CN102203433B - 用于流体动力系统的诊断和响应系统及方法 - Google Patents

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Abstract

用于流体动力系统的诊断和响应系统及方法从放置于流体动力系统中的压力和温度传感器获得数据，在故障算法中分析所述数据以建立流体动力系统中软管的累积损坏的历史，当累积损坏的水平表明软管即将发生故障时，将潜在的即将发生软管故障的指示传送到中央位置，在中央位置分析该信息以确定适当的响应，将有关流体动力系统的信息(包括要发生故障的软管的位置和标识)发送到响应单元。在故障发生前响应单元响应该位置并替换该部件，或者该传送可以包括软管已经发生故障的信息，以便响应单元替换已经发生故障的软管来使流体动力系统返回到正常操作。

Description

用于流体动力系统的诊断和响应系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求较早提交的美国专利申请序列号为12/290,171和12/290,173(2008年10月28日提交)的具有相同发明名称的申请的优先权，二者结合在此以供参考。
技术领域
本发明总地来说涉及流体动力系统(fluid power system)和部件，更具体地，涉及这种系统的监视和维护，具体地涉及用于流体动力系统和部件(例如软管)的诊断和响应系统及方法。
背景技术
现代诊断系统的主旨是使用传感技术和软件来读取和解释现实世界的事件并在需要某种形式的干预的情况下传送数据来警示用户。诊断系统在汽车工业、舰船运输和航空工业中对于设备的性能和寿命来说是很重要的。传送故障警告信息的诊断系统在多个工业中是人们熟知的，诸如汽车工业、油田工业、铁路运输业和货车运输业。相比之下，液压的、或者流体动力设备部件，特别是流体动力软管是可以替换的部件，这些部件给出很少的或完全不给出即将发生的故障的警告，并且不存在可靠的即将发生的故障的检测手段。流体动力系统故障，特别是软管故障，可能导致昂贵的停机、漏油及损坏收入和工程延误。
累积损坏(cumulative damage)是流体动力业内广泛理解的用于估计软管寿命的度量。用于设计流体动力系统的累积损坏公式已经存在，一个例子在SAE J1927中给出。此累积损坏公式基于压力冲击暴露历史来估计软管的累积损坏。但是，SAE J1927主要旨在为液压系统分析人员提供一个过程来辅助选择和使用高压线加固的液压软管组件。因此，SAEJ1927或者其他方法不能提供实时地诊断和响应流体动力系统递增损坏和故障的手段。
发明内容
本发明提供能够在机器上潜在的流体动力系统问题发生之前指出该问题并且传送该信息的系统和方法，并且在某些实施例中，本发明提供针对机器的服务响应，由此结束一个实时诊断和响应循环。特别地，本发明的实施例使用预测算法来确定何时软管寿命接近其终点。这样的实施例然后发送该信息及车辆规范、系统详情和车辆地面位置。该信息然后经预定的通信信道被传送，这又促使产生对潜在故障地点的响应(即通过服务车)以在故障和停机发生之前解决该问题。
因此，本发明的系统和方法与其它产业中使用的诊断机制的主要不同之处在于，本发明的系统和方法传送潜在的流体动力系统故障并且适当时还传送车辆/设备的位置。本系统和方法还分析数据，以利用适当的备用部件来安排合适的服务响应以便在潜在的流体动力系统故障发生之前采取应对措施。
根据本发明的诊断响应系统的实施例可以包括：车载诊断设备，监视流体动力系统参数和警告潜在的故障；通信系统，传送此信息到例如地面站/服务器的中央位置；此基于web的地面站或者类似物传播应用特定的信息并准备适当的响应；响应网络，能够在潜在问题引起机器停机之前提供必要的现场服务，例如软管或者部件的替换。
移动诊断是迅速成长的领域，通过使用本发明的系统和方法，移动诊断高度适合应用于移动和固定的流体动力系统，这些系统包括移动建筑设备、农业设备、固定工业设备和油、气及采矿设备。
本发明将诊断和通信技术用于流体动力系统中。将诊断和通信系统引入到流体动力系统中为流体动力软管和装置制造者和供应者以及移动流体动力设备的最终用户提供了许多机会。
