CN117367485A - 新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统及方法，属于车辆传感器故障检测技术领域，S1、通过监控平台实时监控环卫车运营使用情况，监控其开关式传感器的实际触发情况；S2、根据开关式传感器的实际触发情况，判断达到当前故障预判阈值时，开关式传感器是否触发；若是，则进入步骤S3；若否，则进入步骤S4；S3、根据开关式传感器的历史实际触发时间间隔，更新下一次的故障预判阈值，并返回步骤S1；S4、判定开关式传感器出现故障，发送告警信息，进行检修确认。本发明具备一定的自适应调节功能，会随着传感器触发次数的增加，逐渐更加准确，从而实现上装开关式传感器的准确故障诊断及预判。

Description

新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统及方法

技术领域

本发明属于车辆传感器故障检测技术领域，具体涉及新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统及方法。

背景技术

交通运输业碳排放量占比约10%，位列各行业第三，交通运输业碳减排势在必行。相比于家用和商用汽车，公共领域用车受政策推动作用更加明显，将率先实现新能源替代。

电动（含混动）环卫车辆，其上装系统信息化是新能源环卫车信息化的重要构成部分。环卫车辆上装信息化主要体现在上装工作状态的实时监控、各上装部件的故障状态监控。由于上装系统用于工作状态监控、逻辑控制的传感器数量大、种类多，传感器部件的信息化是上装系统信息化的重难点。对于模拟量的传感器，其是否故障可以通过模拟量是否正常进行判断。但对于开关式传感器，由于其输出信号是开关量，其是否故障，无法进行有效判断。

现阶段环卫车辆上装系统是独立于底盘的，上装系统的很多操控逻辑是基于各类传感器的反馈信号的，传感器的状态直接关系到车辆上装功能是否正常。要实现环卫车辆上装系统智能化、信息化，在提高各类传感器的可靠性的同时，传感器故障检测是无法绕开的问题。但当前很多开关式传感器的故障是无法直接判断的，只能通过车辆上装功能是否异常，被动人工排查传感器是否故障。这种故障判断方式非常低效，且对处理人员的技术水平、经验要求非常高，而环卫车辆作业场景很多是在零层，环卫工人作业有失效要求，若是传感器故障导致车辆功能异常，需要售后团队及时响应，快速定位，解决问题，因此，上述被动人工排查的方法是无法满足上述要求的。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统及方法解决了现有的开关式传感器无法预警、直接判断以及对故障点进行快速分析定位问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统，包括

