CN113882457B - 一种液压挖掘机工况识别与统计方法、系统及液压挖掘机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压挖掘机工况识别与统计方法、系统及液压挖掘机，液压挖掘机工况识别与统计方法包括如下步骤：响应于监测模块传输的信号，判断整机工况，并统计该工况下的时长；汇总各工况及对应持续时间，通过GPS控制器发送至总服务器。通过行走踏板状态，识别挖掘机的行走工况；通过主泵压力识别挖掘机的怠速、挖掘、平地或破碎工况。本发明直接利用现有设备精确识别工况并实时进行工况时长的记录、汇总。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压挖掘机工况识别与统计方法、系统及液压挖掘机，属于挖掘机械工况识别技术领域。
背景技术
挖掘机被广泛应用到建筑、矿山、水利等工程作业中，因其作业工况不同，同一型号的挖掘机产品在使用寿命上有较大差异。在产品研发阶段，如果能够有效统计该类型产品的作业工况特点，对产品定向优化和提高可靠性有重要指导意义。现阶段的工况统计采用服务人员记录或电话问卷调研形式，存在执行困难、样本量少、样本分布不均匀的问题，统计结果不具备指导价值。
挖掘机的主要工况有挖掘、平地、破碎、行走、怠速等，行业内有通过采集读取工作装置油缸压力传感器识别工况的方法，但量产挖掘机缺少油缸压力传感器，额外加装会大幅增加产品成本，实际执行困难，且最终统计数据缺少自动回收，人工统计难度大。现有技术提出了通过读取铲斗油缸大腔压力，利用求平均值和占用时间的方法来识别作业工况，但该方法只能体现作业下的载荷，无法识别硬土、碎石等具体工况，识别准确度差。且现有技术对识别方法有描述，但对工况如何统计与汇总，没有详细的策略。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液压挖掘机工况识别与统计方法、系统及液压挖掘机，直接利用现有设备精确识别工况并实时进行工况时长的记录、汇总。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
第一方面，提供一种液压挖掘机工况识别与统计方法，包括如下步骤：
响应于监测模块传输的信号，判断整机工况，并统计该工况下的时长；
汇总各工况及对应持续时间，通过GPS控制器发送至总服务器。
优选地，前述监测模块传输的信号包括行走踏板状态信号和主泵压力信号。
优选地，前述判断整机工况的具体步骤如下：
若行走踏板处于打开状态，则识别为行走状态；
若主泵压力小于第一预设值，则识别为怠速状态，否则根据主泵压力的幅值与频率判断此状态下具体工况。
优选地，前述根据主泵压力的幅值与频率判断此状态下具体工况的步骤包括：
选取时长不低于120秒的泵压时域信号进行带通滤波；
对滤波后的信号，每间隔固定时间进行傅里叶变换，得到泵压的频谱数据；
将频谱幅值贡献最大的频率所处范围与预设区间进行对比判断其工况。
优选地，前述预设区间依据不同型号的设备具体设定，分为第一区间、第二区间和第三区间，
若频率范围处于第一区间，则判定为挖掘工况；若频率范围处于第二区间，则判定为平地工况；若频率范围处于第三区间，则判定为破碎工况；否则判定为休整状态。
优选地，前述第一区间频率最低，第二区间次之，第三区间最高。
优选地，前述间隔固定时间为三分钟。
优选地，前述方法还包括通过油缸压力传感器或摄像头，辅助判定识别工况的精确性。
第二方面，提供一种液压挖掘机工况识别与统计系统，包括处理器和存储设备，存储设备中存储有多条指令，用于处理器加载并执行第一方面所述方法的步骤。
第三方面，提供一种液压挖掘机，所述液压挖掘机配置有第二方面所述的一种液压挖掘机工况识别与统计系统。本发明所达到的有益效果：
本发明结合现有产品，用设备零成本的方法实现了市场上大批量挖掘机的工况识别与统计，能够有效识别挖掘机的作业工况，统计批量挖掘机工况数据，节省了大量的市场调研成本，为产品优化提供了指导方向。
附图说明
图1是本发明工况识别判定流程图；
图2是本发明执行路线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
本实施例公开了一种液压挖掘机工况识别方法，其执行路线如图2所示。
