一种仓储搬运设备远程故障诊断装置的制作方法

本发明涉及仓储搬运设备诊断领域，具体涉及一种仓储搬运设备远程故障诊断装置。

背景技术：

仓储搬运设备在现代企业的仓储系统中扮演着非常重要的角色，而叉车作为仓储搬运设备的主要工具，是仓储物料搬运设备中的主力军，被广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济中的各个部门。第二次世界大战期间，叉车得到发展。中国从20世纪50年代初开始制造叉车。特别是随着中国经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运。因此，在过去的几年中，中国叉车市场的需求量每年都以两位数的速度增长。仓储叉车主要是为仓库内货物搬运而设计的叉车，目前应用较多的仓储叉车都是以电动机驱动的，因其车体紧凑、移动灵活、自重轻和环保性能好而在仓储业得到普遍应用。在多班作业时，电机驱动的仓储叉车更是处于长时间使用的状态，而叉车等仓储搬运设备在使用过程中，总是会出现各种类型的故障。当厂商将设备卖到世界各地的用户处，一旦叉车出现故障后，用户拨打厂商的服务电话求助，厂商派出维护工程师前往用户现场进行检查和维修，在这个过程中，有可能出现维护工程师携带的配件不合适，有可能维护工程师在现场不能解决问题，需要更高级的工程师到现场才能解决问题。另一方面，如果故障问题不严重，用户可以自行维护，而用户对设备不够熟悉，则可能维护不当，会造成搬运设备使用寿命下降，并影响整个仓储系统的运作效率。仓储在现代企业的供应链中起到了重要的作用，随着近些年我国物流业的蓬勃发展，现代企业渐渐将注意力转到了仓储方面，如何提高仓储系统的管理水平和保障仓储系统的高效运转是当前业内专家和企业相关人士所共同研究的方向。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明一种仓储搬运设备远程故障诊断装置。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种仓储搬运设备远程故障诊断装置，包括外壳，所述仓储搬运设备远程故障诊断装置具有唯一设备编号，所述外壳内安装有处理器系统模块、电源供电模块、数据采集模块和通信模块，所述电源供电模块、数据采集模块、通信模块均与所述处理器系统模块电性连接，所述处理器系统模块设有配置串口，所述数据采集模块设有连接串口，所述连接串口和配置串口设置在所述外壳的表面，所述通信模块通过无线网络与服务器连接。

较佳的，所述外壳内分上下两层，所述处理器系统模块安装在下层，所述电源供电模块、数据采集模块和通信模块安装在上层，上层模块通过排针与下层模块连接。

较佳的，所述通信模块包括GPRS通信单元和WIFI通信单元，所述通信模块的电路上设有天线、sim卡和运行指示灯，所述sim卡安装在所述外壳内，所述天线和运行指示灯安装在所述外壳上表面。

较佳的，所述通信模块设有计时器，用于定时向所述服务器发送仓储搬运设备状态信息。

较佳的，所述数据采集模块包括总线通信单元、开关量采集单元、温度采集单元和电流采集单元。

较佳的，所述开关量采集单元的电路为光耦隔离电路。

较佳的，所述温度采集单元包括温度传感器变送电路和温度传感器，所述温度传感器为PT100，所述温度传感器变送电路由恒流源电路、采用电路和信号放大电路组成。

较佳的，所述电流采集单元包括电流传感器和电流传感器变送电路，所述电流传感器为霍尔传感器，所述电流传感器变送电路由分压电路和跟随电路组成。

较佳的，所述处理器系统模块包括处理器单元、存储器单元、配置单元和诊断单元，所述诊断单元通过所述通信模块向所述服务器发送故障诊断报告。

较佳的，所述诊断单元使用故障树分析程序对故障进行定量和定性分析，所述故障诊断报告包括故障代码和诊断流程图。

较佳的，所述处理器单元为stm32微处理器。

较佳的，所述数据存储单元包括EEPROM存储器和Flash存储器。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：

本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置为仓储搬运设备智能维护提供了新的解决方案，能通过互联网络对仓储搬运设备进行远程诊断和维护，这样可以减少维护工程师到现场的时间和费用，不仅节约了大量的人力和物力的成本，同时也能为用户提供更为快捷的服务，减少用户的损失。

该故障诊断装置采用物联网的传感器技术和嵌入式系统技术获取搬运设备的各项运行参数，能够实时检测仓储搬运设备运行状态，并定时将数据上传到服务器以实现远程监控，装置具有单机配置和信息查看功能，方便维护人员对智能终端进行参数配置和现场设备运行状态诊断。

