CN115419527B - 一种工程机械发动机进气监测系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工程机械发动机进气监测系统与方法，包括物联网云平台、仪表、监测传感器、电子标签及电子标签应答器；电子标签设于发动机的空气滤清器的滤芯上，用于承载滤芯的识别信息；电子标签应答器设于空气滤清器的外壳上，用于通过电子标签获取滤芯的识别信息并传送至物联网云平台及仪表；监测传感器用于监测影响滤芯使用寿命的参数信息，并将参数信息传送至物联网云平台；物联网云平台用于接收并存储滤芯的识别信息及对应的参数信息，并根据识别信息及参数信息对滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发仪表输出报警指令。旨在解决因不能实时监测空气滤清器的滤芯堵塞情况而无法及时更换滤芯的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种工程机械发动机进气监测系统与方法，属于工程机械空气滤清器技术领域。
背景技术
工程机械的工作环境一般较为恶劣，粉尘浓度高于道路车辆，如果进气系统状态不佳导致粉尘进入发动机燃烧室，将会造成发动机早磨、机油消耗大、涡轮增压器损坏、后处理堵塞等一系列问题。目前工程机械发动机进气系统的监测功能单一，仅通过阻力报警开关监测系统阻力状态。只有当空气过滤器阻力大于报警开关设定的阀值后才会触发维护报警，无法得知滤芯实时的工作状态。因进水、安装不当、反吹使用次数过多等原因造成滤芯失效等状况无法触发警报，进入发动机的气体灰尘极易造成发动机损伤。显然，现有的监测方式无法准确识别滤芯状态，也无法完全保证发动机进气的清洁度。
现阶段的空气滤清器基本由外壳、外滤芯、内滤芯组成，再在发动机进气端增加一个监测压力差的压差报警器。该技术主要以厂家指定维护保养时间，或压差报警器出现报警时进行滤芯维护保养，厂家指定保养期一般为固定值。保养时保养人员通过购买配套产品进行保养，或报警器报警后，清理滤芯后继续使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种工程机械发动机进气监测系统与方法，解决因不能实时监测空气滤清器的滤芯堵塞情况而无法及时更换滤芯的问题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种工程机械发动机进气监测系统，包括：物联网云平台、仪表、监测传感器、电子标签及电子标签应答器；
所述电子标签设于所述发动机的空气滤清器的滤芯上，用于承载所述滤芯的识别信息；
所述电子标签应答器设于所述空气滤清器的外壳上，用于通过所述电子标签获取所述滤芯的识别信息并传送至所述物联网云平台及所述仪表；
所述监测传感器用于监测影响所述滤芯使用寿命的参数信息，并将所述参数信息传送至所述物联网云平台；
所述物联网云平台用于接收并存储所述滤芯的识别信息及对应的所述参数信息，并根据所述识别信息及参数信息对所述滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发所述仪表输出报警指令；所述报警指令包括提示清洁或更换所述滤芯。
进一步的，所述监测传感器包括设于所述空气滤清器的出气口处的阻力传感器和设于所述空气滤清器与所述发动机的进气口之间的颗粒物传感器。
进一步的，所述滤芯包括内滤芯和套设于内滤芯外的外滤芯，所述内滤芯和所述外滤芯上分别配置有各自的所述电子标签。
第二方面，本发明提供了一种工程机械发动机进气监测方法，所述方法包括：
接收并存储电子标签应答器上传的所述发动机的空气滤清器的滤芯的识别信息；
接收并存储监测传感器上传的影响所述滤芯使用寿命的参数信息；
