CN113101734B - 一种滤芯的健康评估方法、装置、系统及机械设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滤芯的健康评估方法、装置、系统及机械设备，其中滤芯的健康评估方法包括：获取滤芯两端的压差信号；获取介质温度，确定所述介质温度与预设的温度阈值的关系；当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件，当所述压差信号符合所述预设堵塞条件时，进行报警；由于剔除了在滤芯相同状态下滤芯两端的压差受温度影响带来的误报警，所以相对于目前仅通过压差开关进行监测，当压差超过传感器的阈值时进行堵塞报警更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及设备控制技术领域，具体涉及一种滤芯的健康评估方法、装置、系统及机械设备。
背景技术
目前，设备上的滤芯保养都是定时维修模式，按照保养间隔定时更换。实际上很多滤芯仍然可以继续使用，但是依照保养规定，还是进行了更换，增加了维护成本。而有时由于恶劣的工作环境，造成滤芯提前堵塞，不及时更换造成介质的污染(如液压油、空气等)，造成关键元件的损坏，影响设备的工作性能，增加设备的维护成本。
目前，滤芯的堵塞基本都是通过压差开关进行监测，当压差超过传感器的阈值时进行堵塞报警，但是利用该种方法进行滤芯的堵塞监测时存在一定程度的误报警。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种滤芯的健康评估方法、装置、挖掘机及存储介质，以解决减少对滤芯堵塞监测时的误报警。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种滤芯的健康评估方法，包括：
获取滤芯两端的压差信号；
获取介质温度，确定所述介质温度与预设的温度阈值的关系；
当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件，当所述压差信号符合所述预设堵塞条件时，进行报警。
本发明实施例的滤芯的健康评估方法，由于剔除了在滤芯相同状态下滤芯两端的压差受温度影响带来的误报警，所以相对于目前仅通过压差开关进行监测，当压差超过传感器的阈值时进行堵塞报警更加准确。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，在获取滤芯两端的压差信号之前，还包括：
根据所述压差信号判断压力传感器是否正常工作，当所述压力传感器正常工作时，获取所述滤芯两端的压差信号。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述根据所述压差信号判断压力传感器是否正常工作包括：当所述压差信号位于预设的压差范围时，判定所述压力传感器正常工作。
结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件包括：
获取预设时间段内的多个压差信号；
确定所述多个压差信号中符合预设的第一条件的压差信号的数量；
当所述数量达到预设的数量阈值时，进行一级报警；
和/或，获取预设时间段内的多个压差信号；
确定所述多个压差信号中符合预设的第二条件的压差信号的数量；
当所述数量达到所述数量阈值时，进行二级报警；
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述第一条件为所述压差信号大于P1且所述压差信号大于P1的持续时长超过t1，所述第二条件为所述压差信号大于P2且所述压差信号大于P2的持续时长超过t2，其中P2＞P1。
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第六实施方式中，在判断所述介质温度是否大于预设的温度阈值之前，还包括：获取设备的工作状态，确定与所述工作状态相对应的温度阈值和/或压差阈值。
根据第二方面，本发明实施例还提供了一种滤芯的健康评估装置，包括：
第一获取模块，用于获取滤芯两端的压差信号；
第二获取模块，用于获取介质温度；
处理模块，用于确定所述介质温度与预设的温度阈值的关系，当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件，当所述压差信号符合所述预设堵塞条件时，进行报警。
根据第三方面，本发明实施例还提供了一种机械设备，包括：滤芯；压力传感器，用于获取滤芯两端的压差信号；温度传感器，用于获取介质温度；控制器，所述压力传感器、所述温度传感器和所述控制器之间互相通信连接，所述控制器用于采集所述压力传感器和所述温度传感器的数据，并执行存储的计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的滤芯的健康评估方法。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种滤芯的健康评估系统，包括终端及第三方面所述的机械设备。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施例1中滤芯健康评估方法的流程示意图；