有益地，本发明的诊断和通信系统及方法使得软管和装置制造者或供应者能够：重新确定他们分销网络的办法及产生新的收入流；更好地理解他们产品的操作用途；获得使用数据，该数据可以被解释以提供改善的质量保证；识别产品是否被用在其设计参数之外，由此使质量保证失效；提供数据和市场知识以生产新的改进的产品；改进软管测试的知识和现场应用的知识；将实验室测试与服务寿命相关联；提供数据以改善设备性能；和/或基于实际测量的性能更好地确定产品规范。
作为进一步的优点，本发明的系统和方法可以使得设备制造者或者供应者能够：使用流体动力系统的服务指示器，并且使得可以向终端客户提供服务寿命的更好的指示；在系统和产品已经装运到终端用户之后监视系统和产品，这样允许：识别设备使用于设计参数之外(这会导致质量保证失效)；提供改善的设备性能和质量保证；为现场应用提供快速的响应服务替换；改善设计和服务寿命。
优选地，本发明将使得设备终端用户能够：及时地安排适当的服务和预防性维护活动；避免现场代价高昂的故障；监视他们的车队、机器和操作人员的表现；更好地估计关键的备用件的库存量；改善机器的使用。
本发明的用于流体动力系统的诊断系统的实施例可以使用多个压力和温度传感器单元，每个单元置于流体动力系统的一个不同区域中，每个单元优选地监视其所放置的区域内的多个软管中的每个软管。编程有标识被监视的每个软管的信息的控制单元优选地利用监视的压力和温度将累积软管损坏算法用于标识的软管，并且根据该算法发出超出规定压力或温度或者软管损坏的警告。为此，控制单元连续地利用监视的压力和温度来应用软管损坏算法以估计目标软管的已经使用了的寿命并警告何时软管接近其预期寿命的终点。
优选地，控制单元按照每个软管数个变量而被预编程。这些变量可以包括特定软管的突发压力、该软管的操作压力和在此压力下的循环寿命、该软管的额定和/或最大操作温度、该软管的报警温度、和/或该软管在流体动力系统中的位置。优选地，例如针对应用或者环境条件，软管损坏算法基于相对峰值压力而计算的损坏可以被修正或者基于温度而计算的损坏可以被修正。再者，或者替代地，该算法根据标识被监视的软管的信息而改变。
因此，在操作中，本发明的用于流体动力系统的诊断方法的实施例可以执行以下步骤：监视流体动力系统回路中的压力峰值和谷值并测量流体动力系统中的流体温度。至少部分地基于每个软管中的压力峰值和流体温度的相对范围来计算由每个压力峰值引起的流体动力系统中的每个软管的损坏。特别地，计算每个压力峰值引起的软管的损坏可以至少部分地基于压力峰值的相对幅度以及在该压力峰值时软管中流体的温度。这些计算还可以考虑软管的弯曲度、软管的服务时间、使用软管的应用状况(例如周围温度和/或臭氧水平)等等。这些计算也可以根据被监视的软管而改变。优选地，累积计算出的损坏以估计已经使用了该软管的多长寿命。这样，继续进行监视和测量，以便进行软管已经被使用的寿命的估计。接下来，可以发出流体动力系统或者流体动力系统部件的服务状况或者超出规定状况的警告。该超出规定状况的情况可以是软管的过压、过热或者服务寿命到期。再有，在控制单元故障或者一个或多个传感器故障的情况下，可以发出系统警告。替代地，或者附加地，基于通用处理器的设备可以连接到控制单元，用于收集关于警告、流体动力系统的诊断条件和/或流体动力系统的诊断操作的信息。
警告的形式可以是视觉警告，例如点亮一个或多个警告灯。这种警告可以包括以预定顺序闪烁警告灯，指明流体动力系统或者流体动力系统部件的服务状况中特定的一个或多个或者超出了规定状况。但是，优选地，本发明的系统和方法将警告传送到远离流体动力系统的中央位置。
因此在操作中，流体动力部件诊断和响应系统可以使用上面讨论的预测算法来确定何时流体动力系统部件接近其使用寿命的终点或者已经发生故障并发送关于流体动力系统部件以及流体动力系统部件规范、流体动力系统详情和/或安装流体动力系统的设备的地面位置的信息到中央位置。进而，可以从中央位置经预定通信信道传送信息到响应单元等，用于响应该信息来替换流体动力系统部件，优选地在由于流体动力部件的故障导致的流体动力系统故障发生之前。当流体动力部件已经发生故障时，本发明的系统和方法也可以发送上述的信息和位置。这样的情况下，响应将包括替换流体动力系统部件以使流体动力系统返回到完全/正常操作。