根据所述滤芯的识别信息及对应的所述参数信息对所述滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发所述仪表输出报警指令；所述报警指令包括提示清洁或更换所述滤芯；
其中，所述识别信息通过所述电子标签应答器扫描所述滤芯上的电子标签获取。
进一步的，所述方法还包括：
根据所述滤芯的识别信息判断所述滤芯是否为厂家指定滤芯，若否，则通过所述仪表报警提示更换滤芯；若是，则存储所述滤芯的厂家信息。
进一步的，影响所述滤芯使用寿命的参数信息包括：
所述空气滤清器的出气口处的出气阻力、以及所述发动机进气口处的颗粒物含量；
对所述滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发所述仪表输出报警指令的方法包括：
若当前所监测的颗粒物含量不超过设定的区间下限，则控制所述仪表输出显示当前颗粒物检测值；
若当前所监测的颗粒物含量超过设定的区间下限，但不超过设定的区间上限，则进入压力检测环节，继续监测出气阻力；
若当前所监测的出气阻力不超过设定的区间下限，则控制所述仪表输出显示当前出气阻力检测值；
若当前所监测的出气阻力超过设定的区间下限，但不超过设定的区间上限，则控制所述仪表输出清洁滤芯指令；
若当前所监测的颗粒物含量或出气阻力中有一个超过设定的区间上限，则控制所述仪表输出更换滤芯指令。
进一步的，所述方法还包括：采用如下公式计算所述滤芯的剩余清洁寿命，并控制所述仪表输出显示所述滤芯的剩余清洁寿命：
T1＝S1-tx；
其中，S1表示所述滤芯的预估清洁寿命，pn表示所述出气阻力第n次达到预设清洁阻力所需时长；n表示所述出气阻力达到预设清洁阻力的次数，每达到一次n值加1；tx表示所述滤芯距离上一次清洁后的使用时长；T1表示所述滤芯的剩余清洁寿命。
进一步的，所述方法还包括：采用如下公式计算所述滤芯的剩余使用寿命，并控制所述仪表输出显示所述滤芯的剩余使用寿命：
T2＝S2-ty；
其中，S2表示所述滤芯的预估寿命，tm表示对于第m个同型号滤芯被监测到出气阻力达到设定的出气阻力区间上限所需时长；m表示被更换的同型号的滤芯的数量，每更换一个同型号滤芯，m值加1；ty表示所述滤芯总计使用时长；T2表示所述滤芯剩余使用寿命。
进一步的，所述方法还包括：
若所述电子标签应答器无法读取滤芯的识别信息，则控制所述仪表输出报警提示，所述报警提示包括：滤芯不符合要求和/或更换滤芯。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供了一种工程机械发动机进气监测系统，包括：物联网云平台、仪表、监测传感器、电子标签及电子标签应答器；电子标签承载滤芯的识别信息，电子标签应答器通过电子标签获取滤芯的识别信息并传送至物联网云平台及仪表，监测传感器可以监测影响滤芯使用寿命的参数信息，并将参数信息传送至物联网云平台；物联网云平台接收并存储所述滤芯的识别信息及对应的参数信息，并根据识别信息及参数信息对滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发仪表输出报警指令，提示清洁或更换滤芯，本发明还提供了一种工程机械发动机进气监测方法，实时监测滤芯过滤能力并在仪表实时显示滤芯剩余寿命，并使用射频识别技术，可以精准预测、识别滤芯更换时间节点，避免浪费或者过度使用；保证过滤后空气的清洁程度，避免各种意外造成的滤芯失效，保护发动机；提升滤芯的防伪能力，落实问题责任方，维护良好的市场秩序。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种工程机械发动机进气监测系统的结构图；
图2是本发明实施例提供的电子标签实时监测原理图；
图3是本发明实施例提供的发动机进气口处的颗粒物含量实时监测原理图；
图4是本发明实施例提供的空气滤清器的出气口处的出气阻力实时监测原理图；
图5是本发明实施例提供的发动机进气口处的颗粒物含量实时监测曲线图；
