猴车故障诊断系统及方法与流程

1.本发明涉及猴车测控技术领域，具体是猴车故障诊断系统及方法。


背景技术：

2.矿用猴车是一种用于矿下辅助运输矿工的运输工具，其主要原理是由钢丝绳通过张紧装置拉紧后，由驱动装置输出动力带动驱动轮和钢丝绳运行，从而实现对矿工的输送。其目的是缩短矿工上下井的路途时间，减轻矿工上下井的体能消耗。随着猴车的不断增多，猴车故障的发生率逐年上升，因此猴车的运行安全也越来越得到人们的关注。
3.目前普遍使用的矿用猴车存在设计简单，安全性低，乘坐舒适性较差等问题。同时，由于矿井内部情况复杂，猴车在长时间的运行中可能存在断轴、脱绳、打滑、张紧力下降等意外情况。为了保障猴车的安全运行，一方面要靠猴车本身的制造和安装质量，另一方面，最为重要的是要靠运行过程中及时高效的维修养护工作。维修保养除了周期性保养外，还有就是在猴车发生故障时要及时发现和排除；为此，本发明提出猴车故障诊断系统及方法。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出猴车故障诊断系统及方法。
5.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出猴车故障诊断系统，包括升降监测模块、升降分析模块、威胁评估模块、定时检修模块、问题库以及排查分析模块；
6.所述升降监测模块用于对猴车的升降状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至升降分析模块；升降分析模块用于接收升降监测模块监测到的时序数据并根据时序数据进行升降系数分析，具体为：
7.将猴车的载重标记为z1，将猴车的升降速度最大值标记为v1，将猴车的加速度最大值标记为g1，将猴车的运行时长标记为t1；利用公式sj＝z1
×
b1+v1
×
b2+g1
×
b3+t1
×
b4计算得到猴车的升降系数sj，其中b1、b2、b3、b4均为系数因子；所述升降分析模块用于将升降系数sj和运行时间段进行统合得到升降记录，并将升降记录打上时间戳存储至云平台；
8.所述威胁评估模块与云平台相连接，用于根据云平台存储的带有时间戳的升降记录进行威胁系数评估，若威胁系数wx大于预设威胁阈值，则生成威胁预警信号，以提示工作人员对猴车进行检查维护；
9.当工作人员对猴车进行检查维护时，所述排查分析模块用于对猴车的零部件进行排查系数分析，将零部件按照排查系数pc大小进行降序排列，得到零部件的排查优先表；并将所述排查优先表发送至工作人员的手机终端上。
10.进一步地，所述威胁评估模块的具体评估过程如下：
11.根据时间戳，获取预设时间段内猴车的升降记录；
12.统计所述猴车的升降总次数为c1；统计相邻升降记录之间的升降间隔为gti；将升
降间隔gti与预设间隔阈值相比较，计算得到差隔系数cg；
13.将每个升降记录中的升降系数标记为sji；将sji与预设升降阈值相比较，计算得到超升系数cy；利用公式wx＝c1
×
g1+cg
×
g2+cy
×
g3计算得到威胁系数wx，其中g1、g2、g3为系数因子。
14.进一步地，所述排查分析模块的具体分析步骤为：
15.获取问题库内预设时间段内各个猴车的检修分析结果；按照零部件统计同一故障零部件的出现次数为故障频次p1；针对所述故障零部件，将每个检修分析结果中的维修时长标记为jti，维修等级标记为jdi；利用公式jxi＝jti
×
a4+jdi
×
a5计算得到检修值jxi，其中a4、a5为系数因子；
16.将检修值jxi与预设检修阈值相比较，计算得到超检吸引值cj，具体为：
17.统计jxi大于预设检修阈值的次数为q1；当jxi大于预设检修阈值时，获取jxi与预设检修阈值的差值并求和得到检修超值cz，利用公式cj＝q1
×
r1+cz
×
r2计算得到超检吸引值cj，其中r1、r2为系数因子；
18.将所述猴车上对应零部件的最近一次检修时刻与系统当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长ht；利用公式pc＝p1
×
r3+cj
×
r4+ht
×
r5计算得到对应零部件的排查系数pc，其中r3、r4、r5为系数因子。
19.进一步地，其中，差隔系数cg的具体计算方法为：
20.统计gti小于预设间隔阈值的次数占比为zb1；当gti小于预设间隔阈值时，获取gti与预设间隔阈值的差值并求和得到差隔总值gz，利用公式cg＝zb1
×
d1+gz
×
d2计算得到差隔系数cg，其中d1、d2为系数因子。
21.进一步地，其中，超升系数cy的具体计算方法为：
22.统计sji大于预设升降阈值的次数占比为zb2，当sji大于预设升降阈值时，获取sji与预设升降阈值的差值并求和得到超升总值sz，利用公式cy＝zb2
×
d3+sz
×
d4计算得到超升系数cy，其中d3、d4为系数因子。
23.进一步地，所述时序数据为猴车升降过程中的运行参数值，所述运行参数值包括猴车的载重数据、升降速度和加速度。
24.进一步地，检修完成，工作人员将对应的检修分析结果上传至问题库；所述检修分析结果包括故障零部件以及对应的维修时长和维修等级；所述维修等级由工作人员根据维修投入的资源进行评估。