数据采集模块通过传感器技术、采样电路和现场总线采集仓储搬运设备的各种开关量、模拟量和运行信息，获取最基本的数据，诊断单元使用故障树分析程序对故障进行诊断，该程序结合仓储搬运设备的电气连接图和运行状态，制定出故障诊断逻辑，当仓储搬运设备发生故障时，装置会立即向服务器上传故障诊断报告，服务器能够及时地进行故障报警，故障诊断报告以故障代码和诊断流程图形式显示，方便维护人员第一时间发现故障问题，并进行针对性的故障维修。

该发明实现了对仓储搬运设备的现场实时故障诊断并为远程监控提供状态信息和故障信息，便于厂家指导用户进行设备维护，从而可以提高搬运设备维护的智能化程度，具有很高的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置的电路连接示意图；

图2是本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置的结构图；

图3是本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置信息传递结构图；

图4是本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置的信息发送流程图；

图5是实施例4中仓储搬运设备无法行进故障的诊断流程图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种仓储搬运设备远程故障诊断装置，包括外壳，所述外壳内安装有处理器系统模块1、电源供电模块2、数据采集模块3和通信模块4，所述电源供电模块1、数据采集模块2和通信模块3均与所述处理器系统模块4电性连接。外壳表面设有配置口5，所述配置口5包括处理器系统模块的配置串口和数据采集模块的连接串口，配置串口提供故障诊断装置与计算机直接相连的方案，实现故障诊断装置的参数配置，连接串口用于与仓储搬运设备的控制器连接。

所述处理器系统模块1包括处理器单元11、存储器单元12和配置单元13。处理器单元11具有丰富的外设资源，满足故障诊断装置功能需求，由晶振组成的最小系统电路是故障诊断装置的核心电路部分，是故障诊断程序运行的平台，提供整个装置的逻辑功能。数据存储单元12用于保存装置运行的关键参数和历史状态信息。所述配置单元13用于对故障诊断装置进行参数配置，设定唯一的设备编号，故障诊断装置具有单机配置和信息查看功能，方便维护人员对障诊断装置进行参数配置和现场设备运行状态诊断。电源供电模块2与仓储搬运设备的蓄电池连接，通过蓄电池外部供电，经电源供电模块2转换为故障诊断装置的工作电压。所述数据采集模块3包括总线通信单元31、开关量采集单元32、温度采集单元33和电流采集单元34，数据采集模块3将开关量、模拟量和总线数据传递给处理器系统模块1进行数据处理，为故障诊断装置提供最原始的数据来源。所述通信模块4包括GPRS通信单元41和WIFI通信单元42，能够通过无线网络与服务器6连接。

如图3所示，本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置由电源供电模块2提供电能，由数据采集模块进行处理和转换开关量、模拟量和总线数据，并传递给装置的核心处理器系统模块1。处理器系统模块1对数据进行预处理变为实际的状态信息，通过通信模块4将状态信息发送至服务器6，便于用户远程监控。GPRS通信单元41在有移动网络覆盖的情况下即可提供远程数据通信功能，不受时间、地点和距离的影响；WIFI通信单元42需要在特定的无线网环境中使用，受到环境和距离的限制，但具有速度快和通信稳定的优势。GPRS和WIFI均可与服务器6进行远程数据同步，用于上传仓储搬运设备的状态信息和故障报警信息，服务器6实现综合监控仓储搬运设备的运行状态和故障情况。

本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置能够通过互联网络对仓储搬运设备进行远程诊断和维护，这样可以减少维护工程师到现场的时间和费用，不仅节约了大量的人力和物力的成本，同时也能为用户提供更为快捷的服务，减少用户的损失，为仓储搬运设备智能维护提供了新的解决方案。

实施例2

如图2所示，一种仓储搬运设备远程故障诊断装置，包括外壳，所述外壳内安装有处理器系统模块1、电源供电模块2、数据采集模块3和通信模块4。外壳为长方形铝盒，外壳内分上下两层，所述处理器系统模块1安装在下层，所述电源供电模块2、数据采集模块3和通信模块4安装在上层，上层模块通过排针与下层模块连接。所述通信模块4的电路上设有天线、sim卡和运行指示灯，所述sim卡安装在所述外壳内，所述天线和运行指示灯安装在所述外壳上表面。外壳表面设有配置口5，所述配置口5包括处理器系统模块的配置串口和数据采集模块的连接串口，配置串口提供故障诊断装置与计算机直接相连的方案，实现故障诊断装置的参数配置，连接串口用于与仓储搬运设备的控制器连接。

