一种基于物联网的液压锁运行质量评估系统

技术领域

本发明涉及液压锁运行监管技术领域，具体是一种基于物联网的液压锁运行质量评估系统。

背景技术

液压锁用于把回路锁住，不让回路油液有流动，以保证油缸即使外界有一定载荷的情况下仍能保持其位置静止不动，液压锁在液压系统中起到锁定、定位的作用，是一种广泛应用于各种工业领域的设备，比如广泛应用于工程机械、矿山机械、液压缸等领域，液压锁的运行质量直接影响到生产安全和设备寿命；

传统的液压锁运行质量评估方法主要依赖人工巡检和定期维护，不仅效率低下，而且难以实时掌握液压锁的运行状态，无法将液压油液监测分析、闭锁液压力监测分析和切换异常捕捉相结合并综合判断液压锁的运行质量，难以有效提升液压锁运行质量评估结果的精准性和全面性，不利于保证液压锁的稳定运行和使用安全性；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的液压锁运行质量评估系统，解决了现有技术无法将液压油液监测分析、闭锁液压力监测分析和切换异常捕捉相结合并综合判断液压锁的运行质量，难以有效提升液压锁运行质量评估结果的精准性和全面性，监管难度大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于物联网的液压锁运行质量评估系统，包括服务器、油液监测评估模块、闭锁压检分析模块、切换异常捕捉评估模块和运行质量评估预警模块；油液监测评估模块对液压锁中的液压油液进行实时监测，判断液压油液的质量状况，并生成油液正常信号或油液异常信号，且将油液异常信号经服务器发送至运行质量评估预警模块；

闭锁压检分析模块在液压锁处于闭锁状态时，将液压锁中液压力的变化状况进行分析，通过分析生成压检异常信号或压检正常信号，且将压检异常信号经服务器发送至运行质量评估预警模块；

切换异常捕捉评估模块用于在液压锁由闭锁状态切换为开锁状态或由开锁状态切换为闭锁状态时，将其切换过程的异常状况进行分析，通过分析生成切换合格信号或切换不合格信号，且将切换不合格信号经服务器发送至运行质量评估预警模块；运行质量评估预警模块接收到油液异常信号、压检异常信号或切换不合格信号时发出相应预警。

进一步的，油液监测评估模块的具体运行过程包括：

从服务器调取油液换析值，将油液换析值与预设油液换析阈值进行数值比较，若油液换析值超过预设油液换析阈值，则生成油液异常信号；若油液换析值未超过预设油液换析阈值，则采集到液压锁中液压油液的油液温度和油液粘度，将油液温度相较于其预设适宜油液温度标准值的偏差值标记为油液温监值，将油液粘度相较于其预设适宜油液粘度标准值的偏差值标记为油液粘监值；以及采集到液压锁中液压油液的微粒杂质浓度数据并将其标记为油液粒监值，将油液温监值、油液粘监值和油液粒监值进行数值计算得到油液实检值；

将油液实检值与预设油液实检阈值进行数值比较，若油液实检值超过预设油液实检阈值，则判断液压油液处于低质量状态；采集到单位时间内液压油液处于低质量状态的总时长并将其标记为油液低质时析值，并将单位时间内的所有油液实检值进行均值计算得到油液质检值；将油液低质时析值和油液质检值进行数值计算得到油液监评值，将油液监评值与预设油液监评阈值进行数值比较，若油液监评值超过预设油液监评阈值，则生成油液异常信号；若油液监评值未超过预设油液监评阈值，则生成油液正常信号。

进一步的，服务器与油液换析反馈模块通信连接，油液换析反馈模块获取到相邻上一次针对液压锁进行液压油液更换的时刻并将其标记为邻换时刻，将邻换时刻与当前时刻之间的间隔时长标记为油液换隔时长，且采集到液压锁在油液换隔时长内处于工作环境异常状态的时长并将其标记为油液环检时长，以及采集到液压锁在油液换隔时长内进行开锁和关锁的次数并将其标记为液压锁用频值；将油液换隔时长、油液环检时长和液压锁用频值进行数值计算得到油液换析值，且将油液换析值发送至服务器进行存储。

进一步的，工作环境异常状态的分析判断方法具体如下：

采集到液压锁所处工作环境的环境温度值、环境湿度值和环境污染值，将环境温度值、环境湿度值和环境污染值进行数值计算得到油液环测值，将油液环测值与预设油液环测阈值进行数值环测阈值进行数值比较，若油液环测值超过预设油液环测阈值，则判断液压油液处于工作环境异常状态。

