一种工程机械领域的工况识别系统的制作方法

1.本发明涉及工程机械领域的工况识别技术领域，尤其涉及一种工程机械领域的工况识别系统。


背景技术：

2.工程机械是装备工业的重要组成部分，凡土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程都必须使用到工程机械，但是目前各种工程机械领域内的工程车辆在运行时环境复杂导致工程车辆的工况不尽相同，而针对工程车辆的工况做出工程车辆合理运行调节在工程机械中是非常重要的一个步骤，目前工程机械领域的工况识别主要依靠人工方式进行。
3.但是人工识别工况是具有一定局限性的，人工识别车况主要依靠工作经验，针对工程机械的作业压力和功率和运行速度对工况进行判断，但是人工识别的精度低，而且对人员素质要求高，没有直观合理的数据支持，而且人工识别效率有限，尤其夜间或长期运行时，人工容易疲劳，导致安全事故发生。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种工程机械领域的工况识别系统。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种工程机械领域的工况识别方法，包括以下步骤：
7.采集工程车辆运行的数值；
8.根据采集的数据对工程车辆运行安全运行评估；
9.根据安全运行评估的结果，计算工程车辆工作的压力和功率数据；
10.根据计算的数据对工程车辆的燃油经济性进行计算；
11.根据计算结果对工程车辆的工作进行调整分配。
12.优选地，所述采集工程车辆运行的数值包括工程车辆的运行加速度、工程车辆的运行角加速度、工程车辆的运行时间、发动机转速。
13.优选地，所述根据采集的数据对工程车辆运行安全运行评估包括以下步骤：
14.上传定位工程车辆的位置；
15.计算运行工程车辆的偏移量，得到工程车辆的整车偏移角度；
16.通过工程车辆的整车偏移角度对工程车辆的运行安全性进行评估。
17.优选地，所述上传定位工程车辆的位置包括以下步骤：
18.检测acc开启状态；
19.计算工程车辆的实时运行速度；
20.计算工程车辆的运行距离；
21.上传工程车辆的位置信息。
22.优选地，所述根据安全运行评估的结果，计算工程车辆工作的压力和功率数据包括以下步骤：
23.采集工程车辆的实时作业压力；
24.根据工程车辆的实时作业压力计算工程车辆空载、满载和最大设计载质量时的功率；
25.根据工程车辆空载、满载和最大设计载质量时的功率求出对应工况的最高车速。
26.优选地，所述根据计算结果对工程车辆的工作进行调整分配包括以下步骤：
27.上传工程车辆的作业压力实时数据；
28.上传工程车辆的实时车速数据；
29.对工程车辆实施相匹配控制策略。
30.一种工程机械领域的工况识别系统，包括：
31.信息采集模块，用于对工程车辆运行时的各种数值进行收集；
32.安全评估模块，用于对工程车辆运行时的安全性进行评估和报警；
33.运行数据计算模块，用于对工程车辆运行时的压力和功率进行实时计算；
34.经济性计算模块，用于对工程车辆不同条件下百公里燃油消耗量进行计算；
35.工作调整模块，用于对工程车辆的工况进行识别和调节。
36.优选地，所述安全评估模块，包括：
37.定位单元，用于对工程车辆的位置信息进行回传；
38.数据计算单元，用于对工程车辆的偏移量进行计算；
39.评估报警单元，用于对工程车辆的偏移量进行判断和报警。
40.相比现有技术，本发明的有益效果为：
41.1、针对工程车辆的不同运行状态通过工程车辆的不同运行状态，回传位置信息的频率也不同，在保证对工程车辆位置进行实时监测的同时可以有效减少tbox和控制中心的工作处理量。
42.2、工程车辆运行时，通过控制中心设置偏移阈值，在工程车辆运行时偏移超出偏移角度阈值时可以及时识别工况异常，并报警通知工作人员进行调整，保证了工程车辆的稳定运行，相比于传统人工操作，电子系统的可靠性更高，运行更加稳定。