图2为低温时回油压力与液压油温度曲线；
图3为温度上升时回油压力与液压油温度曲线；
图4为本发明实施例1滤芯健康评估方法一示例的流程示意图；
图5为滤芯堵塞时回油压力与液压油温度曲线；
图6为压力>P1bar的峰值持续时间统计；
图7为本发明实施例2中滤芯健康评估装置的结构示意图；
图8为本发明实施例3滤芯健康评估系统一具体示例的结构示意图；
图9为本发明实施例3滤芯健康评估系统的处理流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例1提供了一种滤芯的健康评估方法。图1为本发明实施例1中滤芯健康评估方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例1的滤芯健康评估方法包括以下步骤：
S101：获取滤芯两端的压差信号。
在本发明实施例1中，根据不同的应用环境，在液压油箱回油桶上增加压力传感器安装接口，并安装好压力传感器，实现对回油滤芯回油压力监测，进而得到滤芯两端的压差信号。当滤芯两端的压力都不是定常压力时，选用压差开关，例如二级燃油滤两端。
S102：获取介质温度，确定所述介质温度是否大于预设的温度阈值。
在本发明实施例1中，介质指的是通过滤芯的物质，进一步的，所述物质的粘度受温度的影响，例如油脂。由于通过滤芯的物质的粘度受温度的影响，所以滤芯两端的压差信号受温度的影响。
在本发明实施例1中，当介质温度小于温度阈值时，系统尚未达到稳定性，不做报警判断。
S103：当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件，当所述压差信号符合所述预设堵塞条件时，进行报警。
一般情况下，当介质温度大于预设的温度阈值时，介质的粘度受温度的影响较小，在此种条件下如果压差信号符合预设堵塞条件，则可认为滤芯已经堵塞，进行报警，由此可以剔除由于在滤芯相同的状态下滤芯两端的压差受温度影响带来的误报警(也就是说，同样的滤芯堵塞的状态下，在不同的温度下，滤芯两端的压差有可能并不相同)。
示例的，当介质为液压油时，图2为低温时回油压力与液压油温度曲线示意图，图3为温度上升时回油压力与液压油温度曲线，如图2所示，低温时，回油压力与温度的曲线，随着温度的升高，回油压力不断减小；如图3所示，温度上升到T，回油滤芯压力保持稳定，此T即为要确定的温度阈值T。在本发明实施例1中，由于另外端是液压油箱，出口压力忽略不计，因此上文的回油压力即为压差。
具体的，温度阈值T的确定可以采用如下方案：首先，分析设备中液压油温度曲线，确定设备正常工作时的温度范围；然后，在设备上实际测试，测试回油滤芯压力随温度的变化曲线，从而确定回油滤芯压力与温度的关系，即温度对回油滤芯压力的影响。
本发明实施例1的滤芯的健康评估方法，由于剔除了在滤芯相同状态下滤芯两端的压差受温度影响带来的误报警，所以相对于目前仅通过压差开关进行监测，当压差超过传感器的阈值时进行堵塞报警更加准确。
作为进一步的实施方式，在获取滤芯两端的压差信号之前，还包括：根据所述压差信号判断压力传感器是否正常工作，当所述压力传感器正常工作时，获取所述滤芯两端的压差信号。由此可以排除由于压力传感器故障(例如断路或短路)引起的误报警。
具体的，所述根据所述压差信号判断压力传感器是否正常工作包括：当所述压差信号位于预设的压差范围时，判定所述压力传感器正常工作。其中，预设的压差范围为压力传感器正常工时的压差范围。
作为具体的实施方式，当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件可以采用如下三种技术方案。
第一种技术方案为：获取预设时间段内的多个压差信号；确定所述多个压差信号中符合预设的第一条件的压差信号的数量；当所述数量达到预设的数量阈值时，进行一级报警。通过规定数量阈值可以剔除由于工况或其他原因导致的压差信号符合第一条件的情况(可以理解为压差信号突然上升的情况)。例如工况较差时，也会存在压差信号符合第一条件的情况，但是如果压差信号中符合预设的第一条件的压差信号的数量没有达到数量阈值，则说明这种情况突然出现的，并不长久，并不是由于滤芯堵塞引起的。
在本发明实施例1中，数量阈值可以根据挖掘机的工作参数确定，所述工作参数包括：挖掘机的工作效率。示例的，如果挖掘机的工作效率为200-240斗/h，那么每分钟即3-4个工作循环，数量阈值等于为工作循环的次数向下取整。
具体的，第一条件为：所述压差信号大于P1且所述压差信号大于P1的持续时长超过t1。这是因为，设备在工作过程中，由于操作手操作不熟练或设备的工作环境比较复杂时，一些顿挫或粗猛动作会造成回油压力的波动，造成回油压力传感器的误报警。在本发明实施例1中，利用脉冲持续时长(即压差信号大于压差阈值的持续时长)来剔除由于顿挫或粗猛动作造成的回油压力的波动，减少误报警。
第二种技术方案为：获取预设时间段内的多个压差信号；确定所述多个压差信号中符合预设的第二条件的压差信号的数量；当所述数量达到所述数量阈值时，进行二级报警。