进一步的，闭锁压检分析模块的具体运行过程包括：

在液压锁的闭锁状态下设定检测时段，实时采集到检测时段液压锁中液压力的变化曲线并将其标记为闭锁液压曲线，将闭锁液压曲线置入位于第一象限的直角坐标系中，且该直角坐标系的X轴为时间、Y轴液压力，闭锁液压曲线的起点位于Y轴上；在闭锁液压曲线等时距设定若干个坐标点并将其标记为压检点，将对应压检点的Y轴坐标值与预设标准闭锁液压力数据的偏差值标记为液压力险值，将液压力险值与预设液压力险阈值进行数值比较，若液压力险值超过预设液压力险阈值，则将对应压检点标记为可疑点；将闭锁液压曲线中可疑点的数量与压检点的数量的比值标记为闭锁点析值，将所有压检点的液压力险值进行均值计算得到液压力表值；

且将相邻两组压检点的Y向距离标记为液压力变值，将液压力变值与预设液压力变阈值进行数值比较，若液压力变值超过预设液压力变阈值，则将对应液压力变值标记为可疑力变值，将检测时段中可疑力变值的数量与液压力变值的数量的比值标记为可疑变析值；将闭锁点析值、液压力表值和可疑变析值进行数值计算得到闭锁压况值，将闭锁压况值与预设闭锁压况阈值进行数值比较，若闭锁压况值超过预设闭锁压况阈值，则生成压检异常信号；若闭锁压况值未超过预设闭锁压况阈值，则生成压检正常信号。

进一步的，切换异常捕捉模块的具体运行过程包括：

获取到液压锁接收到相应切换信号的时刻和完成切换的时刻并将其分别标记为信接时刻和切末时刻，将切末时刻与信接时刻进行时间差计算得到液压锁切时值；将液压锁切时值与相应切换过程的预设切时值范围进行数值比较，若液压切时值未处于预设切时值范围内，则生成切换不合格信号；

若液压切时值处于预设切时值范围内，则在相应切换过程中采集到液压锁产生异响的时长和发生异振的时长并将其分别标记为异响时析值和异振时析值，且采集到相应切换过程中液压锁所产生的噪音最大值和所发生的振动最大值并将其分别标记为产噪幅析值和产振幅析值；将异响时析值、异振时析值、产噪幅析值和产振幅析值进行数值计算得到切换异析值，将切换异析值与预设切换异析阈值进行数值比较，若切换异析值超过预设切换异析阈值，则生成切换不合格信号。

进一步的，若切换异析值未超过预设切换异析阈值，则通过切换压偏分析以获取到相应切换过程的切换压偏值，将切换压偏值与预设切换压偏阈值进行数值比较，若切换压偏值超过预设切换压偏阈值，则生成切换不合格信号；若切换压偏值未超过预设切换压偏阈值，则生成切换合格信号。

进一步的，切换压偏分析的具体分析过程如下：

若对应切换过程为由开锁状态切换为闭锁状态，则采集到对应切换过程中液压锁的液压力实际增长曲线，将液压力实际增长曲线与液压力标准增长曲线进行重合检测，将液压力实际增长曲线未与液压力标准增长曲线叠合的时长占比值标记为液压力偏时值；

将液压力实际增长曲线与液压力标准增长曲线因多次相交而形成的若干个封闭区域的面积和值标记为液压力偏面值；将液压力偏时值和液压力偏面值进行数值计算得到切换压偏值；同理，若对应切换过程为由闭锁状态切换为开锁状态，则采集到对应切换过程中液压锁的液压力实际下降曲线，并通过上述分析以获取到相应切换过程的切换压偏值。

进一步的，服务器与液压锁监管模块通信连接，液压锁监管模块用于设定监管周期，采集到监管周期内液压锁生成压检异常信号的次数和生成切换不合格信号的次数并将其分别标记为压检异频值和切换异频值，且采集到监管周期内液压锁处于闭锁状态的总时长并将其标记为闭锁总时值，以及采集到监管周期内液压锁进行闭锁和开锁的总次数并将其标记为切换总频值；

将压检异频值与闭锁总时值的比值标记为压检异表值，将切换异频值与切换总频值的比值标记为切换异表值；将压检异频值、切换异频值、压检异表值和切换异表值进行数值计算得到液压锁监管值，将液压锁监管值与预设液压锁监管阈值进行数值比较，若液压锁监管值超过预设液压锁监管阈值，则生成液压锁监管异常信号；若液压锁监管值未超过预设液压锁监管阈值，则生成液压锁监管正常信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过油液监测评估模块对液压锁中的液压油液进行实时监测以判断液压油液的质量状况，并生成油液正常信号或油液异常信号，通过闭锁压检分析模块在液压锁处于闭锁状态时将液压锁中液压力的变化状况进行分析，通过分析生成压检异常信号或压检正常信号，通过切换异常捕捉评估模块在液压锁进行状态切换时将其切换过程的异常状况进行捕捉分析，通过分析生成切换合格信号或切换不合格信号，在生成油液异常信号、压检异常信号或切换不合格信号时通过运行质量评估预警模块发出相应预警以提醒监管人员，显著提升液压锁运行质量评估结果的精准性和全面性，有效保证液压锁的稳定运行和使用安全性，减小对液压锁的监管难度；

