对多传感器的装载机故障诊断系统的研究

武海防

摘 要：随着现代社会的不断发展，一些先进的科学技术不断地引入到工程施工中来，使得工程机械发展的速度不断增加。在工程机械中，较为常用的设备之一就是工程装载机，装载机在运行的过程中，经常会出现一些故障问题，阻碍其正常运行。为此，很多工程机械检修专家对装载机的故障诊断进行了分析，并研制出了故障诊断系统，以期提高故障检修效率。本文就多传感器的装载机故障诊断系统展开了研究，内容仅供参考。

关键词：多传感器；装载机；故障诊断系统

前言

在工程机械发展的过程中，存在着工程机械维修，其有着重要的地位和作用，而工程机械维修指的是对机械设备的维修，恢复工程机械的使用性，并通过有效的维修技术减少设备出现故障隐患，延长设备的使用寿命。而本文主要研讨了基于多传感器的装载机故障诊断系统，希望提高装载机故障的诊断水平，促进装载机维修技术的提高。

1多传感器信息融合技术

1.1原理概述

所谓多传感器信息融合（Multi-sensor Information Fusion，MSIF），就是利用计算机技术将来自多传感器或多源的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合，以完成所需要的决策和估计而进行的信息处理过程。

多传感器信息融合技术的基本原理就像人的大脑综合处理信息的过程一样，将各种传感器进行多层次、多空间的信息互补和优化组合处理，最终产生对观测环境的一致性解释。在这个过程中要充分地利用多源数据进行合理支配与使用，而信息融合的最终目标则是基于各传感器获得的分离观测信息，通过对信息多级别、多方面组合导出更多有用信息。这不仅是利用了多个传感器相互协同操作的优势，而且也综合处理了其它信息源的数据来提高整个传感器系统的智能化。

1.2多传感器应用于故障诊断

将信息融合技术应用在多传感器故障诊断中，使得故障诊断领域进入了多传感器综合测试的时代，提高了故障诊断的准确性。这种诊断方法的出现，有着很多方面的好处，从信息的获取方面来说，其具有以下几个方面的优点：

第一，显著增加了空间探索能力。因为采用多种和多个传感器对目标空间进行探测，显著增加了空间探索能力，从空间上来说盲区减少；第二，减少了时间盲区。有效地杜绝了传感器故障所造成的测试时间盲区，系统抵御自身故障的能力增强；第三，确保数据可信性。多种或多个传感器对一项重要数据进行重复观测确保其准确；第四，明显增加了信息的真切性。对一些互相联系的数据的测量可以互相验证，有效增效了信息的真切性；第五，提高了系统的稳定性。多传感器多任务工作可以提高系统的稳定性。

1.3基于多传感器故障诊断应用级别

1.3.1数据级融合

数据级融合是多传感器信息融合技术中的一种方法，其可以有效保证数据不会出现失真的问题，将最大化地操持数据的原有特征。但是，由于其传感器多，得到的综合数据量较大，因此在计算方面的工作量就会较大，花费时间很长，其具体的操作流程如图1。

1.3.2特征级融合

特征级的融合和数据融合不同，其相对来说更加的复杂，其不仅需要对多传感器中的数据进行处理，还需要进行特征处理，处理之后再将所有的处理结果进行有效融合，从而保证数据信息的准确性。其相比于单纯的数据分析能够得到更多的机器状态特征。其具体的操作如图2-1所示。

1.3.3决策级融合

这种方式是更高一级的方式，其不仅能够获取多传感器中信息，同时还可以对多传感器中数据信息进行分析，提取我们需要的信息，最后对这些特征进行决策分析得出最后的执行方案，因此这种融合方式是非常复杂的，它的具体过程见图2-2所示。

1.4基于多传感器故障诊断系统要素

基于多传感器故障诊断系统是复杂的、综合的，其自身包含的功能越多，也就越复杂。而在多传感器故障诊断系统中，其要素包含了传感器调理电路和数据采集装置，以及数据采集之后的信息处理技术、融合信息技术、检测技术等。需要注意的是，在进行数据处理和诊断的过程中，需要用到的信息传输技术有以太网或者互联网技术。

2多传感器的装载机专家诊断故障系统架构

本文主要是针对装载机的动力装置来进行设计监测诊断系统的，设计的系统的基本框图如图3。

这是基本的专家系统架构，从图中可以看出这个专家系统中包含了这个故障诊断系统的一些基本的要素。为了有一个对比分析的模板，在这个系统中建立了一个正常机器运转的数据库，这其实有些类似于大数据的理念，将这些正常运行的数据和一些常见故障的数据集合起来，组成一个新的数据库。通多传感器过对机器运行过程中各数据的收集，并进行处理，对比于数据库中的信息，我们就可以得出机器运行的实际状态如何。此外，系统还可以从机器上提取其运行的参数，并且将这些参数的一些特征与状态数据诊断进行有效融合，从而用数学计算方法进行有效计算，得到较为准确的计算结果，这个结果能够反映出机器运行的实际状态情况，然后有关故障诊断人员就可以依照载机应用要求中给出的相关特征参数的应用极限值对比判断机器所处的故障类型。

在对信号处理的过程中应当注意区分信号的种类，首先要做到离散化和无量纲化处理，这样才能使得信号的处理处在一个层级，分析才不至于出错，对于一些敏感的信号要进行模糊化处理，从而才能够快速地确定其相互之间的大概关系。有了这些丰富的数据，诊断人员就可以进行各种任务的处理，同时其也构成了诊断过程中基本的数据基础。然后在利用这些丰富的数据进行有效的融合处理，需要注意的是，数据量太大，增加了工作繁琐度，因此需要进行简化数据等工作。总之，大致的工作原理就是如此，但是由于条件的限制并无法对其进行试验的验证，所以在此只是做理论性闡述。

结束语

装载机是工程机械领域的重大发明，它为我国的国家建设和国民经济发展提供了重要工具，所以其工作稳定性是非常重要的，尤其是对其故障的快速分析与诊断将直接影响到施工效率和质量。本文重点分析了多传感器故障诊断的相关技术以及故障诊断系统的工作理论，针对融合信息技术的特点，进行了信息处理过程的分析，并分析了多传感器故障诊断的过程。

参考文献：

[1]陈星宁.基于多传感器的装载机故障诊断系统研究[D].南华大学，2016.

[2]喻道远，汪文锋，张铮.装载机远程服务与故障诊断系统研究[J].计算机应用研究，2005，（02）：26-28.endprint