43.3、过控制中心对工程车辆反馈回来的作业压力、运行速度、功率信息进行工况识别，并朝着工程车辆运行速度、功率和百公里燃油消耗量的最佳平衡点进行调节，可以针对工程车辆的运行工况进行识别并做出调整，合理调节工程车辆的速度和功率，可以有效降低油耗，节约运营成本。
附图说明
44.图1为本发明提出的一种工程机械领域的工况识别方法的结构示意图；
45.图2为本发明提出的一种工程机械领域的工况识别方法的根据采集的数据对工程车辆运行安全运行评估的结构示意图；
46.图3为本发明提出的一种工程机械领域的工况识别方法的上传定位工程车辆的位置的结构示意图；
47.图4为本发明提出的一种工程机械领域的工况识别方法的根据安全运行评估的结
果，计算工程车辆工作的压力和功率数据的结构示意图；
48.图5为本发明提出的一种工程机械领域的工况识别方法的根据计算结果对工程车辆的工作进行调整分配结构示意图。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
50.参照图1-5，一种工程机械领域的工况识别方法，包括以下步骤：
51.步骤s101：采集工程车辆运行的数值；
52.在本技术实施例中，采集工程车辆运行的数据是通过在工程车辆车体加装压力传感器采集实时作业压力数据，通过内部设置的六轴传感器采集工程车辆运行时工程车辆的运行加速度值和工程车辆的运行时角加速度，通过计时装置记录工程车辆的运行时间；
53.在本技术实施例中，内部设置的六轴传感器包括加速计，可以感知和测取任意方向上的加速度，从而采集到工程车辆运行时工程车辆的运行加速度值；
54.在本技术实施例中，六轴传感器还包括陀螺仪，陀螺仪通过测量自身的旋转状态，可以判断和计算出工程车辆的运动状态、偏移角度、角速度和角加速度；
55.在本技术实施例中，六轴传感器还包括磁力计，可以用于测试磁场的强度和方向，对工程车辆的运行轨迹进行分析处理并提供工程车辆的位置信息；
56.步骤s102：根据采集的数据对工程车辆运行安全运行评估；
57.在本技术实施例中，通过tbox对工程车辆的速度和运动趋势回传工程车辆的位置信息，实现对工程车辆的位置和速度实时掌握；
58.在本技术实施例中，通过采集的工程车辆的运行时角加速度值计算出工程车辆的偏移角度，通过设置安全报警阈值实现对工程车辆的安全运行评估和报警；
59.步骤s103：根据安全运行评估的结果，计算工程车辆工作的压力和功率数据；
60.在本技术实施例中，根据步骤s102的结果，工程车辆的偏移角度超过设置安全报警阈值时，必要时可以停止工程车辆的继续运行，重新规划运行路线；
61.在本技术实施例中，工程车辆的作业压力通过工程车辆车体加装的压力穿感器对工程车辆的作业压力实时监测，并将实时数据转化为数值回传至控制中心；
62.在本技术实施例中，计算车辆工作的功率数据，首先计算工程车辆运行的实时速度，然后根据工程车辆的数据和发动机效率计算出工程车辆的功率；
63.步骤s104：根据计算的数据对工程车辆的燃油经济性进行计算；
64.在本技术实施例中，通过对不同速度和功率下的工程车辆数据，计算百公里燃油消耗量，并通过控制中心计算生成函数曲线，可以得出工程车辆工作时速度、功率和百公里燃油消耗量达到的最佳平衡点；
65.步骤s105：根据计算结果对工程车辆的工作进行调整分配；
66.在本技术实施例中，通过计算得出的工程车辆工作时的运行速度、功率和百公里燃油消耗量等数据信息，结合当前工程车辆反馈回来的信息，可以对工程车辆的工况进行识别，并朝着工程车辆运行速度、功率和百公里燃油消耗量的最佳平衡点对工程车辆的运行做出调整分配；
67.其中，工程车辆工作的功率计算公式如下：
68.工程车辆的实时速度：
[0069][0070]
式中：r-车轮滚动半径；
[0071]ig-各挡速比；
[0072]i0-主传动比；
[0073]
n-发动机转速；
[0074]
发动机功率：
[0075][0076]
式中：
[0077][0078][0079]
阻力系数f＝0.0076 0.000056va；
[0080]
工程车辆的燃油经济性计算过程如下：
[0081]
根据va和p，在发动机特性曲线图指出燃油消耗率b；
