CN105518554B - 作业机械的运转数据收集装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种作业机械的运转数据收集装置，其即使在访问频率变少的情况下也能够保留异常发生时所记录的重要运转数据，并使记录容量省容量化。该作业机械的运转数据收集装置具有安装在作业机械上的多个传感器，作为运转数据而接收多个传感器的计测数据并将其记录到运转数据存储部中，其具备：通信处理部，其针对来自外部服务器的下载要求，将运转数据存储部中所记录的运转数据向外部服务器发送；访问历史记录管理部，其通过来自外部服务器的下载要求和将运转数据向外部服务器的发送，来管理运转数据存储部中所记录的运转数据的下载状况；和记录数据变更处理部，其根据访问历史记录管理部所取得的运转数据的下载状况，来变更运转数据存储部中所记录的运转数据的记录条件。

Description

作业机械的运转数据收集装置
技术领域
本发明涉及作业机械的运转数据收集装置，更具体地涉及搭载在作业机械上且谋求省容量化的作业机械的运转数据收集装置。
背景技术
在矿山等使用的大型挖掘机或翻斗卡车等作业机械(自行走式机械)为了土石挖掘作业或搬运作业等而在世界各地运作，但为了提高生产性，大多情况下要求连续运转。为了将阻碍该连续运转的故障防止于未然，已知一种状态监控系统，其在作业机械的发动机或液压系统等上安装传感器，由搭载在作业机械上的运转数据收集装置来收集积累表示作业机械的运转状况的传感器数据(以下称为运转数据)，根据运转数据通过预兆诊断处理迅速地掌握作业机械的异常。
在构成这种状态监控系统的运转数据收集装置中，有一种工程机械(作业机械)的运转数据收集装置，其不降低有关保养的信息的质量地减少收集积累的存储信息量，由此能够有效地收集表示工程机械(作业机械)的故障预兆的运转数据(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第WO2013/077309号
发明内容
在上述状态监控系统中具有两种方法，一种方法是从搭载在作业机械上的运转数据收集装置经由无线通信线路而由服务器取得运转数据并远程监控，另一种方法是维修人员前往现场的作业机械从运转数据收集装置直接下载、取得并确认运转数据。
从不间断地监控作业机械的观点来看优选前一种方法，但是根据作业机械所工作的矿山而通信基础设施不完备的地方还很多，因此采取后一种方法的情况也很多。在后一种情况下，由于是根据维修人员前往作业机械的访问频率来决定运转数据的回收频率，所以当出于某种原因使该访问频率变少时，有可能发生所收集的运转数据的量达到了运转数据收集装置的记录容量，在从外部下载之前覆盖删除了为了探明异常发生原因所必需的重要运转数据的情况。
另外，即使在采用了前一种方法的情况下，当作业机械移动到通信范围之外时，服务器与运转数据收集装置之间的通信连接也会中断而无法回收运转数据。若该服务器与运转数据收集装置之间的通信未连接时间变长，则会发生与后一种方法相同的问题，有丢失重要的运转数据之虞。
为了防止这些问题，可以考虑将运转数据收集装置的记录容量大型化，但由于要求了作业机械搭载零件的小型化和节省成本，所以实际上是很困难的。另外，若运转数据丢失，则无法检测作业机械的故障预兆，难以准确地将故障的发生防止于未然。
本发明是基于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种作业机械的运转数据收集装置，即使在访问频率变少的情况下也能够保留异常发生时所记录的重要运转数据，并使记录容量省容量化。
为了解决上述课题，例如采用权利要求书中记载的结构。本申请包括多个解决上述课题的方式，但若列举其中一例，则列举一种作业机械的运转数据收集装置，其具有安装在作业机械上的多个传感器，作为运转数据而接收所述多个传感器的计测数据并记录到运转数据存储部中，所述作业机械的运转数据收集装置的特征在于，具备：通信处理部，其针对来自外部服务器的下载要求，将所述运转数据存储部中所记录的所述运转数据向所述外部服务器发送；访问历史记录管理部，其通过来自所述外部服务器的下载要求和将所述运转数据向所述外部服务器的发送，来管理所述运转数据存储部中所记录的运转数据的下载状况；和记录数据变更处理部，其根据所述访问历史记录管理部所取得的所述运转数据的下载状况，来变更所述运转数据存储部中所记录的运转数据的记录条件。
发明效果
通过本发明，由于根据下载状况、运转数据存储部的空置容量和运转数据的信息新鲜度来调整所收集的运转数据的记录范围和记录间隔，所以即使在访问频率变少了的情况下，也能够保留未确认的重要运转数据，同时使记录容量省容量化。其结果是，由于能够通过预兆诊断处理迅速地掌握异常，所以能够高精度地将阻碍连续运转的故障防止于未然，从而提高作业机械的生产性。
附图说明
图1是表示具备本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的运转数据收集系统的构成的概念图。
图2是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的控制器网络的构成的概略结构图。
图3是表示具备本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的液压挖掘机的动作油冷却系统的整体概略结构的概略结构图。
图4是表示具备本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的液压挖掘机的发动机的冷却水系统及进气系统的整体概略结构的概略结构图。
图5是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的构成的概略结构图。
