基于红外检测的当代工程车辆液压油温度监测系统

史同心

摘 要：挖掘机液压油的温度不仅直接影响挖掘机的寿命，而且存在安全隐患，也对环境产生污染。文章介绍了以挖掘机为代表的工程机械车辆液压油温红外监测技术，并基于物联网和智能化技术提出了一种基于红外检测的当代工程车辆液压油温度监测系统。

关键词：工程机械车辆;液压油;温度监测;红外检测;系统设计

中图分类号：U467.4  文献标识码：A  文章编号：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，我國工业和基础设施建设进入新的阶段，加之工业4.0概念的不断深化和智能制造概念的不断渗透，我国工程机械车辆作为工业建设的重要组成部分，也进入了快速发展阶段[1]。目前，据中国工程机械协会统计，作为工程机械车辆典型代表且市场活跃度高的液压挖掘机，2003年国内总销量为23490台，5年后的2008年，全国总销量为10万台，15年增长了5倍。2018年，全国的挖掘机销量超过20万台，同比增长约50%。相关研究表明，工程机械车辆液压油温度直接反映了液压油的使用状况，直接影响工程机械车辆的使用寿命，对安全使用、环境保护等方面都有重要影响。因此对工程机械车辆液压油温进行检测是十分必要的。目前对液压油温度的检测方法很多，本文以工程机械车辆的典型代表挖掘机为研究对象，介绍了一种新型的工程机械车辆液压油温红外监测技术，并基于物联网和智能化技术提出了一种基于红外检测的当代工程车辆液压油温度监测系统。

2 基于物联网方法的多维智能监控系统分析

本文将基于物联网的多维智能监控系统应用于大型挖掘机上。传感器对挖掘机液压油温进行检测，检测终端采集的信号通过GPRS发送到服务器，服务器的专家系统对信号进行科学、有效的相关性分析，服务器通过互联网将分析后的信息发送到远程监控设备。

2.1 利用监控终端传感器

监测终端可检测挖掘机液压油温，并完成对其的初步分析和诊断。通常情况下，终端通过GPRS无线传输特征值和状态电平到控制中心;当发生默认异常或控制中心校准的特殊情况时，将发出警报，并将原始数据发送到控制中心进行进一步分析。

2.2 无线传输

采用可靠性和高传输率相结合的方式，当控制中心与终端之间的距离处于RF无线覆盖范围（0～ 5km）时，优先采用RF无线“多对一”传输方式;当来自每个终端的信号被GPRS服务覆盖时，它将使用GPRS“多对一”时终端未被传输覆盖模式;对于GPRS信号，终端首先通过射频无线模块向具有一定编号和特定距离的另一终端发送信号，直到目标终端被GPRS覆盖，然后将所包含的挖掘机信息统一发送到服务器。

2.3 PC服务器的功能及物联网整合

主要由中央处理器、内存、芯片组、I/O总线、I/O设备、电源、机箱及相关软件组成。基于物联网的挖掘机液压油温度红外信息智能监控系统的功能包括：数据存储、数据分析和管理、HTTP和WAP服务，多个显示器，液晶触摸屏显示挖掘机的整体运行状态，液晶屏显示内容分析和控制[2]。

物联网是连接事物的互联网。首先，物联网的核心和基础仍然是互联网，是基于互联网的延伸和扩展网络。其次，物联网的用户终端可以扩展和扩展到任何对象，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外传感器，将任何物体与互联网连接起来，按照约定的协议进行信息交换和通信的网络。全球定位系统、激光扫描仪和其他传感设备;实现了智能识别、定位、跟踪、监控和对象管理等功能。通过网络内外的手机、笔记本电脑和计算机，可以很容易地了解和诊断挖掘机的状态。

3 红外监控系统构建及评价指标

3.1 挖掘机液压油温红外检测系统

红外测温技术基于自然界中温度高于绝对零值的任何物体。物体一直辐射红外线，红外线携带物体的特征信息，这为利用红外技术区分物体变化的温度和热场分布，物体对热力学温度的变化提供了客观依据。当物体产生的热量发出红外辐射时，物体的加热功率也会随之改变。同时在物体周围形成一定的表面温度分布场。该温度分布场取决于物理对象的热特性，即对象内部的热扩散以及对象的表面温度与外部温度之间的热交换。利用此功能，物体的电加热部件的辐射功率信号被红外探测器转换为电信号;成像设备可以相应地模拟表面温度的空间分布，该表面温度在经过电子系统处理后会散布在屏幕上，并获得与物体表面热量分布相对应的热图像。

在正常情况下，装置温度趋势一般应与大气温度趋势一致。在设备故障的情况下，如电路或机械故障，温度可能出现异常变化。相对于振动检测液压油，需要推理才能知道机器的故障点，红外监测的优点是提供了一个直接的图像描绘，而它的不足是缺乏深层次和基础性的分析。红外系统是一种采集和应用红外辐射的装置;它由红外辐射源、采集红外辐射的光学机械装置、红外探测器和相应的电子信号处理装置组成。根据工作方式，红外系统可分为成像系统和非成像系统;主动无源系统。主动系统配备红外辐射源进行辐照;而被动式则不需要设置辐射源的照射量，而是根据目标本身发射或从周围反射的红外辐射进行操作。液压油温度红外信息智能监测系统采用红外系统框图。

如图1所示，该装置可以系统地记录环境温度、区域温度和通过其差异获得的相对区域温度，并能从温度图像中发现异常热点[3]。

3.2 红外测温指标

外温度探头包括红外点温度探头和红外热像探头，两者都将物体的红外辐射聚焦到红外探测器的焦平面上，测量物体的表面温度。通过测量摩擦副表面温度、摩擦热点等，直观判断零件的摩擦异常情况，及时进行维修，避免机械故障。红外测温指标如下表1所示。

4 結论和建议

综上所述，本文以典型性的工程机械车辆代表挖掘机为研究对象，基于物联网、智能化技术以红外检测技术，介绍了一种新型的工程机械车辆液压油监测系统。其中，多通道信号采集技术需要从所有传感器采集数据到用户终端，对数据进行分析和处理，预测各种机械故障，并采取相应的防护措施，避免对挖掘机造成损坏，今后在目前的基础上还需要进一步的研究，以适应挖掘机故障监测系统中较为复杂的监测过程。总之，本文设计的液压油温红外信息智能监测系统可应用于挖掘机及其它工程机械车辆，如：装载机、压路机、起重机、推土机、平地机等。

参考文献

[1] 彭立广，焦悦，丘铭军.基于液压油超低温特性的加热及保温系统设计仿真和试验分析[J].液压气动与密封，2020，40（03）：64-69.

[2] 王永照，张剑寒，杨斌，胡利年.洗扫车清扫液压系统热平衡研究[J].专用汽车，2020（03）：82-89.

[3] 范强生，张梦慈.旋挖钻机液压油温度过高的排查[J].工程机械与维修，2020（02）：30-31.