CN108093029B - 过滤器元件分析系统和相关联的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及过滤器元件分析系统和相关联的方法。一种用于分析车辆内的过滤器元件的过滤器元件分析系统，该系统包括：各种过滤器传感器，以便提供关于各种过滤器元件参数的信息；定位器，其被配置成提供车辆位置信息以使得关于车辆环境的状况可以被跟踪且与该位置相关；以及装置，其用于将信息传送至远程服务器以用于分析和跟踪关于环境状况的过滤器元件信息以使得过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或粒子负荷以及更换时间线可以被计算和更新以便提供过滤器元件状况的更准确的预测模型。还提供了关于需要和安排对特定过滤器元件的更换或清洁的警示。

Description

过滤器元件分析系统和相关联的方法

技术领域

本公开总体上涉及监测系统的领域，并且更特别地涉及大型设备和车辆中的过滤监测系统。

背景技术

当在极端状况下使用大型机动机械装置，并且特别是在车辆领域时，确保在它们各自的引擎中利用的空气是清洁的以便避免损坏机器是特别有利的。众所周知，当过滤器元件被定期更换或清洁时这些机器以最佳方式操作，并且在确保平滑操作的同时过早变更或清洁过滤器元件可以导致不必要的停机时间，归因于更换成本的过量成本，或在不必要的清洁操作期间对过滤器元件的损坏。此外，在特定环境中，可能经常要求几乎不断的监督以便精确地确定特定过滤器元件何时需要更换或清洁。太经常地变更过滤器元件导致额外的停机时间、对过滤器元件的损坏、以及总成本用。同样地，不以适当的间隔变更可以引起损坏。

虽然常规过滤器元件通常具有对于应该何时更换过滤器元件的指南（诸如特定时间线），但是取决于各种各样的潜在操作状况这些指南可能或者可能不反映实际过滤器元件状态或粒子负荷。本申请的预期益处之一寻求在降低不必要的停机时间的同时优化过滤器元件清洁和更换。

发明内容

在本文中所设想的是一种过滤器元件分析系统，其被配置成帮助对过滤器元件清洁和维护的适当定时和安排，特别在操作于范围广泛的状况下的设备系统（例如耕作或收割设备）内，其中所述状况在很大程度上依赖于位置和环境状况。将领会到，空气中的粒子计数可以取决于农作物类型、土壤类型、各种天气状况或如本领域技术人员将领会到的任何数目的附加因素而大幅变化。还将领会到，这些类型的系统经常包括具有一个或多个过滤器元件的大型且鲁棒的空气过滤系统，所述过滤器元件进行清洁和/或更换二者能够是昂贵的。另外，清洁操作经常能够引起意外损坏并且因此要求这些大型过滤器元件的过早更换，这是过度成本的来源。另外，太经常地变更过滤器元件可以导致归因于不必要的设备停机时间的大量的浪费工时和农作物浪费。

为了说明的目的而将主要关于空气过滤器元件来讨论本发明的过滤器元件分析系统，然而将领会到诸如油或其他流体过滤器元件的其他过滤器元件可以类似地受益于本发明的各种方面。照此，本发明的各方面可以类似地应用于各种环境中的其他过滤系统，包括HVAC和其他过滤系统。

相应地，如本文中所设想的过滤器元件分析系统因此可以包括过滤器元件，该过滤器元件被提供在诸如车辆或其他设备的系统中所提供的过滤器外壳内。该过滤器外壳可以包括进口和出口，该进口接收受污染的流介质（即脏的空气），并且该出口提供经过滤的流介质（即清洁空气）。然后可以在过滤器外壳内或在其周围提供一个或多个过滤器传感器，每个传感器都被配置成生成与各种过滤器元件参数相关的信号。该系统然后可以进一步包括基于多蜂窝塔信息来定位的位置确定机构诸如GPS，或用于输入位置信息的用户输入界面。该位置确定机构然后可以被配置以便提供关于车辆的位置信息。

该系统还可以包括一个或多个控制单元、具有处理部的至少一个主要控制单元、多个模拟和数字传感器以及无线通信机构（诸如无线通信无线电/调制解调器）。在这样的实施例中，处理单元可以被配置成从一个或多个过滤器传感器接收过滤器元件参数并且使用无线通信机构将该过滤器元件参数传送至远程服务器。该远程服务器可以包括远程处理单元，和非瞬时计算机可读介质。该远程服务器然后可以接收与围绕车辆的环境相关的一个或多个环境参数。该远程服务器然后可以通过无线网络从控制单元接收过滤器元件参数，并且使用过滤器元件参数和环境参数二者来确定过滤器元件的状态或粒子负荷。一旦过滤器元件的状态或粒子负荷被确定，就可以将它传送回到该一个或多个控制单元。

在一些实施例中，可以提供次级控制单元（诸如位于座舱内或在过滤器外壳周围的界面），其可以包括被配置成显示关于过滤器元件的状态或粒子负荷的信息的显示器。在一些这样的实施例中，可以利用无线通信将该主要控制单元操作连接至次级控制单元，并且该次级控制单元被配置成将过滤器元件参数传送至远程服务器。

在一些备选实施例中，可以利用无线通信将该主要控制单元操作连接至远程服务器，并且可以利用无线通信将该次级控制单元操作连接至远程服务器，其中该次级控制单元被配置成接收并显示关于过滤器元件的状态或粒子负荷的信息。在一些实施例中，该次级控制单元可以被提供为移动智能设备，其设有加载在其上的移动应用，其中该移动智能设备可以接收用户输入并与主要控制单元无线通信，或者直接地、通过无线通信网络或者通过因特网连接。该智能设备上的应用可以从服务器接收通知，所述通知基于多个传感器收集的和非收集的数据用以确定各种建议或警告，诸如临界过滤器状态、粉尘负荷水平、剩余的过滤器寿命、以及预测维护次数。

