本發(fā)明涉及工程車輛作業(yè)檢測(cè)，具體涉及一種用于工程車輛技術(shù)性能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

工程車是一個(gè)建筑工程的主干力量，由于它們的出現(xiàn)才使建筑工程的進(jìn)度倍增，大大減少了人力。觀工程車作業(yè)，不由得使人震撼機(jī)器與科技的威力。它們用于工程的運(yùn)載，挖掘，搶修，甚至作戰(zhàn)等。工程車安全事故率一直居高不下，和操作人員有關(guān)系的同時(shí)，更多的原因是車輛本身結(jié)構(gòu)、安全措施以及安全檢測(cè)沒有做到位。

在如今工程作業(yè)過(guò)程中，急需用于工程車輛作業(yè)裝置實(shí)車技術(shù)性能檢測(cè)的裝置，能對(duì)作業(yè)裝置運(yùn)行狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷，為工程車輛日常維護(hù)保養(yǎng)提供必要依據(jù)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)本系統(tǒng)可以在實(shí)車上進(jìn)行作業(yè)裝置安全性能檢測(cè)和分析，工程車輛作業(yè)裝置安全性能檢測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)需要如下特點(diǎn)：可以完成作業(yè)裝置全部使用狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)，針對(duì)不同的作業(yè)裝置，選擇相應(yīng)的模塊進(jìn)行檢測(cè)，并制定了多種車型相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別，檢測(cè)診斷迅速，效率高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種用于工程車輛技術(shù)性能檢測(cè)裝置，本發(fā)明的發(fā)明目的是解決工程車輛檢測(cè)裝置布局全面、合理，針對(duì)不同的作業(yè)裝置進(jìn)行多參數(shù)、多系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的問(wèn)題。

本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種用于工程車輛技術(shù)性能檢測(cè)方法，本發(fā)明的發(fā)明目的是解決工作車輛技術(shù)性能檢測(cè)狀態(tài)模式單一、調(diào)試復(fù)雜的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)工程車輛作業(yè)過(guò)程中技術(shù)性能實(shí)時(shí)整體全面評(píng)價(jià)以及異常狀態(tài)的報(bào)警。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種用于工程車輛技術(shù)性能檢測(cè)裝置，包括：

速度傳感器，其安裝于絞盤裝置的轉(zhuǎn)筒處，用于監(jiān)測(cè)所述絞盤裝置的收放繩速度；

第一拉力傳感器，其安裝于所述絞盤裝置上，用于監(jiān)測(cè)所述絞盤裝置的收放繩拉力；

第二拉力傳感器，其安裝于起吊裝置上，用于監(jiān)測(cè)所述起吊裝置的起吊拉力；

位移傳感器，其安裝于拖繩裝置上，用于監(jiān)測(cè)所述拖繩裝置的拖繩位移；

第三拉力傳感器，其安裝于所述拖繩裝置上，用于監(jiān)測(cè)所述拖繩裝置的拖繩拉力；

第四拉力傳感器，其安裝于助鏟裝置上，用于監(jiān)測(cè)所述助鏟裝置的助鏟支反力；

數(shù)據(jù)采集裝置，其分別與所述速度傳感器、位移傳感器、第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器以及第四拉力傳感器電聯(lián)，用于接收速度信號(hào)、位移信號(hào)以及拉力信號(hào)；

數(shù)據(jù)調(diào)理裝置，其與所述數(shù)據(jù)采集裝置電聯(lián)，用于將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后將數(shù)據(jù)輸出；

數(shù)據(jù)顯示裝置，其與所述數(shù)據(jù)調(diào)理裝置電聯(lián)，用于將數(shù)據(jù)讀取后顯示結(jié)果。

優(yōu)選的是，還包括：數(shù)據(jù)警報(bào)裝置，其與所述數(shù)據(jù)調(diào)理裝置電聯(lián)。

優(yōu)選的是，所述數(shù)據(jù)調(diào)理裝置通過(guò)ZigBee無(wú)線通訊將數(shù)據(jù)輸出。

優(yōu)選的是，所述數(shù)據(jù)調(diào)理裝置為單片機(jī)。

優(yōu)選的是，所述數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線進(jìn)行傳輸。

一種用于工程車輛技術(shù)性能檢測(cè)方法，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)工程車輛技術(shù)性能進(jìn)行檢測(cè)，包括如下步驟：

