CN113955143B - 一种基于局部液压能源集成系统的健康监控系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及飞机液压、起落架系统设计领域，具体为一种基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，包括，数据采集模块；数据接收模块；数据处理模块；数据存储模块；数据发送模块；所述数据采集模块采集的信号具有多种，每种采集信号均设有相应的标识，所述标准数据存储单元对每种阈值上均设有标识对应的路径信息，所述数据处理模块接收到一类采集信号后，通过标识调出相应的阈值与采集信号进行对比，以判断数据异常与否。具有能够实现系统快速故障定位、故障及状态预测的技术效果。
Description
技术领域
本申请属于飞机液压、起落架系统设计领域，特别涉及一种基于局部液压能源集成系统的健康监控系统。
背景技术
随着系统工程思想、系统集成设计的逐步发展，将液压元器件局部系统化、集成化设计，减少液压管路布置以及减轻液压系统的重量等成为了液压系统发展的趋势。对于液压系统集成化、模块化设计理念不仅在很大程度上节省了机上的安装空间，同时阀块的集成流道设计多整个系统的减重效果甚为显著。
随着液压系统的期望量化、局部化设计的逐渐推进，局部液压能源集成设计系统以及成为备用液压系统的首选。这种系统集成化设计带来的挑战是系统的维修、保障等一系列的问题，如何快捷有效的进行系统的故障定位、故障预测以及状态检测已经成为液压系统集成化设计的首要问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，以解决现有技术中液压能源集成设计系统维修、保障不便的问题。
本申请的技术方案是：一种基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，包括，数据采集模块，设置传感器，用于对局部液压能源集成系统运行过程中产生的数据信息进行实时采集，并输出采集信号；数据接收模块，用于分别接收数据采集模块发出的采集信号，并将该信号输出；数据处理模块，用于接收数据接收模块输出的信号，并通过将接收到的信号与标准值进行对比，判断该数据是否异常，在数据发生异常时，输出告警信号；数据存储模块，设置标准数据存储单元和系统数据存储单元，所述标准数据存储单元用于设置液压能源集成系统内采集数据对应的阈值，若超过该阈值，说明该数据异常；所述系统数据存储单元用于存储液压能源集成系统实时产生的数据；数据发送模块，用于在数据产生异常时，将该异常数据告警信息发出，上报给上位机；所述数据采集模块采集的信号具有多种，每种采集信号均设有相应的标识，所述标准数据存储单元对每种阈值上均设有标识对应的路径信息，所述数据处理模块接收到一类采集信号后，通过标识调出相应的阈值与采集信号进行对比，以判断数据异常与否。
优选地，所述数据采集模块设置的传感器包括设于液压油箱上的油位传感器；设于电机上的电机温度与转速传感器；设于高温油滤上的第一温度与压差传感器；设于系统出口的第二压力传感器；设于回油油滤上的第二温度与压差传感器；设于回油管路上的泵壳体回油压力传感器、泵壳体回油温度传感器。
优选地，所述数据处理模块上设有对液压能源集成系统进行健康管理的健康管理单元。
优选地，所述健康管理单元通过调取数据存储模块的数据获取除去异常状态的第一温度与压差传感器的数值变化曲线，并根据数据变化曲线获取相应的插值对油滤寿命进行评估。
优选地，所述健康管理单元通过调取数据存储模块的数据获取除去异常状态的第二压力传感器的数据变化曲线，并根据数据变化曲线获取相应的插值对系统的工作状态进行监控与评估。
优选地，所述系统数据存储单元设置多个存储文件并对每类数据进行分类存储；每个存储文件的名称上写有采集数据的对应信息。
优选地，所述数据存储单元每隔一定时间对应一种数据设置一个存储文件，并在该存储文件的名称上设置对应的时间信息。
优选地，所述存储文件内数据进行存储时采用时标标记，时标标记精确到毫秒。
优选地，除数据采集模块外，将健康监控系统的其余部分均设置在控制盒内。
一种局部液压能源集成系统，包括如权利要求1-9任一所述的健康监控系统。
本申请的基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，通过设置数据采集模块、数据接收模块、数据处理模块、数据存储模块和数据发送模块，在发生异常时，能够实现异常的快速定位从而处理并解决问题，并且能够减少人力干预。
优选地，通过设置健康管理系统，对局部液压能源集成系统的健康状态进行管理，能够对系统进行故障及状态预测，以进行检修或者更换等一系列操作，以保证系统的运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请实施例一整体结构示意图；
图2为本申请实施例一传感器排布结构示意图。