利用设备现有的监测模块实时读取行走踏板状态和主泵压力值，不断的将这些信号传输给主控制器。主控制器用来识别行走踏板状态信号和主泵压力信号，判定整机工况情况，并统计工况时长。
挖掘机的工况主要分为行走、怠速、挖掘、平地和破碎。如果主控制器识别到行走踏板处于打开状态，则判定为行走状态，并实时记录行走时间；如果主泵压力小于第一预设值，主控制器则判定为怠速状态，并实时记录该工况时间，第一预设值可依据不同型号的挖掘机设定其具体对应值。由于挖掘机工作状态具有单一性，当识别到不处于行走和怠速工况时，再根据主泵压力的幅值与频率判断此时作业工况。
结合图1，通过泵压的幅值与频率识别判定的工况有挖掘、平地、破碎，其具体识别方法是：对时长不低于120秒的泵压时域信号进行带通滤波，对滤波后的信号进行傅里叶变换，得到泵压的频谱数据，将频谱幅值贡献最大的频率所处范围与预设区间对比，判断该段泵压信号对应的工况为挖掘、平地、破碎中的某一种，预设区间依据不同型号的设备具体设定，分为第一区间、第二区间、第三区间，若频率范围处于第一区间，则判定为挖掘工况；若频率范围处于第二区间，则判定为平地工况；若频率范围处于第三区间，则判定为破碎工况，否则识别为休整状态。其中，第一区间频率最低，第二区间次之，第三区间最高。具体地，泵压工况每隔固定时间进行一次判定，在本实施例中判定周期为三分钟，即每三分钟进行一次傅里叶变换，并识别记录此阶段的工况时间 。最终，主控制器统计各工况工作总时长，通过GPS模块上传到总服务器，实现工况统计与汇总。
当挖掘机上破碎管路或其他管路及装置装有状态传感器，能够直接识别此时的工作状态时，则用直接读取传感器状态的方式取代频谱识别。当挖掘机配置升级时，会安装油缸压力传感器或摄像头等其他传感器，可增加相应传感器的辅助识别算法，使得工况识别更精确。
实施例二：
基于实施例一所述的一种液压挖掘机工况识别方法，本实施例提供一种液压挖掘机工况识别系统，包括处理器和存储设备，所述存储设备中存储有多条指令，用于所述处理器加载并执行实施例一所述方法的步骤。
实施例三：
基于实施例二所述的一种液压挖掘机工况识别系统，本实施例提供一种液压挖掘机，所述液压挖掘机配置有实施例二所述的一种液压挖掘机工况识别与统计系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种液压挖掘机工况识别与统计方法，其特征在于，包括如下步骤：
响应于监测模块传输的行走踏板状态信号和主泵压力信号，判断整机工况:
若行走踏板处于打开状态，则识别为行走状态；
若主泵压力小于第一预设值，则识别为怠速状态；
否则，选取时长不低于120秒的泵压时域信号进行带通滤波，
对滤波后的信号，每间隔固定时间进行傅里叶变换，得到泵压的频谱数据，
将频谱幅值贡献最大的频率所处范围与预设区间进行对比判断其工况；
统计前述工况下的时长；
汇总各工况及对应持续时间，通过GPS控制器发送至总服务器。
2.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机工况识别与统计方法，其特征在于，所述预设区间依据不同型号的设备具体设定，分为第一区间、第二区间和第三区间，
若频率范围处于第一区间，则判定为挖掘工况；若频率范围处于第二区间，则判定为平地工况；若频率范围处于第三区间，则判定为破碎工况；否则判定为休整状态。
3.根据权利要求2所述的一种液压挖掘机工况识别与统计方法，其特征在于，所述第一区间频率最低，第二区间次之，第三区间最高。
4.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机工况识别与统计方法，其特征在于，所述间隔固定时间为三分钟。
5.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机工况识别与统计方法，其特征在于，还包括通过油缸压力传感器或摄像头，辅助判定识别工况的精确性。
6.一种液压挖掘机工况识别与统计系统，其特征在于，包括处理器和存储设备，所述存储设备中存储有多条指令，用于所述处理器加载并执行权利要求1~5任一项所述方法的步骤。
7.一种液压挖掘机，其特征在于，所述液压挖掘机配置有权利要求6所述的一种液压挖掘机工况识别与统计系统。
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