一種工程機械車載故障診斷系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種工程機械車載故障診斷系統及方法，包括如下步驟：步驟1、基于故障樹生成車輛故障診斷規則庫；步驟2、選擇全自動診斷方式或人工半自動診斷方式進行車輛現場診斷；步驟3、控制器根據采集的電氣信號并結合故障診斷規則庫進行故障診斷；步驟4、將最終診斷結果在顯示器上進行統一顯示；步驟5、控制器將車輛所有報警信息以及故障信息通過智能數據終端上傳到遠程維護子系統，遠程維護子系統對上傳的數據通過粗糙集進行知識提取和屬性約簡得到最佳屬性約簡組合，并由專家去除冗余、排除錯誤后更新故障診斷規則庫。可以簡單快捷的查詢到車輛現有的故障。

On board fault diagnosis system and method for engineering machinery

The invention discloses an engineering machinery vehicle fault diagnosis system and method, which comprises the following steps: Step 1, the rules of fault diagnosis based on fault tree generation vehicle base; step 2, select automatic or manual semi automatic diagnosis diagnosis for vehicle field diagnosis; step 3, the controller according to the electrical signal acquisition and fault diagnosis the rule base for fault diagnosis; step 4, the final diagnosis results are unified in the display; step 5, the controller will all vehicle alarm information and fault information through intelligent terminal data uploaded to the remote maintenance subsystem, remote maintenance data upload subsystem through knowledge extraction and attribute reduction are the best combination of attribute reduction in rough set, and the expert to remove redundant and eliminate the update rules of fault diagnosis error after library. You can easily and easily query the existing faults of the vehicle.