25.进一步地，所述定时检修模块用于每间隔预设时间发送检修提醒信息至工作人员的手机终端上，以提示工作人员对猴车进行检查维护。
26.进一步地，猴车故障诊断方法，包括如下步骤：
27.步骤一：通过升降监测模块对猴车的升降状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至升降分析模块；
28.步骤二：通过升降分析模块对时序数据进行升降系数分析，并将猴车的升降系数sj和运行时间段进行统合得到升降记录；
29.步骤三：通过威胁评估模块对云平台存储的带有时间戳的升降记录进行威胁系数评估，若威胁系数wx大于预设威胁阈值，则生成威胁预警信号；以提示工作人员对猴车进行检查维护，保障猴车运行的安全性；
30.步骤四：当工作人员对猴车进行检查维护时，通过排查分析模块对零部件进行排查系数分析，然后根据排查系数大小依次对零部件进行排查；检修完成后，工作人员将对应的检修分析结果上传至问题库。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
32.1、本发明中升降分析模块用于接收升降监测模块监测到的时序数据并对时序数据进行升降系数分析，结合猴车的载重、升降速度最大值、加速度最大值以及运行时长，计算得到猴车的升降系数sj，并将猴车的升降系数sj和运行时间段进行统合得到升降记录；威胁评估模块用于根据云平台存储的带有时间戳的升降记录进行威胁系数评估，结合猴车的升降总次数、升降间隔以及升降系数，经过相关处理得到威胁系数wx，若wx大于预设威胁阈值，则生成威胁预警信号；以提示工作人员对猴车进行检查维护，保障猴车运行的安全性；
33.2、当工作人员对猴车进行检查维护时，排查分析模块用于对猴车的零部件进行排查系数分析，根据检修分析结果中对应零部件的故障频次、维修时长以及维修等级，计算得到对应零部件的排查系数pc；以便工作人员根据排查系数大小依次对零部件进行排查，快速找出故障零部件，提高检修效率；检修完成，工作人员将对应的检修分析结果上传至问题库。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明猴车故障诊断系统的系统框图。
36.图2为本发明猴车故障诊断方法的原理框图。
具体实施方式
37.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
38.如图1至图2所示，猴车故障诊断系统，包括升降监测模块、升降分析模块、云平台、威胁评估模块、控制器、报警模块、定时检修模块、问题库以及排查分析模块；
39.升降监测模块包括载荷传感器、速度传感器和加速度传感器，用于对猴车的升降状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至升降分析模块；时序数据为猴车升降过程中的运行参数值，运行参数值包括猴车的载重数据、升降速度和加速度；
40.其中，载荷传感器用于实时测量猴车所受的载荷，即载重数据；速度传感器用于实时监测猴车的升降速度，加速度传感器用于实时监测猴车的升降加速度；
41.升降分析模块用于接收升降监测模块监测到的时序数据并对时序数据进行升降系数分析，具体分析过程如下：
42.从初始时刻起，当监测到猴车的升降速度不为0时，开始计时；当再次监测到猴车的升降速度等于0且持续时长大于预设时长阈值时，结束计时；并将对应计时时间段标记为猴车的运行时间段；
43.获取猴车运行时间段的时序数据，时序数据中包括多个时刻的数据，每个时刻的数据包括多个字段的数据；字段包括载重、速度和加速度；
44.将猴车的载重标记为z1，将猴车的升降速度最大值标记为v1，将猴车的加速度最大值标记为g1，将猴车的运行时长标记为t1；利用公式sj＝z1
×
b1+v1
×
b2+g1
×
b3+t1
×
b4计算得到猴车的升降系数sj，其中b1、b2、b3、b4均为系数因子；
45.升降分析模块用于将猴车的升降系数sj和运行时间段进行统合得到升降记录，并将升降记录打上时间戳存储至云平台；
46.在本实施例中，升降系数sj越大，则猴车升降过程中的损耗越大；在一定的时间段内，如果猴车反复地在运行和停靠之间切换状态，升降系数sj越大，则通常会对猴车的零部件(钢丝绳/张紧装置/驱动装置/驱动轮)产生的更大的冲击，危害猴车运行的稳定性；
47.威胁评估模块与云平台相连接，用于根据云平台存储的带有时间戳的升降记录进行威胁系数评估，具体评估过程如下：
48.根据时间戳，获取预设时间段内猴车的升降记录；
49.统计猴车的升降总次数为c1；统计相邻升降记录之间的升降间隔为gti；将升降间隔gti与预设间隔阈值相比较；
50.统计gti小于预设间隔阈值的次数占比为zb1；当gti小于预设间隔阈值时，获取gti与预设间隔阈值的差值并求和得到差隔总值gz，利用公式cg＝zb1
×
d1+gz
×
d2计算得到差隔系数cg，其中d1、d2为系数因子；