在一些备选实施例中，该远程服务器可以利用过滤器元件的全局位置来访问来自在线数据库的期望环境参数。诸如关于设备的位置周围的位置的天气信息，诸如最近的降雨、湿度、急流参数和位置、风速、阵风、当前天气状况等等。在一些类似实施例中，可以通过在车辆或设备周围提供一个或多个环境传感器来获得各种环境状况。该一个或多个环境传感器然后可以被配置成通过一个或多个控制单元等等向远程服务器提供与关于紧挨着设备的环境的至少一个环境参数相关的信号。

还将领会到，各种传感器（或者环境传感器或者过滤器传感器）都可以被配置成利用无线通信将它们各自的信号传送给一个或多个控制单元。

在又附加的实施例中，该一个或多个控制单元可以包括用户输入界面，其中该用户输入界面可以被配置成从用户或操作员接收一个或多个环境参数或过滤器元件参数。可能对过滤器元件特性有影响的一些示例性参数可以包括车辆活动、农作物类型、土壤类型、土壤含水量、土壤PH水平、视觉过滤器元件状态或粒子负荷、声音、车辆响应能力、或如本领域技术人员将领会到的任何数目的其他参数。

在又附加的实施例中，该主要控制单元还可以包括本地非瞬时计算机可读介质，其被配置成存储关于服务寿命信息的历史数据，所述服务寿命信息基于一个或多个备选过滤器元件与类似相关联过滤器元件参数或与该备选过滤器元件中的每一个相关的工作状况来计算。

在各种实施例中，传感器可以包括压力传感器、加速度计、流量传感器、应变传感器、湿度传感器、空气质量流量、温度、粒子计数器、湍流传感器、光谱测定计、声音、车辆操作参数和光学传感器。

而且，本文中所设想的以及图7中图示的是一种用于分析车辆内的过滤器元件的方法，该方法包括各种步骤，诸如：提供具有一个或多个过滤器元件的车辆；在过滤器元件周围提供一个或多个过滤器元件传感器；提供位置确定机构；从一个或多个过滤器传感器中的每一个接收信号，该信号与一个或多个过滤器元件参数相关；接收关于具体车辆位置的位置信息；接收关于与具体车辆位置周围的环境相关的一个或多个环境参数的信息；以及基于该一个或多个过滤器元件参数以及一个或多个环境参数来确定该过滤器元件的状态或粒子负荷。在一些这样的实施例中，可以通过无线网络来将该过滤器元件参数传送至远程服务器，其中通过远程服务器来远程计算对过滤器元件的状态或粒子负荷的确定。在一些这样的备选实施例中，为了由处于本地层级的一个或多个控制单元在本地确定过滤器元件的状态或粒子负荷，可以利用过滤器元件参数，其中在该确定中产生的参数稍后被传送至远程服务器以用于对具有对各种本地控制单元所使用的局部算法的定期更新的已更新算法的分析和存储。

该方法可以备选地包括以下步骤：提供用户输入界面；以及通过用户输入界面从用户接收环境参数中的一个或多个。

此外，该方法可以包括以下步骤：在车辆周围提供一个或多个环境传感器；以及从车辆周围的一个或多个环境传感器接收与一个或多个环境参数相关的信号。

在又附加的实施例中，分析车辆内的过滤器元件的方法可以包括以下步骤：提供显示器；以及通过无线网络将所确定的过滤器元件的状态或粒子负荷从远程服务器传送至显示器。

在本文中所设想的一些附加实施例中，可以提供一种用于车辆的备选过滤器元件分析系统，其可以包括：过滤器元件；过滤器外壳；粘贴到过滤器元件或过滤器外壳的可扫描标签；扫描和输入设备，其被配置成从扫描该可扫描标签来获得数据；远程服务器，其被配置成经由无线网络从扫描和输入设备接收扫描和输入的信息，其中该远程服务器进一步包括远程处理器和非瞬时计算机可读介质，该远程处理器被配置成基于从扫描的标签和与远程服务器通信的环境参数数据库检索的数据来确定过滤器元件分析。

在一些这样的实施例中，该备选过滤器元件分析可以基于到扫描和输入设备中的用户输入信息。这样的输入可以包括环境属性信息，诸如湿度、温度、风速、农作物类型、土壤类型、位置、海拔和土壤水分水平。用户还可以输入关于视觉或用户体验信息的信息（诸如过滤器元件状态或粒子负荷、外观、声音、车辆响应能力或最好由用户来认识且难以使用传感器来查明的其他参数）。

在一些这样的实施例中，可扫描标签可以包括：条形码、QR码、无源RFID标签、有源RFID标签或NFC标签。

在各种相关实施例中，该扫描和输入设备可以自动接收位置信息，其中该远程服务器接收位置信息，并且询问第三方天气数据库来获得天气状况参数，其部分地远程处理器使用来确定过滤器元件状态或粒子负荷。

在一些这样的实施例中，该远程服务器可以发送过滤器元件分析数据和来自扫描的标签的数据以使其被添加到环境参数数据库。

在一些实施例中，该远程服务器可以经由无线网络传送过滤器元件分析数据以使其被显示在本地计算设备上，该本地计算设备可以是智能电话、个人计算机、简单的显示器等等。

还将领会到，在本文中设想一种使用前述备选系统来分析过滤器元件的方法，其中该方法包括以下步骤：扫描粘贴到设置在车辆的过滤器外壳内的过滤器元件的可扫描标签；将与扫描的标签相关联的数据传送至远程服务器，其中该远程服务器由远程处理器和非瞬时计算机可读介质组成；将车辆周围的环境信息传送至远程服务器；以及基于与扫描的标签相关联的数据、环境信息和环境参数数据库来确定过滤器元件分析。