【技術實現步驟摘要】
一種工程機械車載故障診斷系統及方法
本專利技術涉及一種工程機械車載故障診斷系統及方法。
技術介紹
現在的工程車輛大量采用了CAN總線技術和可編程控制器技術，且發動機的燃油系統實現自動控制，給車輛的日常維護帶來了很大的困難，同時對檢測診斷技術要求很高。在車輛的使用過程中不可避免的地會出現各種故障，這些故障如果得不到及時排除，勢必會導致系統運行嚴重偏離要求，降低車輛本身的可靠性和穩定性，因而及時查明故障原因并排除故障具有重要的意義。而傳統的定期維護和例行檢查雖然在一定程度上減少了故障的發生和危害，但這種方式需要大量有經驗的專業人員，浪費許多人力和資源。當今，商用汽車行業采用的車載診斷系統，例如中國專利CN101923348A中公開了一種基于CANopen的混合動力汽車車載故障診斷系統和診斷方法，主要是通過對車輛的各個模塊的實時監測并將故障信息存儲在信息管理單元中，通過車輛組合儀表或者手持診斷設備對車輛故障信息進行查詢。商用汽車的電控水平較高，車輛各個部件都有相應的監控模塊，而工程機械產品電子檢測元件較少，無法按照商用汽車的診斷方式對工程車輛進行診斷，無法幫助操作人員準確的找到故障原因。現有技術中，中國專利CN106354118A公開了一種基于故障樹的列車故障診斷系統及方法，但是單純的故障樹診斷方法存在一定的弊端，就是故障樹只能繪制現有的規則信息，并且規則中的現象與故障模式是強相關的，對于弱相關的內容或者在經驗看來完全不相關的內容便無法查找相互的關系，也就不能繪制相關的故障樹。中國專利CN103544389A公開了一種基于故障樹和模糊神經網絡的汽車起重機故障診斷方法，這種方法的缺點是模糊神經網絡需要大量的先驗數據對診斷系統進行訓練，并且得到知識的正確性及置信度正比于先驗數據集合的大小，對于缺少先驗知識的車輛來說，很難完成診斷系統的建立，并且該專利中缺少之后對規則庫的維護與增加的方法，對于狀態無法檢測的數據沒有制定診斷的方法。總之，工程機械行業較其他行業而言，電控水平較低，含有許多無法檢測的液控系統和機械傳動系統，這樣采用現有的方式很難做出診斷。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供一種工程機械車載故障診斷系統及方法，通過智能數據終端將報警、故障信息上傳遠程維護子系統，通過粗糙集理論對決策表進行知識的提取，生成新的規則并在專家去冗和排誤后下發更新規則庫，可以簡單快捷的查詢到車輛現有的故障；進一步的，采用故障樹按照功能建立車輛規則庫，操作人員通過交互設備、電控設備參與到診斷過程中，并由控制器整合所有輸入信息輔助操作人員準確的找到故障原因。名詞解釋：決策項：表示決策表內指示故障現象的內容，例如車輛無法行走等。決策表：將所有故障模式與當前故障模式下的故障現象逐條列成一個二維表格，列向代表不同的時間，橫向代表該時刻發生的故障模式和故障現象。屬性表：去除決策表內決策項后的表格，并且每一行作為一個屬性集合。決策屬性集合：將決策表內所有包含相同決策項的屬性集合組成該決策項的決策屬性集合。上近似集：表示包含該決策屬性集合的屬性表中的屬性集合求并得到。下近似集：表示所有包含于決策屬性集合的屬性表中的屬性集合中求并得到。最佳屬性約組合：刪除該組合內的任何一個屬性都會造成上下近似集不相同，并且該組合當前的上下近似集相同的決策屬性集合。約簡啟動參數n：表示指示當前表內的第n個屬性。故障模式：故障的表現形式。為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本專利技術通過以下技術方案實現：一種工程機械車載故障診斷系統，包括控制器，以及分別與控制器相連的信號檢測模塊和信號采集模塊，所述控制器分別與顯示器和智能數據終端相連，所述智能數據終端與遠程維護子系統相連，其中：信號檢測模塊用于判斷采集到的信號是否超出正常范圍，并向控制器提供故障情況；信號采集模塊用于將各種其他形式的物理信號轉化為控制器可讀取的電信號；控制器整合所有輸入信息，并結合故障診斷規則庫進行故障診斷，將最終診斷結果在顯示器上進行統一顯示；控制器將車輛所有報警信息以及故障信息通過智能數據終端上傳到遠程維護子系統，遠程維護子系統對上傳的數據通過粗糙集進行知識提取和屬性約簡得到最佳屬性約簡組合，并由專家去除冗余、排除錯誤后更新故障診斷規則庫。優選，還包括CAN總線面板，所述控制器通過CAN總線與顯示器、CAN總線面板相連，所述顯示器是觸控顯示器。相應的，一種工程機械車載故障診斷方法，包括如下步驟：步驟a、基于故障樹生成車輛故障診斷規則庫；步驟b、選擇全自動診斷方式或人工半自動診斷方式進行車輛現場診斷；步驟c、控制器根據采集的電氣信號并結合故障診斷規則庫進行故障診斷；步驟d、將最終診斷結果在顯示器上進行統一顯示；步驟e、控制器將車輛所有報警信息以及故障信息通過智能數據終端上傳到遠程維護子系統，遠程維護子系統對上傳的數據通過粗糙集進行知識提取和屬性約簡得到最佳屬性約簡組合，并由專家去除冗余、排除錯誤后更新故障診斷規則庫。優選，更新故障診斷規則庫的具體步驟如下：步驟a、將所有報警信息和故障信息組成屬性集合，將故障現象作為決策屬性，生成決策表R0；步驟b、定義m表示當前決策表內屬性的個數，定義n為約簡啟動參數，且n的初始值為1；對決策表進行元素約簡；步驟c、當n大于m時，進入步驟F，否則，將Rn-1刪除第n個屬性后，生成新的屬性集合，并生成新的決策表Rn，尋找各個決策項的上、下近似集；如果上、下近似集相同則進入步驟d，否則，進入步驟e；步驟d、令n＝n+1，進入步驟c；步驟e、令Rn＝Rn-1，n＝n+1，進入步驟c；步驟f、將約簡完成后的新的決策表重復上述步驟直到得到最佳屬性約組合，提取知識，并由專家定期對知識進行去除冗余、排除錯誤處理后，更新故障診斷規則庫數據。優選，故障樹的建立具體包括如下步驟：步驟a、將工程機械車輛按功能進行劃分，再根據功能列出組成每個功能的具體功能屬性；步驟b、按照輸入系統、過程系統、執行系統分別列出包含的子系統部件，再將子系統部件細分到零件；步驟c、列出所有零件的故障模式并列出該故障模式對應的故障現象，并列出對應檢測手段和診斷方法，由此生成故障診斷材料收集表；步驟d、從故障現象中找出相同或相類似的故障現象進行分類，并將該條故障現象作為故障樹的頂事件，造成該故障現象的故障模式作為底事件，繪制故障樹。本專利技術的有益效果是：第一、通過對產品的故障模式及其成因的梳理，構造故障樹，然后對故障數進行分析，制定有針對性的分析方法以及推理機制，分析產生故障的原因，借助機載設備，幫助技術人員、操作人員、服務人員準確地找到故障的原因。得出相應的診斷結論并給出維修建議。第二、工程機械故障診斷起步較晚，專家經驗及先驗知識較少，單純的故障樹或者模糊控制無法形成一套完整可延續的診斷系統，而粗糙集理論可以很好的在故障樹的基礎上增加新的規則，并且不需要先驗知識。第三、操作人員可以首先通過全自動診斷方式，簡單快捷的查詢到車輛現有的故障，并且同時獲得故障現象和解決方法。第四、操作人員可以通過人工半自動診斷方式，通過故障現象快速鎖定交互內容，并通過顯示器提示，準確的查明故障原因并獲得解決方案。附圖說明圖1是本專利技術一種工程機械車載故障診斷系統的結構框圖；圖2是本專利技術實施例中故障樹的示意圖；圖3是本專利技術自動診斷交本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種工程機械車載故障診斷系統，包括控制器，以及分別與控制器相連的信號檢測模塊和信號采集模塊，其特征在于，所述控制器分別與顯示器和智能數據終端相連，所述智能數據終端與遠程維護子系統相連，其中：信號檢測模塊用于判斷采集到的信號是否超出正常范圍，并向控制器提供故障情況；信號采集模塊用于將各種其他形式的物理信號轉化為控制器可讀取的電信號；控制器整合所有輸入信息，并結合故障診斷規則庫進行故障診斷，將最終診斷結果在顯示器上進行統一顯示；控制器將車輛所有報警信息以及故障信息通過智能數據終端上傳到遠程維護子系統，遠程維護子系統對上傳的數據通過粗糙集進行知識提取和屬性約簡得到最佳屬性約簡組合，并由專家去除冗余、排除錯誤后更新故障診斷規則庫。

