CN103760845B - 监控方法、系统及旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监控方法、系统及旋挖钻机。其中，监控方法用于旋挖钻机运行状况的监控包括如下步骤：采集旋挖钻机的施工数据，并将施工数据以文件方式进行存储；提取施工数据，并结合施工的工法配置，获取施工效率；依据施工效率，对旋挖钻机进行健康诊断。进一步地，该监控方法还可以通过获取旋挖钻机的保养操作时间及动作的存档数据、线束故障数目、通信异常次数或报警次数等对旋挖钻机进行健康自诊断。本发明通过获取旋挖钻机的施工效率、保养档案数据、线束故障数目、通信异常次数或报警次数等对旋挖钻机的运行状态进行健康诊断，进而提高旋挖钻机的使用寿命和施工效率。

Description

监控方法、系统及旋挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种监控方法、系统及旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机作为一种大型的基建施工设备，在剧烈的钻进施工过程中，机械磨损严重，液压油清洁度降低，电气元器件故障率提升，由于其运行状况得不到直观的反馈，操作手对钻机的运行状态没有一个全面系统的掌握，钻机一般在得不到及时有效的维护保养下带损耗运行，不利于钻机的使用寿命和施工效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种监控方法、系统及旋挖钻机，以对旋挖钻机的运行状况进行监控，提高旋挖钻机的使用寿命和施工效率。

第一方面，本发明提供了一种监控方法，用于旋挖钻机运行状况的监控，包括如下步骤：步骤S110，采集旋挖钻机的施工数据，并将所述施工数据以文件方式进行存储；提取所述施工数据，并结合施工的工法配置，获取施工效率；步骤S160，依据所述施工效率，对旋挖钻机进行健康诊断。

进一步地，上述监控方法还包括步骤S120，获取旋挖钻机进行保养操作时间及动作的存档数据；所述步骤S160进一步包括：依据所述施工效率和所述存档数据，对旋挖钻机进行健康自诊断。

进一步地，上述监控方法还包括步骤S130，对旋挖钻机的线束故障点进行监控报警保存，并将线束故障进行计数；所述步骤S160进一步包括：依据所述施工效率、所述存档数据和线束故障数目，对旋挖钻机进行健康自诊断。

进一步地，上述监控方法还包括步骤S140，实时检测干扰导致的自动触发式错误报文，对通讯自恢复报文进行检测报警，记录通信异常次数；所述步骤S160进一步包括：依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目和所述通信异常次数对旋挖钻机进行健康自诊断。

进一步地，上述监控方法还包括步骤S150，对旋挖钻机第一级别参数超过设定预警值进行报警和保存，记录报警次数；所述步骤S160进一步包括：依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断。

进一步地，上述监控方法中，所述步骤S160进一步包括：确定旋挖钻机健康自诊断评估规则，依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数，通过人机界面系统一键式启动，给出自诊断的评分；并且，确定施工效率的得分，并通过显示器显示；确定旋挖钻机的未保养项，提示查看未保养点布局图和保养操作说明的入口；提示查看旋挖钻机线束故障点位置及故障说明的入口；提示发生通信异常的次数；提示查看报警信息的入口；以及，显示各项检测指标的指导措施及建议。

本发明监控方法可以通过对旋挖钻机的施工数据进行处理，确定旋挖钻机的施工效率，进而，通过旋挖钻机的施工效率，对旋挖钻机的运行状态进行健康诊断，在效率过低时，分析原因，进行处理，进而提高旋挖钻机的施工效率。

在更加优选的方案中，还可以进一步依据旋挖钻机的保养存档数据、线束故障数目、通信异常次数或报警次数等对旋挖钻机进行健康自诊断，以对旋挖钻机的运行状况进行全面监控，进一步提高旋挖钻机的使用寿命和施工效率。

第二方面，本发明还公开了一种监控系统，用于旋挖钻机运行状况的监控，包括施工效率获取模块和健康诊断模块。施工效率获取模块用于采集旋挖钻机的施工数据，并将所述施工数据以文件方式进行存储；以及用于提取所述施工数据，并结合施工的工法配置，获取施工效率；健康诊断模块用于依据所述施工效率，对旋挖钻机进行健康诊断。