1、油位传感器；2、电机温度与转速传感器；3、第一温度与压差传感器；4、第二压力传感器；5、泵壳体回油压力传感器；6、泵壳体回油温度传感器；7、第二温度与压差传感器；8、控制盒；9、数据采集模块；10、数据接收模块；11、数据处理模块；12、数据存储模块；13、数据发送模块。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
实施例一，一种基于局部液压能源集成系统的健康管理系统，包括数据采集模块9、数据接收模块10、数据存储模块12、数据发送模块13。
局部液压能源集成系统包括液压油箱、电机、液压泵、高压油滤、安全阀和回油油滤。电机对液压泵提供动力，液压油箱内的油通过液压泵抽出，并经过高压油滤过滤后向外输送。液压油可以通过液压泵处、系统出口和其它系统进行回油，回油时经过回油油滤过滤后返回至油箱内；至系统出口处的液压油经过安全阀输送至回油油滤内，系统各部件的启停由控制盒8控制。局部液压能源集成系统为一体化预设设计，高度集成化，后续改装植入困难。
高压油滤时整个局部液压能源集成系统的关键部件之一，高压油滤的过滤量影响系统输油的效率，随着长时间的使用，高压油滤会发生一定量的堵塞，导致系统输油的效率下降，因此得知高压油滤的工作性能以能够对高压油滤进行及时更换、保证系统工作性能是一个比较关键的工作。
数据采集模块9，设置有多种传感器，用于对局部液压能源集成系统中产生的数据信息进行实时采集，并输出采集信号；数据接收模块10用于分别接收采集信号，并将该信号输出；数据处理模块11，用于接收数据接收模块10输出的信号，并通过将接收到的信号与标准值进行对比，判断该数据是否异常，在数据发生异常时，输出告警信号；数据存储模块12，设置标准数据存储单元和系统数据存储单元，所述标准数据存储单元用于设置液压能源集成系统内采集数据对应的阈值，若超过该阈值，说明该数据异常；所述系统数据存储单元用于存储液压能源集成系统实时产生的数据；数据发送模块13，用于在数据产生异常时，将该异常数据告警信息发出，上报给上位机。
数据采集模块9采集的信号具有多种，每种采集信号均设有标志，标准数据存储单元对每种阈值上均设有标志对应的路径信息，数据处理模块11接收到一类采集信号后，通过标识调出相应的阈值与采集信号进行比对，以判断数据异常与否。
通过采集局部液压能源集成系统的多种数据进行采集，并对每种数据进行分别处理，能够对整个系统实现全生命周期的状态监控，并且在系统的各个部分发生异常时，均能够及时得知并进行处理，从而实现系统的快速故障定位，保证了该系统的正常稳定工作。并且由于采用传感器进行监控管理，减少了人力资源的浪费，降低了维修成本，并且相比于人力来说监控效率更高。
除数据采集模块9外，将健康监控系统的其余部分均设置在控制盒8内，控制盒8的基础功能为控制液压系统的启停，现又通过健康监控系统实现了对整个系统的数据接收，从而实现了信息的交互，使得整个液压系统实现智能化。
优选地，数据采集单元设置的传感器包括设于液压油箱上的油位传感器1；设于电机上的电机温度与转速传感器2；设于高温油滤上的第一温度与压差传感器3；设于系统出口的第二压力传感器4；设于回油油滤上的第二温度与压差传感器7；设于回油管路上的泵壳体回油压力传感器5、泵壳体回油温度传感器6。由于整个液压系统为集成化设计，各传感器均为先安装至液压系统内，而非后续植入，在整体安装完成后再整体装配至飞机内，后续的改装植入困难。
优选地，数据处理模块11上设有对液压能源集成系统进行健康管理的健康管理单元。通过健康管理单元对局部液压能源集成系统的健康状态进行管理，能够对系统进行故障及状态预测，以进行检修或者更换等一系列操作，以保证系统的运行效率。
优选地，健康管理单元通过调取数据存储模块9的数据获取除去异常状态的第一温度与压差传感器3的数值变化曲线，并根据数据变化曲线获取相应的插值对油滤寿命进行评估。通过长时间的使用、堵塞的增加，高压油滤的温度和内外压差会持续性的发生变化，通过对变化曲线进行评估能够预知高压油滤能够继续使用的时间，需要进行更换的时间，从而防止影响系统的正常运行。
优选地，健康管理单元通过调取数据存储模块9的数据获取除去异常状态的第二压力传感器4的数据变化曲线，并根据数据变化曲线获取相应的插值对系统的工作状态进行监控与评估。通过第二压力传感器4对系统额定输出压力以及压力脉动情况进行实时检测，从而能够评估液压系统的输出品质，并且能够根据插值预知输出品质在什么时候下能达到何种状态，以能够提前采取措施。
油位传感器1一般设置在油箱上，通过该传感器来监测液压油箱的油量，该传感器一般通过电子显示和机械显示两种形式，来将油箱的油量进行显示，同时为油箱加油量提供依据。传感器信号上传至控制盒8，控制盒8进行信号信息接收、存储通以及初步逻辑运算，即通过设置一定的油量阈值，来进行油位告警，即当油液的油量低于阈值时，向上位机发出低油位告警信息。
电机温度和转速传感器2一般设置在电机上，来实现对电机转速以及电机的温度监控，并将数据传输至控制盒8，控制盒8进行信号信息接收、存储通以及初步逻辑运算，即分别设置一定的温度和转速阈值范围，当电机温度高于一定的温度或转速阈值时，向上位机发出告警信息。