在一些这样的实施例中，该方法可以包括以下可选步骤：将过滤器元件分析、被扫描的标签数据和环境信息记录到环境参数数据库。

在一些这样的实施例中，该环境信息可以是从湿度、温度、风速、农作物类型、土壤类型、位置、海拔和土壤水分水平中选择。

在又附加的实施例中，该方法可以包括获得车辆操作参数信息的步骤，其中该车辆操作参数信息被进一步包括在确定过滤器元件分析步骤中。

在一些实施例中，可以通过一个或多个传感器的使用来自动检测环境信息的一部分。备选地或附加地，可以经由第三方数据库来自动获得环境信息的一部分，其中该远程服务器获得关于过滤器元件的位置信息，将该位置信息发送至第三方数据库并且基于位置从第三方数据库检索环境信息。

在一些实施例中，可以将该过滤器元件分析从远程服务器传送至用于显示过滤器元件分析结果的本地计算设备。

将领会到，确定步骤可以提供在清洁之前的估计时间或在更换之前的估计时间。

在本发明的又另一实施例中，设想一种过滤器元件清洁和更换建议系统，其包括：具有远程处理器和非瞬时计算机可读介质的远程服务器，其被配置成经由网络从多个位置接收本地信息，该本地信息包括：从与过滤器元件相关联的一个或多个传感器检索的过滤器元件信息、或者由本地传感器或者通过第三方数据库基于过滤器元件的位置而检索的环境信息、和车辆相关联信息；以及过滤器元件、环境和车辆数据库，其被配置成存储与多个过滤器元件相关联的历史信息、本地环境状况和车辆操作参数；其中该远程处理器被配置成分析多个本地化过滤器元件、环境和车辆相关联信息连同历史信息以便为特定本地过滤器元件确定清洁和更换建议。

在本发明的又另一实施例中，设想过滤器元件清洁和更换建议系统，其可以包括：具有远程处理器和非瞬时计算机可读介质的远程服务器，其被配置成经由网络从多个位置接收本地信息，该本地信息包括：1）从与过滤器元件相关联的一个或多个传感器检索的过滤器元件信息；2）或者由本地传感器或者通过第三方数据库基于过滤器元件的位置而检索的环境信息：以及3）车辆相关联信息；以及4）过滤器元件、环境和车辆数据库，其被配置成存储与多个过滤器元件相关联的历史信息、本地环境状况和车辆操作参数；其中该远程处理器被配置成分析多个本地化过滤器元件、环境和车辆相关联信息连同历史信息以便为特定位置确定建议的过滤器元件类型以及相关联的建议的清洁和更换时刻表。

在本公开中，所公开的方法可以被实施为由设备可读的指令或软件集合。此外，要理解，所公开的方法中的步骤的具体次序或层次是示例性方法的示例。基于设计偏好，要理解该方法中的步骤的具体次序或层次可以在保持在所公开的主题内的同时被重新布置。所附方法权利要求以样本次序呈现各个步骤的元素，并且不一定意指被限于所呈现的具体次序或层次。

将领会到，各种部件可以根据IEEE 802.11a/b/g/n标准来传送数据，通常被称为WIFI收发器。另外，在不脱离本公开的范围和意图的情况下，各种部件可以被配置用于经由RF、HF、LF、UHF、微波、ZigBee（IEEE 802.15.4）、有线以太网（IEEE 802.3xx）、有线串行（RS-232/RS-485）、蜂窝、LoRA、SigFox、或其他窄带物联网系统/协议、红外线、低功耗广域、蓝牙等等的传输。

据信，通过前述描述将理解本公开以及其许多随之而产生的优点，并且在不脱离所公开的主题的情况下或者在不牺牲其所有物质利益的情况下可以在部件的形式、构造和布置上做出各种修改将是显而易见的。描述的形式仅仅是解释性的，并且意图使以下权利要求包含和包括这样的权利要求。

本发明的这些方面并不意味着是排他的并且当结合以下描述、所附权利要求和附图阅读时对本领域普通技术人员来说本发明的其他特征、方面和优点将是容易显而易见的。此外，将领会到，本文中所讨论的各种特征、结构、步骤或其他方面中的任一个仅用于说明的目的，其中的任何可以酌情以与任何此类特征的任何组合来应用，如备选实施例中所讨论的。

附图说明

根据如在附图中图示的本发明的特定实施例的以下描述，本发明的前述和其他对象、特征和优点将是显而易见的，在该附图中遍及不同视图相似的参考字符指的是相同部分。该绘图不一定按照比例，而是将重点放在图示本发明的原理上，在其中：

图1图示根据本发明的各种方面的如在一件示例性设备上实施的过滤器元件监测系统的示例性示意图；

图2图示根据本发明的各种方面的如利用一般过滤器元件和相关联的外壳实施的过滤器元件监测系统的另一示例性示意图；

图3图示根据本发明的各种方面的如利用一般过滤器元件和相关联的外壳实施的过滤器元件监测系统的又另一示例性示意图；

图4图示根据本发明的各种方面的如利用一般过滤器元件和相关联的外壳实施的过滤器元件监测系统的又另一示例性示意图；

图5图示根据本发明的各种方面的如利用备选的一般过滤器元件和相关联的外壳实施的过滤器元件监测系统的又另一示例性示意图；

图6图示根据本发明的各种方面的如利用一般过滤器元件和相关联的外壳实施的备选过滤器元件监测系统的示例性示意图；以及

图7图示描绘实施如上面概述的系统的方法的各种步骤的示例性流程图。

图8图示描绘附加过滤器元件分析方法的示例性流程图。

图9图示基于过滤器元件分析方法确定维护建议的示例性流程图。

具体实施方式

在内燃机、收割、马达等等领域中的技术人员将领会到，润滑油以及空气的适当过滤可以通过减少粉尘积聚和其他污染物干扰机械装置或车辆的操作来大幅增加特定马达的寿命。

为了帮助对这些系统的保护，以及操作时间的最大化和成本的降低，在本文中设想一种过滤器元件分析系统10（如图1-6中所示），其被配置成帮助对过滤器元件清洁和维护的适当定时和安排，特别在操作于范围广泛的状况下的设备系统（例如耕作或收割设备）内，其中该状况在很大程度上依赖于位置和环境状况。在图7-9中示出用于确定过滤器元件分析或预测性维护分析的方法。