具体的，第二条件为：压差信号大于P2且所述压差信号大于P2的持续时长超过t2，其中P2＞P1。同样的，设备在工作过程中，由于操作手操作不熟练或设备的工作环境比较复杂时，一些顿挫或粗猛动作会造成回油压力的波动，造成回油压力传感器的误报警。在本发明实施例1中，利用脉冲持续时长(即压差信号大于压差阈值的持续时长)来剔除由于顿挫或粗猛动作造成的回油压力的波动，减少误报警。
第三种技术方案为：获取预设时间段内的多个压差信号；确定所述多个压差信号中符合预设的第一条件的压差信号的数量；当所述数量达到预设的数量阈值时，进行一级报警；确定所述多个压差信号中符合预设的第二条件的压差信号的数量；当所述数量达到所述数量阈值时，进行二级报警；
具体的，第一条件为：所述压差信号大于P1且所述压差信号大于P1的持续时长超过t1；第二条件为：压差信号大于P2且所述压差信号大于P2的持续时长超过t2，其中P2＞P1。可以理解的，当所述压差信号符合所述第一条件时，进行一级报警；当所述压差信号符合所述第二条件时，进行二级报警。其中一级报警可以理解为预报警，当发生一级报警时，维护人员检查滤芯状态和介质品质，如检查液压油品质；当发生二级报警时，提示立即更换滤芯，否则对设备进行限功率措施。避免滤芯堵塞造成其它元器件的损坏。
作为进一步的实施方式，在判断所述介质温度是否大于预设的温度阈值之前，还包括：获取设备的工作状态，确定与所述工作状态相对应的温度阈值和/或压差阈值。这是因为，滤芯的前后压差会随着设备工作状态的变化而变化，在不同工作状态下滤芯进出口压差是不同的。例如挖掘机在动臂卸载、斗杆卸载、铲斗卸载等不同工况下，滤芯压差不同。因此要实现滤芯状态的监测诊断与健康评估，首先必须保证数据采集的一致性。本发明实施例1根据设备控制器参数或设备工作状态数据来判断设备的工作状态，并确定与工作状态相对应的温度阈值和/或压差阈值，大大提高了滤芯状态监测与诊断的准确性。具体的，在本发明实施例1中，工作状态包括以下中的一项或多项：设备工作的功率，设备的工作转速，负载。
图4为本发明实施例1滤芯健康评估方法一示例的流程示意图，如图4所示，回油滤芯的堵塞需要考虑以下的参数：
1)压力传感器正常
2)液压油温度大于T℃；
3)回油滤芯压力大于P1bar且持续时间超过t1s
4)回油滤芯压力大于P2peye.combar且持续时间超过t2s
5)在1min内，发生指定次数N1/N2以上，此参数根据挖掘机的工作参数确定，其中N1＝N2。
同时满足1)、2)、3)、5)条件，触发滤芯堵塞1级报警，同时满足1)、2)、4)、5)条件，触发滤芯堵塞2级报警。滤芯堵塞报警条件考虑以下4个条件，可明显降低误报和漏报。
示例的，图5是使用旧滤芯时，回油压力与温度的曲线。回油滤芯压力在一定温度下，比新滤芯时的压力增加到P2bar以上。图6是滤芯堵塞时，挖掘机工作机构卸载时，压力峰值大于P1bar的时间统计。
本发明实施例1提供的滤芯的健康评估方法具有以下优点：
1)根据设备工作状态参数来判断设备的工作状态，从而保证了数据采集的一致性，大大提高了滤芯状态监测与诊断的准确性；
2)首先通过条件判断剔除温度对误报警的影响，然后利用数据分析手段，剔除由于设备工作状态或载荷突变造成的误报警。提高了滤芯监测和诊断的准确性；
3)根据传感器的工作原理，通过检测传感器的断路和短路来实现传感器的故障检测，确保了诊断的准确性，降低了误报警的可能；
4)按照工作采集回油滤芯的压力数据，不断检测回油滤芯进口压力，监测其在统一状态下的压力值变化情况，通过趋势分析，监测回油滤芯的堵塞状态，也就是说在使用压力传感器的场合，不断监测滤芯的压力，可以获取滤芯堵塞程度的变化；大大提高了诊断的准确性。
5)利用机器学习分析算法，结合介质温度，设备工作状态参数，滤芯压力或压差进行大数据建模，根据滤芯实际情况设计标签，建立滤芯堵塞监测的算法模型。然后将实时的介质温度，滤芯压力等参数输入模型，实现滤芯状态监测与故障预测。
实施例2
与本发明实施例1相对应，本发明实施例2提供了一种滤芯的健康评估装置，图7为本发明实施例2中滤芯健康评估装置的结构示意图，如图7所示，本发明实施例2的滤芯健康评估装置包括第一获取模块20、第二获取模块22和处理模块24。
具体的，第一获取模块20，用于获取压差信号。
第二获取模块22，用于获取介质温度。
处理模块24，用于确定所述介质温度与预设的温度阈值的关系，当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件，当所述压差信号符合所述预设堵塞条件时，进行报警。
上述滤芯的健康评估装置具体细节可以对应参阅图1至图6所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
实施例3
本发明实施例还提供了一种机械设备，该机械设备包括滤芯、压力传感器、温度传感器和控制器，所述压力传感器用于获取滤芯两端的压差信号，所述温度传感器用于获取介质温度，所述压力传感器、所述温度传感器和所述控制器之间互相通信连接，所述控制器用于采集所述压力传感器和所述温度传感器的数据，包括存储器和处理器，其中处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
