近年来，随着国民经济的高速发展和高速铁路的大规模建设，对大型工程的施工工期、施工进度、施工质量等提出了更高的要求，这必然对高铁运架设备的现代化程度要求也越来越高。然而，由于施工机械多为露天作业，受风雨、日晒、大气、粉尘影响，工作环境恶劣，故障频繁；加之施工生产的特性决定了它们工作在各工地上，分散性大，流动性强，给故障的及时排除带来了很大困难。尤其近年来施工规模日益庞大，现代的机械设备也日趋大型化、连续化、机电一体化，其性能与复杂程度不断提高，对设备故障的诊断也更为复杂。靠传统的填写值班日志、参数越限报警等人工或半自动化的方法来维护机械设备已落后，虽然有类似黑匣子之类的自动数据记录器，但也只能做事后分析，而且这种陈旧的设备维护模式，无论是数据的可靠性或实时性，还是设备的维护质量均无法满足要求，导致施工机械在施工过程中停机多，检修时间长，严重影响到工程的进度和质量。所以，为了保持处于异地的施工设备有良好的技术状态，建立远程故障诊断及维护系统，将异地的信息技术协调起来进行实时诊断和维护是很有必要的。燕山大学特种装备研究所开发的高铁运架设备以包括900t运梁车、900t提梁机等液压载货车设备为研究对象（见图6-15），阐述了高铁运架设备及液压载货车远程智能故障诊断系统的总体结构、逻辑结构和关键技术支持等。

图6-15 高铁运架设备

a）900t运梁车 b）900t提梁机 c）架桥机

根据高铁运架设备故障诊断的特殊要求，设计了其远程智能故障诊断系统的总体结构。整个系统主要分为三个部分：设备监控层、现场监控（局部诊断）和远程诊断服务中心。

设备监控层位于运输设备上，负责运输车日常状态检测、智能控制、故障诊断及处理等任务。

局部诊断中心，主要用于对液压载货车的运行状态进行实时监测，读取故障信息、进行故障诊断，组织维护、维修活动；并对设备故障、维修等信息进行有效管理；以及向远程服务中心请求技术支持。

远程服务中心分系统设在设备提供商公司内部，主要向各用户提供信息咨询、故障专家会诊、设备维护与维修、人员培训等服务，其功能相当于远程诊断维护中心。远程智能故障诊断系统的工作流程如图6-16所示。

在总体结构研究的基础上，下面开始分析远程智能故障诊断系统的逻辑结构。总体结构将整个系统分为三个层次，与此相对应，本部分也从设备监控层、局部诊断中心（工作现场）和远程诊断中心来分析逻辑结构。

1.设备监控层的逻辑结构

设备监控层利用检测前端提供的被测点的特征数据完成设备运行过程的实时监测监控，并和相应控制器一起完成设备调度和优化，其逻辑结构如图6-17所示。

2.局部诊断中心的逻辑结构

局部诊断中心的基本任务是依据设备分系统所提供的设备状态参数以及故障现象的多媒体信息进行设备的故障诊断，做出相应的维修决策并返回给设备总控制室，指导设备维护人员的维修，并做好维护的准备工作，具体的逻辑结构如图6-18所示。

图6-16 液压载货车远程智能故障诊断系统工作流程图

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图6-17 设备监控层的逻辑结构图

图6-18 局部诊断中心的逻辑结构图

3.远程诊断中心的逻辑结构

图6-19为远程诊断中心的逻辑结构图，可分为如下几部分：①设备维护支持子系统；②远程诊断支持子系统；③远程培训、技术支持子系统；④知识库管理模块；⑤交互式诊断模块；⑥系统资源调度模块。

图6-19 远程诊断中心的逻辑结构图

4.关键技术支持

远程故障检测与诊断系统是采用数据采集、处理、传输、管理平台技术，基于嵌入式微处理器多源数据前端快速采集及预处理系统、基于GSM/GPRS无线网络通信技术的信息传输系统、基于WEB的工程机械无人值守自动采集、传输、存储及预测发布系统以及智能服务平台系统。如图6-20所示，基于GPS/GPRS/GSM的远程监控系统是基于无线通信技术的数据传输设备，由GPS/GPRS/GSM通信模块，智能启动电路，SIM卡连接电路，数据接收及发送电路等组成。实现设备的定位和采集数据的网络（GPRS）或手机短信（GSM）传输；基于单片机带无线通信的DeviceNet产品，其特点是CPU采用STC工业级单片机，抗干扰性强，物理上可实现RS232向DeviceNet的转换，可作为串行协议向DeviceNet转换的协议转换器，利用此协议转换器可将带RS232接口的智能仪器连接到DeviceNet现场总线上，使其成为现场总线上的一个从站节点；基于ARM带无线通信的DeviceNet，其特点是CPU采用Philips公司的ARM7芯片，功能强大，物理上可连接到DeviceNet总线上，可以完成AD采集、状态显示、DA输出等许多任务，可以作为DeviceNet现场总线上的一个智能从站节点，模块本身带有XT55模块，可以将现场的情况通过无线的方式发送给远程的服务器，进而实现实时的故障诊断和远程监控等高级任务。

图6-20 运架设备远程监控平台

高铁运架设备远程智能故障诊断技术是工程机械新兴的重要领域，与人工或半自动化的方法来维护机械设备，远程智能故障诊断有许多优点：

1）设备运行时能方便地实时实施日常状态检测、智能控制、故障诊断及处理。

2）对设备的运行状态进行实时监测，读取故障信息、进行故障诊断，组织维护、维修活动；并对设备故障、维修等信息进行有效管理；以及向远程服务中心请求技术支持。

3）利用远程诊断与维护中心的巨大计算能力，诊断设备故障和满足顾客的维护需求。