一种高原高寒环境下制水车运行状态评估系统

技术领域

本发明涉及运行状态评估技术领域，特别是涉及一种高原高寒环境下制水车运行状态评估系统。

背景技术

我国高原和高寒地区面积广阔，海拔1000m以上的地区占国土面积的58％，海拔2000m以上的地区占国土面积33％以上，有连绵数千公里的高原和高寒边界线。作为完成交通运输任务的重要物质手段之一的车辆，其在上述地区运行将面临严酷气候的挑战。因此，研究分析高原和高寒环境对车辆使用、维修和发展的影响具有重要意义。

环境适应性以及车辆整体关系评价是装备环境工程工作的重要内容。高原环境适应性评价为高原地区制水车的选型和改进，以及高原型制水车的论证、设计和评估等提供科学依据。针对制水车环境适应性评价车辆整体关系研究缺乏的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高原高寒环境下制水车运行状态评估系统，本发明依据制水车高原使用高原实地试验数据，结合高原环境以及车辆状况对制水车性能影响机理分析，在深入研究轮式车辆高原环境适应性及其评价指标的基础上，构建了制水车适应性评价指标体系，应用层次分析法和模糊数学理论建立了评估模型，为制水车高原环境适应性以及车辆整体关系评价进行综合评估，能够对制水车整车的健康状态进行综合评估，并给出全面的评估报告。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高原高寒环境下制水车运行状态评估系统，包括：