[0082]
等速百公里燃油消耗量：
[0083][0084]
式中：b-燃油消耗率；
[0085]
γ-燃油的重度；
[0086]
做出等速油耗特性曲线。
[0087]
如图1，采集工程车辆运行的数值包括工程车辆的作业压力、工程车辆的运行加速度、工程车辆的运行时角加速度、工程车辆的运行时间；
[0088]
其中工程车辆的运行加速度值的采集是tbox通过内置的六轴传感器对加速度值进行采集；工程车辆的运行时角加速度值的采集是tbox通过内置的六轴传感器对角加速度值进行采集。
[0089]
如图2，根据采集的数据对工程车辆运行安全运行评估包括以下步骤：
[0090]
s201：上传定位工程车辆的位置；
[0091]
在本技术实施例中，对工程车辆的位置针对工程车辆的运行速度，位置信息的回传频率也不同；
[0092]
在本技术实施例中，在工程车辆处于acc开启状态时，则通过tbox每隔一分钟回传一次位置信息；
[0093]
在本技术实施例中，当工程车辆处于acc关闭状态，且运行速度大于10km/h并持续3s以上时，工程车辆每移动5km，tbox回传一次位置信息；
[0094]
在本技术实施例中，当工程车辆处于acc关闭状态，且运行速度大于10km/h并持续
3s以上时，工程车辆每移动5km，tbox回传一次位置信息，当工程车辆速度为0时，上传一次位置信息；
[0095]
在本技术实施例中，当工程车辆处于acc关闭状态，且运行速度小于10km/h时，tbox每隔1h回传一次位置信息，运行时间大于24h时，每隔6h回传一次位置信息；
[0096]
在本技术实施例中，通过工程车辆的不同运行状态，回传位置信息的频率也不同，可以有效减少tbox和控制中心的工作处理量。
[0097]
s202：计算运行工程车辆的偏移量，得到工程车辆的整车偏移角度；
[0098]
s203：通过工程车辆的整车偏移角度对工程车辆的运行安全性进行评估；
[0099]
其中，工程车辆的整车偏移角度计算公式如下：
[0100]
偏移角度
[0101][0102][0103][0104]
ω＝ω0 at；
[0105]
对工程车辆进行安全性评估，当时，则车辆运行状态不正常，超出正常偏移范围，tbox将工程车辆运行信息上传至监管平台和显示器发出工程车辆运行异常警报。
[0106]
如图3，上传定位工程车辆的位置包括以下步骤：
[0107]
s301：检测acc开启状态；
[0108]
s302：计算工程车辆的实时运行速度；
[0109]
s303：计算工程车辆的运行距离；
[0110]
s304：上传工程车辆的位置信息。
[0111]
如图4，计算工程车辆工作的作业压力和功率数据包括以下步骤：
[0112]
s401：采集工程车辆的实时作业压力；
[0113]
在本技术实施例中，采集工程车辆运行的实时作业压力数据是通过在工程车辆车体加装压力传感器进行采集；
[0114]
s402：根据工程车辆的实时作业压力计算工程车辆空载、满载和最大设计载质量时的功率；
[0115]
s403：根据工程车辆空载、满载和最大设计载质量时的功率求出对应工况的最高车速。
[0116]
如图5，根据计算结果对工程车辆的工作进行调整分配包括以下步骤：
[0117]
s501：上传工程车辆的作业压力实时数据；
[0118]
s502：上传工程车辆的实时车速数据；
[0119]
s503：对工程车辆实施相匹配控制策略；
[0120]
在本技术实施例中，通过工程车辆工作时的作业压力、运行速度、功率和百公里燃
油消耗量等数据信息，对工程车辆的工况进行识别，并朝着工程车辆的作业压力、运行速度、功率和百公里燃油消耗量的最佳平衡点对工程车辆的运行做出调整分配。
[0121]
一种工程机械领域的工况识别系统，包括：
[0122]
信息采集模块，用于对工程车辆运行时的各种数值进行收集；
[0123]
在本技术实施例中，采集工程车辆运行的数据是通过在工程车辆车体加装压力传感器采集实时作业压力数据，通过内部设置的六轴传感器采集工程车辆运行时工程车辆的运行加速度值和工程车辆的运行时角加速度，通过计时装置记录工程车辆的运行时间；