如上面所讨论的，给定流中的粒子计数可以根据各种环境因素而大幅变化。例如，在空气过滤的情况下，粒子或污染物密度可以在各种农作物类型、土壤类型、各种天气状况、或任何数目的附加因素之间大幅变化。

还将领会到，这些类型的系统经常包括具有一个或多个过滤器元件的大型且鲁棒的空气过滤系统，该过滤器元件进行清洁和/或更换二者能够是昂贵的。另外，清洁操作经常能够引起意外损坏并且因此要求这些大型过滤器元件过早更换，这是过度成本的来源。例如，可能要求用户移除过滤器元件并且或者提供流体或空气通过系统的反向流动，例如通过使用空气压缩机和喷嘴通过过滤器元件向后吹空气。然而，时常在现场，如果更换过滤器元件不可容易得到，则用户可仅仅暂时移除过滤器元件并且抵着某物敲击过滤器元件以便在重新插入过滤器元件并重新开始操作之前尽可能多地除去包含在其内的污染物。

另外，太经常地变更过滤器元件可以导致归因于不必要的设备停机时间的大量浪费的工时和农作物浪费。

如上文所讨论的，为了说明的目的将主要关于空气过滤器元件来讨论本发明的过滤器元件分析系统10，然而将领会到诸如油或其他流体过滤器元件的其他过滤器元件可以类似地受益于本发明的各种方面。因此，本发明的各方面可以类似地应用于各种环境中的其他过滤系统，包括HVAC和其他设备过滤或流体过滤系统系统。

相应地，如本文中所设想的过滤器元件分析系统因此可以包括过滤器元件104，该过滤器元件被提供在诸如车辆或其他设备20的系统中所提供的过滤器外壳100内。该过滤器外壳100可以包括进口112和出口152，该进口112接收受污染的流介质（即脏的空气），并且该出口152提供经过滤的流介质（即清洁空气）。然后可以在过滤器外壳100内或在其周围提供一个或多个过滤器传感器110或152，每个传感器都被配置成生成与各种过滤器元件参数相关的信号。

该系统10还可以包括位置确定机构600（诸如GPS）或用于输入位置信息的用户输入界面（诸如控制单元300）。该位置确定机构600然后可以被配置以便提供关于车辆的位置信息。

在一些实施例中，该GPS可以提供位置信息，其可以向系统提供执行实时车队跟踪、车队管理的能力，并且按需要向需要过滤器的车辆的目标位置安排更换过滤器的自动补给和/或递送。GPS信息也可以被记录和加上时间戳记，其稍后可以通过界面诸如智能设备或次级控制单元300显示为活动日志。

该系统10还可以包括：一个或多个控制单元200或300；处理器或处理单元204；至少一个主要控制单元200，其具有或被操作连接至所述处理器或处理单元204；以及无线通信机构250，其被配置成通过无线网络或云服务30传送信息。在这样的实施例中，该处理单元204可以被配置成从一个或多个过滤器传感器接收过滤器元件参数并且使用无线通信机构250将该过滤器元件参数传送至远程服务器50。该远程服务器50可以包括远程处理单元54，和能够存储所接收的数据的非瞬时计算机可读介质58。该远程服务器50然后可以接收与围绕车辆或设备20的环境相关的一个或多个环境参数。该远程服务器50还可以通过无线网络30从控制单元200接收过滤器元件参数，并且使用过滤器元件参数和环境参数二者来确定过滤器元件104的状态或粒子负荷。一旦过滤器元件104的状态或粒子负荷被确定，就可以将它传送回到该一个或多个控制单元200或300。

在一些实施例中，次级控制单元300可以被提供为位于座舱内或在过滤器外壳100周围的界面，其可以包括被配置成显示关于过滤器元件104的状态或粒子负荷的信息的显示器。在一些这样的实施例中，并且如图2中所示，该次级控制单元300可以被提供为与主要控制单元200直接通信的智能设备。以这种方式，操作员可以不断访问过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命、或者座舱中的粒子负荷信息，或同时在机械装置周围工作。

在一些这样的实施例中，可以利用无线通信将该主要控制单元200操作连接至次级控制单元300，并且该次级控制单元300被配置成向远程服务器传送过滤器元件参数，如图3中所示。在一些备选实施例中，可以利用无线通信将该主要控制单元200操作连接至远程服务器，并且可以利用无线通信将该次级控制单元300操作连接至远程服务器，其中该次级控制单元被配置成接收并显示关于过滤器元件的状态或粒子负荷的信息，如图4中所示。

如上面所讨论的，在一些这样的实施例中，该次级控制单元300可以被提供为移动智能设备，其设有加载在其上的移动应用，其中该移动智能设备可以接收用户输入并与主要控制单元200无线通信，或者直接地、通过无线通信网络、通过因特网连接、或者通过远程服务器50、以任何组合或子组合。加载到300上的应用还可以提供用于查看活动日志、接收警示和其他通知的界面。这些通知可以作为推送通知被接收或者如由用户通过应用请求而被手动检索。该应用可以被用来显示历史信息、预测性维护信息、剩余寿命信息以及通过过滤器类型、环境参数类型、和/或车辆类型分类的比较信息。该比较信息是从服务器检索的，该服务器从多个过滤器、车辆以及它们在所标识的环境参数下的使用收集数据。