图6是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的运转数据的结构例的一例的图表。
图7是表示适用本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的作业机械中的构成系统和传感器信息的体系的一例的图表。
图8是表示在本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的诊断条件存储部中所存储的信息的一例的图表。
图9是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的诊断处理部所进行的处理内容的流程图。
图10是表示在本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的数据记录条件存储部中所存储的针对每个记录等级的记录条件表的一例的图表。
图11A是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的数据记录条件存储部的记录等级与可记录剩余容量之间的关系的特性图。
图11B是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的数据记录条件存储部的记录等级与从数据记录日起的经过天数之间的关系的特性图。
图12是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的数据记录处理部所进行的处理内容的流程图。
图13是表示在本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的运转数据存储部中所存储的信息的构成的一例的图表。
图14是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的记录数据变更处理部所进行的处理内容的流程图。
具体实施方式
以下，作为作业机械而以在矿山等使用的液压挖掘机(以下简称为“挖掘机”)或翻斗卡车(以下简称为“翻斗车”)为例，使用附图来说明本发明的作业机械的运转数据收集装置的实施方式。图1是表示具备本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的运转数据收集系统的构成的概念图。图2是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的控制器网络的构成的概略结构图。图3是表示具备本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的液压挖掘机的动作油冷却系统的整体概略结构的概略结构图。图4是表示具备本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的液压挖掘机的发动机的冷却水系统及进气系统的整体概略结构的概略结构图。
如图1所示，在矿山的采石场，使用了挖掘机1A或翻斗车1B等作业机械(自行机械)1，并使用了收集这些作业机械1的运转数据的运转数据收集系统300。在该运转数据收集系统300中，在采石场的附近或远程管理传感器201上设置有服务器200。另外，在作业机械1上搭载有利用GPS卫星405来取得本机械位置的位置取得装置(未图示)和各种传感器(未图示)。而且，搭载在各作业机械1上的运转数据收集装置100经由无线通信线路400向服务器200发送各种数据和诊断结果等。此外，附图标记401是固定站。
挖掘机1A是超大型的液压挖掘机，具有行驶体2、能够旋转地设于该行驶体2上的旋转体3、驾驶室4、和设于旋转体3的前部中央的前作业机5。前作业机5由能够转动地设于旋转体3上的动臂6、能够转动地设于该动臂6前端的斗杆7、和安装在该斗杆7前端的铲斗8构成。另外，运转数据收集装置100A设置在驾驶室4内，且在驾驶室4的上部等通讯良好的地方设置有天线102。另外，在挖掘机1A上设有控制器网络9，其用于收集与挖掘机1A的每个部位的动作状态有关的状态量。
另外，翻斗车1B具有形成主体的车架505、驾驶室504、前轮501及后轮502、能够以设于车架505后方部分的铰链销(未图示)为转动中心沿上下方向转动的货箱503、和使该货箱503沿上下方向转动的左右一对翻斗缸(未图示)。另外，在驾驶室504中设有控制器网络509，其用于收集与翻斗车1B的每个部位的动作状态有关的状态量。此外，运转数据收集装置100B设置在驾驶室504中，且在驾驶室504的上部等通讯良好的地方设置有天线102。
接着，使用图2说明挖掘机1A的控制器网络9的构成例。如图2所示，控制器网络9由发动机控制装置10、喷射量控制装置12、发动机监控装置13、用于操作行驶体2的电控制杆15、用于操作前作业机5的电控制杆16、根据电控制杆15、16的操作量来进行液压控制的电控制杆控制装置17、显示器18、显示控制装置19、键盘(keypad)14、液压监控装置23、和运转数据收集装置100构成。
发动机控制装置10是通过控制喷射量控制装置12来控制向发动机11(参照图3、图4)的燃料喷射量的装置。另外，发动机监控装置13通过各种传感器而取得与发动机11的动作状态有关的状态量来进行监控。作为用于检测发动机11的动作状态的传感器，发动机监控装置13例如连接有用于检测发动机的进气/排气系统的动作状态的传感器组20、和用于检测发动机的冷却水系统的动作状态的传感器组22。
虽然具体后述，但是在与发动机11的进气/排气系统关联的传感器组20中包括：设置在用于冷却吸入至发动机11中的空气的中间冷却器(intercooler)的出入口处的中间冷却器入口温度传感器T1(参照图4)；中间冷却器入口压力传感器P1(参照图4)；中间冷却器出口温度传感器T2(参照图4)；中间冷却器出口压力传感器P2(参照图4)；用于检测从发动机11排出的各汽缸(将汽缸数设为16)的排气温度的排气温度传感器T3(1)～T3(16)等。虽然具体后述，但是在与发动机11的冷却水系统关联的传感器组22中包括在用于冷却在发动机11内循环的冷却水的散热器的前后设置的散热器入口温度传感器T4和散热器出口温度传感器T5等。