2、本发明中，通过油液换析反馈模块进行分析以准确反馈对液压锁进行液压油液更换的急迫性，并为闭锁压检分析模块的分析过程提供数据支持，保证其分析结果的全面性和精准性，且通过液压锁监管模块对监管周期内液压锁的运行表现状况进行分析并判断监管效果，在生成液压锁监管异常信号通过运行质量评估预警模块发出相应预警，监管人员接收到相应预警时加强对液压锁的运行监管并对其进行全面检查，且根据需要及时对液压锁进行更换，进一步保证液压锁的运行质量和使用安全性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明中实施例一的系统框图；

图2为本发明中实施例二的系统框图；

图3为本发明中实施例三的系统框图。

具体实施方式

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。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：如图1所示，本发明提出的一种基于物联网的液压锁运行质量评估系统，包括服务器、油液监测评估模块、闭锁压检分析模块、切换异常捕捉评估模块和运行质量评估预警模块，且服务器与油液监测评估模块、闭锁压检分析模块、切换异常捕捉评估模块以及运行质量评估预警模块均通信连接；

其中，油液监测评估模块对液压锁中的液压油液进行实时监测，判断液压油液的质量状况，并生成油液正常信号或油液异常信号，实现对液压锁所属液压系统中的液压油液的质量评估，以便监管人员详细掌握液压油液的异常状况并及时进行液压油液的更换，从而有助于保证液压锁的稳定运行和使用安全性；油液监测评估模块的具体运行过程如下：

从服务器调取油液换析值YH，将油液换析值YH与预设油液换析阈值进行数值比较，若油液换析值YH超过预设油液换析阈值，则生成油液异常信号；若油液换析值YH未超过预设油液换析阈值，则采集到液压锁中液压油液的油液温度和油液粘度，将油液温度相较于其预设适宜油液温度标准值的偏差值标记为油液温监值，将油液粘度相较于其预设适宜油液粘度标准值的偏差值标记为油液粘监值，以及采集到液压锁中液压油液的微粒杂质浓度数据并将其标记为油液粒监值；

通过公式

通过公式FX=（c1*FG+c2*FB）/（c1+c2）将油液低质时析值FG和油液质检值FB进行数值计算得到油液监评值FX，其中，c1、c2为预设比例系数，且c1＞c2＞1；并且，油液监评值FX的数值越大，表明单位时间内液压油液的质量狂状况综合而言越差；将油液监评值FX与预设油液监评阈值进行数值比较，若油液监评值FX超过预设油液监评阈值，表明单位时间内液压油液的质量狂状况综合而言较差，需要及时进行液压油液的检查和更换，则生成油液异常信号；若油液监评值FX未超过预设油液监评阈值，表明单位时间内液压油液的质量狂状况综合而言较好，则生成油液正常信号。

闭锁压检分析模块在液压锁处于闭锁状态时，将液压锁中液压力的变化状况进行分析，通过分析生成压检异常信号或压检正常信号，实现对液压锁闭锁状态的稳定性进行合理分析并精准评估，以便监管人员详细掌握液压锁的闭锁效果，并根据需要及时对液压锁进行检查和维修，进一步保证液压锁的稳定运行和使用安全性；闭锁压检分析模块的具体运行过程如下：

在液压锁的闭锁状态下设定检测时段，实时采集到检测时段液压锁中液压力的变化曲线并将其标记为闭锁液压曲线，将闭锁液压曲线置入位于第一象限的直角坐标系中，且该直角坐标系的X轴为时间、Y轴为液压力，闭锁液压曲线的起点位于Y轴上；在闭锁液压曲线等时距设定若干个坐标点并将其标记为压检点，将对应压检点的Y轴坐标值与预设标准闭锁液压力数据的偏差值标记为液压力险值，其中，液压力险值的数值越大，表明对应时刻的液压力的偏离程度越大，液压表现状况越差；将液压力险值与预设液压力险阈值进行数值比较，若液压力险值超过预设液压力险阈值，则将对应压检点标记为可疑点；