替换地，该信息和位置可以经预定通信信道被传送到流体动力系统供应者，后者可以管理该响应。此响应可以由配备有替换流体动力部件和修理或者维护人员的响应单元执行，响应于该位置并通过在部件故障导致流体动力系统故障之前替换该部件来维护流体动力系统。因此，该信息和位置可以通过预定通信信道和配备有流体动力部件供应者提供的替换流体动力部件和修理或维护人员的响应车辆而被传送到流体动力系统供应者，以便响应该警告。
因此，执行本发明的方法的实施例包括从置于流体动力系统中的压力和温度传感器获得数据；在故障算法中分析该数据来建立流体动力系统中软管的累积损坏历史；当累积损坏的水平表明流体动力系统中即将发生的软管故障时传送潜在的即将发生的软管故障的指示到中央位置；在中央位置分析信息以确定适当的响应，并经响应网络发送关于流体动力系统的信息(包括流体动力系统的位置和将发生故障的软管的标识)到响应单元。此方法实施例优选地还可以包括响应单元，响应于该位置并通过在故障之前替换该部件来维护流体动力系统，或者该传送可以包括软管已经发生故障的信息，该方法可以还包括替换发生故障的软管以使流体动力系统返回到正常操作。
前述内容已经相当宽泛地勾勒了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解后面本发明的详细说明。下面将说明本发明的其它特征和优点，这些构成了本发明的权利要求的主题。本领域的技术人员将会理解这里公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或者设计其它结构的基础，用于实现本发明的相同目的。本领域的技术人员还应理解，这些等同的构造不脱离如后附权利要求书阐述的本发明的精神和范畴。据信表征本发明的特征的这些新特征，既包括它的结构也包括操作方法，以及进一步的目的和优点，将从下面的说明结合附图更好地理解。但是，应当明确理解，每个附图都是仅仅用于显示和说明的目的，而不用于作为本发明的限制的定义。
附图说明
附图作为说明书的一部分，显示了本发明的实施例，其中相似的标号表示相似的部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。其中：
图1是流体动力诊断和响应系统的实施例的图示表示；
图2是流体动力诊断系统的实施例的图示表示；
图3是根据本发明的用于流体动力诊断的方法的流程图；
图4是包括可以根据本发明的系统和方法使用的流体动力软管损坏算法的实施例的流程图；
图5是本发明算法的多种实施例使用的本发明的系统的实施例中的数据流示意图；以及
图6是根据本发明的流体动力诊断和响应方法的流程图。
具体实施方式
图1中显示了流体动力诊断和响应系统100的实施例。系统100优选地使用流体动力诊断系统，例如图2所示的流体动力诊断系统实施例200。优选地，系统100和200使用预测算法201来指明何时流体动力系统部件(例如一个或多个软管)接近其使用寿命的终点。系统100和200的多种实施例(例如图1和2中显示的那些)使用调制解调器203来经介质(例如经无线通信介质110，例如所示的卫星链路)发送关于软管状态、各种车辆/设备规范(例如机器类型、机器标识符和/或各种机器流体动力系统详情和/或机器的地面位置)的信息到中央位置(例如所示的服务器105)。但是，可以使用任何的无线链路(例如传统的无线电话、短消息服务网络和通用无线分组业务(GPRS)、Wi-Fi网络(包括Wi-Fi网状网络)等等)。此外，此信息可以利用直接的机制(例如有线通信系统)来传输。一个例子可以是LAN，它将关于固定流体动力系统的信息传送到连接的计算机或类似设备。服务器105优选地已经事先被编程有关于目标流体动力系统112的具体信息，例如安装该流体动力系统的机器的类型、所有者信息、传感器的总体位置和顺序号、以及被监视的软管的类型和尺寸，等等。例如前述的机器类型和地面位置的信息以及建议的替换部件(软管)的标识和服务过程可以从中央位置105发送到响应网络113，后者可以包括本地流体动力部件分销者的网络，等等。此通信可以在专用链路上进行，或者在任何其它种类的适当的通信介质上进行，诸如因特网、无线和/或者有线电话系统等等。响应网络113优选地分派或者指示具有适当替换部件的服务车辆115(或类似物)以及适当的修理指令到特定位置，优选地在有问题的流体动力部件(软管)发生故障之前，由此防止停机和/或其它故障相关问题。