发动机控制装置10与发动机监控装置13通过通信线路连接，另外，发动机监控装置13与运转数据收集装置100经由网络回路连接。通过采用这种结构，能够向运转数据收集装置100发送由各种传感器检测到的与发动机11的进气/排气系统和冷却水系统的动作状态有关的状态量。
显示器18设于驾驶室4内并显示液压挖掘机1A的各种运转信息。显示控制装置19与显示器18连接，并对显示进行控制。另外，键盘14与显示控制装置19连接，并通过操作员的操作输入来接收各种数据设定和显示器18的画面切换等。
液压监控装置23是对与液压挖掘机1A的液压系统的动作状态有关的状态量进行监控的装置。在液压监控装置23上连接有检测液压系统的动作状态的各种传感器，例如连接有用于检测动作油冷却系统的动作状态的传感器组24。虽然具体后述，但是在用于检测动作油冷却系统的动作状态的传感器组24中例如包括在用于冷却动作油的油冷却器的出口处设置的油冷却器出口温度传感器T12、和检测动作油的温度的动作油温度传感器T10等。
液压监控装置23与运转数据收集装置100经由网络回路连接，并构成为，能够向运转数据收集装置100发送由液压监控装置23检测到的与动作油冷却系统的动作状态有关的状态量。
运转数据收集装置100经由上述网络回路与液压监控装置23及发动机监控装置13连接，作为液压挖掘机1A的运转数据而从液压监控装置23接收液压系统的例如与动作油冷却系统的动作状态有关的传感器数据、和发动机11的例如与进气/排气系统或冷却水系统的动作状态有关的传感器数据。
另外，运转数据收集装置100经由天线102与服务器200连接，运转数据收集装置100所取得的运转数据能够经由无线网络从服务器200下载。
接着，使用图3对液压挖掘机1A的液压系统中的动作油冷却系统的整体概略结构进行说明。
图3中，附图标记11是搭载在液压挖掘机1A的旋转体3上的发动机；附图标记25是通过该发动机11的曲轴(未图示)的旋转驱动力并经由泵传动装置(pump transmission)26来驱动的主泵；附图标记27是通过从该主泵25排出的动作油驱动的致动器(例如动臂液压缸和斗杆液压缸等)。
另外，附图标记28是与主泵25的排出配管连接、并控制从主泵25向致动器27的动作油的流量及流向的控制阀；附图标记30是与上述主泵25同样地通过发动机11的曲轴的旋转驱动力并经由泵传动装置26来驱动、并生成用于切换驱动控制阀28的先导初始压力的先导泵；附图标记31是与该先导泵30的排出配管连接、并根据来自电控制杆控制装置17的控制信号对由先导泵30生成的先导初始压力进行减压而生成先导压的先导减压阀。
另外，附图标记33是设于控制阀28与动作油箱34之间且冷却动作油的油冷却器；附图标记36是产生冷却该油冷却器33的冷却风的油冷却器冷却风扇；附图标记37是驱动该油冷却器冷却风扇36的油冷却器风扇驱动马达；附图标记38是通过发动机11的曲轴(未图示)的旋转驱动力并经由泵传动装置26来驱动、并经由排出配管来供给用于驱动油冷却器风扇驱动马达37的动作油的油冷却器风扇驱动泵。
此外，在图3中，为了方便仅分别图示了一个致动器和与之对应的控制阀、先导减压阀，但实际上在液压挖掘机1A上搭载有多个致动器，并设有与之对应的多个控制阀和先导减压阀等液压设备。
接着，对图3的液压系统的动作油冷却系统中的各种传感器进行说明。在图3中，附图标记T10是动作油温度传感器，检测动作油箱34内的动作油温度。附图标记T11是油冷却器前面温度传感器，检测油冷却器33的油冷却器冷却风扇36前面的空气温度。附图标记T12是油冷却器出口温度传感器，设在油冷却器33的下游侧配管上，检测从油冷却器33流出的动作油的温度。
另外，附图标记P8是风扇马达入口压力传感器，检测向油冷却器风扇驱动马达37流入的动作油的压力。
返回至图2，将用于检测动作油冷却系统的动作状态的传感器组24中包括的各传感器所取得的状态量、即上述的由动作油温度传感器T10检测到的动作油温度、由油冷却器前面温度传感器T11检测到的油冷却器前面温度、由油冷却器出口温度传感器T12检测到的油冷却器出口温度、以及由风扇马达入口压力传感器P8检测到的风扇驱动马达入口压力这些传感器数据输入至液压监控装置23。然后，液压监控装置23将所输入的上述传感器数据作为与液压系统的动作油冷却系统有关的遥感数据，经由网络回路向运转数据收集装置100发送。
接着，使用图4对挖掘机1A的发动机11的冷却水系统及进气/排气系统的整体概略结构进行说明。
首先，对发动机11的冷却水系统进行说明。图4中，附图标记45是冷却水泵，利用发动机11的曲轴的旋转驱动力并经由泵传动装置26来驱动。附图标记46是散热器，对从冷却水泵45排出且水温因冷却发动机11而上升的冷却水进行冷却。另外，附图标记47是连接在散热器46的入口上的散热器入口配管，附图标记48是连接在散热器46的出口上的散热器出口配管。附图标记54是散热器冷却风扇驱动马达，通过来自未图示的风扇驱动泵的液压油来驱动。附图标记58是散热器冷却风扇，通过散热器冷却风扇驱动马达54来驱动，产生冷却散热器46的风。
接着，对图4的发动机的冷却水系统中的各种传感器进行说明。图4中，附图标记T6是散热器前面空气温度传感器，检测最靠近散热器46的散热器冷却风扇驱动马达54侧的空气温度。附图标记T4是散热器入口温度传感器，设在散热器入口配管47上，检测向散热器46流入的冷却水的温度。附图标记T5是散热器出口温度传感器，设在散热器出口配管48上，检测从散热器46流出的冷却水的温度。附图标记P6是风扇驱动马达入口压力传感器，设在通向散热器冷却风扇驱动马达54的入口配管上，检测向散热器冷却风扇驱动马达54流入的液压油的压力。