在一些备选实施例中，该远程服务器50可以利用过滤器元件104的全局位置来访问来自在线数据库的期望环境参数。一些示例可以包括对于给定位置的关于现在的或最近的降雨、湿度、风速等等的天气数据库信息。在一些类似实施例中，可以通过在车辆或设备20周围提供一个或多个环境传感器400来获得各种环境状况。该一个或多个环境传感器400然后可以被配置成通过一个或多个控制单元等等向远程服务器提供与关于紧挨着设备的环境的至少一个环境参数相关的信号。

还将领会到，各种传感器（或者环境400或者过滤器传感器110或150）可以被配置成利用无线通信将它们各自的信号传送给一个或多个控制单元200或300。还将领会到，设备状态传感器500还可以被放置在车辆周围以检测与使用相关的参数，诸如引擎速度、效率、车辆速度等等，所述因素都可以被用作用于确定过滤器元件104的状态或粒子负荷的权重因子。这样的传感器可以酌情通过OBD连接而连接至控制单元200，或者通过备选连接装置而连接至车辆或设备控制器设备。

在又附加的实施例中，该一个或多个控制单元可以包括用户输入界面310，其中该用户输入界面310可以被配置成从用户或操作员接收一个或多个环境参数或过滤器元件参数。可能对过滤器元件特性有影响且容易被用户输入的一些示例性参数可以包括车辆活动、引擎或马达运行次数、农作物类型、土壤类型、土壤含水量、土壤PH水平、视觉过滤器元件状态或粒子负荷、声音、车辆响应能力、或如本领域技术人员将领会到的任何数目的其他参数。

在又附加的实施例中，该主要控制单元200还可以包括本地非瞬时计算机可读介质58，其被配置成存储关于服务寿命信息的历史数据，所述服务寿命信息基于一个或多个备选过滤器元件与类似相关联过滤器元件参数或与该备选过滤器元件中的每一个相关的工作状况来计算。将领会到，网络连接性在许多工作情形中经常能够丢失，诸如在远程位置中收割农作物。在这样的情况下，主要控制单元200可以被配置成访问由在那里提供的本地处理器所执行的确定算法的最新版本以用于确定过滤器元件状态和粒子负荷并且可以因此系统10能够利用本地可用的输入和所感测到的数据以便提供关于过滤器元件更换指南或时间框架的最佳逼近。

在各种实施例中，在设备或过滤器元件周围提供的本地传感器可以包括压力传感器、加速度计、流量传感器、应变传感器、湿度传感器、空气质量流量、温度、粒子计数器、湍流传感器、光谱测定计、声音、车辆操作参数和光学传感器。

本文中还设想的是一种用于分析车辆内的过滤器元件的方法，该方法包括各种步骤，诸如：提供具有一个或多个过滤器元件104的车辆20；在过滤器元件104周围提供一个或多个过滤器传感器110或150；提供位置确定机构600；从一个或多个过滤器传感器110或150中的每一个接收信号，该信号与一个或多个过滤器元件参数相关；接收关于具体车辆位置的位置信息；接收关于与具体车辆位置周围的环境相关的一个或多个环境参数的信息；以及基于该一个或多个过滤器元件参数以及一个或多个环境参数来确定该过滤器元件104的状态或粒子负荷。在一些这样的实施例中，可以通过无线网络30来将该过滤器元件参数传送至远程服务器50，其中通过远程服务器50来远程计算状态或粒子负荷的确定。将领会到，该远程服务器可以包括远程处理单元或装置54、用于存储当前和历史数据的远程非瞬时计算机可读介质58、以及用于访问远程处理单元54和数据存储装置58的显示器或访问门户62。

图7图示确定如以上描述的过滤器元件的状态以及与其相关联的维护或服务建议的方法。

在一些备选的这样的实施例中，该过滤器元件参数可以被利用来由一个或多个控制单元200或300本地地确定状态或粒子负荷，并且其中在确定步骤中产生的参数稍后被传送至远程服务器50以用于存储和在对更新算法的更新分析中的使用，其中由各种本地控制使用对算法的定期更新。

将领会到，虽然用户输入界面已经主要被讨论为作为次级控制单元300操作的本地智能设备，然而，可以在各种可选位置处提供输入和显示装置，包括在车辆20的座舱中、在主要控制单元200周围的控制或通知面板，其可能位于过滤器外壳100附近、或者事实上在使用任何适当输入装置的任何适当位置处。在这样的情况下，用户输入可以被利用以便通过用户输入界面从用户接收环境参数中的一个或多个。益处是，可能对过滤器元件寿命和性能有影响的各种因素可以包括各种因素，其可以容易被用户查明，但是其更难以使用传感器来检测，例如农作物类型、土壤信息、等等。

然而，可以使用传感器容易地查明其他环境因素，照此，该方法可以包括以下步骤：在车辆20周围提供一个或多个环境传感器400；以及从车辆周围的一个或多个环境传感器接收与一个或多个环境参数相关的信号。

在又附加的实施例中，分析车辆内的过滤器元件的方法可以包括以下步骤：提供显示器；以及通过无线网络将所确定的过滤器元件的状态或粒子负荷从远程服务器传送至显示器。换言之，该移动设备可以被利用来提供警示，其可以包括特定过滤器需要服务或更换的指示，或者警示可以是关于过滤器元件寿命逼近的推测，其可以使用去到智能设备的移动网络而递送给用户，或者传送给车辆的座舱中的显示器、等等。照此，然后用户可以在开始一天之前决定是否变更过滤器元件，或是否可以继续使用直到下一自然工作休息为止、等等。

于是将领会到，该系统可以被配置成利用时间戳记、活动日志以及相关联的参数来创建并且保存关于车辆历史、引擎运行次数、使用历史、GPS位置的活动日志，以使得可以针对给定车辆中的过滤器元件的寿命、并且在一些情况下针对多个车辆中的多个过滤器元件来生成并分析关于过滤器性能、预测性维护和寿命的数据库，以便基于环境参数、车辆类型和/或包括在（一个或多个）给定过滤器元件中使用的过滤器介质类型的过滤器元件类型的给定集合而增加过滤器寿命预测的准确性、过滤器寿命期间的过滤器维护以及过滤器性能。

