[發明專利]一種基于物聯網的工程機械遠程運維系統

有效

• 申請號: 202011183574.9
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112326287B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 肖楠
• 申請（專利權）人: 工業互聯網創新中心(上海)有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01D21/02;G08B21/18;H04L29/08;H04W4/70
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 喬浩剛

1.一種基于物聯網的工程機械遠程運維系統，其特征在于，包括狀態監測裝置和遠程監控中心；

狀態監測裝置設置在工程機械上，用于采集工程機械中各部件的運行狀態數據，并將采集的運行狀態數據發送到遠程監控中心；其中運行狀態數據包括：各部件的溫度數據以及振動信號數據；

遠程監控中心，用于根據接收到運行狀態數據進行異常狀態分析，當分析到工程機械中某部件對應的運行狀態數據存在異常時，發出運維警報信息；

其中狀態監測裝置包括多個傳感器節點和匯聚節點，多個傳感器節點分別部署在工程機械的各部件上，用于采集工程機械各部件的運行狀態數據；匯聚節點用于匯聚各傳感器節點采集的運行狀態數據并轉發至遠程監控中心；

所述多個傳感器節點和匯聚節點部署完成后，按照設定的預設的拓撲規則構建一個無線傳感器網絡，無線傳感器網絡中的傳感器節點間相互建立通信連接，其中各所述傳感器節點通過一跳或多跳的方式將采集的運行狀態數據發送到所述匯聚節點，由匯聚節點統一將各傳感器節點采集的所述運行狀態數據發送到所述遠程監控中心；

所述多個傳感器節點和匯聚節點部署完成后，按照設定的預設的拓撲規則構建一個無線傳感器網絡，具體包括：

1)根據工程機械的結構，將工程機械劃分為P個幾何空間大小相等的子區域，其中每個子區域內的傳感器節點組成一個簇，總共獲得P個簇，其中將包含匯聚節點的子區域的簇標記為C₀，將其余子區域的簇標記為C₁,C₂,…,C_P-1；

2)所有傳感器節點判斷自身在本輪時間周期內是否運作；

3)所有被判斷為運作的傳感器節點將自身的簇標記信息和自身的節點參數信息進行廣播，并獲取與自身簇標記信息相同的其它傳感器節點廣播的參數信息；

4)針對簇標記為C₀的傳感器節點，采用設定的第一規則計算自身的簇首優勢值；針對簇標記為C_p的傳感器節點，采用設定的第二規則計算自身簇首優勢值，其中p＝1,2,…,P-1；

5)各傳感器節點將自身的簇首優勢值進行廣播，若傳感器節點收到與自身同簇的其它傳感器節點的簇首優勢值大于自身的簇首優勢值，則該傳感器節點成為簇成員節點；若傳感器節點收到與自身同簇的其它傳感器節點的簇首優勢值均小于自身的簇首優勢值，則該傳感器節點當選本輪時間周期內的簇首；

6)各簇中當選簇首的傳感器節點將其當選簇首信息進行廣播，以使得與其同簇的其它被判斷為運作的傳感器節點加入到對應的簇首中，成為該簇首的簇成員節點，各簇成員節點將自身采集的工程機械部件的運行狀態數據發送到其對應的簇首中，由簇首將各簇成員節點采集的運行狀態數據統一發送到遠程監控中心；

同時被判斷為自身在本輪時間周期內不運作的傳感器節點將處于待機狀態，直到本輪時間周期結束；

當一輪時間周期結束后，開啟下一輪時間周期并重復步驟2)；

其中，所有傳感器節點判斷自身在本輪時間周期內是否運作，具體包括：

各傳感器節點分別計算運作參考因子，其中采用的運作參考因子計算函數為：

式中，Y(n)表示第n個傳感器節點的運作參考因子，fE(n)表示第n個傳感器節點的能量因子，其中當第n個傳感器節點的剩余能量E(n)低于設定的閾值E′時，f_E(n)＝1，否則f_E(n)＝0；f_S(n)表示第n個傳感器節點的運作因子，其中當該第n個傳感器節點上一輪時間周期沒有運作時，則f_S(n)＝0，否則f_S(n)＝1；f_L(n)表示第n個傳感器節點的類型狀態因子，其中當該第n個傳感器節點為采集溫度數據的溫度傳感器節點時，當該溫度傳感器節點上一輪時間周期中采集到的溫度最大值小于與該溫度傳感器節點對應設置的溫度閾值時，f_L(n)＝1，否則f_L(n)＝0，當該第n個傳感器節點為采集振動信號數據的振動傳感器節點時，當該振動傳感器節點上一輪周期中采集到的振動信號的幅值最大值小于與該振動傳感器節點對應設置的幅值閾值時，f_L(n)＝1，否則f_L(n)＝0；f_K(n)表示空間密度因子，當整個無線傳感器網絡中傳感器節點的空間密度大于設定閾值時，f_K(n)＝1，否則f_K(n)＝0，ω_E表示能量權重，ω_E∈[0.15，0.3]，ω_S表示運作權重，ω_S∈[0.25，0.4]，ω_L表示類型狀態權重，ω_L∈[0.2，0.3]，ω_K表示空間密度權重，ω_K∈[0.2，0.3]，其中ω_E+ω_s+ω_L+ω_K＝1，Ran表示[0.4，1]的隨機數；

當Y(n)＞0時，則該第n個傳感器節點判斷為自身在本輪時間周期內不運作，并進入待機狀態知道本輪時間周期結束，否則則判斷自身在本輪時間周期內正常運作。