进一步地，上述监控系统还包括存档数据获取模块、线束故障监控模块、通信异常监控模块和报警监控模块中的至少一个，其中：存档数据获取模块用于获取旋挖钻机进行保养操作时间及动作的存档数据；线束故障监控模块用于对旋挖钻机的线束故障点进行监控报警保存，并将线束故障进行计数；通信异常监控模块用于实时检测干扰导致的自动触发式错误报文，对通讯自恢复报文进行检测报警，记录通信异常次数；报警监控模块用于依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断；并且，所述健康诊断模块进一步用于，依据所述施工效率、和/或所述存档数据、和/或所述线束故障数目、和/或所述通信异常次数、和/或报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断。

进一步地，上述监控系统中，所述健康诊断模块进一步用于：确定旋挖钻机健康自诊断评估规则，依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数，通过人机界面系统一键式启动，给出自诊断的评分；并且，确定施工效率的得分，并通过显示器显示；确定旋挖钻机的未保养项，提示查看未保养点布局图和保养操作说明的入口；提示查看旋挖钻机线束故障点位置及故障说明的入口；提示发生通信异常的次数；提示查看报警信息的入口；以及显示各项检测指标的指导措施及建议。

本发明监控系统可以通过对旋挖钻机的施工数据进行处理，确定旋挖钻机的施工效率，进而，通过旋挖钻机的施工效率，对旋挖钻机的运行状态进行健康诊断，在效率过低时，分析原因，进行处理，进而提高旋挖钻机的施工效率。

在更加优选的方案中，还可以进一步依据旋挖钻机的保养存档数据、线束故障数目、通信异常次数或报警次数等对旋挖钻机进行健康自诊断，以对旋挖钻机的运行状况进行全面监控，进一步提高旋挖钻机的使用寿命和施工效率。

第三方面，本发明还提供了一种旋挖钻机，设置有上述任一项的监控系统。由于监控系统的结构和技术效果已经进行了说明，故本发明在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明监控方法实施例的流程示意图；

图2为本发明监控方法实施例中，旋挖钻机施工数据的采集流程示意图；

图3为本发明监控方法实施例中，保养监控数据的采集流程示意图；

图4为本发明监控方法实施例中，旋挖钻机的健康自诊断工作原理示意图；

图5为本发明监控系统实施例的结构框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

首先，对本发明监控方法的优选实施例进行说明。

参照图1，本实施例监控方法用于旋挖钻机运行状况的监控，包括如下步骤：

步骤S110，采集旋挖钻机的施工数据，并将施工数据以文件方式进行存储；提取施工数据，并结合施工的工法配置，获取施工效率；

步骤S120，获取旋挖钻机进行保养操作时间及动作的存档数据；

步骤S130，对旋挖钻机的线束故障点进行监控报警保存，并将线束故障进行计数；

步骤S140，实时检测干扰导致的自动触发式错误报文，对通讯自恢复报文进行检测报警，记录通信异常次数；

步骤S150，对旋挖钻机第一级别参数超过设定预警值进行报警和保存，记录报警次数；

步骤S160，依据施工效率、存档数据、线束故障数目、通信异常次数和报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断。

具体地，该步骤可以为：确定旋挖钻机健康自诊断评估规则，依据施工效率、存档数据、线束故障数目、通信异常次数和报警次数，通过人机界面系统一键式启动，给出自诊断的评分；并且，

确定施工效率的得分，并通过显示器显示；确定旋挖钻机的未保养项，提示查看未保养点布局图和保养操作说明的入口；提示查看旋挖钻机线束故障点位置及故障说明的入口；提示发生通信异常的次数；提示查看报警信息的入口；以及，显示各项检测指标的指导措施及建议。

需要说明的是，上述前五个步骤S110～S150的执行没有先后顺序，本发明对此不做限定。只要在进行步骤S160前执行完这些步骤即可。

本实施例监控方法可以通过对获取的旋挖钻机的施工数据、旋挖钻机的保养存档数据、线束故障数目、通信异常次数或报警次数等对旋挖钻机进行健康自诊断，进而能够对旋挖钻机的运行状况进行全面监控，进一步提高旋挖钻机的使用寿命和施工效率。

此外，本实施例监控方法所监控的参数包括旋挖钻机的施工数据、旋挖钻机的保养存档数据、线束故障数目、通信异常次数或报警次数，但本发明并不限于此，可以根据旋挖钻机的实际情况，增加一些监控参数或减少一些监控参数，都是可行的。本发明对此不做限定。

下面，对上述实施例进行进一步地说明。上述实施例包括如下几个部分：

1、旋挖钻机施工数据的采集

采用带一定内存操作系统的显示器，触摸屏，上位机等，设计施工数据，尤其是重要数据的保存调用功能，建立旋挖钻机施工数据系统，采用定周期采样施工数据，以文件方式进行存储，HMI（Human Machine Interface，人机界面）对历史施工数据进行文件分时段读取查询。

