於監控過濾裝置的第一監控單元(101)；用於監控油液汙染的第二監控單元(102)；用於監控環境參數的第三監控單元(103)。
3.根據權利要求I或2所述的油液汙染控制系統，其特徵在於，所述專家處理系統(20)包括信號處理模塊(201)，用於對所述檢測系統(10)獲取的指標參數進行濾波處理； 專家系統模塊(202)，用於依據知識庫、推理機、資料庫以及解釋器，對濾波處理後的指標數據進行信息解構並做出分析；人機互動模塊(203)，用於顯示專家系統模塊(202)的分析結果，並在發現情況異常時，將異常信息顯示至人機互動界面。
4.根據權利要求3所述的油液汙染控制系統，其特徵在於，所述第一監控單元(101)包括設置於油箱空氣濾清器處的第一發訊器(1011);和/或設置於液壓系統過濾器部分的第二發訊器(1012)。
5.根據權利要求4所述的油液汙染控制系統，其特徵在於，所述第二監控單元(102)至少包括下列四個檢測器之一油液氣體含量檢測器(1021)；油液PH值檢測器(1022)；油液水含量檢測器(1023)；油液中固體顆粒狀況檢測器(1024)。
6.根據權利要求I所述的油液汙染控制系統，其特徵在於，所述檢測系統(10)為實時檢測系統。
7.根據權利要求I所述的油液汙染控制系統，其特徵在於，所述檢測系統(10)和所述(20)通過無線通信的方式連接。
8.一種油液汙染控制方法，其特徵在於，包括如下步驟檢測步驟，基於檢測器，獲取與油液汙染狀況相關的多個指標參數；信息解構步驟，對獲取的與油液汙染狀況相關的所述指標參數，基於專家系統進行信息解構，在發現情況異常時，進行相關處理，以維護機械正常運行。
9.根據權利要求8所述的油液汙染控制方法，其特徵在於，所述檢測步驟進一步為 基於檢測器，對過濾裝置、油液自身的汙染狀況以及工作環境進行監測；其中，所述過濾裝置包括設置於油箱空氣濾清器處的過濾器；和/或設置於液壓系統過濾器部分的過濾器。
10.根據權利要求8或9所述的油液汙染控制方法，其特徵在於，所述信息解構步驟進一步包括如下子步驟濾波子步驟，對檢測步驟中獲取的多個所述指標參數進行濾波處理；解構子步驟，依據知識庫、推理機、資料庫以及解釋器，對濾波處理後的指標數據進行信息解構並做出分析；處理子步驟，顯示的分析結果，並在發現情況異常時指示操作人員進行相應處理。
全文摘要
本發明提出了一種油液汙染控制系統及其控制方法。油液汙染控制系統包括檢測系統和專家處理系統。其中，檢測系統包括多個檢測器，用於獲取與油液汙染狀況相關的多個指標參數；專家處理系統用於對與油液汙染狀況相關的指標參數進行信息解構，在發現情況異常時進行處理，以維護機械正常運行。本發明針對工程機械非常頭疼的油液汙染問題，搭建了一種能自動監控油液狀況的系統和方法，降低了設備在運行中故障發生率，提高了工程機械設備元件的可靠性。
文檔編號F15B21/04GK102606561SQ20121004430
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者劉立忠, 張園成, 許宏宇 申請人:北京市三一重機有限公司