诊断系统200测量流体动力软管中的压力幅度和温度，计算软管的损坏和已经使用的估计寿命的百分比，并经通信信道(例如卫星链路110、无线通信链路等等)报告结果。也可以测量和报告液压流体和周围空气温度。系统200的主要功能是实时地估计流体动力软管的寿命的终点，以使得在故障发生之前可以替换软管。优选地，系统200以例如图4和/或图5中的流程图所示的方式利用累积损坏算法201，并且包括多个压力和/或温度传感器单元211-214。图2中显示了4个传感器，但是本领域的技术人员可以理解，根据本发明的系统和方法可以使用少于4个或者当然也可以多于4个的任何数量的传感器。优选地，每个传感器单元放置于流体动力系统的一个不同区域中，这允许每个传感器监视若干部件(例如若干个软管)的性能。诊断系统200优选地还包括电子控制单元(ECU)220，后者编程有标识被监视的每个软管的信息。ECU220优选地利用监视的压力和温度，将软管损坏算法201应用于每个标识的软管。ECU220实施累计损坏算法201并对于每个软管根据该算法201发布超出规范的(过度的)压力或温度、软管损坏、软管使用寿命到期等等的警告。优选地，ECU220还发出ECU自身故障和/或一个或多个传感器201的故障的警告。
诊断系统200的多种实施例提供接口，例如用于将基于通用处理器的设备(例如个人计算机或笔记本电脑)连接到系统200的串行通信接口225，以收集关于警告的信息，和/或总体诊断或监视目标流体动力系统和/或诊断系统200自身的操作。此外，利用上述的基于通用处理器的设备等，可以使用端口225来输入用户编程的输入，如下面相对于图4和/或图5讨论的。
如上所述，诊断系统200优选地还包括调制解调器203或者至少与其相关联，后者可用于不仅传送关于流体动力系统及其部件的警告，也可以传送关于设备和/或设备位置的标识信息，例如可以由GPS模块227或者其他定位装置(如任何数量的三角测量系统和方法)得到的信息。此信息可以用于提供先占式修理响应，如上讨论的。此外，可以利用警告灯230或其他视觉或听觉机制(如显示屏)来传送警告。例如，警告可以包括以预定顺序闪烁警告灯230，表明流体动力系统112或者流体动力系统的部件的一个或多个特定服务状况或者超出了规定状况。
图3的流程图表示实施诊断系统200的方法300。方法300可以由图2显示的系统实施，如上所述。方法300包括监视和测量步骤，例如通过取样传感器211-214的输出、压力峰值和谷值及流体温度。实现该监视和测量的取样过程是以足够高的频率执行的，以确保所有相关数据都被精确地测量，例如以足够拾取发生在流体动力系统中的每个压力峰值和谷值的频率来取样。如上讨论的，将传感器放置于与至少一个、优选地多个软管相关联的或多或少的多个中央位置有利于此测量和监视过程。在步骤303，计算由每个压力峰值引起的流体动力系统中每个软管的损坏。优选地，此计算过程至少部分地基于目标软管中的压力峰值和流体温度的相对范围。如上面提到和下面将更详细讨论的，此计算过程以例如图4和/或图5的方式使用累积软管损坏算法。根据方法300，系统可以在步骤305监视和测量压力峰值和温度，以便该算法能估计每个特定软管还剩多少软管寿命。当该算法确定某种服务状况存在、流体动力系统中的某个部件正超出规定操作、或者流体动力系统的某个部件即将发生故障时，在步骤310发出警告。如上面讨论的以及下面将更详细讨论的，警告可以发布到中央位置，例如可以是流体动力诊断和响应系统100的一部分。在那里，可以根据本发明的系统和方法形成响应。此外，或者替代地，警告可以传送到设备操作者，例如经报警信号灯230，如图2所示。根据本发明的系统和方法，警告310可以经安装流体动力系统的机器的CAN总线或者以任何其他适当方式发布到连接的PC或PDA、传送到移动电话。优选地，即使没有警告事件，来自诊断算法的数据以及其他重要信息(例如机器的位置，机器顺序号，关于传感器、电缆连接和传感器所连接的电子控制单元的健康状况的信息，和传感器的位置)被周期性地经通信系统传送到服务器。
