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摘要：为了改变传统工程机械出现问题后故障诊断慢、查找原因困难、消除故障效率低下等落后状况，本文提出基于物联网技术探究工程机械故障诊断专家系统的设计。首先介绍了工程机械物联网宏观架构，它包括感知采集层、通信传输层、控制应用层，进而详细的讲述了物联网每一层的工作内容与原理，最后根据工程机械物联网测控特点与生产运行安全要求，设计出了完整的工程机械故障诊断专家系统。
关键词：物联网技术;工程机械故障诊断;应用
引言
工程机械产业是我国基础设施建设的支撑产业，企业的国际化进程不断加快，中国也成为世界工程机械企业竞争的中心。基于物联网技术，结合先进的人工智能专家系统技术探究并设计工程机械故障诊断专家系统，它采用层次化的结构，将工程机械故障诊断推理复杂的问题简单化，可以发挥物联网技术与人工智能专家系统技术各自的长处与优点，物联网技术将成为未来实现工程机械智能化、促进工程机械产业升级的核心技术之一。
1物联网技术的特点
1 物联网技术能够感知识别外界事物，主要发挥作用的是物体上所安装的传感器设备，之后通过运行通信系统及时传输信息，由此人与物以及物与物之间实现互联互通（2）通过发挥通信技术以及传感技术的作用，物联网可以让物体具有通信能力和自我表达能力。（3）基于物联网所具备的特点，可以将其分为三层结构，即感知层、传输层和应用层。其中的感知层，就是发挥传感器的作用对周围的环境予以感知，得到有关的数据信息;传输层主要是传输各种数据信息;应用层则是综合处理各种数据，使其功能得以实现。
2物联网智能管理系统介绍物联网智能管理系统是利用智能终端将现场所有工程机械、工程车辆联网，采集其各类数据并上传云端，通过软件系统数据可视化展示，全面督查现场情况，及时进行远程指导管理。当前物联网管理的核心方向主要以下几方面。
1 进度督查通过终端自动采集的数据分析项目当前进度，有效提高对项目进程把控能力。（2）投资控制实时掌握项目机械数量、品类及各类数据，提高资金下发把控力度和核查能力。（3）安全督查技能培训、安全档案、现场管理一体化，确保项目安全有序运行。（4）信息对接与ERP、财务、OA等系统数据对接处理，确保各系统间数据交互畅通，进一步提高管理效率。为物联网的采集信息的神经末梢，是整个物联网的测量、控制与故障诊断的数据基础。工程机械设备的感知层主要包括电子标签、电流变送器、电压变送器、状态传感器、位置传感器、疲劳度传感器、损伤探测传感器等组成。
3工程机械物联网宏观架构设计
3.1工程机械感知采集层
工程机械感知采集层主要是设备上布置若干的传感器，它作。有了这些传感器，物联网系统可以随时掌握工程机械设备的运行健康状态，可以实现自动或者操作人员手动干预运行。
3.2工程机械通信传输层
工程机械通信传输层也可以称为工程机械网络层。通信传输层主要解决感知采集层所获得的工程机械设备测量信号数据内部短距离或者外部长距离传输数据的问题，它是物联网的中间层。通信传输层是工程机械物联网健康稳定运行的保障。工程机械中布置的大量细节传感节点信息的需要通过快速、可靠、安全的方式通信传输到工程机械应用层。
3.3工程机械控制应用层
工程机械控制应用层，它位于物联网三层结构中的最顶层，其主要功能为控制应用，即通过高级信息处理与逻辑运算进行工程机械实时动作指挥控制或者故障诊断处理。在通用的物联网中，应用层通过各种智能程序对感知层采集数据进行存储管理、科学计算、二次滤波处理和分类训练挖掘，从而实现对现实世界测控对象的进行动态管理、实时控制和科学决策等功能。工程机械控制应用层运行时实时接收中间层通信传输层发送过来的感知层各个传感器数据，为了提高测控与故障诊断的可靠性与有效性，必须保证感知数据正确无误。应用层收到的数据需要经历校验、解包、反加密转换的步骤得到最终的工程量。应用层核心控制器得到这些工程数据后，然后通过专家系统中知识库与推理机进行人工智能故障诊断，如果发现某个状态参量异常，立刻驱动工程机械进行停机安全处理。
4物联网技术在工程机械故障诊断中的应用
4.1在工程机械故障诊断终端中的应用
为工程机械智能终端系统显示各种状态信息，包括机械设备的开关量、电流、电压、疲劳数据等，它实时反应工程机械的健康状态，同时它也是工程机械的操作员与专家系统的人机交互操作接口。
4.2在工程机械故障诊断解释机构中的应用
本机构对工程机械产生的发生的故障进行合理的解释，并输出自动或者由用户处置的解决方案信息。解释机构主要是面向操作人员，给操作人员展现故障诊断的过程路线，以文字、流程图或者表格的形式将故障推理诊断结论给用户必要的、透明的、清晰的解释。