在本文中所设想的一些附加实施例中，可以提供一种用于车辆20的备选过滤器元件分析系统，其可以包括：过滤器元件104；过滤器外壳100；粘贴到过滤器元件104或过滤器外壳100的可扫描标签170。然后可以利用扫描和输入设备，其可以是在许多智能设备上可容易使用的光学或RF扫描器，并且被配置成从扫描可扫描标签170来获得数据。

来自可扫描标签170的数据然后可以被传送至远程服务器50，其被配置成经由无线网络30从扫描和输入设备300接收扫描和输入的信息。该远程服务器50然后可以被配置成提供过滤器元件分析并且基于从扫描的标签和可以与远程服务器50通信的环境参数数据库66检索的数据来确定过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或粒子负荷。

在一些这样的实施例中，该备选过滤器元件分析可以基于到扫描和输入设备（即智能设备300）中的用户输入信息。这样的输入可以包括环境属性信息，诸如湿度、温度、风速、急流、阵风、花粉水平、农作物类型、土壤类型、位置、海拔和土壤水分水平。用户还可以输入关于视觉或用户体验信息（诸如过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命、或粒子负荷外观、声音、车辆响应能力或由用户最好认识且难以使用传感器查明的其他参数）。

在一些这样的实施例中，可扫描标签170可以包括：条形码、QR码、无源RFID标签、有源RFID标签或NFC标签。

在各种相关实施例中，该扫描和输入设备300可以自动接收位置信息，其中该远程服务器接收位置信息，并且询问第三方天气数据库68以便获得部分地由远程处理器用来确定过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或粒子负荷的天气状况参数。

在一些这样的实施例中，该远程服务器50可以发送过滤器元件分析数据和来自扫描的标签的数据以使其被添加到环境参数数据库66。

在一些实施例中，该远程服务器50可以经由无线网络传送过滤器元件分析数据以使其被显示在本地计算设备204上，该本地计算设备204可以是智能电话、个人计算机、简单的显示器等等。

还将领会到，在本文中设想一种使用前述备选系统来分析过滤器元件的方法，其中该方法包括以下步骤：扫描粘贴到设置在车辆20的过滤器外壳100内的过滤器元件104的可扫描标签170；将与扫描的标签170相关联的数据传送至远程服务器50，其中该远程服务器50由远程处理器54和非瞬时计算机可读介质58组成；将车辆周围的环境信息传送至远程服务器；以及基于与扫描的标签170相关联的数据、环境信息和环境参数数据库66来确定过滤器元件分析。

在一些这样的实施例中，该方法可以包括以下可选步骤：将过滤器元件分析、扫描的标签数据和环境信息记录到环境参数数据库66。

在一些这样的实施例中，该环境信息可以是从湿度、温度、风速、急流位置、阵风、花粉水平、农作物类型、土壤类型、位置、海拔和土壤水分水平中选择。

图8-9图示实施如上面描述的方法的流程图，在这里过滤器元件状态的确定可以在扫描标签之后远程地完成或者在诸如智能电话的设备上利用处理装置在本地完成。如所指出的，与扫描的标签相关联的数据可以直接从标签获得，从含有与扫描的标签有关的信息的数据库的本地拷贝获得，从远程数据库或其混合物获得。环境参数数据库可以被远程访问或者被本地存储在处理设备上。还可以通过手动输入、传感器输入、从其他源远程获得、或其混合来本地确定获得环境信息。

在又附加的实施例中，该方法可以包括如下步骤：例如通过使用OBD连接等等将控制单元200连接至车辆系统500来获得车辆操作参数信息，其中该车辆操作参数信息被进一步包括在过滤器元件分析的性能以及过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或粒子负荷的确定中。

在一些实施例中，可以通过一个或多个传感器400的使用来自动检测环境信息的一部分。备选地或附加地，可以经由第三方数据库68来自动获得环境信息的一部分，其中该远程服务器获得关于过滤器元件104的位置信息，将该位置信息发送至第三方数据库68并且基于位置从第三方数据库68检索环境信息。

在一些实施例中，可以将该过滤器元件分析从远程服务器50传送至用于显示过滤器元件分析结果的本地计算或处理器204。

将领会到，过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或粒子负荷数据然后可以被用在二次确定步骤中，其可以结合附加的数据而用于提供在清洁之前的估计时间或在更换之前的估计时间。

在本发明的又另一实施例中，设想一种过滤器元件分析系统10，其包括：具有远程处理器54和非瞬时计算机可读介质58的远程服务器50，其被配置成经由网络30从多个位置接收本地信息，该本地信息包括：从与过滤器元件相关联的一个或多个传感器110、150检索的过滤器元件信息、或者由本地传感器400或者通过第三方数据库68基于过滤器元件104的位置而检索的环境信息、和车辆相关联信息；以及存储在远程非瞬时计算机可读介质58上的过滤器元件、环境和车辆数据库，所述远程非瞬时计算机可读介质58被配置成存储与在各个位置处的多个过滤器元件相关联的历史信息、对于每个过滤器元件的本地环境状况、以及对于它们相关联的车辆或设备的车辆操作参数；其中该远程处理器204被配置成分析多个本地化过滤器元件、环境和车辆相关信息连同历史信息以便确定针对特定本地过滤器元件的清洁和更换建议。

在本发明的又另一实施例中，设想一种过滤器元件清洁和更换建议系统10，其可以包括：具有远程处理器54和远程非瞬时计算机可读介质58的远程服务器50，其被配置成经由网络30从多个位置接收本地信息，该本地信息包括：从与过滤器元件104相关联的一个或多个传感器110和150检索的过滤器元件信息；或者由本地传感器400或者通过第三方数据库68基于过滤器元件104的位置而检索的环境信息。