监控平台，用于通过上装系统信息化实时监控环卫车运营使用情况；

故障检测模块，用于根据监控平台监控的环卫车上装系统中开关式传感器的实际触发情况，将其实际触发时间间隔与故障预判阈值对比，检测开关式传感器故障情况；

阈值动态调节模块，用于根据历史实际触发间隔和故障预判阈值，计算下一次检测开关式传感器故障时的故障预判阈值；

数据库，用于存储不同开关式传感器对应的历史实际触发间隔和故障预判阈值，作为故障检测模块和阈值动态调节模块的数据基础。

进一步地，所述故障检测模块中，根据开关式传感器的实际触发情况，当开关式传感器达到当前故障预判阈值，且未触发时，则判定开关式传感器故障；

当开关式传感器的实际触发时间间隔小于当前故障预判阈值时，则通过阈值动态调节模块计算下一次的故障预判阈值。

进一步地，所述阈值动态调节模块根据当前故障预判阈值和历史实际触发时间间隔的差值，确定下一次故障检测时的差值，并结合当前故障预判阈值计算下一次的故障预判阈值。

一种开关式传感器故障检测方法，包括以下步骤：

S1、通过监控平台实时监控环卫车运营使用情况，监控其开关式传感器的实际触发情况；

S2、根据开关式传感器的实际触发情况，判断达到当前故障预判阈值时，开关式传感器是否触发；

若是，则进入步骤S3；

若否，则进入步骤S4；

S3、根据开关式传感器的历史实际触发时间间隔，更新下一次的故障预判阈值，并返回步骤S1；

S4、判定开关式传感器出现故障，发送告警信息，进行检修确认。

进一步地，所述步骤S3具体为：

S31、计算开关式传感器实际触发时间间隔ΔT_i与当前故障预判阈值ΔD_i的当前差值E_i；

S32、根据数据库中存储的历史差值，选定当前差值E_i对应的下一差值E_i+1；

S33、根据下一差值E_i+1和当前故障预判阈值ΔD_i，更新下一次的故障预判阈值为ΔD_i+1= E_i+1+ΔD_i，并返回步骤S1。

进一步地，所述步骤S31中，以开关式传感器对应的上装设备工作触发时间为基准，计算开关式传感器的实际触发时间间隔ΔT_i=T_i-T_i-1；

其中，T_i-1表示上装设备工作上一次触发的时刻，T_i表示上装设备工作本次触发的时刻，下标i为开关式传感器的触发序数。

进一步地，所述步骤S32中，选定下一差值E_i+1的方法为：

A1、构建历史差值的集合{ E_ki }，并设置计数参数N的初始值为0；

其中，{ E_ki }= E_k0, E_k1,…E_ki, …,E_kI，下标i=0~I，i为开关式传感器的历史触发次数序数，I为开关式传感器的历史触发总次数；

A2、在集合{ E_ki }中选择任意历史差值；

A3、判定当前差值E_i是否小于等于当前选择历史差值；

若是，则将计数参数N的增加1，进入步骤A5；

若否，则进入步骤A4；

A4、在集合{ E_ki }中重新选择历史差值，并返回步骤A3；

A5、定义条件参数δ=N/i，并判断δ是否大于等于设定值；

若是，则进入步骤A6；

若否，则进入步骤A7；

A6、将当前选择历史差值作为下一差值E_i+1的候选值，进入步骤A8；

A7、在集合{ E_ki }中选择比当前历史差值更大的历史差值，返回步骤A5；

A8、重复步骤A2~A7，在集合{ E_ki }中选择所有符合δ大于等于设定值的历史差值，构建候选值集合；

A9、将候选值集合中的最小值作为当前差值对应的下一差值E_i+1。

进一步地，所述条件参数δ的设定值至少为90%。

进一步地，所述条件参数的设定值与集合{ E_ki }中的历史触发总次数I成正比。本发明的有益效果为：

（1）本发明提供了一种新能源环卫车上装系统中开关式传感器故障检测系统及方法，其具备一定的自适应调节功能，会随着触发次数的增加，逐渐更加准确，从而实现上装开关式传感器的故障诊断及预判。

（2）本发明方法，适用于多种类型环卫车辆上装系统的各类开关式传感器，如水位开关、接近开关、行程开关等。

（3）本发明方法本质上是一种基于历史数据分析可动态调整的开关式传感器故障预测方法，理论上可应用在所有使用了开关式传感器的技术场景，比如工业自动化场景中。

附图说明

图1为本发明提供的开关式传感器故障检测方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1：

本发明实施例提供了一种， 新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统，包括：

监控平台，用于通过上装系统信息化实时监控环卫车运营使用情况；

故障检测模块，用于根据监控平台监控的环卫车上装系统中开关式传感器的实际触发情况，将其实际触发时间间隔与故障预判阈值对比，检测开关式传感器故障情况；

阈值动态调节模块，用于根据历史实际触发间隔和故障预判阈值，计算下一次检测开关式传感器故障时的故障预判阈值；

数据库，用于存储不同开关式传感器对应的历史实际触发间隔和故障预判阈值，作为故障检测模块和阈值动态调节模块的数据基础。

在本发明实施例中，故障检测模块中设定有开关式传感器判定为故障的初始阈值，后续传感器每触发一次，根据其触发的实际时间间隔，通过阈值动态调节模块进行动态自适应调节故障预判阈值。

在本发明实施例中，在故障检测模块中，根据开关式传感器的实际触发情况，当开关式传感器达到当前故障预判阈值，且未触发时，则判定开关式传感器故障；

当开关式传感器的实际触发时间间隔小于当前故障预判阈值时，则通过阈值动态调节模块计算下一次的故障预判阈值。

在本发明实施例中，阈值动态调节模块根据当前故障预判阈值和历史实际触发时间间隔的差值，确定下一次故障检测时的差值，并结合当前故障预判阈值计算下一次的故障预判阈值。具体地，开关式传感器的实际触发时间间隔与上装作业工况密切相关，需要根据实际触发时间间隔的变化趋势，动态调节故障判断阈值，这样才能提升故障判断的及时性及准确性。