4.3在知识输入输出机构中的应用
该机构实现将工程机械领域专家故障诊断经验知识以规范化的形式存入知识库中，也可以是工程机械操作员现场实践总结得到参数知识。领域专家与操作员的知识通过人机界面输入到本系统后，经由本机构进行规范化的处理，最终需要符合知识库的逻辑规则要求，另外也可以将知识库的知识通过本机构反转换成文字送到人机界面进行显示查看。
4.4在故障诊断知识库中的应用
为本故障诊断专家系统的核心，它大部分采用IF-ELSE产生式规则表示，其存放了工程机械设备正常运行的电流、电压、疲劳度等状态合理的区间阈值。知识库可以通过领域专家输入，也可以通过后期运行自学习优化自动增加。工程机械故障诊断知识库中知识的质量和数量决定着专家系统的推理速度与诊断质量水平。
4.5在工程机械故障诊断推理机构中的应用其功能是根据当前工程机械的感知采集数据状态，通过某种智能算法，快速检索知识库，判断是否发生故障。如果发生故障，需要进一步的查找原因并论证，然后进行合理的故障处理与设备动作，必要时使得工程機械安全停机。
4.6在诊断评价与自学习机构中的应用
工程机械专家系统在运行过程中，随着设备使用环境的变化、以及设备运行时间的长短，知识库中的工程机械运行参数可能不一定完全适用，需要本机构进行周期性的动态评价其好坏，剔除不合适的知识，同时可以学习新环境的正常运行参数知识存入到知识库中。
结束语
基于物联网技术，结合先进的人工智能专家系统技术探究并设计工程机械故障诊断专家系统，它采用层次化的结构，将工程机械故障诊断推理复杂的问题简单化，可以发挥物联网技术与人工智能专家系统技术各自的长处与优点，系统具有较为快速、精确、安全、稳定的特点，具有较好的发展应用前景。
参考文献
[1]夏伟云.工程机械设备智能化管理工作策略[J].中国设备工程，2020（12）：24-26.
[2]张昊宇，段克军.工程机械检测与故障诊断的探讨[J].工程机械与维修，2020（05）：40-41.
[3]杜珍萍.物联网技术在机械设备管理中的应用与分析[J].施工技术，2020，49（S1）：448-451.
[4]孔丰德.物联网技术在设备管理中的应用[J].企业导报，2015（20）：36，33.
[5]吴磊.面向工程机械物联网的云计算运营管理平台研究[D].厦门：华侨大学，2019.
[6]周翔.工程机械物联网的应用现状及发展[J].工程机械与维修，2014（4）：82-83.
关键词：物联网技术;工程机械故障诊断;应用
引言
工程机械产业是我国基础设施建设的支撑产业，企业的国际化进程不断加快，中国也成为世界工程机械企业竞争的中心。基于物联网技术，结合先进的人工智能专家系统技术探究并设计工程机械故障诊断专家系统，它采用层次化的结构，将工程机械故障诊断推理复杂的问题简单化，可以发挥物联网技术与人工智能专家系统技术各自的长处与优点，物联网技术将成为未来实现工程机械智能化、促进工程机械产业升级的核心技术之一。
1物联网技术的特点
1 物联网技术能够感知识别外界事物，主要发挥作用的是物体上所安装的传感器设备，之后通过运行通信系统及时传输信息，由此人与物以及物与物之间实现互联互通（2）通过发挥通信技术以及传感技术的作用，物联网可以让物体具有通信能力和自我表达能力。（3）基于物联网所具备的特点，可以将其分为三层结构，即感知层、传输层和应用层。其中的感知层，就是发挥传感器的作用对周围的环境予以感知，得到有关的数据信息;传输层主要是传输各种数据信息;应用层则是综合处理各种数据，使其功能得以实现。
2物联网智能管理系统介绍物联网智能管理系统是利用智能终端将现场所有工程机械、工程车辆联网，采集其各类数据并上传云端，通过软件系统数据可视化展示，全面督查现场情况，及时进行远程指导管理。当前物联网管理的核心方向主要以下几方面。
1 进度督查通过终端自动采集的数据分析项目当前进度，有效提高对项目进程把控能力。（2）投资控制实时掌握项目机械数量、品类及各类数据，提高资金下发把控力度和核查能力。（3）安全督查技能培训、安全档案、现场管理一体化，确保项目安全有序运行。（4）信息对接与ERP、财务、OA等系统数据对接处理，确保各系统间数据交互畅通，进一步提高管理效率。为物联网的采集信息的神经末梢，是整个物联网的测量、控制与故障诊断的数据基础。工程机械设备的感知层主要包括电子标签、电流变送器、电压变送器、状态传感器、位置传感器、疲劳度传感器、损伤探测传感器等组成。