所述处理器系统模块1包括处理器单元11、存储器单元12、配置单元13和诊断单元14。处理器单元11为stm32微处理器，该处理器具有丰富的外设资源，完全满足故障诊断装置的功能需求，由晶振等组成的最小系统电路为终端装置的核心电路部分，是故障诊断程序运行的平台，提供整个装置的逻辑功能。数据存储单元12包括EEPROM存储器和Flash存储器，前者用于保存仓储搬运设备正常运行的关键参数，后者用于保存历史状态信息，具有循环覆盖存储的功能，可用作通信异常时的数据缓存和单机故障诊断信息获取。所述配置单元13用于设定故障诊断装置的参数，每个故障诊断装置具有唯一设备编号，允许多个故障诊断装置同时连接远程服务器6。所述诊断单元14用于根据所述数据采集模块3采集到的状态信息进行故障诊断，诊断单元14通过通信模块4向服务器6发送故障诊断报告。

所述电源供电模块2与仓储搬运设备的蓄电池连接，电源转换电路将蓄电池提供电源转换为装置需要的5V和3.3V电压，保证故障诊断装置在工作电压下正常运行。

所述数据采集模块3包括总线通信单元31、开关量采集单元32、温度采集单元33和电流采集单元34。总线通信单元31采用总线通信方式，获取仓储搬运设备控制器的实时数据。开关量转换单元32实现搬运设备电气信号与逻辑电路信号的转换，并通过光耦实现光电隔离，将高电压的电气信号转换为微处理器的标准输入信号，一方面提供信号采集的稳定性，另一方面起到对微处理器的保护作用，开关量信号经数字芯片转换为数字信号供处理器读取。温度采集单元33包括温度传感器变送电路和温度传感器，所述温度传感器为PT100，温度传感器变送电路由恒流源电路、采用电路和信号放大电路组成，为PT100提供恒流信号，并经采用电路和信号放大转换为AD可采样的电压范围。电流采集单元34包括电流传感器和电流传感器变送电路，所述电流传感器为霍尔传感器，电流传感器变送电路由分压电路和跟随电路组成，将输入的电压信号转换为AD可采样的电压范围，然后由处理器的AD采集电路转换为数字量。仓储搬运设备的各项运行参数，由数据采集模块3进行处理和转换，将开关量、模拟量和总线数据传递给处理器系统模块1进行数据处理，为诊断单元14提供最原始的数据来源，是远程故障诊断的数据基础。

所述通信模块4包括GPRS通信单元41和WIFI通信单元42，能够通过无线网络与服务器6连接。GPRS通信单元41包括天线、sim卡和运行指示灯等外围电路，通过移动基站建立通信链接，与服务器6交互数据。WIFI通信单元42包括运行指示灯和天线等外围电路，通过本地无线网络，建立可靠稳定的通信链路，与服务器6交互数据。通信模块4与服务器6之间建立TCP连接，并根据制定的应用层协议进行通信，故障诊断装置同时接收和响应服务器6的数据更新指令。通信模块4还设有计时器，用于定时向服务器6发送仓储搬运设备状态信息。

本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置使用时，通过连接串口与仓储搬运设备的控制器连接，电源供电模块2将蓄电池提供电源转换为装置需要的电压进行供电。仓储搬运设备的各项运行参数由数据采集模块3进行实时采集，并将采集数据进行处理和转换后传递给处理器系统模块1。处理器系统模块1进行数据处理得到仓储搬运设备的状态信息，通过通信模块4定时向服务器6发送状态信息，由服务器6监控和记录搬运设备的运行状态、运行时间等各种信息。存储器单元12中存储历史状态信息，诊断单元14实时对仓储搬运设备的运行状态进行故障诊断，发生故障则立即向服务器6发送对应的故障报警信息。

该故障诊断装置采用物联网的传感器技术和嵌入式系统技术获取搬运设备的各项运行参数，能够实时检测仓储搬运设备运行状态，并定时将数据上传到服务器以实现远程监控，数据采集模块3通过传感器技术、采样电路和现场总线采集仓储搬运设备的各种开关量、模拟量和运行信息，由诊断单元14对信息进行故障诊断，当仓储搬运设备发生故障时，装置会立即向服务器6上传故障诊断报告，服务器6能够及时地进行故障报警，方便维护人员第一时间发现故障问题。