返回至图2，将用于检测发动机11的冷却水系统的动作状态的传感器组20中包括的各传感器所取得的状态量、即上述的由散热器前面空气温度传感器T6检测到的散热器前面空气温度、由散热器入口温度传感器T4检测到的散热器入口温度、由散热器出口温度传感器T5检测到的散热器出口温度、以及由风扇驱动马达入口压力传感器P6检测到的风扇马达入口压力这些传感器数据输入至发动机监控装置13。然后，发动机监控装置13将所输入的上述传感器数据作为与发动机11的冷却水系统有关的遥感数据经由网络回路向运转数据收集装置100发送。
接着，使用图4进行发动机11的进气/排气系统的说明。图4中，附图标记65是空气滤清器，附图标记66是涡轮，对从空气滤清器65吸入的空气进行增压。附图标记67是中间冷却器，对由涡轮66增压并吸入至发动机11的空气进行冷却。附图标记68是连接在中间冷却器67的入口上的中间冷却器入口配管，附图标记69是连接在中间冷却器67的出口上的中间冷却器出口配管。附图标记70是多个汽缸，设在发动机11上，吸入由中间冷却器67冷却后的空气并使之与燃料混合燃烧。附图标记71是对由这些多个汽缸70产生的燃烧气体进行排气的排气配管，附图标记72是消声器。
接着，对图4的发动机的进气/排气系统中的各种传感器进行说明。图4中，附图标记P1是中间冷却器入口压力传感器，设在中间冷却器入口配管68上，检测向中间冷却器67流入的空气的压力。附图标记T1是中间冷却器入口温度传感器，设在中间冷却器入口配管68上，检测向中间冷却器67流入的空气的温度。附图标记P2是中间冷却器出口压力传感器，设在中间冷却器出口配管69上，检测从中间冷却器67流出的空气的压力。附图标记T2是中间冷却器出口温度传感器，设在中间冷却器出口配管69上，检测从中间冷却器67流出的空气的温度。另外，附图标记T3是排气温度传感器，设在排气配管71上，检测发动机的排气温度。在发动机为16缸的情况下，针对每个缸设有排气温度传感器，从T3(1)到T3(16)共设置有16个。
返回至图2，将用于检测发动机11的进气/排气温度的动作状态的传感器组22中包括的各传感器所取得的状态量、即上述的由中间冷却器入口温度传感器T1检测到的中间冷却器入口温度、由中间冷却器入口压力传感器P1检测到的中间冷却器入口压力、由中间冷却器出口温度传感器T2检测到的中间冷却器出口温度、由中间冷却器出口压力传感器P2检测到的中间冷却器出口压力、以及由排气温度传感器T3(1)～T3(16)检测到的排气温度这些传感器数据输入至发动机监控装置13。然后，发动机监控装置13将所输入的上述传感器数据作为与发动机11的进气/排气系统有关的遥感数据经由网络回路向运转数据收集装置100发送。
接着，使用图5说明运转数据收集装置100的结构。图5是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的构成的概略结构图。
本发明的作业机械的运转数据收集装置100具备运转数据接收部110、诊断处理部112、诊断条件存储部114、数据记录处理部116、运转数据存储部118、数据记录条件存储部120、记录数据变更处理部122、访问历史记录管理部124、通信处理部126、和更新处理部130。
如图2所示，运转数据接收部110经由通信线路与发动机监控装置13及液压监控装置23连接，作为每个部位系统的状态量而接收各种传感器的计测数据并将其作为运转数据。
诊断处理部112输入由运转数据接收部110接收到的运转数据和来自诊断条件存储部114的诊断项目信息，并执行用于诊断作业机械的发动机和液压系统等每个部位系统的运转状态的诊断处理。
诊断条件存储部114存储有用于使诊断处理部112执行诊断处理的诊断项目信息。
数据记录处理部116接收由诊断处理部112诊断出的结果，并记录到运转数据存储部118中。另外，数据记录处理部116输入由运转数据接收部110接收到的运转数据和数据记录条件存储部120中所存储的记录条件，在基于从诊断处理部112接收到的诊断结果识别出异常发生状况的情况下，以针对相对于异常发生时刻的规定的时间宽度且针对规定的传感器项目来记录运转数据的方式动作。与该记录条件有关的时间宽度和传感器项目存储在数据记录条件存储部120中。
在运转数据存储部118中存储有数据记录处理部116所记录的运转数据和诊断结果。
通信处理部126进行如下处理：相对于来自外部服务器200的下载要求而向外部服务器200发送运转数据存储部118中所存储的运转数据和诊断结果，并且向更新处理部130发送从外部服务器200接收到的数据记录条件存储部120的更新信息文件。
更新处理部130进行如下处理：输入通信处理部126接收到的来自外部服务器200的更新信息文件，并以该更新信息文件为基础重写数据记录条件存储部120的内容。
访问历史记录管理部124进行管理由通信处理部126进行的向外部服务器200发送运转数据和诊断结果的历史记录的处理。具体地进行如下的处理：在通信处理部126向外部服务器200发送从运转数据存储部118提取出的运转数据和诊断结果之后，针对记录在运转数据存储部118中的该运转数据和诊断结果来记录与下载状况有关的管理信息(下载有无标志和下载日期和时间)。
记录数据变更处理部122进行如下处理：基于运转数据存储部118中所记录的运转数据和诊断结果的下载状况、从数据记录日期和时间起的经过天数、运转数据存储部118的剩余的可记录空置容量、和作为数据记录条件存储部120中所存储的记录条件的与记录等级有关的信息，来变更运转数据存储部118中所记录的运转数据和诊断结果的信息。
在数据记录条件存储部120中，存储有表示运转数据存储部118的能够记录的剩余容量与记录等级的关系的信息、和运转数据存储部118中所存储的数据的从记录日起的经过天数与记录等级的关系的信息。在此，所谓记录等级是指记录条件，数值越高表示记录信息量越多，作为参数而具有传感器项目和记录时间窗宽度。在数据记录条件存储部120中，还存储有该参数的设定值。