泵壳体回油压力传感器5主要设置在液压泵的壳体回油路上，用于液压泵在工作状态下的壳体回油压力检测。并将检测数据上传至控制盒8，控制盒8对上传的数据信号进行接收、记录以及逻辑运算，即通过设置一定的回油压力阈值，当控制盒8接收的传感器信号高于该阈值时，向上位机发出泵壳体回油压力异常告警。
泵壳体回油温度传感器6设置在液压泵的壳体回油路上，用于液压泵壳体回油温度的检测，并将其作为液压泵超温告警数据的直接来源。并将检测数据上传至控制盒8，控制盒8对上传的数据信号进行接收、记录以及逻辑运算，即通过设置一定的回油温度阈值，当控制盒8接收的传感器信号高于该阈值时，向上位机发出泵壳体回油超温告警。
优选地，系统数据存储单元设置多个存储文件并对每类数据进行分类存储，如油位传感器1采集的数据设置成一个存储文件，第一温度传感器的数据设置成另一个存储文件，每个存储文件的名称上写有采集数据的对应信息。对应信息如“信号名称-信号通道-时间”，该设计一方面使得数据方便查找、后期的分析等，另一方面能够提高数据处理模块11的检索效率。
优选地，数据存储单元每隔一定时间对应一种数据设置一个存储单元，并在该存储单元的名称上设置对应的时间信息，在进行后期的异常数据分析时，通过对应的时间信息能够比较快速地找到相应的文件。
优选地，存储文件内数据进行存储时采用时标标记，时标标记精确到毫秒。通过查找数据对应的时标标记，能够快速地找出想要的具体数据并进行数据分析。
实施例二，作为一种具体实施方式，一种局部液压能源集成系统，包括实施例一所述的健康监控系统，能够对距离液压能源集成系统的全生命进行监控和健康评估，以减少维护的时间，实现故障快速定位，保证整个系统运行的效率。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，其特征在于：包括，
数据采集模块(9)，设置传感器，用于对局部液压能源集成系统运行过程中产生的数据信息进行实时采集，并输出采集信号；
数据接收模块(10)，用于分别接收数据采集模块(9)发出的采集信号，并将该信号输出；
数据处理模块(11)，用于接收数据接收模块(10)输出的信号，并通过将接收到的信号与标准值进行对比，判断该数据是否异常，在数据发生异常时，输出告警信号；
数据存储模块(12)，设置标准数据存储单元和系统数据存储单元，所述标准数据存储单元用于设置液压能源集成系统内采集数据对应的阈值，若超过该阈值，说明该数据异常；所述系统数据存储单元用于存储液压能源集成系统实时产生的数据；
数据发送模块(13)，用于在数据产生异常时，将该异常数据告警信息发出，上报给上位机；
所述数据采集模块(9)采集的信号具有多种，每种采集信号均设有相应的标识，所述标准数据存储单元对每种阈值上均设有标识对应的路径信息，所述数据处理模块(11)接收到一类采集信号后，通过标识调出相应的阈值与采集信号进行对比，以判断数据异常与否；
所述数据处理模块(11)上设有对液压能源集成系统进行健康管理的健康管理单元；
所述健康管理单元通过调取数据存储模块(12)的数据获取除去异常状态的第一温度与压差传感器(3)的数值变化曲线，并根据数据变化曲线获取相应的插值对油滤寿命进行评估；
所述健康管理单元通过调取数据存储模块(12)的数据获取除去异常状态的第二压力传感器(4)的数据变化曲线，并根据数据变化曲线获取相应的插值对系统的工作状态进行监控与评估；
所述数据采集模块(9)设置的传感器包括设于液压油箱上的油位传感器(1)；设于电机上的电机温度与转速传感器(2)；设于高温油滤上的第一温度与压差传感器(3)；设于系统出口的第二压力传感器(4)；设于回油油滤上的第二温度与压差传感器(7)；设于回油管路上的泵壳体回油压力传感器(5)、泵壳体回油温度传感器(6)。
2.如权利要求1所述的基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，其特征在于：所述系统数据存储单元设置多个存储文件并对每类数据进行分类存储；每个存储文件的名称上写有采集数据的对应信息。
3.如权利要求2所述的基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，其特征在于：所述数据存储单元每隔一定时间对应一种数据设置一个存储文件，并在该存储文件的名称上设置对应的时间信息。
4.如权利要求3所述的基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，其特征在于：所述存储文件内数据进行存储时采用时标标记，时标标记精确到毫秒。
5.如权利要求1所述的基于局部液压能源集成系统的健康监控系统，其特征在于：除数据采集模块(9)外，将健康监控系统的其余部分均设置在控制盒(8)内。
6.一种局部液压能源集成系统，其特征在于：包括如权利要求1-5任一所述的健康监控系统。
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