图6是本发明实施例提供的空气滤清器的出气口处的出气阻力实时监测曲线图；
图中：1、物联网云平台；2、仪表；3、阻力传感器；4、颗粒物传感器；5、电子标签应答器；6、壳体；7、电子标签；8、内滤芯；9、外滤芯；10、端盖。
具体实施方式
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符"/"，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供了一种工程机械发动机进气监测系统，包括：物联网云平台1、仪表2、监测传感器、电子标签7及电子标签应答器5；电子标签7设于发动机的空气滤清器的滤芯上，用于承载滤芯的识别信息；电子标签应答器5设于空气滤清器的外壳上，用于通过电子标签7获取滤芯的识别信息并传送至物联网云平台1及仪表2；监测传感器用于监测影响滤芯使用寿命的参数信息，并将参数信息传送至物联网云平台1。本发明中的空气滤清器包括壳体6、端盖10和滤芯，端盖10连接壳体6。滤芯包括内滤芯8和套设于内滤芯8外的外滤芯9，内滤芯8和外滤芯9上分别配置有各自的电子标签7。
其中，电子标签7是射频识别技术的载体，电子标签7的编码是唯一的，由标签、阅读器、天线组成，可存储、写入；射频识别即RFID，是阅读器与标签之间进行非接触式数据通信。
监测传感器包括监测空气滤清器的出气阻力的阻力传感器3和监测发动机进气口处的颗粒物含量的颗粒物传感器4，阻力传感器3设于空气滤清器的出气口处，颗粒物传感器4设于空气滤清器与发动机的进气口之间，阻力传感器3与颗粒物传感器4监测数据，在触发监测条件时会触发报警。
物联网云平台1用于接收并存储滤芯的识别信息及对应的参数信息，数据可保存一周，并根据识别信息及参数信息对滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发仪表2输出报警指令；报警指令包括提示清洁或更换滤芯。此时，用户在无有利操作条件下可继续使用此工程机械工作，在有利操作条件下可选择对滤芯清洁或更换，滤芯的实时监测信息会进行云端存储。
实施例二：
本发明实施例提供了一种工程机械发动机进气监测方法，本方法可以基于实施例一所述的系统实现，在本发明实施例中，所述方法可以由物联网云平台1实施，具体包括如下步骤：
接收并存储电子标签应答器5上传的发动机的空气滤清器的滤芯的识别信息；
接收并存储监测传感器上传的影响滤芯使用寿命的参数信息；
根据滤芯的识别信息及对应的所述参数信息对滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发仪表2输出报警指令；报警指令包括提示清洁或更换滤芯；
其中，识别信息通过电子标签应答器5扫描滤芯上的电子标签7获取。
如图2所示，首先根据滤芯的电子标签7识别信息判断滤芯是否为厂家指定滤芯，若否，则通过仪表2报警提示更换滤芯；若是，则存储滤芯的厂家信息。电子标签7中存储有滤芯安装时间、滤芯厂家信息、用户选择等安装信息。若电子标签应答器5无法读取滤芯的识别信息，则控制仪表2输出报警提示，报警提示包括：滤芯不符合要求和/或更换滤芯。
影响滤芯使用寿命的参数信息包括：空气滤清器的出气口处的出气阻力以及发动机进气口处的颗粒物含量；
如图3-6所示，电子标签7检测完成后，进入颗粒物含量检测流程，根据发动机进气口处的颗粒物含量对滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发仪表2输出报警指令的方法包括：若当前所监测的颗粒物含量不超过设定的区间下限，则控制所述仪表2输出显示当前颗粒物检测值；若当前所监测的颗粒物含量超过设定的区间下限，但不超过设定的区间上限，则进入压力检测环节，继续监测出气阻力；若当前所监测的出气阻力不超过设定的区间下限，则控制仪表2输出显示当前出气阻力检测值；若当前所监测的出气阻力超过设定的区间下限，但不超过设定的区间上限，则控制仪表2输出清洁滤芯指令；若当前所监测的颗粒物含量或出气阻力中有一个超过设定的区间上限，则控制仪表2输出更换滤芯指令。