接着，使用附图来具体说明运转数据收集装置100进行的处理内容。图6是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的运转数据的结构例的一例的图表。图7是表示适用本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式的作业机械中的构成系统和传感器信息的体系的一例的图表。图8是表示在本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的诊断条件存储部中所存储的信息的一例的图表。图9是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的诊断处理部所进行的处理内容的流程图。图10是表示在本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的数据记录条件存储部中所存储的针对每个记录等级的记录条件表的一例的图表。图11A是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的数据记录条件存储部的记录等级与可记录剩余容量之间的关系的特性图。图11B是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的数据记录条件存储部的记录等级与从数据记录日起的经过天数之间的关系的特性图。图12是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的数据记录处理部所进行的处理内容的流程图。图13是表示在本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的运转数据存储部中所存储的信息的构成的一例的图表。图14是表示本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式中的记录数据变更处理部所进行的处理内容的流程图。
运转数据接收部110经由图2所示的通信线路与发动机监控装置13及液压监控装置23连接，并作为每个部位系统的状态量而接收各种传感器的运转数据。
图6表示运转数据接收部110从作业机械1接收到的运转数据的结构例。运转数据由将部位系统ID、传感器ID和传感器值作为一个整体来构成的信息主体、和通过运转数据收集装置100的未图示的内部计时器计测出的该信息的接收日期和时间而构成。在此，部位系统ID是用于对安装在对象传感器上的部位系统进行特定的ID，传感器ID是用于从安装在对象部位系统上的传感器中将对象传感器唯一地特定的ID。传感器值表示通过由部位系统ID和传感器ID特定的唯一传感器得到的计测值。
图7示出作业机械中的主要构成和传感器信息的体系的一例。如图7所示，作为部位系统而具有发动机进气系统、发动机排气系统、发动机冷却系统和动作油冷却系统等；作为各个部位系统ID而分配有m1、m2、m3、m4等。另外，在各部位系统上，为了确认运转状况而安装有用于计测多个物理量的传感器。
例如，关于发动机进气系统(m1)，安装有中间冷却器入口温度传感器、中间冷却器入口压力传感器、中间冷却器出口温度传感器、和中间冷却器出口压力传感器，作为各个传感器ID而分配有T1、P1、T2、P2。因此，关于安装在作业机械1上的传感器，根据部位系统ID与传感器ID的组合能够将对象传感器唯一地特定。
接着，使用图8对诊断条件存储部114中所存储的信息进行说明。在诊断条件存储部114中，存储有用于使诊断处理部112执行诊断处理的与诊断项目有关的信息。在此，所谓诊断项目是指与作为诊断对象的每个部位的异常现象有关的项目，为了检测各个异常而独立地执行诊断处理。
如图8所示，与诊断项目有关的信息例如作为诊断对象部位而存储有发动机和液压系统；作为发动机的诊断内容而存储有冷却系统异常、进气系统异常和排气系统异常。另外，作为液压系统的诊断内容而存储有动作油冷却异常。
另外，作为诊断处理间隔而存储有对每个诊断项目执行诊断处理的执行时间间隔。在输入传感器项目中，存储有用于针对每个诊断项目检测各个异常的输入传感器项目、和每种动作模式下的正常平均值与正常离散值。在图8中，举例说明了诊断部位为发动机，诊断内容为进气系统异常时的输入传感器项目和每种动作模式下的正常平均值与正常离散值。关于利用这些信息的诊断方法，详见后文的诊断处理部112的内容说明。
接着，使用图9对运转数据收集装置100的诊断处理部112执行的处理内容进行说明。
诊断处理部112从诊断条件存储部114读取诊断条件(与诊断项目有关的信息)(步骤S1000)。
诊断处理部112确认是否从运转数据接收部110接收到了运转数据(步骤S1100)。在此，在没有接收到的情况下，判断为否(NO)并返回至步骤S1000，然后再次进行运转数据的接收确认。在从运转数据接收部110接收到运转数据的情况下，判断为是(YES)并前进至步骤S1200。
在步骤S1100中，当判断为是的情况下，诊断处理部112针对如下诊断条件中所记载的每个诊断项目进行步骤S1200和步骤S1300的处理，该诊断条件是图8所示的诊断条件存储部114中所存储的诊断条件。
诊断处理部112进行乖离度的计算(步骤S1200)。关于乖离度的计算方法说明如下。
将某诊断项目的N个输入传感器数据设为d1(t)、d2(t)、……dN(t)。另外，若将图8的诊断条件存储部114中所存储的动作模式m(m＝1、2、……M)中的传感器i的正常平均值、正常离散值分别设为μmi、σmi，则通过这些值来对每种动作模式的乖离度L(t,m)进行计算。