旋挖钻机施工数据的采集的步骤参照图1，确定工法选择配置，提取每一桩施工数据，根据施工效率的算法，结合HMI工法配置计算旋挖钻机施工效率，该施工效率作为旋挖钻机健康自诊断的依据之一。

关于施工效率的算法，现具体说明如下：

具体实施时：建立施工查询档案-输入工法和钻机配置-查询档案，进行施工效率算法计算。施工档案含有3个表，工法地质表、工法钻具表、钻机配置施工时间及动力表。工法地质表和工法钻具表为施工的难易系数（百分制），钻机配置施工时间及动力表为钻机施工一桩的单位时间，通过工法地质表和工法钻具表得出施工系数，对标准的钻机配置施工时间和瞬时动力进行计算。

1、建立施工查询档案：

实际采样一桩的施工时间，以发动机档位大于一定值进行施工判断，对中途停工，钻机断电的时间不予计时，进行相应的计算，得出一桩施工时间。实时采样动力头扭矩，进行相应的计算，得出当前钻机的施工动力。这种依据钻机的工法配置及钻机不同施工模式进行对应的效率配置选配及计算，实际上是建立了一个交互式施工效率性档案查询系统，该方法将采用了独立的各项效率相乘的方式进行计算，解除了各项之间的耦合关系，基础是各项施工效率实验测试。

2、输入工法和钻机配置：

信息录入共有两大项，工法和钻机配置，工法下分为现场地质勘测和钻具配置。

（1）工法地质勘测信息录入

对现场进行工法勘测：包含对地下水类型（6种），地质松散程度（6种），岩石风化（6种），底层类型30种等进行勘测，形成勘测报告，即为工法地质明细表。

将现场勘测报告通过上位机显示器输入健康自诊断系统。地址勘测需要对工法地质表进行查询，得出施工难易系数1。

（2）工法钻具配置信息录入

将钻头钻斗钻杆的配置类型通过上位机显示器输入健康自诊断系统。工法钻具配置需要对工法钻具表进行查询，得出施工难易系数2。

（3）钻机配置信息录入

钻机类型不同，施工模式及档位不同，施工标准效率不一样，依据程序中固化的机型配置及施工过程中的施工模式选择的记忆操作，自动输入到健康自诊断系统中。施工模式需要对多（种）机型，多（种）施工模式，多档位的三元施工效率表进行查询，得出相应配置的标准施工时间。

3、查询档案，计算施工效率。

施工效率计算采用瞬时修正和一桩施工效率相结合的办法进行计算。一桩施工效率计算为：从健康自诊断系统中提取录入的工法和钻机配置信息，查询相应的工法地质表、工法钻具表、计算得出施工难易系数，查找钻机配置施工时间表，计算得出实际钻机配置下的施工标准时间。从一键触发时间开始，以钻进为零作为一桩的起始时间，以钻进到达标准一桩的深度为结束时间，计算得出钻机完成一桩的时间，通过比值得出相应的施工效率评估。由于本文提出的健康自诊断系统为一键式触发系统，因此需对当前施工效率进行实时采样，依据相同的方法计算钻机的动力头扭矩效率，对于未完成一桩的施工情况，考虑连续施工的效率误差在可允许范围内，可提取自保持上次计算所得的一桩施工时间效率，并与当前动力效率相结合方式，得出最终的钻机施工效率。

2、保养监控数据的采集

建立各项保养操作时间动作存档数据表，对已经保养的操作进行时间清零，并启动下一轮保养时间计时；同时，对保养动作数据保存，对未保养的操作进行计数，作为旋挖钻机健康自诊断的依据之一。参照图3。

3、线束自诊断：

对线束故障点进行监控报警保存，并将故障项进行计数，作为旋挖钻机健康自诊断依据之一。

4、异常通信监控；

实时检测由于外界电磁干扰或旋挖钻机施工震动等干扰导致的自动触发式错误报文，对通讯自恢复紧急报文进行检测报警，记录故障次数，作为旋挖钻机健康自诊断的依据之一。

5、重大故障监控报警；

对旋挖钻机重要参数（也即，第一级别参数）超过设定预警值进行报警和保存，记录故障次数，作为旋挖钻机健康自诊断的依据之一。例如，发动机油温水温，主卷拉力最大阈值。

6、旋挖钻机的健康自诊断

参照图4，基于以上五种统计记录数据，依据钻机各个功能重要程度采用一定的权重分配标准建立旋挖钻机健康自诊断评估指标分配标准，通过HMI系统一键式启动旋挖钻机健康系统运算，给出百分制评分，并给出各项检测结果说明和处理建议，，包括：