累积损坏算法201的实施例的流程图在图4中显示。如上所述，累积损坏是业内广泛理解的软管寿命估计方法。在SAE J1927中存在并规定了累积损坏公式。SAE累积损坏公式基于压力冲击暴露历史来估计软管的累积损坏。此压力历史跟踪流体动力系统(软管组件)中内部压力随时间的变化。通过列表来自记录的压力相对于时间的数据的一序列的相对最大值和最小值，可以将压力历史表格化。显著的最大值和最小值称为峰值和谷值。峰值定义为一个最大值，其前后都是小于该峰值一特定量或者阈值(差值压力)的最小值。谷值定义为显著的峰值之间的最小的最小值。峰值有可能在与谷值不相邻的情况下低于谷值。类似地，谷值可以大于非相邻的峰值。阈值(差值压力)是被认为显著的压力历史中最大值和相邻最小值之间的压力差(差值压力)的幅度。此阈值(差值压力)被选择并且典型地至少是软管额定压力的35％。如果最大值之前和之后的差值压力等于或者大于阈值，那么该最大值定义为压力历史中的峰值。这样定义了峰值压力后，SAE J1927使用基于0到峰值压力来估计累积损坏的公式。
SAE J1927提出一种基于P-N曲线和压力历史来估算软管寿命的方法，但是这种方法的局限在于它假定所有的显著压力峰值都返回到0，这种情况很少有，因此这种方法会导致过高估计损坏累积。本发明的算法能够为发生的所有压力峰值偏移估算损坏，特别是为谷值大于0的相对压力峰值估算损坏。SAE J1927不仅忽略了基础流体动力系统压力，也忽略了基本的关键方面(软管寿命的温度变化和应用条件，例如软管弯曲的严重程度，软管扭曲，以及热、臭氧等外部条件)。如上所述，SAE J1927的目的在于“为液压系统专家提供协助选择和使用高压线加强的液压管的过程”。它旨在为设备设计目的而提供一种预测软管寿命的手段，必要地，此预测过程假定系统条件会在机器的寿命期间持续，显然这不是必需的，这是因为现实世界占空比不可预测的变化。相反，本发明的算法的目的在于基于机器寿命期间的实际操作状况来提供软管寿命使用量的实时表示。
虽然SAE J1927承认“其它因素”(例如长期暴露于极端限制或者内部温度处于高水平)可以影响整个软管组件的寿命，但是在SAE J1927累积损坏分析过程中“对于所有意图和目的没有考虑温度”。但是根据本发明，已经确定流体温度，即使适度升高的水平，可能随时间影响流体动力系统中软管的寿命。例如，在本发明的开发过程中，已经根据经验得出：一般来说，软管的损坏随着流体温度升高而增加。因此，虽然根据本发明的系统和方法，SAE J1927累积损坏公式可以看作用于流体动力系统的本发明诊断和响应系统及方法的起点，SAE J1927错误地假设了产品完整性和不同类型的损坏事件的相对效果。本发明的系统和方法使用的累积损坏算法是基于统计测试数据并引入了SAE公式中未考虑的因素。除了显著的压力事件，这些因素还包括油温、应用信息(例如弯曲、软管已经安装的时间长度、过压、过热、周围温度、预期的周围臭氧水平和/或类似因素)。
根据本发明，为了预测软管的寿命，例如在安装时优选地预定义几个变量。本发明的系统和方法为流体动力系统中的每个软管独立地计算累积损坏。因此，当系统安装时，ECU优选地被编程有与它正监视的软管有关的信息，并且ECU将为监视的每个软管应用正确的损坏算法。为了可靠地估计寿命终点，使用实时压力和温度测量值以及安装信息。可以在安装时定义的变量可以包括(对于每个特定软管)：最大操作温度；冲击点，它可以表示为操作或最大压力的百分比；突发点，它也可以表示为操作或最大压力的百分比；直到故障发生时的压力周期数；压力等级；峰值阈值；安装时软管经受的弯曲；温度响应曲线；等等。
图4是包括流体动力软管损坏算法201的实施例的流程图，该算法201可以用于本发明的方法的实施例400。本发明的系统和方法使用的用户编程的输入401可以包括：每个软管的最大额定压力(Pm)403；阈值压力405，它表明特定软管的压力峰值，通常从软管额定压力的百分比得出；每个软管的最大额定温度(Tm)407；每个软管的温度响应曲线409；额外的变量411，例如针对特定应用的数据(如特定软管在目标流体动力系统操作期间经受的弯曲量)；警告触发器(WT)413，它可以基于已经使用的软管的使用寿命的百分比；安装时间限制(TL)415，它是软管使用寿命的基于时间的限制，例如可以仅基于软管的年龄。使用基于通用处理器的设备或类似工具，用户编程的输入401可以利用端口225或者类似部件输入。本发明的系统和方法使用的传感器输入420可以包括瞬时压力(P)422和瞬时温度(T)424，这二者可以从传感器211-214或类似部件采集。另外的传感器输入425，例如周围温度，也可以由这些或其他传感器提供。