数据获取模块、评估模块和控制模块；

所述数据获取模块，用于获取在高原高寒环境下制水车的运行状态数据；

所述评估模块，用于对所述运行状态数据进行处理，通过处理后的所述运行状态数据，建立评估指标体系和评估模型，对制水车运行状态进行评估；

所述控制模块，用于控制所述数据获取模块和所述评估模块正常工作；

所述数据获取模块、所述评估模块和所述控制模块依次连接。

优选地，所述数据获取模块包括：

关键部件构建子模块、数据获取子模块和特征参数提取子模块；

所述关键部件构建子模块，用于根据所述制水车的车辆结构进行车辆部件的区域划分，通过划分后的车辆部件区域，获取所述车辆部件区域的关键部件；

所述数据获取子模块，用于获取在高原高寒环境下制水车的所述运行状态数据；

所述特征参数提取子模块，用于对所述运行状态数据进行特征识别和特征选取，获取影响每个关键部件的特征参数；

所述关键部件构建子模块、所述数据获取子模块和所述特征参数提取子模块依次连接。

优选地，所述车辆部件区域包括：发动机区域、制动区域、传动区域、行驶区域和电源区域。

优选地，所述评估模块包括：

评估指标体系建立子模块、评估模型建立子模块和融合子模块；

所述评估指标体系建立子模块，用于通过每个所述关键部件的特征参数，建立评估指标体系；

所述评估模型建立子模块，用于通过所述评估指标体系的评估指标参数，建立评估模型；

所述融合子模块，用于利用所述评估指标体系和所述评估模型进行综合评估，获取制水车运行状态评估结果；

所述融合子模块分别与所述评估指标体系建立子模块以及所述评估模型建立子模块相连。

优选地，所述评估指标体系建立子模块包括：

评估指标确定单元、评估指标分析单元、判断单元和评估指标体系建立单元；

所述评估指标确定单元，用于确定所述关键部件的特征参数所对应的评估指标；

所述评估指标分析单元，用于构建层析分析结构模型，分析各个评估指标之间的关系；

所述判断单元，用于构建判断矩阵，对分析之后的所述评估指标进行判断，确定各个评估指标的重要性；

所述评估指标体系建立单元，用于对构建的判断矩阵进行层次单排序以及一次性检验，检验通过后，建立评估指标体系；

所述评估指标确定单元、所述评估指标分析单元、所述判断单元和所述评估指标体系建立单元依次相连。

优选地，所述评估指标确定单元包括：

历史数据获取子单元、参数分析子单元和评估指标确定子单元；

所述历史数据获取子单元，用于获取所述关键部件的特征参数的历史数据，构建包络谱；

所述参数分析子单元，用于根据所述包络谱，对所述关键部件的特征参数的异常程度进行分析，获取分析结果；

评估指标确定子单元，用于通过所述分析结果，确定所述关键部件的特征参数所对应的评估指标；

所述历史数据获取子单元、所述参数分析子单元和所述评估指标确定子单元依次相连。

优选地，构建所述包络谱包括：

采用小波包分析法对获取所述关键部件的特征参数的历史数据进行去噪，对去噪后的所述历史数据进行希尔伯特变换，获取所述包络谱。

优选地，所述评估模型建立子模块包括：

指标参数获取单元、评价等级分析单元、权重确定单元和评估模型建立单元；

所述指标参数获取单元，用于获取所述评估指标体系的评估指标参数；

所述评价等级分析单元，用于所述评估指标参数对每个评估指标体系的评估指标进行隶属度分析，确定评价等级；

所述权重确定单元，用于通过层次分析法对每个评估指标体系的评估指标进行隶属度分析，确定各个评估指标体系中评估指标的权重；

所述评估模型建立单元，用于将所述评价等级和所述权重进行计算，建立所述评估模型；

所述指标参数获取单元分别与所述评价等级分析单元以及所述权重确定单元连接，所述评价等级分析单元以及所述权重确定单元连接与所述评估模型建立单元连接。

优选地，所述融合子模块包括：

综合单元和结果输出单元；

所述综合单元，用于通过两阶段容积Kalman滤波方法将所述评估指标体系和所述评估模型进行综合处理；

结果输出单元，用于利用综合处理后的所述评估指标体系和所述评估模型对制水车运行状态进行评估，输出评估结果。

本发明的有益效果为：

本发明基于通过获取影响每个所述关键部件的特征参数，并分析各个评估指标之间的关系，以自适应两阶段容积Kalman滤波对评估指标体系和评估模型进行综合，能够对制水车整车的健康状态进行综合评估，并给出全面的评估报告。

附图说明

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种高原高寒环境下制水车运行状态评估系统的示意图。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示,一种高原高寒环境下制水车运行状态评估系统，包括：

数据获取模块、评估模块和控制模块；

数据获取模块，用于获取在高原高寒环境下制水车的运行状态数据；

评估模块，用于对运行状态数据进行处理，通过处理后的运行状态数据，建立评估指标体系和评估模型，对制水车运行状态进行评估；

控制模块，用于利用单片机控制数据获取模块和评估模块正常工作；

数据获取模块、评估模块和控制模块依次连接。

数据获取模块包括：关键部件构建子模块、数据获取子模块和特征参数提取子模块；关键部件构建子模块，用于根据制水车的车辆结构进行车辆部件的区域划分，通过划分后的车辆部件区域，获取车辆部件区域的关键部件；数据获取子模块，用于获取在高原高寒环境下制水车的运行状态数据；特征参数提取子模块，用于对运行状态数据进行特征识别和特征选取，获取影响每个关键部件的特征参数；

关键部件构建子模块、数据获取子模块和特征参数提取子模块依次连接,具体为：

由于制水车本身结构复杂，且健康因素居多，所以针对所有车辆部件区域进行权重设置及排序难度较高，本实施例基于制水车辆结构知识，以及大量车辆故障源评估，挑选出5大车辆部件区域，这5个车辆部件区域是制水车辆出现故障时的主要分布，一般出现了问题就会明显影响车辆的正常稳定运行，这些区域包括：发动机区域、制动区域、传动区域、行驶区域、电源区域，通过现场调查和调取数据的方式获取制水车运行状态数据；所述现场调查包括在目的地点统计预设时间内的相关数据；所述调取数据包括从交通管理、运输管理、运营管理、通信电信、气象及其他相关部门，全面收集相关数据，对运行状态数据进行特征识别和特征选取，获取影响每个关键部件的特征参数。进一步地，车辆部件区域包括：发动机区域、制动区域、传动区域、行驶区域和电源区域。

其中，发动机区域包括：进气子系统、排气系统、变速箱、机油箱、曲轴飞轮组、润滑系统、冷却系统；制动区域包括：制动片、制动盘、制动总泵、制动油管、鼓式制动器；传动区域包括：离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器；行驶区域包括：车架、车轮、车桥、悬架；电源区域包括：蓄电池、发电机、调节器。

评估模块包括：评估指标体系建立子模块、评估模型建立子模块和融合子模块；评估指标体系建立子模块，用于通过每个关键部件的特征参数，建立评估指标体系；评估模型建立子模块，用于通过评估指标体系的评估指标参数，建立评估模型；融合子模块，用于利用评估指标体系和评估模型进行综合评估，获取制水车运行状态评估结果；

融合子模块分别与评估指标体系建立子模块以及评估模型建立子模块相连。

评估指标体系建立子模块包括：评估指标确定单元、评估指标分析单元、判断单元和评估指标体系建立单元；评估指标确定单元，用于确定关键部件的特征参数所对应的评估指标；评估指标分析单元，用于构建层析分析结构模型，分析各个评估指标之间的关系；判断单元，用于构建判断矩阵，对分析之后的评估指标进行判断，确定各个评估指标的重要性；评估指标体系建立单元，用于对构建的判断矩阵进行层次单排序以及一次性检验，检验通过后，建立评估指标体系；