将闭锁液压曲线中可疑点的数量与压检点的数量的比值标记为闭锁点析值，将所有压检点的液压力险值进行均值计算得到液压力表值；且将相邻两组压检点的Y向距离标记为液压力变值，将液压力变值与预设液压力变阈值进行数值比较，若液压力变值超过预设液压力变阈值，则将对应液压力变值标记为可疑力变值，将检测时段中可疑力变值的数量与液压力变值的数量的比值标记为可疑变析值；

通过公式

切换异常捕捉评估模块用于在液压锁由闭锁状态切换为开锁状态或由开锁状态切换为闭锁状态时，将其切换过程的异常状况进行分析，通过分析生成切换合格信号或切换不合格信号，能够对液压锁的切换过程进行有效监控，并准确判断切换过程的切换效果，以便监管人员及时进行液压锁的检查维修，有效保证液压锁的使用安全性；切换异常捕捉模块的具体运行过程如下：

获取到液压锁接收到相应切换信号的时刻和完成切换的时刻并将其分别标记为信接时刻和切末时刻，将切末时刻与信接时刻进行时间差计算得到液压锁切时值；将液压锁切时值与相应切换过程的预设切时值范围进行数值比较，若液压切时值未处于预设切时值范围内，表明液压锁对应切换过程的切换效率不符合相应要求，则生成切换不合格信号；

若液压切时值处于预设切时值范围内，则在相应切换过程中采集到液压锁产生异响的时长和发生异振的时长并将其分别标记为异响时析值和异振时析值，其中，异响是表示切换过程中所产生的噪音分贝值超过预设噪音分贝值阈值的情况，异振是表示切换过程中所产生的振动幅度或振动频率超过相应预设阈值的情况；且采集到相应切换过程中液压锁所产生的噪音最大值和所发生的振动最大值并将其分别标记为产噪幅析值和产振幅析值；

通过公式QX=（hy1*QF+hy2*QY）/2+（hy3*QK+hy4*QP）/（hy1+hy2）将异响时析值QF、异振时析值QY、产噪幅析值QK和产振幅析值QP进行数值计算得到切换异析值QX，其中，hy1、hy2、hy3、hy4为预设比例系数，且hy1、hy2、hy3、hy4的取值均大于零；并且，切换异析值QX的数值越大，则表明相应切换过程越不正常；将切换异析值QX与预设切换异析阈值进行数值比较，若切换异析值QX超过预设切换异析阈值，表明相应切换过程存在异常的概率较大，则生成切换不合格信号；

若切换异析值QX未超过预设切换异析阈值，则通过切换压偏分析以获取到相应切换过程的切换压偏值WP，具体为：若对应切换过程为由开锁状态切换为闭锁状态，则采集到对应切换过程中液压锁的液压力实际增长曲线，将液压力实际增长曲线与液压力标准增长曲线进行重合检测，将液压力实际增长曲线未与液压力标准增长曲线叠合的时长占比值标记为液压力偏时值；将液压力实际增长曲线与液压力标准增长曲线因多次相交而形成的若干个封闭区域的面积和值标记为液压力偏面值；需要说明的是，液压力偏时值和液压力偏面值的数值越大，则表明相应切换过程越偏离标准切换状况，切换效果越差；

通过公式WP=ey1*WF+ey2*WY将液压力偏时值WF和液压力偏面值WY进行数值计算得到切换压偏值WP；其中，ey1、ey2为预设权重系数，ey1＞ey2＞0；并且，切换压偏值WP的数值大小与液压力偏时值WF和液压力偏面值WY均呈正比关系，进一步而言，切换压偏值WP的数值越大，表明对应切换过程的切换表现越差；同理，若对应切换过程为由闭锁状态切换为开锁状态，则采集到对应切换过程中液压锁的液压力实际下降曲线，并通过上述分析以获取到相应切换过程的切换压偏值；

将切换压偏值WP与预设切换压偏阈值进行数值比较，若切换压偏值WP超过预设切换压偏阈值，表明对应切换过程的切换表现较差，则生成切换不合格信号；若切换压偏值WP未超过预设切换压偏阈值，表明对应切换过程的切换表现较好，则生成切换合格信号。

油液监测评估模块将油液异常信号经服务器发送至运行质量评估预警模块，闭锁压检分析模块将压检异常信号经服务器发送至运行质量评估预警模块，切换异常捕捉评估模块将切换不合格信号经服务器发送至运行质量评估预警模块，运行质量评估预警模块接收到油液异常信号、压检异常信号或切换不合格信号时判断液压锁的运行质量存在问题，并发出相应预警以提醒监管人员，监管人员接收到相应预警时及时作出相应处理措施，有效保证液压锁的稳定运行和使用安全性。