操作中，当在步骤431确定瞬时压力422已经超过软管的最大额定压力403时，可以在步骤430发出警告消息。类似地，当在步骤432确定瞬时温度424已经超过最大软管额定温度407时，可以在步骤430发出警告消息。
图4的流程图表示的算法201的实施例可以总地描述为包括步骤441-446，用于在步骤430发出警告。如所示，在步骤441使用测量的瞬时压力422和输入阈值压力407以检测显著的相对压力峰值。对于每个相对峰值，利用目标软管的P-N曲线，检测到的显著相对压力峰值在步骤442用于计算软管损坏。在步骤433，此损坏计算过程可以基于瞬时温度424进行修正，如应用于根据温度响应曲线409的计算。可选地，在步骤444，修正的计算还可以进一步被其他输入修正，例如输入应用因子411(即弯曲)和/或周围状况(例如温度或者臭氧水平)。在步骤445，对于特定的软管，计算得到的修正的损坏与以前计算得到的修正的损坏相加并存储起来。在步骤446，此相加的损坏与警告触发器413比较。如果特定软管的相加的损坏超过警告触发器，则在步骤430发出该软管的警告消息。
在步骤450，确定是否已经超过了特定软管的年龄限制415。如果是，则在步骤430发出警告消息。如果在步骤446和450累积损坏警告触发器阈值413和安装寿命限制415二者分别都未超出，则可以在步骤455发出报告累积损坏、传感器读数等的正常消息，累积损坏计算过程可以返回到步骤441。
图5是本发明算法的多种实施例使用的本发明系统的实施例中更详细的数据流图。在步骤501，用户输入数据(例如P-N曲线信息、软管信息、峰值阈值等等)被输入到ECU，以用于步骤503的累积压力损坏计算。再有，优选地，此用户输入数据在步骤505转发到中央数据存储库，例如中央服务器220。一旦初始化，或者作为信息更新的一部分(例如周期性更新或者当软管被替换时)，用户输入数据在步骤505被转发到中央服务器。
在步骤510，例如由传感器211-214测量压力。在步骤512，优选地由ECU利用从步骤510的测量值取样的压力来确定是否检测到了压力峰值。如果在步骤512检测到压力峰值，此压力峰值以及可能还有其持续时间，作为输入提供到在步骤503执行的累积压力损坏计算过程。无论是否在步骤512检测到峰值，步骤510的压力测量都继续。此外，步骤510的压力测量在步骤515用于估计软管中的压力是否过压，或者处于可能表明有泄露的压力。如果在步骤515压力足够或者检测到泄露，在步骤520可以发出警告。但是，如果在步骤515确定压力处于正常的参数范围内，在步骤517可以仅存储测量值以在步骤525作为周期性正常操作消息的一部分来传送，该消息可以基于在步骤518跟踪的流逝时间来传送。利用在步骤512检测的相对峰值和步骤501提供的P-N曲线信息，在步骤503执行累积压力损坏计算。步骤503的累积压力损坏计算的结果作为输入被提供到步骤530的整体累积损坏计算。
在步骤535，例如由传感器211-214测量流体温度。此温度测量值可以作为输入在步骤540被用于温度补偿因子，后者要被应用到累积损坏计算530。步骤535的流体温度测量值还可以在步骤537被评估以确定流体温度是否高于或低于阈值，如果是，可以在步骤520发出警告。但是，如果在步骤537确定流体温度处于正常参数内，则在步骤517存储测量值，以便在步骤525作为周期性正常操作消息的一部分来传送。
类似地，在步骤542可以测量周围空气温度。此周围温度测量值可以替代地作为输入在步骤540被用于温度补偿因子，后者要被应用于累积损坏计算530。在步骤544还可以估计步骤542的空气温度测量值以确定周围温度是否高于或低于阈值，如果是，则在步骤520发出警告。但是，如果在步骤544确定周围温度处于正常参数内，可以在步骤517存储测量值，以便在步骤525作为周期性操作消息的一部分来传送。
步骤530的累积损坏计算通过应用从步骤535测量的流体温度得到的温度补偿因子来修正累积压力损坏计算503的结果，例如将累积压力损坏计算结果乘以一个数，该数反映了特定软管正在处理的流体的温度引起的相对额外损坏或减小的损坏。对于高于该软管的最大额定温度的流体温度来说，这个数例如可以大于1，而对于低于该软管的最大额定温度的流体温度来说可以小于1。