3工程机械物联网宏观架构设计
3.1工程机械感知采集层
工程机械感知采集层主要是设备上布置若干的传感器，它作。有了这些传感器，物联网系统可以随时掌握工程机械设备的运行健康状态，可以实现自动或者操作人员手动干预运行。
3.2工程机械通信传输层
工程机械通信传输层也可以称为工程机械网络层。通信传输层主要解决感知采集层所获得的工程机械设备测量信号数据内部短距离或者外部长距离传输数据的问题，它是物联网的中间层。通信传输层是工程机械物联网健康稳定运行的保障。工程机械中布置的大量细节传感节点信息的需要通过快速、可靠、安全的方式通信传输到工程机械应用层。
3.3工程机械控制应用层
工程机械控制应用层，它位于物联网三层结构中的最顶层，其主要功能为控制应用，即通过高级信息处理与逻辑运算进行工程机械实时动作指挥控制或者故障诊断处理。在通用的物联网中，应用层通过各种智能程序对感知层采集数据进行存储管理、科学计算、二次滤波处理和分类训练挖掘，从而实现对现实世界测控对象的进行动态管理、实时控制和科学决策等功能。工程机械控制应用层运行时实时接收中间层通信传输层发送过来的感知层各个传感器数据，为了提高测控与故障诊断的可靠性与有效性，必须保证感知数据正确无误。应用层收到的数据需要经历校验、解包、反加密转换的步骤得到最终的工程量。应用层核心控制器得到这些工程数据后，然后通过专家系统中知识库与推理机进行人工智能故障诊断，如果发现某个状态参量异常，立刻驱动工程机械进行停机安全处理。
4物联网技术在工程机械故障诊断中的应用
4.1在工程机械故障诊断终端中的应用
为工程机械智能终端系统显示各种状态信息，包括机械设备的开关量、电流、电压、疲劳数据等，它实时反应工程机械的健康状态，同时它也是工程机械的操作员与专家系统的人机交互操作接口。
4.2在工程机械故障诊断解释机构中的应用
本机构对工程机械产生的发生的故障进行合理的解释，并输出自动或者由用户处置的解决方案信息。解释机构主要是面向操作人员，给操作人员展现故障诊断的过程路线，以文字、流程图或者表格的形式将故障推理诊断结论给用户必要的、透明的、清晰的解释。
4.3在知识输入输出机构中的应用
该机构实现将工程机械领域专家故障诊断经验知识以规范化的形式存入知识库中，也可以是工程机械操作员现场实践总结得到参数知识。领域专家与操作员的知识通过人机界面输入到本系统后，经由本机构进行规范化的处理，最终需要符合知识库的逻辑规则要求，另外也可以将知识库的知识通过本机构反转换成文字送到人机界面进行显示查看。
4.4在故障诊断知识库中的应用
为本故障诊断专家系统的核心，它大部分采用IF-ELSE产生式规则表示，其存放了工程机械设备正常运行的电流、电压、疲劳度等状态合理的区间阈值。知识库可以通过领域专家输入，也可以通过后期运行自学习优化自动增加。工程机械故障诊断知识库中知识的质量和数量决定着专家系统的推理速度与诊断质量水平。
4.5在工程机械故障诊断推理机构中的应用其功能是根据当前工程机械的感知采集数据状态，通过某种智能算法，快速检索知识库，判断是否发生故障。如果发生故障，需要进一步的查找原因并论证，然后进行合理的故障处理与设备动作，必要时使得工程機械安全停机。
4.6在诊断评价与自学习机构中的应用
工程机械专家系统在运行过程中，随着设备使用环境的变化、以及设备运行时间的长短，知识库中的工程机械运行参数可能不一定完全适用，需要本机构进行周期性的动态评价其好坏，剔除不合适的知识，同时可以学习新环境的正常运行参数知识存入到知识库中。
结束语
基于物联网技术，结合先进的人工智能专家系统技术探究并设计工程机械故障诊断专家系统，它采用层次化的结构，将工程机械故障诊断推理复杂的问题简单化，可以发挥物联网技术与人工智能专家系统技术各自的长处与优点，系统具有较为快速、精确、安全、稳定的特点，具有较好的发展应用前景。
参考文献
[1]夏伟云.工程机械设备智能化管理工作策略[J].中国设备工程，2020（12）：24-26.
[2]张昊宇，段克军.工程机械检测与故障诊断的探讨[J].工程机械与维修，2020（05）：40-41.
[3]杜珍萍.物联网技术在机械设备管理中的应用与分析[J].施工技术，2020，49（S1）：448-451.
[4]孔丰德.物联网技术在设备管理中的应用[J].企业导报，2015（20）：36，33.
[5]吴磊.面向工程机械物联网的云计算运营管理平台研究[D].厦门：华侨大学，2019.
[6]周翔.工程机械物联网的应用现状及发展[J].工程机械与维修，2014（4）：82-83.