实施例2：

本发明实施例提供了基于实施例1中新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统对应的开关式传感器故障检测方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、通过监控平台实时监控环卫车运营使用情况，监控其开关式传感器的实际触发情况；

S2、根据开关式传感器的实际触发情况，判断达到当前故障预判阈值时，开关式传感器是否触发；

若是，则进入步骤S3；

若否，则进入步骤S4；

S3、根据开关式传感器的历史实际触发时间间隔，更新下一次的故障预判阈值，并返回步骤S1；

S4、判定开关式传感器出现故障，发送告警信息，进行检修确认。

在本发明实施例的步骤S3具体为：

S31、计算开关式传感器实际触发时间间隔ΔT_i与当前故障预判阈值ΔD_i的当前差值E_i；

S32、根据数据库中存储的历史差值，选定当前差值E_i对应的下一差值E_i+1；

S33、根据下一差值E_i+1和当前故障预判阈值ΔD_i，更新下一次的故障预判阈值为ΔD_i+1= E_i+1+ΔD_i，并返回步骤S1。

在本实施的步骤S31中，以开关式传感器对应的上装设备工作触发时间为基准，计算开关式传感器的实际触发时间间隔ΔT_i=T_i-T_i-1；

其中，T_i-1表示上装设备工作上一次触发的时刻，T_i表示上装设备工作本次触发的时刻，下标i为开关式传感器的触发序数。

具体地，建立开关式传感器的触发间隔时间计算模型，起点为上次触发时刻，计时以上装设备工作时间为准，以污水箱满浮球开关为例，上装电机工作到时刻第一次触发，/>时刻第二次触发，触发间隔时间为/>。

实际触发时间间隔ΔT_i与当前故障预判阈值ΔD_i的差值E_i为：

E_i=|ΔD_i-ΔT_i|

在本实施例的S32中，选定下一差值E_i+1的方法为：

A1、构建历史差值的集合{ E_ki }，并设置计数参数N的初始值为0；

其中，{ E_ki }= E_k0, E_k1,…E_ki, …,E_kI，下标i=0~I，i为开关式传感器的历史触发次数序数，I为开关式传感器的历史触发总次数；

A2、在集合{ E_ki }中选择任意历史差值；

A3、判定当前差值E_i是否小于等于当前选择历史差值；

若是，则将计数参数N的增加1，进入步骤A5；

若否，则进入步骤A4；

A4、在集合{ E_ki }中重新选择历史差值，并返回步骤A3；

A5、定义条件参数δ=N/i，并判断δ是否大于等于设定值；

若是，则进入步骤A6；

若否，则进入步骤A7；

A6、将当前选择历史差值作为下一差值E_i+1的候选值，进入步骤A8；

A7、在集合{ E_ki }中选择比当前历史差值更大的历史差值，返回步骤A5；

A8、重复步骤A2~A7，在集合{ E_ki }中选择所有符合δ大于等于设定值的历史差值，构建候选值集合；

A9、将候选值集合中的最小值作为当前差值对应的下一差值E_i+1。

在本实施例中，下一差值E_i+1的选定原则是确保δ大于等于设定值，其中，条件参数δ的设定值至少为90%；具体地，本实施例中条件参数的设定值与集合{ E_ki }中的历史触发总次数I成正比，若要提高故障判断的准确度，当历史触发总次数I足够大时，可以提高δ的值。

具体地，在本实施例中，在进行传感器故障检测时，监控平台根据前一次的故障判断时间ΔD_i及反馈E_i，基于S3的判断，给定新的故障预判断时间间隔ΔD_i+1，依次往复，可以生成传感器的预判故障阈值。

在第i+1次开关式传感器触发工作周期中，若从上装控制器开始工作，到时间间隔后，还未检测到传感器触发，则平台端判定传感器可能发生了故障，并发送告警信息，售后人员去进行检修确认。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统，其特征在于，包括

