基于紅外檢測的當代工程車輛液壓油溫度監測系統

史同心

摘 要：挖掘機液壓油的溫度不僅直接影響挖掘機的壽命，而且存在安全隱患，也對環境產生污染。文章介紹了以挖掘機為代表的工程機械車輛液壓油溫紅外監測技術，并基于物聯網和智能化技術提出了一種基于紅外檢測的當代工程車輛液壓油溫度監測系統。

關鍵詞：工程機械車輛;液壓油;溫度監測;紅外檢測;系統設計

中圖分類號：U467.4? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）15-102-03

Abstract： The temperature of excavator hydraulic oil not only directly affects the life of excavator， but also has potential safety hazard， which also pollutes the environment. This paper introduces the infrared monitoring technology of hydraulic oil temperature of construction machinery vehicles， which is represented by excavators. Based on the Internet of things and intelligent technology， this paper puts forward a kind of modern engineering vehicle hydraulic oil temperature monitoring system based on infrared detection.

Keywords： Construction machinery vehicle; Hydraulic oil; Temperature monitoring; Infrared detection; System design

CLC NO.： U467.4? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-102-03

1 引言

目前，我國工業和基礎設施建設進入新的階段，加之工業4.0概念的不斷深化和智能制造概念的不斷滲透，我國工程機械車輛作為工業建設的重要組成部分，也進入了快速發展階段[1]。目前，據中國工程機械協會統計，作為工程機械車輛典型代表且市場活躍度高的液壓挖掘機，2003年國內總銷量為23490臺，5年后的2008年，全國總銷量為10萬臺，15年增長了5倍。2018年，全國的挖掘機銷量超過20萬臺，同比增長約50%。相關研究表明，工程機械車輛液壓油溫度直接反映了液壓油的使用狀況，直接影響工程機械車輛的使用壽命，對安全使用、環境保護等方面都有重要影響。因此對工程機械車輛液壓油溫進行檢測是十分必要的。目前對液壓油溫度的檢測方法很多，本文以工程機械車輛的典型代表挖掘機為研究對象，介紹了一種新型的工程機械車輛液壓油溫紅外監測技術，并基于物聯網和智能化技術提出了一種基于紅外檢測的當代工程車輛液壓油溫度監測系統。

2 基于物聯網方法的多維智能監控系統分析

本文將基于物聯網的多維智能監控系統應用于大型挖掘機上。傳感器對挖掘機液壓油溫進行檢測，檢測終端采集的信號通過GPRS發送到服務器，服務器的專家系統對信號進行科學、有效的相關性分析，服務器通過互聯網將分析后的信息發送到遠程監控設備。

2.1 利用監控終端傳感器

監測終端可檢測挖掘機液壓油溫，并完成對其的初步分析和診斷。通常情況下，終端通過GPRS無線傳輸特征值和狀態電平到控制中心;當發生默認異常或控制中心校準的特殊情況時，將發出警報，并將原始數據發送到控制中心進行進一步分析。

2.2 無線傳輸

采用可靠性和高傳輸率相結合的方式，當控制中心與終端之間的距離處于RF無線覆蓋范圍（0～ 5km）時，優先采用RF無線“多對一”傳輸方式;當來自每個終端的信號被GPRS服務覆蓋時，它將使用GPRS“多對一”時終端未被傳輸覆蓋模式;對于GPRS信號，終端首先通過射頻無線模塊向具有一定編號和特定距離的另一終端發送信號，直到目標終端被GPRS覆蓋，然后將所包含的挖掘機信息統一發送到服務器。

2.3 PC服務器的功能及物聯網整合

主要由中央處理器、內存、芯片組、I/O總線、I/O設備、電源、機箱及相關軟件組成。基于物聯網的挖掘機液壓油溫度紅外信息智能監控系統的功能包括：數據存儲、數據分析和管理、HTTP和WAP服務，多個顯示器，液晶觸摸屏顯示挖掘機的整體運行狀態，液晶屏顯示內容分析和控制[2]。