（1）给出施工效率数值-百分制。

（2）给出未保养项，可查看未保养点详细布局图和保养操作说明。

（3）给出线束故障项，可查看旋挖钻机详细故障点位置及故障说明。

（4）给出通讯异常次数。

（5）给出重大故障项，可查看预警数值。

通过上述说明可以看出，本发明可以对旋挖钻机的施工效率进行评估，可以保存旋挖钻机的各项重要施工数据，保养操作，报警，线束故障，通讯异常等数据。可以对旋挖钻机健康状况进行评分。可以给出旋挖钻机维护保养维修指导意见。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的一个优选实施例，在实际实施时，可以通过添加新的传感检测项，以增加多个参数的评估，衍生出不同形态的旋挖钻机健康自诊断方法；或者，通过减少旋挖钻机参数的评估，衍生出不同形态的旋挖钻机健康自诊断。旋挖钻机监控，可以采用控制器，或控制器显示器合二为一的设备实现数据保存分析等功能，以实现旋挖钻机健康自诊断。此外，也可以不采用一键式旋挖钻机健康自诊断界面，采用单独对保养操作，或施工效率进行评估的其它呈现形式。

下面，对本发明监控系统的优选实施例进行说明。

参照图5，本实施例监控系统用于旋挖钻机运行状况的监控，包括：施工效率获取模块51、存档数据获取模块52、线束故障监控模块53、通信异常监控模块54、报警监控模块55和健康诊断模块56。

其中，施工效率获取模块51用于采集旋挖钻机的施工数据，并将施工数据以文件方式进行存储；提取施工数据，并结合施工的工法配置，获取施工效率；存档数据获取模块52用于获取旋挖钻机进行保养操作时间及动作的存档数据；线束故障监控模块53用于对旋挖钻机的线束故障点进行监控报警保存，并将线束故障进行计数；通信异常监控模块54用于实时检测干扰导致的自动触发式错误报文，对通讯自恢复报文进行检测报警，记录通信异常次数；报警监控模块55用于依据施工效率、存档数据、线束故障数目、通信异常次数和报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断；健康诊断模块56用于依据施工效率，和/或存档数据、和/或线束故障数目、和/或通信异常次数和/或报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断。

具体地，健康诊断模块56用，确定旋挖钻机健康自诊断评估规则，依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数，通过人机界面系统一键式启动，给出自诊断的评分；并且，确定施工效率的得分，并通过显示器显示；确定旋挖钻机的未保养项，提示查看未保养点布局图和保养操作说明的入口；提示查看旋挖钻机线束故障点位置及故障说明的入口；提示发生通信异常的次数；提示查看报警信息的入口；以及，显示各项检测指标的指导措施及建议。

本实施例监控系统可以通过对获取的旋挖钻机的施工数据、旋挖钻机的保养存档数据、线束故障数目、通信异常次数或报警次数等对旋挖钻机进行健康自诊断，进而能够对旋挖钻机的运行状况进行全面监控，进一步提高旋挖钻机的使用寿命和施工效率。

此外，本实施例监控系统所监控的参数包括旋挖钻机的施工数据、旋挖钻机的保养存档数据、线束故障数目、通信异常次数或报警次数，但本发明并不限于此，可以根据旋挖钻机的实际情况，增加一些监控参数或减少一些监控参数，都是可行的。本发明对此不做限定。也就是说，监控系统不限于设置有施工效率获取模块51、存档数据获取模块52、线束故障监控模块53、通信异常监控模块54、报警监控模块55这些模块，在实际实施时，可以通过添加新的传感检测项，以增加或减少一个或多个参数的评估，衍生出不同形态的旋挖钻机健康自诊断系统。

需要说明的是，本发明监控系统与监控方法原理相似，相关之处不再赘述，参照前述说明即可。

另外，本发明还提供了一种旋挖钻机，设置有上述任一项的监控系统。由于监控系统的结构和技术效果已经进行了说明。故本发明在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种监控方法，用于旋挖钻机运行状况的监控，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S110，采集旋挖钻机的施工数据，并将所述施工数据以文件方式进行存储；提取所述施工数据，并结合施工的工法配置，获取施工效率；