在上述机械设备的基础上，本发明实施例3还提供了一种滤芯的健康评估系统，所述滤芯的健康评估系统包括上述机械设备、云平台和终端。图8为本发明实施例3滤芯健康评估系统一具体示例的结构示意图，如图8所示，液压油温度传感器、回油滤芯压力传感器/压差开开、设备工作状态传感器、控制器和设备显示器属于机械设备。当触发报警信息时，可以在设备显示屏显示相应的故障码，并将实时的回油滤芯压力值上传到云平台和手机APP，并提示服务工程师、机主或操作手检查或更换滤芯。如图9所示，在云平台中，可以利用机器学习分析算法，结合介质温度，设备工作状态参数，滤芯压力或压差进行大数据建模，根据滤芯实际情况设计标签，建立滤芯堵塞监测的算法模型。然后将实时的介质温度，滤芯压力等参数输入模型，实现滤芯状态监测与故障预测。
处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的滤芯的健康评估方法对应的程序指令/模块(例如，图7所示的第一获取模块20、第二获取模块22和处理模块24)。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的滤芯的健康评估方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行如图1-6所示实施例中的滤芯的健康评估方法。
上述机械设备具体细节可以对应参阅图1至图7所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种滤芯的健康评估方法，其特征在于，包括：
获取滤芯两端的压差信号；
获取介质温度，确定所述介质温度与预设的温度阈值的关系；
当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件，当所述压差信号符合所述预设堵塞条件时，进行报警；
其中，当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件包括：
获取预设时间段内的多个压差信号；
确定所述多个压差信号中符合预设的第一条件的压差信号的数量；
当所述数量达到预设的数量阈值时，进行一级报警；
和/或，获取预设时间段内的多个压差信号；
确定所述多个压差信号中符合预设的第二条件的压差信号的数量；
当所述数量达到所述数量阈值时，进行二级报警；
其中，所述第一条件为所述压差信号大于P1且所述压差信号大于P1的持续时长超过t1，所述第二条件为所述压差信号大于P2且所述压差信号大于P2的持续时长超过t2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取滤芯两端的压差信号之前，还包括：
根据所述压差信号判断压力传感器是否正常工作，当所述压力传感器正常工作时，获取所述滤芯两端的压差信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述压差信号判断压力传感器是否正常工作包括：
当所述压差信号位于预设的压差范围时，判定所述压力传感器正常工作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P2＞所述P1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数量阈值根据挖掘机的工作参数确定。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在判断所述介质温度是否大于预设的温度阈值之前，还包括：
获取设备的工作状态，确定与所述工作状态相对应的温度阈值和/或压差阈值。
7.一种滤芯的健康评估装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取滤芯两端的压差信号；
第二获取模块，用于获取介质温度；
处理模块，用于确定所述介质温度与预设的温度阈值的关系，当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件，当所述压差信号符合所述预设堵塞条件时，进行报警；
其中，当所述介质温度大于所述温度阈值时，判断所述压差信号是否符合预设堵塞条件包括：
获取预设时间段内的多个压差信号；
确定所述多个压差信号中符合预设的第一条件的压差信号的数量；
当所述数量达到预设的数量阈值时，进行一级报警；
和/或，获取预设时间段内的多个压差信号；
确定所述多个压差信号中符合预设的第二条件的压差信号的数量；
当所述数量达到所述数量阈值时，进行二级报警；
其中，所述第一条件为所述压差信号大于P1且所述压差信号大于P1的持续时长超过t1，所述第二条件为所述压差信号大于P2且所述压差信号大于P2的持续时长超过t2。
8.一种机械设备，其特征在于，包括：
滤芯；
压力传感器，用于获取滤芯两端的压差信号；
温度传感器，用于获取介质温度；
控制器，所述压力传感器、所述温度传感器和所述控制器之间互相通信连接，所述控制器用于采集所述压力传感器和所述温度传感器的数据，并执行存储的计算机指令，从而执行权利要求1～6中任一项所述的滤芯的健康评估方法。
9.一种滤芯的健康评估系统，其特征在于，包括终端及权利要求8所述的机械设备。
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