监控平台，用于通过上装系统信息化实时监控环卫车运营使用情况；

故障检测模块，用于根据监控平台监控的环卫车上装系统中开关式传感器的实际触发情况，将其实际触发时间间隔与故障预判阈值对比，检测开关式传感器故障情况；

阈值动态调节模块，用于根据历史实际触发间隔和故障预判阈值，计算下一次检测开关式传感器故障时的故障预判阈值；

数据库，用于存储不同开关式传感器对应的历史实际触发间隔和故障预判阈值，作为故障检测模块和阈值动态调节模块的数据基础。

2.根据权利要求1所述的新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统，其特征在于，所述故障检测模块中，根据开关式传感器的实际触发情况，当开关式传感器达到当前故障预判阈值，且未触发时，则判定开关式传感器故障；

当开关式传感器的实际触发时间间隔小于当前故障预判阈值时，则通过阈值动态调节模块计算下一次的故障预判阈值。

3.根据权利要求1所述的新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统，其特征在于，所述阈值动态调节模块根据当前故障预判阈值和历史实际触发时间间隔的差值，确定下一次故障检测时的差值，并结合当前故障预判阈值计算下一次的故障预判阈值。

4.一种基于权利要求1~3任一项权利要求所述的新能源环卫车上装系统开关式传感器故障检测系统的开关式传感器故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过监控平台实时监控环卫车运营使用情况，监控其开关式传感器的实际触发情况；

S2、根据开关式传感器的实际触发情况，判断达到当前故障预判阈值时，开关式传感器是否触发；

若是，则进入步骤S3；

若否，则进入步骤S4；

S3、根据开关式传感器的历史实际触发时间间隔，更新下一次的故障预判阈值，并返回步骤S1；

S4、判定开关式传感器出现故障，发送告警信息，进行检修确认。

5.根据权利要求4所述的开关式传感器故障检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

S31、计算开关式传感器实际触发时间间隔ΔT_i与当前故障预判阈值ΔD_i的当前差值E_i；

S32、根据数据库中存储的历史差值，选定当前差值E_i对应的下一差值E_i+1；

S33、根据下一差值E_i+1和当前故障预判阈值ΔD_i，更新下一次的故障预判阈值为ΔD_i+1=E_i+1+ΔD_i，并返回步骤S1。

6.根据权利要求5所述的开关式传感器故障检测方法，其特征在于，所述步骤S31中，以开关式传感器对应的上装设备工作触发时间为基准，计算开关式传感器的实际触发时间间隔ΔT_i=T_i-T_i-1；

其中，T_i-1表示上装设备工作上一次触发的时刻，T_i表示上装设备工作本次触发的时刻，下标i为开关式传感器的触发序数。

7.根据权利要求5所述的开关式传感器故障检测方法，其特征在于，所述步骤S32中，选定下一差值E_i+1的方法为：

A1、构建历史差值的集合{ E_ki }，并设置计数参数N的初始值为0；

其中，{ E_ki }= E_k0, E_k1,…E_ki, …,E_kI，下标i=0~I，i为开关式传感器的历史触发次数序数，I为开关式传感器的历史触发总次数；

A2、在集合{ E_ki }中选择任意历史差值；

A3、判定当前差值E_i是否小于等于当前选择历史差值；

若是，则将计数参数N的增加1，进入步骤A5；

若否，则进入步骤A4；

A4、在集合{ E_ki }中重新选择历史差值，并返回步骤A3；

A5、定义条件参数δ=N/i，并判断δ是否大于等于设定值；

若是，则进入步骤A6；

若否，则进入步骤A7；

A6、将当前选择历史差值作为下一差值E_i+1的候选值，进入步骤A8；

A7、在集合{ E_ki }中选择比当前历史差值更大的历史差值，返回步骤A5；

A8、重复步骤A2~A7，在集合{ E_ki }中选择所有符合δ大于等于设定值的历史差值，构建候选值集合；

A9、将候选值集合中的最小值作为当前差值对应的下一差值E_i+1。

8.根据权利要求7所述的开关式传感器故障检测方法，其特征在于，所述条件参数δ的设定值至少为90%。

9.根据权利要求8所述的开关式传感器故障检测方法，其特征在于，所述条件参数的设定值与集合{ E_ki }中的历史触发总次数I成正比。