实施例3

本实施例在上述实施例的基础上，所述诊断单元14使用故障树分析程序对故障进行定量和定性分析，诊断单元14形成的故障诊断报告包括故障代码和诊断流程图。该故障树分析程序的实现包括以下步骤：

Stp1：根据采集的状态信息判断仓储搬运设备发生的故障，并将此故障确认为顶事件，调取故障对应代码；

Stp2：根据代码调取引起顶事件的基本事件和底事件，针对顶事件逐级分析并按逻辑关系建立规范化故障树，基本事件和底事件是根据仓储搬运设备的工作原理以及电路结构图确认并存储在程序中；

Stp3：程序调用规范化故障树结构，得到割集矩阵；

Stp4：对割集矩阵进行最小化处理，简化为最小割集；

Stp5：程序调用底事件发生概率，计算出最小割集重要度；

Stp6：程序对最小割集按重要度进行排序，得到故障诊断顺序；

Stp7：将故障诊断顺序转化成诊断流程图的形式给出。

诊断单元14使用故障树分析程序对仓储搬运设备故障进行诊断，该程序结合叉车的电气连接图和运行状态，制定出故障诊断逻辑，实现了对仓储搬运设备的智能诊断，故障诊断报告以故障代码和诊断流程图形式显示，便于厂家指导用户进行设备维护，从而可以提高搬运设备维护的智能化程度，具有很高的实用价值。

如图4所示，其为本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置的信息发送流程图，状态信息共有三种发送方式。其一，通信模块4定时向服务器6发送状态信息，由服务器6记录搬运设备的运行状态、运行时间等各种信息。其二，监控人员可以远程发送数据刷新指令，实时获取搬运设备的运行状态，不受定时时间的限制，便于进一步诊断故障问题，给出指导意见。其三，故障诊断装置根据获取的状态信息，结合诊断单元14，判断设备是否有故障发生，这个判断过程是实时进行的，可以快速检测到发生的故障，检测到有故障发生后，立即向服务器6发送故障诊断报告，远程监控人员即可及时发现有故障发生，并远程提供维修指导，如果故障持续存在，则会每隔一定时间就发送一次当前的故障故障诊断报告，直到故障恢复，则向服务器6发送一次故障恢复信息，远程人员可获知故障维修情况。

实施例4

一种仓储搬运设备远程故障诊断装置，包括外壳，所述外壳内安装有处理器系统模块、电源供电模块、数据采集模块和通信模块，所述电源供电模块、数据采集模块和通信模块均与所述处理器系统模块电性连接。外壳表面设有配置口，所述配置口包括处理器系统模块的配置串口和数据采集模块的连接串口。

所述处理器系统模块包括处理器单元、存储器单元、配置单元和诊断单元。所述电源供电模块与仓储搬运设备的蓄电池连接，电源转换电路将蓄电池提供电源转换为装置需要的电压。所述数据采集模块包括总线通信单元、开关量采集单元、温度采集单元和电流采集单元，为诊断单元提供最原始的数据来源。所述通信模块包括GPRS通信单元和WIFI通信单元，能够通过无线网络与服务器连接，通信模块每1min向服务器发送一次设备的状态数据信息。

本发明仓储搬运设备远程故障诊断装置使用时，通过配置串口设置故障诊断装置唯一身份信息，通过连接串口与仓储搬运设备的控制器连接，电源供电模块将蓄电池提供电源转换为装置需要的电压进行供电。仓储搬运设备的各项运行参数，由数据采集模块进行实时采集，通信模块每分钟向服务器发送状态信息，由服务器监控软件记录搬运设备的运行状态、运行时间等各种信息。

故障诊断装置诊断单元判断仓储搬运设备出现无法行进故障，立即运行故障树分析程序对故障进行定量和定性分析，形成故障诊断报告并发生至服务器。故障诊断报告包括故障代码和诊断流程图，其中诊断流程图如图5所示。远程监控人员即可及时发现有故障发生，并根据故障诊断装置身份信息找到对应的仓储搬运设备。根据诊断流程图按顺序对设备进行故障维修，诊断流程图实现了对常见复杂故障的有效诊断，解决了传统设备维修过程中存在的维修成本高、及时性差等问题。如果故障持续存在，则会每隔1min就会向服务器发送一次当前的故障诊断报告，直到故障恢复，则向服务器发送一次故障恢复信息，远程人员可获知故障维修情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。