韦丽娟
广西柳工机械股份有限公司 广西柳州 545007
摘要：工程机械在我国制造业装备中具有非常重要的地位，为了改变工程机械设备故障诊断慢、原因分析困难的现状，把物联网技术应用到工程机械设备中，本文主要介绍了物联网技术在在工程机械故障诊断中的应用，能及时获得故障信息，对数据进行分析建模，并缩短故障排除时间，为用户提供方便快捷的维修服务。
关键词：工程机械；物联网；故障诊断
引言
作为中国工业化的脊梁，装备制造企业大多还处在从传统工业化向现代产业化转型的历史阶段，产业升级不仅表现在设备、工艺技术的提升，更体现在以“两化融合”（信息化和工业化的高度融合）为核心自主创新能力的大幅度提升。装备制造业是实现工业化的基础，物联网技术是实现信息化的基础，将物联网技术应用到工程机械设备中，开展故障诊断活动，是两化融合发展的趋势。
1工程机械设备主要的故障
工程机械设备在工作运行中经常出现故障，会制约工程机械设备的健康工作。工程机械故障的发生主要分为六个方面：第一，机械的部件或零件出现松落迹象；第二，机械的部件或零件出现破损，例如相关材料存在压痕、变形、腐蚀等问题；第三，机械的部件或零件发生渗漏故障，是指在运行过程中发生漏油、漏水、漏气等问题；第四，机械的部件或零件材料发生退化，主要是因为机械设备在长时间连续使用的基础上，致使材料老化；第五，机械设备失效，在长期运行中，机械的部件或零件的间隙与压力会发生大小变化，导致设备失效，影响机械正常运行；第六，机械的部件或零件功能缺乏，在进行大功率或高负荷运行时，零部件会发生散热不均等问题，导致部件功能失效。
2物联网定义及架构
物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网主要实现物品与物品、人与物品、人与人之间的互连，方便管理和控制。
物联网架构可分为三层，分别是感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器构成，如温度传感器、二维码标签、RFID（射频识别）标签和读写器、摄像头、GPS（全球定位系统）等感知终端。网络层由各种网络，如互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成。应用层是物联网和用户的接口，如手机APP、客户端、网页应用平台等。感知层是物联网识别物体和采集信息的来源，是联系物理世界与虚拟世界的纽带，网络层是物联网的神经中枢系统，应用层是实现物联网的智能应用，实现智能化的决策和控制。
3物联网技术在工程机械故障诊断中的应用
3.1物联网在工程机械中的特点
工程机械物联网有独特的工程机械行业特点，感知层常用的传感器有压力传感器、液位传感器、温度传感器、湿度传感器、角度传感器等核心传感设备；网络层常用以太网、无线网络、移动网络等，在工程机械工地更倾向于使用4G或5G等信号比较好的移动网络；应用层将各种海量信息数据存储到服务器，通过高级软件对数据进行清洗、处理、分析，将分析结果通过智能应用软件推送到用户或工程机械设备管理员，为用户提供实时的设备管理功能，即时获取设备故障信息，安排维修，提高生产效率。
3.2工程机械故障数据采集
工程机械故障诊断系统由车载终端、数据传输网络和监控平台组成。
车载终端有GPS终端、RFID（射频识别）、各类传感器，主要完成对工程机械的地理信息实时数据采集，如二维地图中显示工程机械设备所处的位置，精确到省市级别，对运行参数实时数据采集，如温度、湿度、转速、油压、流量、时间、振动等；用RFID（射频识别）完成工程机械设备信息采集，如设备机号、设备型号、生产厂家、生产日期等；用账户登录完成驾驶信息采集，如驾驶员信息、驾驶证、驾龄等。然后把数据通过GPRS通信网络、Internet互联网传输到企业开发的数据库。由监控平台统一协调各个系统运行。
3.3工程机械故障数据分析
在企业开发的数据库中，利用高级软件对数据进行清洗、处理、分析，与技术参数对比，识别出正常数据、故障数据，如水温过高、液位不足、转速过快等，记录每个故障的时间点和持续时间长度。
复杂的故障利用故障树方法，识别故障与零件、时间、运行参数之间的关系，建立故障数据模型、故障处理模型、计算理论，深度挖掘故障的各个参数关系，如机械设备使用时间达到多少使零件会产生老化现象，机械设备振动的频次和时间达到多少使零件产生松落现象，机械设备的温度长时间保持在多少度使橡胶件容易磨损导致漏油现象等。
3.4工程机械故障诊断应用
利用故障数据分析结果，开展远程自动诊断和排除故障，监控平台根据远程诊断应对策略，当满足条件时，故障处理模型触发排除故障信号，调用相应的机械设备通信接口与设备进行交互，调整设备适应性，如机械设备的转数长时间过高时，远程诊断会调整设备工作参数，使转数缓慢降低，达到适宜的参数，解除发生故障的隐患。当远程诊断无法排除故障时，监控平台会通过GPS定位通知离故障设备最近的服务站点和服务人员，使用地图导航方式指导服务工程师迅速到达用户工地，为用户排除故障。
利用便携移动通信设备的优势，开发工程机械物联网的智能手机APP，让用户通过手机就可以了解机械设备的状态，如查询设备运行状态、设备实时工作小时、实时工作油耗，查询监控平台推送到用户的界面故障远程诊断和故障日志。监控平台也可以通过电话、短信、APP提醒等方式纠正用户的不规范操作行为，预防故障的发生，如超负荷的装载操作；针对已发生的故障，可以指导用户参照维修操作手册或维修视频开展检查和排除故障，缩短维修时间，缩短机械设备的停机时间。用户在遇到机械设备故障时，也可以通过APP中“一键报修”功能主动向监控平台报修，设备信息和地理位置信息由监控平台自动跟踪，并由监控平台自动派工，为用户安排维修并排除故障。
3.5工程机械预测性维护
由于机械制造技术的不断提升与发展，增添了工程机械维修工作的难度，相关维修方式也发生了变化。传统的工程机械维修模式通常为事后维修，但科学技术与社会经济的不断发展，传统维修模式难以满足对工程机械的精准化维修。在信息技术不断创新变革的前提下，预测性维护越来越受到重视，即在工程机械设备运行时，对主要部位进行定期或连续的状态监测和故障诊断，判断机械设备所处的状态，预测机械设备状态未来的发展趋势，依据机械设备的状态发展趋势和可能的故障数据模型，预先制定预测性维护计划，确定机械设备应该修理的时间、内容、方式和必需的技术和备件支持。预测性维护集机械设备状态监测、故障诊断、故障预测、维护策略和维护活动于一体，是一种新兴的维修方式。在全面的机械设备维护管理中，预测性维护可以确保最大的维修间隔时间，并最大程度地减少维修次数，大大降低维护成本，这是提高生产率、产品质量和整体效率的重要手段。
结语
本文提出基于物联网技术，结合先进的信息技术探究工程机械故障诊断系统，采用层次化的结构，将工程机械故障诊断采集、分析、应用进行模块化、模型化。远程诊断、监控平台的应用是工程机械走向全面服务型制造业重要的一步，“物物相连、物人相连、人人相连”带来的便捷服务，将随着物联网技术的深入应用而发生更加深刻的变化。
参考文献
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