其中，步骤S110中，提取所述施工数据，并结合施工的工法配置，获取施工效率包括：建立工法地质表、工法钻具表、钻机配置施工时间及动力表，提取工法和钻机配置信息，查询所述工法地质表、工法钻具表，计算得出施工难易系数，查找所述钻机配置施工时间及动力表，计算得出实际钻机配置下的施工标准时间，并计算得出钻机完成一桩的时间，通过比值得出当前的施工效率，并可提取自保持上次计算所得的一桩施工效率，与当前的施工效率相结合方式，得出最终的钻机施工效率；

步骤S160，依据所述施工效率，对旋挖钻机进行健康诊断。

2.根据权利要求1所述的监控方法，其特征在于，还包括：

步骤S120，获取旋挖钻机进行保养操作时间及动作的存档数据；

所述步骤S160进一步包括：依据所述施工效率和所述存档数据，对旋挖钻机进行健康自诊断。

3.根据权利要求2所述的监控方法，其特征在于，还包括：

步骤S130，对旋挖钻机的线束故障点进行监控报警保存，并将线束故障进行计数；

所述步骤S160进一步包括：依据所述施工效率、所述存档数据和线束故障数目，对旋挖钻机进行健康自诊断。

4.根据权利要求3所述的监控方法，其特征在于，还包括：

步骤S140，实时检测干扰导致的自动触发式错误报文，对通讯自恢复报文进行检测报警，记录通信异常次数；

所述步骤S160进一步包括：依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目和所述通信异常次数对旋挖钻机进行健康自诊断。

5.根据权利要求4所述的监控方法，其特征在于，还包括：

步骤S150，对旋挖钻机第一级别参数超过设定预警值进行报警和保存，记录报警次数；

所述步骤S160进一步包括：依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断。

6.根据权利要求5所述的监控方法，其特征在于，所述步骤S160进一步包括：

确定旋挖钻机健康自诊断评估规则，依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数，通过人机界面系统一键式启动，给出自诊断的评分；并且，

确定施工效率的得分，并通过显示器显示；

确定旋挖钻机的未保养项，提示查看未保养点布局图和保养操作说明的入口；

提示查看旋挖钻机线束故障点位置及故障说明的入口；

提示发生通信异常的次数；

提示查看报警信息的入口；以及

显示各项检测指标的指导措施及建议。

7.一种监控系统，用于旋挖钻机运行状况的监控，其特征在于，包括：

施工效率获取模块，用于采集旋挖钻机的施工数据，并将所述施工数据以文件方式进行存储；以及用于提取所述施工数据，并结合施工的工法配置，获取施工效率；

所述施工效率获取模块还用于：建立工法地质表、工法钻具表、钻机配置施工时间及动力表，提取工法和钻机配置信息，查询所述工法地质表、工法钻具表，计算得出施工难易系数，查找所述钻机配置施工时间及动力表，计算得出实际钻机配置下的施工标准时间，并计算得出钻机完成一桩的时间，通过比值得出当前的施工效率，并可提取自保持上次计算所得的一桩施工效率，与当前的施工效率相结合方式，得出最终的钻机施工效率；

健康诊断模块，用于依据所述施工效率，对旋挖钻机进行健康诊断。

8.根据权利要求7所述的监控系统，其特征在于，还包括存档数据获取模块、线束故障监控模块、通信异常监控模块和报警监控模块中的至少一个，其中：

存档数据获取模块，用于获取旋挖钻机进行保养操作时间及动作的存档数据；

线束故障监控模块，用于对旋挖钻机的线束故障点进行监控报警保存，并将线束故障进行计数；

通信异常监控模块，用于实时检测干扰导致的自动触发式错误报文，对通讯自恢复报文进行检测报警，记录通信异常次数；

报警监控模块，用于依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断；

并且，所述健康诊断模块进一步用于，依据所述施工效率、和/或所述存档数据、和/或所述线束故障数目、和/或所述通信异常次数、和/或报警次数对旋挖钻机进行健康自诊断。

9.根据权利要求8所述的监控系统，其特征在于，所述健康诊断模块进一步用于：

确定旋挖钻机健康自诊断评估规则，依据所述施工效率、所述存档数据、所述线束故障数目、所述通信异常次数和报警次数，通过人机界面系统一键式启动，给出自诊断的评分；并且，

确定施工效率的得分，并通过显示器显示；

确定旋挖钻机的未保养项，提示查看未保养点布局图和保养操作说明的入口；

提示查看旋挖钻机线束故障点位置及故障说明的入口；

提示发生通信异常的次数；

提示查看报警信息的入口；以及

显示各项检测指标的指导措施及建议。

10.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有如权利要求7至9中任一项所述的监控系统。