在又附加的实施例中，一个或多个传感器可以被提供在车辆周围的若干位置处，该一个或多个传感器都单独地装配有无线传输设备以便将传感器信息中继回到中央传输设备，或者各个传感器单元可以单独地设有无线通信装置，诸如sim卡、蜂窝服务、4G LTE、或任何其他无线通信装置（当它们变得可用时）。在一些这样的实施例中，各种传感器单元可以被配置成安装在过滤器元件周围的端口（诸如服务端口）处以便提供关于特定过滤器元件状态的实时信息。

将领会到，随着处理和无线通信技术的前进，各种部件的尺寸会变到更小。本领域普通技术人员将进一步认识到，经常提供在外壳中或以其他方式在特定过滤器元件周围的预先存在的端口经常仅存在于不方便的位置中，或者在紧密的间隙中。照此，当用以在特定端口处直接提供小且可靠的传感器、传感器信息处理和通信装置的能力变得日益容易时，并且照此在这些位置中供应传感器模块将变得越来越容易。然而，在其中传感器模块目前不能适应于紧密间隙内或传感器端口不可被访问的情况下，传感器单元还可以设有适配器，其可以扩展到、且连接到特定过滤器元件周围的一个或多个特定端口并且因此允许给定模块的替换的连接和方便的放置。在一些实施例中，这些适配器可以是被配置成考虑到在过滤器元件周围提供的适当端口的紧密间隙或不方便位置的柔性或刚性软管或接头。

照此，各个传感器单元可以设有在单个密封外壳内的传感器装置、处理装置和无线通信装置，所述密封外壳具有连接器部分（诸如线或快速连接），其允许外壳连接至端口，并且因此允许传感器检测关于端口的内部部分内的流量的参数。传感器数据可以被处理器在本地处理，并且存储在非瞬时计算机可读介质上，以使得在其中无线通信装置丢失了信号的情况下，数据可以被存储并且稍后在信号被获得或恢复时被传达。

将进一步领会到，传感器可以被提供在传感器单元的一部分内，其中该传感器部分可以被与传感器单元的电路部分隔离，以使得来自传感器端口的任何流体不能进入传感器单元中并且弄脏或污染包含在电路部分中的电路的任一个。

在又附加的实施例中，该传感器或传感器单元可以被配置成使用QR码、RFID、蓝牙等等与系统或应用配对，以使得可以在不需要序列号等等的手动输入的情况下实现给定设备的配准且与特定设备的关联。这可以使用2路或3路握手功能等等来执行。

在一些实施例中，该外壳可以设有如由马达生成的外部电力以便为传感器单元的传感器、通信装置和处理装置供电。

在又附加的实施例中，该系统可以被配置成提供指示装置（诸如LCD屏）或指示器灯，其可以提供关于过滤器状态、连通性状态的信息或关于特定过滤器元件的警示信息。这可以使用闪亮的图案、代码、颜色改变或将被本领域技术人员领会到的任何其他措施来实现。车辆的示例包括但不限于：汽车、卡车、挖掘机、拖拉机、联合收割机、压捆机（拉式和自驾式二者）、铲斗机、推土机、滑移转向机，装载机、收割器、收割机、固定马达等等。

过滤器元件状态可以包括检测过滤器介质是否磨损诸如在某些区域变薄、吹开诸如具有允许空气自由流动的孔或另一孔径的放大、过滤器介质的撕开、等等。粒子负荷可以包括检测设置在过滤器元件上或其中的一定量的质量，或者它可以是通过过滤器元件的气流的限制的检测、传送过滤器元件的气流的均匀性或缺乏均匀性、或者甚至低于某一阈值的压降的检测。

本发明的这些方面不意图是排他的，并且本发明的其他特征、方面和优点在本领域普通技术人员结合下面的描述、所附权利要求和附图阅读时对其而言将是容易显而易见的。此外，将领会到，本文中讨论的各种特征、结构、步骤或其他方面中的任一个仅用于说明的目的，其中的任一个可以酌情以与如备选实施例中所讨论的任何此类特征的任何组合来应用。

虽然已经在本文中描述了本发明的原理，但是本领域技术人员将理解，该描述仅作为示例来进行并且不作为关于本发明的范围的限制。除了本文中示出和描述的示例性实施例之外，设想其他实施例在本发明的范围内。由本领域普通技术人员之一进行的修改和替换被视为在本发明的范围内。另外，参考前面提到的实施例中的任一个讨论的任何特征、结构、部件、方法步骤可容易适配成用于用到在其中所讨论的其他备选实施例的任何特征中并供其使用，如果本领域普通技术人员将能够评估所公开的各种实施例的能力并且能够做出这样的适配的话。

Claims (26)

1.一种过滤器元件分析系统，该系统包括：

过滤器元件，该过滤器元件被提供在车辆上所提供的过滤器外壳内，该外壳至少具有进口和出口，该进口接收受污染的流介质并且该出口提供经过滤的流介质；

在过滤器外壳内提供的一个或多个过滤器传感器，每个传感器都被配置成生成与各种过滤器元件参数相关的信号；

在车辆周围提供的位置确定机构，该位置确定机构被配置成提供关于车辆的位置信息；

一个或多个控制单元，至少一个主要控制单元进一步包括：

处理单元，其被配置成从一个或多个过滤器传感器接收过滤器元件参数；

无线通信机构，其被配置成通过无线网络传送过滤器元件参数；

远程服务器，该远程服务器进一步包括：

远程处理单元；

非瞬时计算机可读介质；

其中该远程服务器接收与关于车辆的具体位置的环境相关的一个或多个环境参数；

其中该远程服务器通过无线网络从控制单元接收过滤器元件参数，并且基于过滤器元件参数以及一个或多个环境参数来确定过滤器元件的状态或粒子负荷；以及

其中该过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或粒子负荷被传送回到该一个或多个控制单元。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