而且，接着，在M个动作模式的乖离度L(t,m)(m＝1、2、……M)中将最小的乖离度m＝m(Lmin)重新特定为对象诊断项目中的动作模式，并将此时的乖离度采用为时刻t时的乖离度L(t)。该乖离度L(t)是计算作为诊断对象的传感器数据从正常基准值的中心以何种程度分离的值，由相对于正常离散值的比例来表示。因此，在利用正态分布进行假定的情况下，能够将比3大的情况判断为异常，若不足3则判断为正常。
另外，能够计算在作为诊断对象的N个传感器数据d1(t)、d2(t)、……dN(t)中哪个传感器对乖离度L(t)做出最大贡献，由此，能够针对由多个传感器构筑的模型来特定对异常做出最大贡献的传感器，并推断异常发生原因。
返回图9，诊断处理部112向数据记录处理部116输出对每个诊断项目计算出的时刻t的乖离度L(t)的计算结果(步骤S1300)。
诊断处理部112在结束步骤S1300的处理后，再次返回至步骤S1100执行运转数据的接收。
返回图5，对数据记录处理部116执行的处理进行说明。数据记录处理部116基于从诊断处理部112接收到的诊断结果来识别每个诊断项目的异常发生状况。然后，仅在异常发生时进行将诊断结果和从运转数据接收部110接收到的运转数据记录到运转数据存储部118中的处理。此时，数据记录处理部116读取数据记录条件存储部120中所存储的信息即运转数据的记录条件，并依照该条件执行写入处理。
在此，在数据记录条件存储部120中存储有大概三种类型的信息，即(1)针对每个记录等级的记录条件表；(2)与运转数据存储部118的可记录剩余容量对应的记录等级的相关信息；和(3)与从数据记录日起的经过天数对应的记录等级的相关信息。在此，记录等级表示与记录的传感器项目和以时间窗宽度作为参数的记录信息量有关的等级。
数据记录处理部116参照上述(1)针对每个记录等级的记录条件表来执行运转数据的记录处理。其他两种类型的信息供后述的记录数据变更处理部122参照。
图10表示数据记录条件存储部120中所存储的针对每个记录等级的记录条件表的一例。该每个记录等级的记录条件表针对每个诊断项目都设定有各记录等级下的记录时间窗宽度和传感器项目。在此，记录时间窗宽度表示以异常发生时刻为基准的运转数据的记录时间宽度，传感器项目表示具体记录的内容。即，通过将各记录等级的时间窗宽度和传感器项目反映到运转数据的记录中，能够进行信息量的调整。
接着，使用图12对运转数据收集装置100的数据记录处理部116执行的处理内容进行说明。
数据记录处理部116从数据条件存储部120读取针对每个记录等级的记录条件表(步骤S2000)。在此，作为每个诊断项目的记录等级，参照等级3的信息(记录时间窗宽度和传感器ID)。数据记录处理部116在后述的步骤S2400的写入处理阶段中，进行基于该等级3的信息的处理，但不执行基于其他等级的信息的处理。
数据记录处理部116确认是否从运转数据接收部110接收到了运转数据(步骤S2100)。在此，在没有接收到的情况下，判断为否并返回至步骤S1000，然后再次进行运转数据的接收确认。在从运转数据接收部110接收到运转数据的情况下，至少对步骤S2000中所读取的记录等级3下的每个诊断项目的记录时间窗宽度中最大时间宽度量的运转数据进行缓冲记忆，并且判断为是而前进至步骤S2200。
数据记录处理部116在确认了接收来自运转数据接收部110的运转数据之后，确认是否从诊断处理部112接收到了诊断结果(步骤S2200)。在此，在没有接收到的情况下，判断为否并返回至步骤S2200，然后再次进行诊断结果的接收确认。在从诊断处理部112接收到诊断结果的情况下，判断为是并前进至步骤S2300。
数据记录处理部116判断诊断结果是否异常(步骤S2300)。具体地说，在从诊断处理部112接收到的每个诊断项目的诊断结果中确认乖离度，并判断乖离度是否大于3。在此，在乖离度大于3的情况下，判断为异常，成为是的判定并前进至步骤S2400，在乖离度不足3的情况下，判断为正常，成为否的判定并返回至步骤S2100执行新的运转数据的接收处理。
数据记录处理部116在步骤S2300中将诊断结果判断为异常的情况下，执行向运转数据存储部118的写入处理(记录处理)(步骤S2400)。
在此，向运转数据存储部118中记录的内容是，判断为异常的诊断项目中的诊断结果(乖离度)、和在该诊断项目中设定为记录等级3的传感器项目(传感器ID)的运转数据。另外，记录如下时间长度的运转数据，该时间长度是在设定为记录等级3的记录时间窗宽度中设定的时间长度。该记录时间窗宽度从异常发生时间点起沿过去及未来的方向来记录时间宽度为(记录时间窗宽度/2)的运转数据。因此，在缓冲记忆的运转数据中，仅提取设定为记录等级3的传感器ID的运转数据，并仅记录(记录时间窗宽度/2)的时间长度。然后，接着直到经过了(记录时间窗宽度/2)的时间长度为止，无条件地在运转数据存储部118中记录同一传感器ID的运转数据。
图13表示数据记录处理部116所记录的运转数据存储部118的内容的一例。如图13所示，运转数据存储部118中所记录的内容大致分为表头部和数据部。在表头部中记录有信息管理编号、记录日期和时间、诊断项目ID、下载有无标志、下载日期和时间、和记录等级。另外，在数据部中记录有诊断结果和运转数据。在诊断结果中记录有时间标记(timestamp)和乖离度，在运转数据中记录有时间标记、传感器ID、和传感器值。
将由图13所示的表头部与数据部构成的集合称为一个履历(record)，一个履历为每个诊断项目的相对于发生一次异常的写入单位。但是，在连续发生异常的情况下，将该连续的异常记为一次。即，当数据记录处理部116因某个诊断项目而检查到连续的异常时，针对记录条件表的设定为记录等级3的传感器ID记录有异常发生前的(记录时间窗宽度/2)量、正发生异常的量、和异常结束后的(记录时间窗宽度/2)量的这些运转数据的部分成为一个履历。