51.将每个升降记录中的升降系数标记为sji；将sji与预设升降阈值相比较，统计sji大于预设升降阈值的次数占比为zb2，当sji大于预设升降阈值时，获取sji与预设升降阈值的差值并求和得到超升总值sz，利用公式cy＝zb2
×
d3+sz
×
d4计算得到超升系数cy，其中d3、d4为系数因子；
52.将升降总次数、差隔系数以及超升系数进行归一化并取其数值，利用公式wx＝c1
×
g1+cg
×
g2+cy
×
g3计算得到威胁系数wx，其中g1、g2、g3为系数因子；将威胁系数wx与预设威胁阈值相比较；
53.若wx大于预设威胁阈值，则此时猴车发生故障的概率较大，生成威胁预警信号；威胁评估模块用于将威胁预警信号发送至控制器，控制器接收到预警信号后驱动控制报警模块发出警报，以提示工作人员对猴车进行检查维护，保障猴车运行的安全性；
54.在本实施中，还包括定时检修模块，定时检修模块用于每间隔预设时间发送检修提醒信息至工作人员的手机终端上，以提示工作人员对猴车进行检查维护，保障猴车运行的安全性；
55.检修完成，工作人员将对应的检修分析结果上传至问题库；检修分析结果包括故障零部件以及对应的维修时长和维修等级；维修等级由工作人员根据维修投入的资源进行评估；
56.当工作人员对猴车进行检查维护时，排查分析模块用于对猴车的零部件进行排查系数分析，以便工作人员根据排查系数大小依次对零部件进行排查，快速找出故障零部件，
提高检修效率；
57.其中，排查分析模块的具体分析步骤为：
58.获取问题库内预设时间段内各个猴车的检修分析结果；按照零部件统计同一故障零部件的出现次数为故障频次p1；
59.针对故障零部件，将每个检修分析结果中的维修时长标记为jti，维修等级标记为jdi；利用公式jxi＝jti
×
a4+jdi
×
a5计算得到检修值jxi，其中a4、a5为系数因子；将检修值jxi与预设检修阈值相比较；
60.统计jxi大于预设检修阈值的次数为q1；当jxi大于预设检修阈值时，获取jxi与预设检修阈值的差值并求和得到检修超值cz，利用公式cj＝q1
×
r1+cz
×
r2计算得到超检吸引值cj，其中r1、r2为系数因子；
61.将猴车上对应零部件的最近一次检修时刻与系统当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长ht；利用公式pc＝p1
×
r3+cj
×
r4+ht
×
r5计算得到对应零部件的排查系数pc，其中r3、r4、r5为系数因子；
62.将零部件按照排查系数pc大小进行降序排列，得到零部件的排查优先表；排查分析模块用于零部件的排查优先表发送至工作人员的手机终端上。
63.猴车故障诊断方法，应用于上述猴车故障诊断系统，包括如下步骤：
64.步骤一：通过升降监测模块对猴车的升降状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至升降分析模块；
65.步骤二：通过升降分析模块对时序数据进行升降系数分析，并将猴车的升降系数sj和运行时间段进行统合得到升降记录；
66.步骤三：通过威胁评估模块对云平台存储的带有时间戳的升降记录进行威胁系数评估，若威胁系数wx大于预设威胁阈值，则生成威胁预警信号；以提示工作人员对猴车进行检查维护，保障猴车运行的安全性；
67.步骤四：当工作人员对猴车进行检查维护时，通过排查分析模块对零部件进行排查系数分析，然后根据排查系数大小依次对零部件进行排查；
68.步骤五：检修完成后，工作人员将对应的检修分析结果上传至问题库；检修分析结果包括故障零部件以及对应的维修时长和维修等级；维修等级由工作人员根据维修投入的资源进行评估。
69.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
70.本发明的工作原理：
71.猴车故障诊断系统及方法，在工作时，升降监测模块包括载荷传感器、速度传感器和加速度传感器，用于对猴车的升降状态进行监测，并将监测到的时序数据传输至升降分析模块；升降分析模块用于接收升降监测模块监测到的时序数据并对时序数据进行升降系数分析，结合猴车的载重、升降速度最大值、加速度最大值以及运行时长，计算得到猴车的升降系数sj，并将猴车的升降系数sj和运行时间段进行统合得到升降记录；
72.威胁评估模块用于根据云平台存储的带有时间戳的升降记录进行威胁系数评估，结合猴车的升降总次数、升降间隔以及升降系数，经过相关处理得到威胁系数wx，若wx大于
预设威胁阈值，则此时猴车发生故障的概率较大，生成威胁预警信号；以提示工作人员对猴车进行检查维护，保障猴车运行的安全性；检修完成，工作人员将对应的检修分析结果上传至问题库；
73.当工作人员对猴车进行检查维护时，排查分析模块用于对猴车的零部件进行排查系数分析，根据检修分析结果中对应零部件的故障频次、维修时长以及维修等级，计算得到对应零部件的排查系数pc；以便工作人员根据排查系数大小依次对零部件进行排查，快速找出故障零部件，提高检修效率。
74.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
75.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。