步驟一、按照采樣周期，通過(guò)傳感器測(cè)量收放繩速度V、收放繩拉力F_a、起吊拉力F_b、拖繩位移S、拖繩拉力F_c、助鏟支反力F_d；

步驟二、依次將上述參數(shù)進(jìn)行規(guī)格化，確定三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層向量x＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆}；其中，x₁為收放繩速度系數(shù)、x₂為收放繩拉力系數(shù)、x₃為起吊拉力系數(shù)、x₄為拖繩位移系數(shù)、x₅為拖繩拉力系數(shù)、x₆為助鏟支反力系數(shù)；

步驟三、所述輸入層向量映射到中間層，所述中間層向量y＝{y₁,y₂,…,y_m}；m為中間層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

步驟四、得到輸出層向量o＝{o₁,o₂,o₃,o₄}；其中，o₁為技術(shù)狀態(tài)好，o₂為技術(shù)狀態(tài)一般，o₃為技術(shù)狀態(tài)差，o₄為技術(shù)狀態(tài)警報(bào)，所述輸出層神經(jīng)元值為k為輸出層神經(jīng)元序列號(hào)，k＝{1,2,3,4}，i為技術(shù)狀態(tài)值，i＝{1,2,3,4}，當(dāng)o_k為1時(shí)，此時(shí)工程車輛作業(yè)裝置整體處于o_k對(duì)應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)。

優(yōu)選的是，所述中間層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m滿足：其中n為輸入層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，p為輸出層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

優(yōu)選的是，步驟三中，將收放繩速度V、收放繩拉力F_a、起吊拉力F_b、拖繩位移S、拖繩拉力F_c、助鏟支反力F_d進(jìn)行規(guī)格化的公式為：

其中，x_j為輸入層向量中的參數(shù)，X_j分別為測(cè)量參數(shù)V、F_a、F_b、S、F_c、F_d，j＝1,2,3,4,5,6；X_jmax和X_jmin分別為相應(yīng)測(cè)量參數(shù)中的最大值和最小值。

優(yōu)選的是，所述中間層及所述輸出層的激勵(lì)函數(shù)均采用S型函數(shù)f_j(x)＝1/(1+e^-x)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果：

1、檢測(cè)內(nèi)容全面：可以完成作業(yè)裝置全部使用狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)起吊裝置、絞盤裝置、駐鏟裝置以及拖繩裝置性能檢測(cè)；

2、采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算方法，對(duì)工程車輛作業(yè)過(guò)程做出實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且將結(jié)果輸出，運(yùn)行可靠，操縱簡(jiǎn)便，能夠同時(shí)處理多參數(shù)、非線性系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)問(wèn)題，能夠根據(jù)裝置工作過(guò)程中對(duì)作業(yè)車輛進(jìn)行整體全面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效檢測(cè)，使用本方法系統(tǒng)工作更穩(wěn)定，故障率低，具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的總體流程示意圖。

圖2為本發(fā)明所述基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于工程車輛技術(shù)性能檢測(cè)裝置，其主體結(jié)構(gòu)包括：數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置200、數(shù)據(jù)調(diào)理裝置300以及數(shù)據(jù)顯示裝置400；其中，速度傳感器111安裝于絞盤裝置110的轉(zhuǎn)筒處，用于監(jiān)測(cè)絞盤裝置110的收放繩速度，第一拉力傳感器112安裝于絞盤裝置110上，用于監(jiān)測(cè)絞盤裝置110的收放繩拉力，第二拉力傳感器121安裝于起吊裝置120上，用于監(jiān)測(cè)起吊裝置120的起吊拉力，位移傳感器131安裝于拖繩裝置130上，用于監(jiān)測(cè)拖繩裝置130的拖繩位移，第三拉力傳感器132安裝于拖繩裝置130上，用于監(jiān)測(cè)拖繩裝置130的拖繩拉力，第四拉力傳感器141安裝于助鏟裝置140上，用于監(jiān)測(cè)助鏟裝置140的助鏟支反力，數(shù)據(jù)采集裝置200分別與速度傳感器111、位移傳感器131、第一拉力傳感器112、第二拉力傳感器121、第三拉力傳感器132以及第四拉力傳感器141電聯(lián)，用于接收速度信號(hào)、位移信號(hào)以及拉力信號(hào)，數(shù)據(jù)調(diào)理裝置300與數(shù)據(jù)采集裝置200電聯(lián)，用于將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后將數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)顯示裝置400與數(shù)據(jù)調(diào)理裝置300電聯(lián)，用于將數(shù)據(jù)讀取后顯示結(jié)果。