图13所示的表头部的信息管理编号是用于对该履历进行唯一特定的编号。另外，表头部的记录日期和时间是，开始记录该履历时的运转数据收集装置100的内部计时器示出的日期和时间。在诊断项目ID中记录有检查到异常发生的诊断项目ID。对于下载有无标志，在数据记录处理部116写入的阶段中记录“无”，并在下载日期和时间中存储有表示“NULL”的数据。然后，对于记录等级，在数据记录处理部116写入的阶段中记录了“3”。
图13所示的数据部的诊断结果成为乖离度大于3的结果，对此与时间标记一起记录。在此，时间标记反映运转数据的接收日期和时间，并记录诊断处理中所利用的运转数据的接收日期和时间。
返回图5，对从外部服务器200接收到数据的下载要求时的运转数据收集装置100的动作内容进行说明。
对数据记录处理部116执行的处理进行说明。运转数据收集装置100的通信处理部126在从外部服务器200接收到运转数据及诊断结果的下载要求时，执行从运转数据存储部118检索作为要求对象的数据并向外部服务器200发送的处理。在此，要求下载的单位是将运转数据存储部118中所记录的表头部和数据部打包后的一个履历单位。
通信处理部126当发送完某个履历的数据时，将所发送的履历的表头部中所记录的信息管理编号发送至访问历史记录管理部124。接收到该信息管理编号的访问历史记录管理部124对运转数据存储部118的该信息管理编号的履历的表头部进行访问，将下载标志从“无”变更成“有”，并在下载日期和时间上记录基于运转数据收集装置100的内部计时器示出的下载日期和时间。
此时，若下载标志已是“有”的话则保持原样即可。另外，关于下载日期和时间，在已进行过下载的情况下记录最新的下载日期和时间。
接着，对运转数据收集装置100从外部服务器200接收到数据记录条件存储部120的更新用信息文件时的动作内容进行说明。
通信处理部126在接收到数据记录条件存储部120的更新用信息文件后，向更新处理部130发送该更新用信息文件。
更新处理部130基于该更新信息文件中所记载的内容来更新数据记录条件存储部120中所存储的针对每个记录等级的记录条件表、与运转数据存储部118的可记录剩余容量对应的记录等级的相关信息、和与从数据记录日起的经过天数对应的记录等级的相关信息。
接着，使用图14对运转数据收集装置100的记录数据变更处理部122执行的处理内容进行说明。
记录数据变更处理部122读取数据记录条件存储部120的信息(步骤S3000)。虽然数据记录处理部116仅参照数据记录条件存储部120中所存储的信息之一即针对每个记录等级的记录条件表，但是记录数据变更处理部122还参照数据记录条件存储部120中所存储的其他两个信息(与运转数据存储部118的可记录剩余容量对应的记录等级的相关信息、和与从数据记录日起的经过天数对应的记录等级的相关信息)。
在此，图11A示出与数据记录条件存储部120中所存储的运转数据存储部118的可记录剩余容量对应的记录等级的相关信息，图11B示出与数据记录条件存储部120中所存储的从数据记录日起的经过天数对应的记录等级的相关信息。对于运转数据存储部118中所记录的各履历来说，这些信息是用于根据空置容量的状况和信息的新鲜度来变更记录等级的设定信息。
与相对于可记录剩余容量的记录等级有关的信息是如下的设定信息，其用于根据运转数据存储部118的空置容量相对于整体容量的比例，来变更尚未下载的履历的记录等级。例如，如图11A所示，若空置容量变成80％以下的话，则将记录等级从“3”改成“2”，若变成60％以下的话，则将记录等级从“2”改成“1”。然后，若空置容量变成20％以下的话，则将记录等级从“1”改成“0”。
另一方面，与从数据记录日起的经过天数对应的记录等级的相关信息是如下的设定信息，其用于针对运转数据存储部118中所记录的履历中尚未下载的履历，根据从数据记录日起的经过天数来变更记录等级。例如，如图11B所示，在从数据记录日起的经过天数经过了一个月的情况下，将记录等级从“3”改成“2”，在经过了两个月的情况下将记录等级从“2”改成“1”。然后，在从数据记录日起的经过天数经过了三个月的情况下，将记录等级改成“0”。
返回图14，记录数据变更处理部122在步骤S3000中读取了数据记录条件存储部120的信息之后，计算运转数据存储部118的空置容量，并计算该空置容量相对于整体容量的比例(步骤S3100)。在此，所谓的运转数据存储部118的空置容量是将已完成下载的履历也看作可记录容量来计算的。
记录数据变更处理部122在步骤S3100中算出运转数据存储部118的空置容量比例之后，对运转数据存储部118中所记录的每个记录履历执行步骤S3200以后的处理。
记录数据变更处理部122判断该履历是否已下载(步骤S3200)。具体地说，参照作为对象的记录履历的表头部的下载有无标志，确认有无下载。在此，若下载有无标志为“有”，则为是的判定，且该记录履历的处理结束；若下载有无标志为“无”，则为否的判定，并前进至步骤S3300。
记录数据变更处理部122相对于下载有无标志为“无”的记录履历，而计算来自履历记录部的经过天数(步骤S3300)。具体地说，参照对象履历的表头部的记录日期和时间，并取得基于运转数据收集装置100的内部计时器示出的当前日期和时间。然后，执行当前日期和时间相对于记录日期和时间的差量运算，从而算出经过天数。
记录数据变更处理部122计算该履历的记录等级(步骤S3400)。具体地说，根据由步骤S3100算出的运转数据存储部118的空置容量比例、由步骤S3300算出的从履历记录日期和时间起的经过天数、和由步骤S3000读取的数据记录条件存储部120的信息，来计算应变更记录等级。
记录数据变更处理部122基于图11A所示的与数据记录条件存储部120中所存储的运转数据存储部118的可记录剩余容量对应的记录等级的相关信息、和图11B所示的与从数据记录日起的经过天数对应的记录等级的相关信息，来计算基于各信息的记录等级。记录数据变更处理部122从算出的两个记录等级中采用值较大的记录等级。