根据空气滤清器的出气口处的出气阻力以及发动机进气口处的颗粒物含量的实时监测数据，采用如下公式计算滤芯当前的剩余清洁寿命，并控制仪表2输出显示滤芯的剩余清洁寿命：
T1＝S1-tx；
其中，S1表示滤芯的预估清洁寿命，pn表示出气阻力第n次达到预设清洁阻力所需时长；n表示出气阻力达到预设清洁阻力的次数，每达到一次n值加1；tx表示所述滤芯距离上一次清洁后的使用时长；T1表示滤芯的剩余清洁寿命。每一个滤芯都有一个自己单独的使用曲线，由于实际使用工况的不同，曲线将会有很大出入，最终可能会使得P1对应的T1结果偏差较大，所以S1是一估值。而本评判方法作为一种理论评判方式，不对各种工况进行延伸和评判。
采用如下公式计算滤芯的剩余使用寿命，并控制仪表2输出显示滤芯的剩余使用寿命：
T2＝S2-ty；
其中，S2表示滤芯的预估寿命，tm表示对于第m个同型号滤芯被监测到出气阻力达到设定的出气阻力区间上限所需时长；m表示被更换的同型号的滤芯的数量，每更换一个同型号滤芯，m值加1；ty表示滤芯总计使用时长；T2表示滤芯剩余使用寿命。
P2和K2为设定更换阈值，但是K2的出现多数为意外，即滤芯破损或者安装不当等原因，属于质量问题或人为问题，若出现t4，则代表该滤芯已不能使用，计算t4出现的次数可得到滤芯的非正常损毁率，但不作为滤芯寿命的评判标准。所以，更换滤芯时间实际以进气阻力达到P2为准，所以计算更换时间以P2产生的t2为准。更换滤芯后，重新进入电子标签7检测环节。用户在无有利操作条件下可继续使用此工程机械工作，在有利操作条件下可选择对滤芯清洁或更换，滤芯的实时监测信息会在物联网云平台1进行云端存储。
显示滤芯的剩余清洁寿命和剩余使用寿命可以方便用户提前准备新滤芯或者清洁工具，以免影响正常工作。每一个使用过的滤芯的相关参数都会存储在物联网云平台1，并将这些滤芯寿命进行对比计算，形成滤芯寿命大数据库，每增加一位用户就会更新对滤芯寿命的计算，实时将计算的滤芯寿命在仪表2显示，实时得知滤芯当前剩余清洁寿命和剩余使用寿命的参考值。
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 (8)
1.一种工程机械发动机进气监测系统，其特征在于，包括：物联网云平台(1)、仪表(2)、监测传感器、电子标签(7)及电子标签应答器(5)；
所述电子标签(7)设于所述发动机的空气滤清器的滤芯上，用于承载所述滤芯的识别信息；
所述电子标签应答器(5)设于所述空气滤清器的外壳上，用于通过所述电子标签(7)获取所述滤芯的识别信息并传送至所述物联网云平台(1)及所述仪表(2)；
所述监测传感器用于监测影响所述滤芯使用寿命的参数信息，并将所述参数信息传送至所述物联网云平台(1)；
所述物联网云平台(1)用于接收并存储所述滤芯的识别信息及对应的所述参数信息，并根据所述识别信息及参数信息对所述滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发所述仪表(2)输出报警指令；所述报警指令包括提示清洁或更换所述滤芯；
所述物联网云平台(1)还用于控制所述仪表(2)输出显示所述滤芯的剩余清洁寿命，所述滤芯的剩余清洁寿命采用如下公式计算：
T1＝S1-tx；
其中，S1表示所述滤芯的预估清洁寿命，pn表示所述空气滤清器的出气口处的出气阻力第n次达到预设清洁阻力所需时长；n表示所述出气阻力达到预设清洁阻力的次数，每达到一次n值加1；tx表示所述滤芯距离上一次清洁后的使用时长；T1表示所述滤芯的剩余清洁寿命。
2.根据权利要求1所述的工程机械发动机进气监测系统，其特征在于，所述监测传感器包括设于所述空气滤清器的出气口处的阻力传感器(3)和设于所述空气滤清器与所述发动机的进气口之间的颗粒物传感器(4)。