在另一種實(shí)施例中，還包括：數(shù)據(jù)警報(bào)裝置與數(shù)據(jù)調(diào)理裝置300電聯(lián)，當(dāng)輸出的技術(shù)狀態(tài)是報(bào)警時(shí)，數(shù)據(jù)警報(bào)裝置進(jìn)行報(bào)警。

在另一種實(shí)施例中，數(shù)據(jù)調(diào)理裝置通300過(guò)ZigBee無(wú)線通訊將數(shù)據(jù)輸出。

在另一種實(shí)施例中，收放繩速度數(shù)據(jù)、收放繩拉力速度數(shù)據(jù)、起吊拉力數(shù)據(jù)、拖繩位移數(shù)據(jù)、拖繩拉力數(shù)據(jù)以及助鏟支反力數(shù)據(jù)均通過(guò)CAN總線進(jìn)行傳輸。

在另一種實(shí)施例中，數(shù)據(jù)調(diào)理裝置300為單片機(jī)。

如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種用于工程車輛技術(shù)性能檢測(cè)方法，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)工程車輛技術(shù)性能進(jìn)行檢測(cè)，包括如下步驟：

步驟一S210、建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

本發(fā)明采用的BP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由三層組成，第一層為輸入層，共n個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)了表示設(shè)備工作狀態(tài)的n個(gè)檢測(cè)信號(hào)，這些信號(hào)參數(shù)由數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊給出；第二層為隱層，共m個(gè)節(jié)點(diǎn)，由網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過(guò)程以自適應(yīng)的方式確定；第三層為輸出層，共p個(gè)節(jié)點(diǎn)，由系統(tǒng)實(shí)際需要輸出的響應(yīng)確定。

該網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型為：

輸入向量：x＝(x₁,x₂,...,x_n)^T

中間層向量：y＝(y₁,y₂,...,y_m)^T

輸出向量：O＝(o₁,o₂,...,o_p)^T

本發(fā)明中，輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)為n＝6，輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)為p＝4。隱藏層節(jié)點(diǎn)數(shù)m由下式估算得出：

輸入信號(hào)6個(gè)參數(shù)分別表示為：x₁為收放繩速度系數(shù)、x₂為收放繩拉力系數(shù)、x₃為起吊拉力系數(shù)、x₄為拖繩位移系數(shù)、x₅為拖繩拉力系數(shù)、x₆為助鏟支反力系數(shù)。

由于傳感器獲取的數(shù)據(jù)屬于不同的物理量，其量綱各不相同。因此，在數(shù)據(jù)輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之前，需要將數(shù)據(jù)規(guī)格化為0-1之間的數(shù)。

歸一化的公式為其中，x_j為輸入層向量中的參數(shù)，X_j分別為測(cè)量參數(shù)V、F_a、F_b、S、F_c、F_d，j＝1,2,3,4,5,6；X_jmax和X_jmin分別為相應(yīng)測(cè)量參數(shù)中的最大值和最小值，采用S型函數(shù)。