物聯網是連接事物的互聯網。首先，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是基于互聯網的延伸和擴展網絡。其次，物聯網的用戶終端可以擴展和擴展到任何對象，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外傳感器，將任何物體與互聯網連接起來，按照約定的協議進行信息交換和通信的網絡。全球定位系統、激光掃描儀和其他傳感設備;實現了智能識別、定位、跟蹤、監控和對象管理等功能。通過網絡內外的手機、筆記本電腦和計算機，可以很容易地了解和診斷挖掘機的狀態。

3 紅外監控系統構建及評價指標

3.1 挖掘機液壓油溫紅外檢測系統

紅外測溫技術基于自然界中溫度高于絕對零值的任何物體。物體一直輻射紅外線，紅外線攜帶物體的特征信息，這為利用紅外技術區分物體變化的溫度和熱場分布，物體對熱力學溫度的變化提供了客觀依據。當物體產生的熱量發出紅外輻射時，物體的加熱功率也會隨之改變。同時在物體周圍形成一定的表面溫度分布場。該溫度分布場取決于物理對象的熱特性，即對象內部的熱擴散以及對象的表面溫度與外部溫度之間的熱交換。利用此功能，物體的電加熱部件的輻射功率信號被紅外探測器轉換為電信號;成像設備可以相應地模擬表面溫度的空間分布，該表面溫度在經過電子系統處理后會散布在屏幕上，并獲得與物體表面熱量分布相對應的熱圖像。

在正常情況下，裝置溫度趨勢一般應與大氣溫度趨勢一致。在設備故障的情況下，如電路或機械故障，溫度可能出現異常變化。相對于振動檢測液壓油，需要推理才能知道機器的故障點，紅外監測的優點是提供了一個直接的圖像描繪，而它的不足是缺乏深層次和基礎性的分析。紅外系統是一種采集和應用紅外輻射的裝置;它由紅外輻射源、采集紅外輻射的光學機械裝置、紅外探測器和相應的電子信號處理裝置組成。根據工作方式，紅外系統可分為成像系統和非成像系統;主動無源系統。主動系統配備紅外輻射源進行輻照;而被動式則不需要設置輻射源的照射量，而是根據目標本身發射或從周圍反射的紅外輻射進行操作。液壓油溫度紅外信息智能監測系統采用紅外系統框圖。

如圖1所示，該裝置可以系統地記錄環境溫度、區域溫度和通過其差異獲得的相對區域溫度，并能從溫度圖像中發現異常熱點[3]。

3.2 紅外測溫指標

外溫度探頭包括紅外點溫度探頭和紅外熱像探頭，兩者都將物體的紅外輻射聚焦到紅外探測器的焦平面上，測量物體的表面溫度。通過測量摩擦副表面溫度、摩擦熱點等，直觀判斷零件的摩擦異常情況，及時進行維修，避免機械故障。紅外測溫指標如下表1所示。

4 結論和建議

綜上所述，本文以典型性的工程機械車輛代表挖掘機為研究對象，基于物聯網、智能化技術以紅外檢測技術，介紹了一種新型的工程機械車輛液壓油監測系統。其中，多通道信號采集技術需要從所有傳感器采集數據到用戶終端，對數據進行分析和處理，預測各種機械故障，并采取相應的防護措施，避免對挖掘機造成損壞，今后在目前的基礎上還需要進一步的研究，以適應挖掘機故障監測系統中較為復雜的監測過程。總之，本文設計的液壓油溫紅外信息智能監測系統可應用于挖掘機及其它工程機械車輛，如：裝載機、壓路機、起重機、推土機、平地機等。

參考文獻

[1] 彭立廣，焦悅，丘銘軍.基于液壓油超低溫特性的加熱及保溫系統設計仿真和試驗分析[J].液壓氣動與密封，2020，40（03）：64-69.

[2] 王永照，張劍寒，楊斌，胡利年.洗掃車清掃液壓系統熱平衡研究[J].專用汽車，2020（03）：82-89.

[3] 范強生，張夢慈.旋挖鉆機液壓油溫度過高的排查[J].工程機械與維修，2020（02）：30-31.