到累积损坏计算530的其它可能的输入545-547可以包括软管运动因子，例如弯曲(545)或扭曲和/或软管所受的热、臭氧等的外部状况。例如，弯曲因子545或者其他因子可以应用于累积压力损坏计算，例如进一步将修正的累积压力损坏计算结果乘以另一个数(通常大于1)，该数反映了由特定软管的弯曲等引入的相对额外损坏。
特定软管的累积压力损坏的这些修正的结果与该软管先前的结果累加，以提供总的累积损坏。在步骤550，评价特定软管的总的累积损坏计算结果以确定该软管是否已经达到阈值，该阈值表示该软管已经到达其使用寿命的终点。如果该软管已经到达其预期使用寿命的终点，那么在步骤520发出警告消息，如果不是，则该软管的总的累积损坏可以在步骤517中存储，以便在步骤525中作为周期性正常操作消息的一部分来传送。
此外，在步骤560，可以监视特定软管、流体动力系统、诊断系统的特定传感器、诊断系统自身等等的年龄。如果在步骤562确定这些部件或系统之一的年龄已经达到该特定部件或系统的预定阈值，那么可以在步骤520发出警告。
如上所述，图6是用于根据本发明的流体动力诊断和响应的方法600的流程图，可以由例如图1显示的响应系统100实施。在步骤601，从整个流体动力系统中放置的压力和温度传感器(211-214)获得温度和压力峰值数据。在步骤604，在例如上面所述的故障算法中分析这些数据，以建立累积损坏的历史并确定何时流体动力系统中的流体动力部件接近其使用寿命的终点或者已经发生故障。流体动力部件接近其使用寿命的终点、已经发生故障或者故障即将发生的信息与流体动力系统信息和位置一起在步骤607发送到中央位置，例如图1显示的服务器105。这些信息优选地在中央位置被分析(610)以确定适当的响应，包括解决任何潜在的故障所需的替换部件或者维护流体动力系统和/或替换部件的过程。在步骤612，使用响应网络来发送关于流体动力系统的信息到响应单元(如图1显示的服务卡车115)，这些信息包括流体动力系统的位置和替换部件和过程的标识。例如，取决于从诊断系统接收的信息类型，可以自动产生适合的服务响应。典型的响应可以是发送信息到可以访问机器所在地点并在故障实际发生前进行预防性维护的本地分销者或者服务代理。另一响应可以是供应者制造和分派针对服务代理或应用地点的替换部件。在步骤615，响应单元以替换部件响应于流体动力系统的位置，在步骤620，通过例如在部件故障前替换指出的流体动力部件来执行流体动力系统的修理和/或维护，由此避免流体动力系统的故障。优选地，在替换软管之后，ECU以这样的方式被重置，即，使得新软管的累积损坏被重新计算。
根据本发明的系统和方法，二级市场安装的诊断系统可以与中央服务器通信，修理和维护数据可以分送给部件分销者，以便建议具体的组件、机器和需要预期维护的位置。替代地，分销者可以利用替换部件的预定库存在移动单元(例如上述的响应单元)之外操作，这些替换部件可以在它们被使用时重新补充。在替代环境中，此诊断系统可以作为原始设备安装，中央服务器可以由制造者或者经销者维护，使得可以对具有重要经销权和二级市场占有率的OEM考虑分散的数据采集。
作为另一替代，本发明的系统和方法可以用于监视流体动力系统工作比率等。因此，本发明的系统和方法可以用于优化机器输出，甚至在操作者之间。例如，系统可以确定使用机器的工作时间百分比或者正在进行的工作的比率。替代地或者附加地，其它的流体动力系统数据可以由ECU评估，例如油降级。特别地，ECU的输入或传感器输入可以是能被监视的任何特征、属性或因子，以便提供根据该特征、属性或因子变化的电压信号，例如油浑浊、引擎误点火、高冷却剂温度、电池电压、轮胎压力等。
虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应理解，在不脱离后附的权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可以做出各种的改变、替换和变更。此外，本申请的范围不限于说明书中描述的处理、机器、制造、物质组合、手段、方法和步骤的特定实施例。从本发明的公开内容，本领域的技术人员可以容易地理解，根据本发明，可以使用目前存在或者以后开发出来的执行与这里描述的相应实施例基本上相同功能或者产生基本上相同结果的处理、机器、制造、物质组合、手段、方法和步骤。此外，后附的权利要求的范围旨在包括这些处理、机器、制造、物质组合、手段、方法和步骤。