次级控制单元，该次级控制单元进一步包括显示器，其被配置成显示关于过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或粒子负荷的信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其中利用无线通信将该主要控制单元操作连接至次级控制单元，并且该次级控制单元被配置成将过滤器元件参数传送至远程服务器。

4.根据权利要求2所述的系统，其中利用无线通信将该主要控制单元操作连接至远程服务器，并且利用无线通信将该次级控制单元操作连接至远程服务器，其中该次级控制单元被配置成接收并显示关于过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或过滤器元件的粒子负荷的信息。

5.根据权利要求2所述的系统，其中该次级控制单元被提供为移动智能设备。

6.根据权利要求1所述的系统，其中该位置确定机构是全球定位系统或基于蜂窝塔位置信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其中该远程服务器可以利用过滤器元件的全局位置来访问来自在线数据库的期望环境参数。

8.根据权利要求1所述的系统，其中该一个或多个控制单元包括用户输入界面，其中该用户输入界面被配置成从用户接收一个或多个环境参数。

9.根据权利要求8所述的系统，其中通过用户输入界面接收的一个或多个环境参数是从由以下各项组成的组中选择的：车辆活动、农作物类型、土壤类型、土壤含水量、土壤PH水平、视觉过滤器元件状态或粒子负荷、声音、车辆响应能力。

10.根据权利要求8所述的系统，其中该主要控制单元进一步包括本地非瞬时计算机可读介质，其被配置成存储关于多个备选过滤器元件的服务寿命信息与同该备选过滤器元件中的每一个相关的相关联过滤器元件参数的历史数据。

11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

在车辆周围提供的一个或多个环境传感器，该一个或多个环境传感器被配置成向远程服务器提供与至少一个环境参数相关的信号。

12.根据权利要求8所述的系统，进一步包括：

在车辆周围提供的一个或多个环境传感器，该一个或多个环境传感器被配置成向远程服务器提供与至少一个环境参数相关的信号。

13.根据权利要求1所述的系统，其中该一个或多个传感器是从由以下各项组成的组中选择的：压力传感器、加速度计、流量传感器、应变传感器、湿度传感器、空气质量流量、温度、粒子计数器、湍流传感器、光谱测定计、声音、车辆操作参数和光学传感器。

14.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

粘贴到过滤器元件或过滤器外壳的可扫描标签；

扫描和输入设备，其被配置成从扫描该可扫描标签来获得数据，

远程服务器，其被配置成经由无线网络从扫描和输入设备接收扫描和输入的信息；以及

其中过滤器元件的粒子负荷的状态基于从扫描标签检索的数据。

15.一种用于分析车辆内的过滤器元件的方法，该方法包括：

提供具有一个或多个过滤器元件的车辆；

在一个或多个过滤器元件周围提供一个或多个过滤器传感器；

提供位置确定机构；

从一个或多个过滤器传感器中的每一个接收信号，该信号与一个或多个过滤器元件参数相关；

接收关于具体车辆位置的位置信息；

接收关于与关于具体车辆位置的环境相关的一个或多个环境参数的信息；以及

基于该一个或多个过滤器元件参数以及一个或多个环境参数来确定过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命或过滤器元件的粒子负荷。

16.一种用于车辆的过滤器元件分析系统，包括：

过滤器元件；

过滤器外壳；

粘贴到过滤器元件或过滤器外壳的可扫描标签；

扫描和输入设备，其被配置成从扫描该可扫描标签来获得数据；

远程服务器，其被配置成经由无线网络从扫描和输入设备接收扫描和输入的信息，其中该远程服务器进一步包括远程处理器和非瞬时计算机可读介质，该远程处理器被配置成基于从扫描的标签和与远程服务器通信的环境参数数据库检索的数据来确定过滤器元件分析。

17.根据权利要求16所述的过滤器元件分析系统，其中该过滤器元件分析还基于到扫描和输入设备中的用户输入信息。

18.根据权利要求17所述的过滤器元件分析系统，其中该用户输入信息是来自包括以下各项的列表的环境属性信息：湿度、温度、风速、阵风、急流位置、花粉水平、农作物类型、土壤类型、位置、海拔和土壤水分水平。

19.根据权利要求17所述的过滤器元件分析系统，其中该用户输入信息是从由以下各项组成的列表中选择的：车辆类型、引擎类型、过滤器系统类型、过滤器元件类型、以及一个或多个操作状况。

20.根据权利要求17所述的过滤器元件分析系统，其中该用户输入信息是来自包括以下各项的列表的过滤器元件观察信息：过滤器元件状态、剩余的过滤器寿命、或粒子负荷、声音、车辆响应能力。

21.根据权利要求16所述的过滤器元件分析系统，其中该可扫描标签由以下各项组成：条形码、QR码、无源RFID标签、有源RFID标签或NFC标签。

22.根据权利要求16所述的过滤器元件分析系统，其中该扫描和输入设备自动接收位置信息，并且其中该远程服务器接收位置信息，且询问第三方天气数据库以获得天气状况参数，所述天气状况参数部分地由远程处理器使用来确定过滤器元件分析。

23.根据权利要求16所述的过滤器元件分析系统，其中该远程服务器发送过滤器元件分析和来自扫描的标签的数据以使其被添加到环境参数数据库。

24.根据权利要求16所述的过滤器元件分析系统，其中该远程服务器经由无线网络发送过滤器元件分析数据以使其被显示在本地计算设备上。

25.根据权利要求16所述的过滤器元件分析系统，进一步包括位置确定机构，该位置确定机构被配置成提供关于车辆的位置信息，并且其中该远程处理器被配置成进一步基于与关于车辆的具体位置的环境相关的一个或多个环境参数来确定过滤器元件分析。

26.根据权利要求1-14或16-25中的任一项所述的系统，进一步包括车辆。

Images