3.根据权利要求1所述的工程机械发动机进气监测系统，其特征在于，所述滤芯包括内滤芯(8)和套设于内滤芯(8)外的外滤芯(9)，所述内滤芯(8)和所述外滤芯(9)上分别配置有各自的所述电子标签(7)。
4.一种工程机械发动机进气监测方法，其特征在于，所述方法包括：
接收并存储电子标签应答器(5)上传的所述发动机的空气滤清器的滤芯的识别信息；
接收并存储监测传感器上传的影响所述滤芯使用寿命的参数信息；
根据所述滤芯的识别信息及对应的所述参数信息对所述滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发仪表(2)输出报警指令；所述报警指令包括提示清洁或更换所述滤芯；
其中，所述识别信息通过所述电子标签应答器(5)扫描所述滤芯上的电子标签(7)获取；
影响所述滤芯使用寿命的参数信息包括：所述空气滤清器的出气口处的出气阻力；
所述方法还包括：采用如下公式计算所述滤芯的剩余清洁寿命，并控制所述仪表(2)输出显示所述滤芯的剩余清洁寿命：
T1＝S1-tx；
其中，S1表示所述滤芯的预估清洁寿命，pn表示所述出气阻力第n次达到预设清洁阻力所需时长；n表示所述出气阻力达到预设清洁阻力的次数，每达到一次n值加1；tx表示所述滤芯距离上一次清洁后的使用时长；T1表示所述滤芯的剩余清洁寿命。
5.根据权利要求4所述的工程机械发动机进气监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述滤芯的识别信息判断所述滤芯是否为厂家指定滤芯，若否，则通过所述仪表(2)报警提示更换滤芯；若是，则存储所述滤芯的厂家信息。
6.根据权利要求4所述的工程机械发动机进气监测方法，其特征在于，影响所述滤芯使用寿命的参数信息还包括：所述发动机进气口处的颗粒物含量；
对所述滤芯的使用寿命进行分析计算，当分析计算结果满足预定的触发条件时触发所述仪表(2)输出报警指令的方法包括：
若当前所监测的颗粒物含量不超过设定的区间下限，则控制所述仪表(2)输出显示当前颗粒物检测值；
若当前所监测的颗粒物含量超过设定的区间下限，但不超过设定的区间上限，则进入压力检测环节，继续监测出气阻力；
若当前所监测的出气阻力不超过设定的区间下限，则控制所述仪表(2)输出显示当前出气阻力检测值；
若当前所监测的出气阻力超过设定的区间下限，但不超过设定的区间上限，则控制所述仪表(2)输出清洁滤芯指令；
若当前所监测的颗粒物含量或出气阻力中有一个超过设定的区间上限，则控制所述仪表(2)输出更换滤芯指令。
7.根据权利要求6所述的工程机械发动机进气监测方法，其特征在于，所述方法还包括：采用如下公式计算所述滤芯的剩余使用寿命，并控制所述仪表(2)输出显示所述滤芯的剩余使用寿命：
T2＝S2-ty；
其中，S2表示所述滤芯的预估寿命，tm表示对于第m个同型号滤芯被监测到出气阻力达到设定的出气阻力区间上限所需时长；m表示被更换的同型号的滤芯的数量，每更换一个同型号滤芯，m值加1；ty表示所述滤芯总计使用时长；T2表示所述滤芯剩余使用寿命。
8.根据权利要求4所述的工程机械发动机进气监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述电子标签应答器(5)无法读取滤芯的识别信息，则控制所述仪表(2)输出报警提示，所述报警提示包括：滤芯不符合要求和/或更换滤芯。
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- 2022-09-20 CN CN202211142906.8A patent/CN115419527B/zh active Active
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