评估指标确定单元、评估指标分析单元、判断单元和评估指标体系建立单元依次相连。

评估指标确定单元包括：历史数据获取子单元、参数分析子单元和评估指标确定子单元；历史数据获取子单元，用于获取关键部件的特征参数的历史数据，构建包络谱；参数分析子单元，用于根据包络谱，对关键部件的特征参数的异常程度进行分析，获取分析结果；评估指标确定子单元，用于通过分析结果，确定关键部件的特征参数所对应的评估指标；

历史数据获取子单元、参数分析子单元和评估指标确定子单元依次相连，具体为：

确定所述关键子系统中各关键部件之间的重要程度，得到二维权重矩阵，采用序关系分析法对所述二维权重矩阵进行处理，得到所述关键子系统、关键部件、关键部件的权重值。采用小波包分析法对采集特征参数的历史数据进行去噪，对去噪后的特征参数的历史数据进行希尔伯特变换，获取所述特征参数包络谱。根据所述各特征参数的异常偏离程度和对应所述权重矩阵，计算所述关键部件的健康状态指标；构建包络谱包括：采用小波包分析法对获取关键部件的特征参数的历史数据进行去噪，对去噪后的历史数据进行希尔伯特变换，获取包络谱，具体为：

采用小波包分析法对采集特征参数的历史数据进行去噪，对去噪后的特征参数的历史数据进行希尔伯特变换，获取所述特征参数包络谱。采用小波包分析法对采集信号进行去噪，且从时频域两个角度进行分析，小波包方法是小波分解的推广，与小波变换相比，可同时对信号自适应地在低频段和高频段进行分解，以便进行更好的时频局部化分析。

评估模型建立子模块包括：指标参数获取单元、评价等级分析单元、权重确定单元和评估模型建立单元；指标参数获取单元，用于获取评估指标体系的评估指标参数；评价等级分析单元，用于评估指标参数对每个评估指标体系的评估指标进行隶属度分析，确定评价等级；权重确定单元，用于通过层次分析法对每个评估指标体系的评估指标进行隶属度分析，确定各个评估指标体系中评估指标的权重；评估模型建立单元，用于将评价等级和权重进行计算，建立评估模型；

指标参数获取单元分别与评价等级分析单元以及权重确定单元连接，评价等级分析单元以及权重确定单元连接与评估模型建立单元连接，具体为：

构建包括目标层、准则层和指标层三个层次的层析分析结构模型，反应各个评估指标之间的关系；构造判断矩阵，将各个评估指标进行两两比价，确定各个评估指标的重要性；对构造的判断矩阵进行层次单排序以及一次性检验，检验通过，即得制水车运行状态评估指标体系。确定制水车运行状态评估原则，并确定评估指标参数；获取构建的制水车运行状态指标体系的评估指标；利用评估指标参数对每个评估指标进行隶属度分析，确定具体评价等级；利用层次分析法确定各个评估指标的权重；将得到的权重与具体评价等级进行计算，得到评价等级或评价隶属性，建立评价模型。

进一步地，融合子模块包括：综合单元和结果输出单元；综合单元，用于通过两阶段容积Kalman滤波方法将评估指标体系和评估模型进行综合处理；结果输出单元，用于利用综合处理后的评估指标体系和评估模型对制水车运行状态进行评估，输出评估结果。

本发明还提供了一种高原高寒环境下制水车运行状态评估系统的具体工作流程：

根据制水车结构，构建关键区域，通过划分后的车辆部件区域，获取关键区域的关键部件；

根据关键部件，获取影响每个关键部件的特征参数，分析关键部件的特征参数的历史数据，构建特征参数的包络谱；

获取关键部件的实时特征参数数据，根据特征参数的包络谱，对各特征参数的偏离程度进行分析，确定与特征参数对应的关键部件的健康指标；

构建层析分析结构模型，分析各个评估指标之间的关系，并构建判断矩阵，对分析之后的评估指标进行判断，确定各个评估指标的重要性，对构建的判断矩阵进行层次单排序以及一次性检验，检验通过后，建立评估指标体系；

构建评价模型，通过两阶段容积Kalman滤波方法将评估指标体系和评价模型进行综合，得出运行状态估计结果；

其中，构建层析分析结构模型包括：构建包括目标层、准则层和指标层三个层次的层析分析结构模型。

以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。