[0124]
安全评估模块，用于对工程车辆运行时的安全性进行评估和报警；
[0125]
在本技术实施例中，通过tbox对工程车辆的速度和运动趋势回传工程车辆的位置信息，实现对工程车辆的位置和速度实时掌握；
[0126]
在本技术实施例中，通过采集的工程车辆的运行时角加速度值计算出工程车辆的偏移角度，通过设置安全报警阈值实现对工程车辆的安全运行评估和报警；
[0127]
运行数据计算模块，用于对工程车辆运行时的压力和功率进行实时计算；
[0128]
在本技术实施例中，工程车辆的作业压力通过工程车辆车体加装的压力穿感器对工程车辆的作业压力实时监测，并将实时数据转化为数值回传至控制中心；
[0129]
在本技术实施例中，计算车辆工作的功率首先计算工程车辆运行的实时速度，然后根据工程车辆的数据和发动机效率计算出工程车辆的功率；
[0130]
经济性计算模块，用于对工程车辆不同条件下百公里燃油消耗量进行计算；在本技术实施例中，通过对不同速度和功率下的工程车辆数据，计算百公里燃油消耗量，并通过控制中心计算生成函数曲线，可以得出工程车辆工作时速度、功率和百公里燃油消耗量达到的最佳平衡点；
[0131]
工作调整模块，用于对工程车辆的工况进行识别和调节；
[0132]
在本技术实施例中，通过计算得出的工程车辆工作时的运行速度、功率和百公里燃油消耗量等数据信息，结合当前工程车辆反馈回来的信息，可以对工程车辆的工况进行识别，并朝着工程车辆运行速度、功率和百公里燃油消耗量的最佳平衡点对工程车辆的运行做出调整分配；
[0133]
在本技术实施例中，工程车辆工作的功率计算公式如下：
[0134]
工程车辆的实时速度：
[0135][0136]
式中：r-车轮滚动半径；
[0137]ig-各挡速比；
[0138]i0-主传动比；
[0139]
n-发动机转速；
[0140]
发动机功率：
[0141][0142]
式中：
[0143][0144][0145]
阻力系数f＝0.0076 0.000056va；
[0146]
工程车辆的燃油经济性计算过程如下：
[0147]
根据va和p，在发动机特性曲线图指出燃油消耗率b；等速百公里燃油消耗量：
[0148][0149]
式中：b-燃油消耗率；
[0150]
γ-燃油的重度；
[0151]
做出等速油耗特性曲线。
[0152]
安全评估模块，包括：
[0153]
定位单元，用于对工程车辆的位置信息进行回传；
[0154]
数据计算单元，用于对工程车辆的偏移量进行计算；
[0155]
在本技术实施例中，工程车辆的整车偏移角度计算公式如下：
[0156]
偏移角度
[0157][0158][0159][0160]
ω＝ω0 at；
[0161]
评估报警单元，用于对工程车辆的偏移量进行判断和报警；
[0162]
在本技术实施例中，对工程车辆进行安全性评估，当时，则车辆运行状态不正常，超出正常偏移范围，tbox将工程车辆运行信息上传至监管平台和显示器发出工程车辆运行异常警报。
[0163]
本发明中，首先采集工程车辆的固定数据和运行数据，然后通过数据计算出工程车辆的运行速度、和偏移角度，通过控制中心设置偏移阈值，在超出偏移角度时可以及时报警通知工作人员进行调整；
[0164]
同时通过数据计算出工程车辆的作业压力、功率、速度和百公里燃油消耗量，通过控制中心计算自动生成函数曲线，得出工程车辆工作时速度、功率和百公里燃油消耗量达到的最佳平衡点，然后通过控制中心对工程车辆反馈回来的工况信息进行识别，并对工程车辆的运行速度、功率朝着工程车辆运行速度、功率和百公里燃油消耗量的最佳平衡点进行调节，可以针对工程车辆的运行工况进行识别并做出调整，合理调节工程车辆的速度和功率，可以有效降低油耗，节约成本。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，
根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。