【技術特征摘要】
1.一種工程機械車載故障診斷系統，包括控制器，以及分別與控制器相連的信號檢測模塊和信號采集模塊，其特征在于，所述控制器分別與顯示器和智能數據終端相連，所述智能數據終端與遠程維護子系統相連，其中：信號檢測模塊用于判斷采集到的信號是否超出正常范圍，并向控制器提供故障情況；信號采集模塊用于將各種其他形式的物理信號轉化為控制器可讀取的電信號；控制器整合所有輸入信息，并結合故障診斷規則庫進行故障診斷，將最終診斷結果在顯示器上進行統一顯示；控制器將車輛所有報警信息以及故障信息通過智能數據終端上傳到遠程維護子系統，遠程維護子系統對上傳的數據通過粗糙集進行知識提取和屬性約簡得到最佳屬性約簡組合，并由專家去除冗余、排除錯誤后更新故障診斷規則庫。2.根據權利要求1所述的一種工程機械車載故障診斷系統，其特征在于，還包括CAN總線面板，所述控制器通過CAN總線與顯示器、CAN總線面板相連，所述顯示器是觸控顯示器。3.根據權利要求1所述的一種工程機械車載故障診斷系統，其特征在于，故障診斷規則庫還設置有對應故障模式的解決方案，顯示器對最終的診斷結果和解決方案進行統一展示。4.一種工程機械車載故障診斷方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟a、基于故障樹生成車輛故障診斷規則庫；步驟b、選擇全自動診斷方式或人工半自動診斷方式進行車輛現場診斷；步驟c、控制器根據采集的電氣信號并結合故障診斷規則庫進行故障診斷；步驟d、將最終診斷結果在顯示器上進行統一顯示；步驟e、控制器將車輛所有報警信息以及故障信息通過智能數據終端上傳到遠程維護子系統，遠程維護子系統對上傳的數據通過粗糙集進行知識提取和屬性約簡得到最佳屬性約簡組合，并由專家去除冗余、排除錯誤后更新故障診斷規則庫。5.根據權利要求4所述的一種工程機械車載故障診斷方法，其特征在于，更新故障診斷規則庫的具體步驟如下：步驟a、將所有報警信息和故障信息組成屬性集合，將故障現象作為決策屬性，生成決策表R0；步驟b、定義m表示當前決策表內屬性的個數，定義n為約簡啟動參數，且n的初始值為1；對決策表進行元素約簡；步驟c、當n大于m時，進入步驟f，否則，將Rn-1刪除第n個屬性后，生成新的屬性集合An，并生成新的決策表Rn，尋找各個決策項的上、下近似集；如果上、下近似集相同則進入步驟d，否則，進入步驟e；步驟d、令n＝n+1，確定刪除第n個屬性并進入步驟c；步驟e、令Rn＝Rn-1，n＝n+1，保留第n個屬性并進入步驟c；步驟f、將約簡完成后的新的決策表重復上述步驟直到得到最佳屬性約組合，提取知識，并由專家定期對知識進行去除冗余、排除錯誤處理后，更新故障診斷規則庫數據。6.根據權利要求4所述的一種工程機械車載故...

【專利技術屬性】
技術研發人員：薛力戈，武博文，井然，
申請(專利權)人：徐工集團工程機械股份有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32