记录数据变更处理部122判断由步骤S3400采用的记录等级与作为对象的记录履历的表头部中所存储的记录等级是否一致(步骤S3500)。在此，若记录等级一致，则判断为是，且该记录履历的处理结束。另一方面，若记录等级不一致，则判断为否，并前进至步骤S3600。
在步骤S3500中若判断为记录等级不一致，则记录数据变更处理部122执行记录数据变更处理(步骤S3600)。具体地说，首先，将表头部的记录等级变更成新求出的记录等级。然后，基于表头部的诊断项目ID和新求出的记录等级，从数据记录条件存储部120中所存储的每个记录等级的记录条件表中，提出对象记录等级下的传感器ID和记录窗宽度。然后，记录数据变更处理部122执行基于这些信息来变更数据部的运转数据中的记录信息的处理。
在记录等级下降了的情况下传感器ID向变少的方向变更，由此执行将未被提取的传感器ID的运转数据消除的处理。另外，记录窗宽度向变窄的方向变更，由此执行将记录窗宽度的前后记录数据删除的处理。
在步骤S3600的处理结束之后，执行下一个记录履历中的步骤S3200以后的处理。在所有记录履历的处理结束之后，返回至步骤S3100。
根据上述本发明的作业机械的运转数据收集装置的一个实施方式，由于根据下载状况、运转数据存储部的空置容量和运转数据的信息新鲜度来调整所收集的运转数据的记录范围和记录间隔，所以即使在访问频率变少的情况下，也能够保留未确认的重要运转数据，同时使记录容量省容量化。其结果是，由于能够通过预兆诊断处理迅速地掌握异常，所以能够高精度地将阻碍连续运转的故障防止于未然，从而提高作业机械的生产性。
此外，本发明并不限定于上述实施例，还包括各种变形例。例如，上述实施例为了便于理解本发明而进行了具体说明，但并不限定于必须具备所说明的所有结构。另外，上述的各结构、功能、处理部、处理机构等也可以通过例如在集成电路上设计等而由硬件来实现其中的一部分或全部。另外，上述的各结构、功能等还可以通过由处理器来解释并执行实现各个功能的程序而由软件来实现。
附图标记说明
1 作业机械
2 行驶体
3 旋转体
4 驾驶室
5 前作业机
6 动臂
7 斗杆
8 铲斗
9 控制器网络
10 发动机控制装置
11 发动机
12 喷射量控制装置
13 发动机监控装置
14 键盘
15 行驶体操作用电控制杆
16 前作业机操作用电控制杆
17 电控制杆控制装置
18 显示器
19 显示控制装置
20 发动机进气/排气系统传感器组
22 发动机冷却水系统传感器组
23 液压监控装置
24 动作油冷却系统传感器组
25 主泵
26 泵传动装置
27 致动器
28 控制阀
30 先导泵
31 先导减压阀
33 油冷却器
34 动作油箱
36 油冷却器冷却风扇
37 油冷却器风扇驱动马达
38 油冷却器风扇驱动泵
45 冷却水泵
46 散热器
47 散热器入口配管
48 散热器出口配管
54 散热器冷却风扇驱动马达
58 散热器冷却风扇
65 空气滤清器
66 涡轮
67 中间冷却器
68 中间冷却器入口配管
69 中间冷却器出口配管
70 汽缸
71 排气配管
72 消声器
100 运转数据收集装置
102 天线
110 运转数据接收部
112 诊断处理部
114 诊断条件存储部
116 数据记录处理部
118 运转数据存储部
120 数据记录条件存储部
122 记录数据变更处理部
124 访问历史记录管理部
126 通信处理部
130 更新处理部
200 服务器

Claims (5)

1.一种作业机械的运转数据收集装置，其具有安装在作业机械上的多个传感器，作为运转数据而接收多个所述传感器的计测数据并记录到运转数据存储部中，所述作业机械的运转数据收集装置的特征在于，具备：
通信处理部，其针对来自外部服务器的下载要求，将所述运转数据存储部中所记录的所述运转数据向所述外部服务器发送；
访问历史记录管理部，其通过来自所述外部服务器的下载要求和将所述运转数据向所述外部服务器的发送，来管理所述运转数据存储部中所记录的运转数据的下载状况；和
记录数据变更处理部，其根据所述访问历史记录管理部所取得的所述运转数据的下载状况，来变更所述运转数据存储部中所记录的运转数据的记录条件，
所述记录数据变更处理部根据所述访问历史记录管理部所取得的所述运转数据的下载状况，来变更所述运转数据存储部中所记录的运转数据的时间长度的记录数据范围和传感器项目。
2.根据权利要求1所述的作业机械的运转数据收集装置，其特征在于，还具备数据记录条件存储部，其存储所述运转数据存储部的能够记录的剩余容量的信息，
所述记录数据变更处理部根据所述数据记录条件存储部中所存储的所述运转数据存储部的能够记录的剩余容量，来变更所述运转数据存储部中所记录的运转数据的记录条件。
3.根据权利要求2所述的作业机械的运转数据收集装置，其特征在于，所述数据记录条件存储部存储以所述运转数据存储部中所记录的运转数据的记录日为基点的经过天数的信息，
所述记录数据变更处理部根据所述数据记录条件存储部中所存储的以所述运转数据存储部中所记录的运转数据的记录日为基点的经过天数，来变更所述运转数据存储部中所记录的运转数据的记录条件。
4.根据权利要求1所述的作业机械的运转数据收集装置，其特征在于，还具备：
诊断处理部，其根据所述运转数据来诊断构成所述作业机械的多个部位系统的每一个的运转状态；和
数据记录处理部，其根据由所述诊断处理部诊断的结果来识别异常发生状况，在识别出异常发生状况的情况下，限定于包含异常发生时刻在内的规定时间范围内，并将运转数据记录到所述运转数据存储部中。
5.根据权利要求4所述的作业机械的运转数据收集装置，其特征在于，所述诊断处理部对包括发动机系统和液压系统的对象部位系统进行诊断处理。
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