实施例二：如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，服务器与油液换析反馈模块通信连接，油液换析反馈模块获取到相邻上一次针对液压锁进行液压油液更换的时刻并将其标记为邻换时刻，将邻换时刻与当前时刻之间的间隔时长标记为油液换隔时长，且采集到液压锁在油液换隔时长内处于工作环境异常状态的时长并将其标记为油液环检时长，以及采集到液压锁在油液换隔时长内进行开锁和关锁的次数并将其标记为液压锁用频值；

通过公式

进一步而言，工作环境异常状态的分析判断方法具体为：采集到液压锁所处工作环境的环境温度值、环境湿度值和环境污染值，其中，环境污染值是表示液压锁的工作环境中污染物（主要为尘埃）浓度大小的数据量值；需要说明的是，液压锁所处的环境温度会影响液压油液的粘度、氧化速度和化学稳定性，高温环境易加速液压油液的氧化和变质；环境湿度过高会导致液压油液吸收水分，降低其润滑性能，同时也会加速油液的氧化和变质；环境中的尘埃、杂质等污染物会进入液压锁，污染液压油液并加速液压油液的氧化和变质；

通过公式YF=（b1*YW+b2*YK+b3*YT）/3将环境温度值YW、环境湿度值YK和环境污染值YT进行数值计算得到油液环测值YF，其中，b1、b2、b3为预设比例系数，b3＞b1＞b2＞0；并且，油液环测值YF的数值越大，则表明液压锁所处工作环境状况越差，越容易造成液压油液的氧化和变质；将油液环测值YF与预设油液环测阈值进行数值环测阈值进行数值比较，若油液环测值YF超过预设油液环测阈值，表明液压锁所处工作环境状况较差，对液压油液造成的不利影响较大，则判断液压油液处于工作环境异常状态。

实施例三：如图3所示，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，服务器与液压锁监管模块通信连接，液压锁监管模块用于设定监管周期，优选的，监管周期为十天；采集到监管周期内液压锁生成压检异常信号的次数和生成切换不合格信号的次数并将其分别标记为压检异频值和切换异频值，且采集到监管周期内液压锁处于闭锁状态的总时长并将其标记为闭锁总时值，以及采集到监管周期内液压锁进行闭锁和开锁的总次数并将其标记为切换总频值；将压检异频值与闭锁总时值的比值标记为压检异表值，将切换异频值与切换总频值的比值标记为切换异表值；

通过公式LP=a1*LY+a2*LK+a3*LW+a4*LF将压检异频值LY、切换异频值LK、压检异表值LW和切换异表值LF进行数值计算得到液压锁监管值LP，其中，a1、a2、a3、a4为预设比例系数，且a1、a2、a3、a4均为正数；并且，液压锁监管值LP的数值越大，表明液压锁监管周期内液压锁的运行表现状况越差，针对液压锁的监管效果越差；

将液压锁监管值LP与预设液压锁监管阈值进行数值比较，若液压锁监管值LP超过预设液压锁监管阈值，表明监管周期内液压锁的运行表现状况差，则生成液压锁监管异常信号；若液压锁监管值LP未超过预设液压锁监管阈值，表明监管周期内液压锁的运行表现状况好，则生成液压锁监管正常信号；且将液压锁监管异常信号经服务器发送至运行质量评估预警模块，运行质量评估预警模块接收到液压锁监管异常信号时发出相应预警，监管人员加强对液压锁的运行监管并对其进行全面检查，且根据需要及时对液压锁进行更换，保证液压锁的运行质量和使用安全性。

本发明的工作原理：使用时，通过油液监测评估模块对液压锁中的液压油液进行实时监测以判断液压油液的质量状况，并生成油液正常信号或油液异常信号，实现对液压锁所属液压系统中的液压油液的质量评估，通过闭锁压检分析模块在液压锁处于闭锁状态时将液压锁中液压力的变化状况进行分析，通过分析生成压检异常信号或压检正常信号，实现对液压锁闭锁状态的稳定性进行合理分析并精准评估，通过切换异常捕捉评估模块在液压锁进行状态切换时将其切换过程的异常状况进行捕捉分析，通过分析生成切换合格信号或切换不合格信号，能够对液压锁的切换过程进行有效监控并准确判断切换过程的切换效果，在生成油液异常信号、压检异常信号或切换不合格信号时通过运行质量评估预警模块发出相应预警以提醒监管人员，监管人员接收到相应预警时及时作出相应处理措施，显著提升液压锁运行质量评估结果的精准性和全面性，有效保证液压锁的稳定运行和使用安全性。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。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。