具體而言，對(duì)于使用速度傳感器111測(cè)量的收放繩速度V，進(jìn)行規(guī)格化后，得到收放繩速度系數(shù)x₁：

其中，V_min和V_max分別為所述絞盤裝置110的最小收放繩速度和最大收放繩速度。

同樣的，使用第一拉力傳感器112測(cè)量的收放繩拉力F_a通過(guò)下式進(jìn)行規(guī)格化，得到收放繩拉力系數(shù)x₂：

其中，F(xiàn)_{a min}和F_bmax分別為所述絞盤裝置110的最小收放繩拉力和最大收放繩拉力。

使用第二拉力傳感器121測(cè)量得到起吊拉力F_b，進(jìn)行規(guī)格化后，得到起吊拉力系數(shù)x₃：

其中，F(xiàn)_{b min}和F_bmax分別為所述起吊裝置120的最小起吊拉力和最大起吊拉力。

使用位移傳感器131測(cè)量得到拖繩裝置130的拖繩位移S，進(jìn)行規(guī)格化后，得到拖繩位移系數(shù)x₄：

其中，S_min和S_max分別為拖繩裝置130的最小拖繩位移和最大拖繩位移。

使用第三拉力傳感器132測(cè)量得到拖繩裝置130的拖繩拉力F_c，進(jìn)行規(guī)格化后，得到拖繩拉力系數(shù)x₅：

其中，F(xiàn)_cmin和F_cmax分別為拖繩裝置130的最小拖繩拉力和最大拖繩拉力。

使用第四拉力傳感器141測(cè)量得到助鏟裝置140的助鏟支反力F_d，進(jìn)行規(guī)格化后，得到助鏟支反力系數(shù)x₆：

其中，F(xiàn)_dmin和F_dmax分別為助鏟裝置140的最小助鏟支反力和最大助鏟支反力。

輸出層4個(gè)參數(shù)分別表示為：o₁為技術(shù)狀態(tài)好，o₂為技術(shù)狀態(tài)一般，o₃為技術(shù)狀態(tài)差，o₄為技術(shù)狀態(tài)警報(bào)，所述輸出層神經(jīng)元值為k為輸出層神經(jīng)元序列號(hào)，k＝{1,2,3,4}，i為技術(shù)狀態(tài)值，i＝{1,2,3,4}，當(dāng)o_k為1時(shí)，此時(shí)工程車輛作業(yè)裝置整體處于o_k對(duì)應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)。

步驟二S220、進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。

建立好BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模型后，即可進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。根據(jù)產(chǎn)品的歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取訓(xùn)練的樣本，并給定輸入節(jié)點(diǎn)i和隱含層節(jié)點(diǎn)j之間的連接權(quán)值w_ij，隱層節(jié)點(diǎn)j和輸出層節(jié)點(diǎn)k之間的連接權(quán)值w_jk，隱層節(jié)點(diǎn)j的閾值θ_j，輸出層節(jié)點(diǎn)k的閾值θ_k、w_ij、w_jk、θ_j、θ_k均為-1到1之間的隨機(jī)數(shù)。

在訓(xùn)練過(guò)程中，不斷修正w_ij和w_jk的值，直至系統(tǒng)誤差小于等于期望誤差時(shí)，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過(guò)程。

如表1所示，給定了一組訓(xùn)練樣本以及訓(xùn)練過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)的值，表2為訓(xùn)練用的輸出樣本。

表1訓(xùn)練過(guò)程各節(jié)點(diǎn)值

表2網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練用的輸出樣本

步驟三S230、采集絞盤裝置110、起吊裝置120、拖繩裝置130以及助鏟裝置140的運(yùn)行參數(shù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到檢測(cè)技術(shù)狀態(tài)。

使用速度傳感器111、第一拉力傳感器112、第二拉力傳感器121、位移傳感器131、第三拉力傳感器132以及第四拉力傳感器141測(cè)量初始收放繩速度V、初始收放繩拉力F_a、初始起吊拉力F_b、初始拖繩位移S、初始拖繩拉力F_c、初始助鏟支反力F_d，通過(guò)將上述參數(shù)規(guī)格化后，得到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始輸入向量過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算得到初始輸出向量

通過(guò)上述設(shè)置，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)絞盤裝置110、起吊裝置120、拖繩裝置130以及助鏟裝置140的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，對(duì)工程車輛作業(yè)過(guò)程進(jìn)行整體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

在另一種實(shí)施例中，中間層及輸出層的激勵(lì)函數(shù)均采用采用S型函數(shù)f_j(x)＝1/(1+e^-x)。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。