一种面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法及系统与流程

本申请涉及矿山车辆调度与设备健康管理，尤其涉及一种面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法及系统。

背景技术：

1、在露天矿山作业中，矿用自卸卡车（以下简称矿卡）承担矿石与剥离物的运输任务，其运行可靠性直接影响矿区生产效益。当前，国内外主流矿山普遍采用以下两类维护调度方案。

2、第一类是基于固定运行时间的计划维护模式，即按照设备手册规定的保养周期（如工作小时数或行驶里程）强制执行检修与部件更换，例如卡特彼勒（caterpillar）和小松（komatsu）等设备制造商推荐的计划性保养制度。该模式未考虑同批次矿卡因实际工况差异导致的健康状态离散性，存在“过度维护”或“维护不足”的弊端。

3、第二类是基于单一传感器阈值的状态维护模式，即监测发动机排气温度、变速箱油压、制动片磨损量等关键指标，当任一指标超出预设门限时触发报警或停机。近年来，部分大型矿山部署了车载数据采集终端与调度中心联动的信息化系统，但预警逻辑仍以单点阈值为核心。

4、上述现有方案存在以下明显缺陷。

5、第一，缺乏整车级综合健康状态的量化表征。现有方法无法将动力总成、传动系统、执行机构等多源异构传感器的信息进行有效融合，各部件健康状态相互孤立，不能形成统一、连续的可对比评价指标。

6、第二，维护触发机制与动态运力调度完全割裂。设备预警结果仅作为“是否维修”的二元开关，并未与任务分配权重建立量化映射关系，健康下降的矿卡仍可能被分配满载任务，加速劣化。

7、第三，健康恶化过程缺乏早期平滑干预。现有硬门限报警只在指标突破临界值时触发突然停机，未在健康指数从良好到失效的过渡区间内实施渐进式负荷削减，导致突发宕机风险高，有效运力波动剧烈。

技术实现思路

1、本申请目的是提供一种面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法及系统，以解决现有技术中缺乏整车级健康状态量化表征、维护与调度割裂以及健康恶化过程缺乏早期平滑干预的问题。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本申请提供一种面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法，包括：

3、获取矿卡的整车健康指数及基础任务分配权重；

4、响应于所述整车健康指数处于预警区间，基于指数衰减函数计算所述矿卡的任务分配权重衰减系数；

5、基于所述任务分配权重衰减系数与所述基础任务分配权重，确定实际任务分配权重；

6、基于所述实际任务分配权重，生成调度指令。

7、在一种可能的实现方式中，所述指数衰减函数为：

8、

9、其中，为所述整车健康指数，为衰减系数，为预警阈值；所述衰减系数由以下公式标定：

10、

11、其中，为矿卡从所述整车健康指数恶化至紧急维护阈值期间的累积失效概率，。

12、在一种可能的实现方式中，所述预警阈值响应于矿卡关键部件的设计寿命与历史维护记录确定。

13、在一种可能的实现方式中，所述获取矿卡的整车健康指数，包括：通过部署在矿卡关键部件上的多源传感器采集健康数据；基于所述健康数据，采用d-s证据理论融合计算所述整车健康指数。

14、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

15、突变层监测，当关键部件的瞬时监测值超出预设安全范围时，直接判定该矿卡的整车健康指数等于紧急维护阈值；

16、全局运力监测，当全局有效运力系数低于预设运力阈值时，执行补偿措施。

17、在一种可能的实现方式中，所述衰减系数响应于矿区道路坡度进行动态修正，所述预警阈值hth响应于环境温度进行动态修正；当所述道路坡度大于预设坡度阈值时，增大所述的取值；当所述环境温度超出预设范围时，上调所述预警阈值。

18、在一种可能的实现方式中，所述健康数据以预设采集频率采集，车载边缘计算单元以预设广播频率广播所述整车健康指数；调度系统以预设更新周期更新实际任务分配权重矩阵。

19、上述各系数的详细标定值、完整参数映射表及典型场景数值演算示例，在后文具体实施方式中给出。

20、第二方面，本申请提供了一种面向矿卡健康状态的预防性维护调度系统，包括：

21、健康指数获取模块，用于获取矿卡的整车健康指数及基础任务分配权重；

22、衰减系数计算模块，用于响应于所述整车健康指数处于预警区间，基于指数衰减函数计算任务分配权重衰减系数；

23、权重确定模块，用于基于所述任务分配权重衰减系数与所述基础任务分配权重，确定实际任务分配权重；

24、调度指令生成模块，用于基于所述实际任务分配权重，生成调度指令；

25、突变监测模块，用于当关键部件的瞬时监测值超出预设安全范围时，直接判定该矿卡的整车健康指数等于紧急维护阈值，并生成停运调度指令。

26、第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括：

27、存储器，用于存储计算机程序；

28、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法的步骤。

29、第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现如上述第一方面所述的面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法的步骤。

30、本申请所提供的面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法，通过构建整车健康指数作为统一的健康度量标尺，将来自发动机、变速箱、液压系统等多源传感器的异构健康信息在d-s证据理论框架下进行融合，实现矿卡健康状态从定性描述到定量连续度量的转变；在此基础上，通过指数衰减函数在预警区间内建立健康指数与任务分配权重之间的连续平滑映射，使矿卡负荷随健康指数下降而渐进式衰减，该指数衰减函数基于矿用卡车关键部件在恒定应力作用下的疲劳累积损伤物理模型，与miner线性累积损伤法则在预警区间的失效概率非线性加速趋势相匹配，避免了传统硬门限逻辑带来的运力骤降；同时，通过和的动态修正机制将矿区道路坡度与环境温度等外部应力因素纳入衰减模型，使调度策略具有环境自适应能力。最终将实际任务分配权重直接注入调度指令生成流程，实现设备健康状态与生产运力调度的紧密数学关联，在保障设备安全的前提下最大限度地维持矿区的有效运力输出，显著降低突发停机概率，延长矿卡有效服役周期。

1.一种面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指数衰减函数为：，其中，为所述整车健康指数，为衰减系数，为预警阈值，所述指数衰减函数仅在的预警区间内有效，为紧急维护阈值；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预警阈值响应于矿卡关键部件的设计寿命与历史维护记录确定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取矿卡的整车健康指数，包括：通过部署在矿卡关键部件上的多源传感器采集健康数据；基于所述健康数据，采用d-s证据理论融合计算所述整车健康指数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述衰减系数响应于矿区道路坡度进行动态修正，所述预警阈值响应于环境温度进行动态修正；当所述道路坡度大于预设坡度阈值时，增大所述的取值；当所述环境温度超出预设范围时，上调所述预警阈值；其中，当两者同时触发时，修正顺序为先执行环境温度修正、后执行道路坡度修正；经修正后的预警阈值与紧急维护阈值之间仍需满足，且取值保持不变。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述健康数据以预设采集频率采集，车载边缘计算单元以预设广播频率广播所述整车健康指数。

8.一种面向矿卡健康状态的预防性维护调度系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现如权利要求1至7中任一项所述的一种面向矿卡健康状态的预防性维护调度方法。