Claims (15)

1.一种流体动力诊断方法(300)，包括：
监视流体动力系统(301)中的压力峰值和谷值；
测量所述流体动力系统(301)中的瞬时温度(424)和瞬时压力(422)；
基于所述流体动力系统中的一个或多个软管中的每个软管中的压力峰值和流体温度的范围，计算由每个压力峰值引起的每个所述软管的损坏(303)，其中所述压力峰值通过比较所述瞬时压力(422)和阈值压力(407)来确定；
继续所述的监视和测量，以估计已经使用了软管的多少寿命(305)；以及
警告所述流体动力系统或者所述流体动力系统的部件超出规定状况(310)，其中所述的超出规定状况包括：
过压，其中所述瞬时压力(422)超过最大额定压力(403)；
过热，其中所述瞬时温度(424)超过软管最大额定温度(407)；和/或
计算得出的对所述一个或多个软管中的任一个的损坏超过警告触发器(413)。
2.根据要求1的方法，其中所述计算包括至少部分地基于压力的相对峰值和在该压力峰值时软管中流体的温度来计算由每个压力峰值引起的软管的损坏。
3.根据权利要求1的方法，其中所述计算考虑所述软管的弯曲度。
4.根据权利要求1的方法，其中所述计算考虑所述软管的服务时间。
5.根据权利要求1的方法，还包括累积所计算的损坏以估计已经使用了该软管的多少寿命。
6.根据权利要求1的方法，其中所述警告还包括警告执行所述计算的控制单元(220)的故障或者提供所述监视和测量的一个或多个传感器的故障。
7.根据权利要求1的方法，还包括：
将基于通用处理器的设备连接到执行所述计算和所述警告的控制单元(220)，以便收集关于警告的信息。
8.根据权利要求1的方法，还包括：
将所述警告传送给远离所述流体动力系统的中央位置(105)。
9.根据权利要求1的方法，还包括：
部署多个压力和温度传感器单元(211，212，213，214)来执行所述监视和测量，每个所述单元被部署在所述流体动力系统的一个不同区域中，每个所述传感器监视和测量它所放置的区域中的多个软管中的每个软管中的压力和温度；以及
标识由每个所述传感器监视的每个软管。
10.根据权利要求9的方法，其中所述的计算根据被监视的软管而改变。
11.根据权利要求10的方法，其中所述警告包括所述流体动力系统或者所述流体动力系统的部件的所述服务状况中特定的一个或多个服务状况或者超出规定状况的指示。
12.根据权利要求1的方法，其中所述警告包括以预定顺序闪烁至少一个警告灯，表明所述流体动力系统或者所述流体动力系统的部件的所述服务状况中特定的一个或多个或者超出规定状况。
13.一种流体动力诊断系统，包括：
多个压力和温度传感器单元(211，212，213，214)，每个所述单元放置在流体动力系统的一个不同区域中，每个所述单元监视它所放置的区域中的软管；以及
控制单元(220)，编程有标识被监视的每个软管的信息，所述控制单元(220)被配置为：
监视流体动力系统(301)中的压力峰值和谷值；
测量所述流体动力系统(301)中的瞬时温度(424)和瞬时压力(422)；
为所标识的软管应用软管损坏算法，以便基于所述流体动力系统中的一个或多个软管中的每个软管中的压力峰值和流体温度的范围，计算由每个压力峰值引起的每个所述软管的损坏(303)，其中所述压力峰值通过比较所述瞬时压力(422)和阈值压力(407)来确定；以及
警告超出规定状况(310)，其中所述的超出规定状况包括：
过压，其中所述瞬时压力(422)超过最大额定压力(403)；
过热，其中所述瞬时温度(424)超过软管最大额定温度(407)；和/或
计算得出的对所述一个或多个软管中的任一个的损坏超过警告触发器(413)。
14.根据权利要求13的系统，其中所述软管损坏算法包括累积软管损坏算法。
15.根据权利要求13的系统，还包括：
基于通用处理器的设备，连接到所述系统以便收集关于所述警告的信息。
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