基于ISO 19014-2的挖掘机智能辅助系统安全设计和评估

土方机械控制系统日趋复杂,系统的复杂性使得潜在的危险难以被发现,必须对其进行功能安全分析。阐述了功能安全相关标准之间的关系以及ISO 19014-2标准的地位,重点研究ISO 19014-2标准的内容,梳理出标准对土方机械控制系统安全相关部件的设计和评估要求,结合要求,进行挖掘机智能辅助控制系统的安全设计和评估,并以虚拟围栏功能作为具体案例,描述了工作场景、危险情况和安全状态,梳理功能实现的逻辑框图及系统架构,开展MTTFd计算、共因失效评分、诊断覆盖率评价,得出了评估结论。设计人员在做控制系统设计时,应分析机器功能的作业场景,根据标准进行风险评估并得出机器功能要求的安全性能等级,然后根据标准设计控制系统硬件及架构,并评估其达到的安全性能等级是否满足要求。通过综合评估,设计的控制系统满足安全性能等级MPLr=C的要求。

基于人脸识别的工程机械作业人员疲劳检测系统研究

工程机械通常工作在较为恶劣的工作环境中,需要作业人员时刻集中注意力,当作业人员出现疲劳操作情况,很容易导致事故的发生,为了实时有效地检测到作业人员的疲劳操作行为,有必要设计一个实时检测疲劳操作的疲劳检测系统。该研究利用工程机械上安装的摄像头采集作业人员的面部图像信息,根据眼部纵横比和嘴部纵横比提取疲劳状态的特征对作业人员疲劳操作行为实现预警。采用Opencv人脸识别工具识别到作业人员的面部,使用人脸的68个关键点坐标,定位到作业人员的眼部和嘴部的坐标位置,计算眼部的左眼和右眼根据对应的位置的纵横比,然后计算两者的平均值,计算眼部纵横比的同时也要计算嘴部对应位置的纵横比,根据实验确定眼部的判断阈值和嘴部的判断阈值。检测预警系统在PyCharm2022开发平台上完成,疲劳判定的眼部和嘴部阈值是在工程机械的现场环境下进行测定的,根据眼部纵横比的变化曲线测得阈值设定为0.2,连续闭眼时间超过1.68 s为最佳,根据嘴部纵横比的变化曲线测得阈值设定为0.8,连续打哈欠时间超过4 s为最佳。最后为了检验系统在实际环境中的应用效果,在工程机械上进行测试实验,验证预警效果,结果表明所设计的系统具有较好的警告效果,能够满足实时检测预警的要求。

基于改进谱减法的工地语音增强方法

语音增强是一种旨在改善语音信号质量和可听性的技术,广泛应用于电话通信、语音识别、语音合成等领域,其通过降低噪声、提高语音清晰度等方式来改进语音信号。在工地施工环境下,各种非稳态噪声会导致工地通信语音质量降低,大大增加了语音通信和识别的难度。传统谱减法算法相对简单,应用范围广泛,能有效降低噪声带来的影响。但在对工地施工环境下的语音进行信号增强时,由于无语音段噪声的频谱分布在不停地发生变化,无法准确估算出其平均功率谱,所以会出现估计的噪声功率谱过大的情况,导致波形相减产生的幅度谱出现负值。如果直接将负值置为零,会过度减少信号的能量,使信号的部分信息丢失或失真,出现波形中断的情况。为了解决这一问题,通过对传统谱减法进行改进,增加谱值下限因子,在不出现波形中断的情况下解决幅度谱为负值的问题,并进一步引入平滑机制来避免谱值下限因子可能导致的波形不连续现象的发生。实验结果表明:改进谱减法在处理五种不同信噪比的带噪语音时,不仅解决了幅度谱为负值的问题,而且输出结果的信噪比与带噪语音相比,平均增加了8.43 dB;相较于传统谱减法输出结果的信噪比,平均增加了2.15 dB,并且当带噪语音的信噪比处于较低水平时,增强效果更加明显。

挖掘机液压驱动变速风扇控制系统的改进

大型挖掘机的散热系统通常采用液压驱动变速风扇,本文介绍液压驱动变速风扇控制原理,对原挖掘机液压驱动变速风扇电控系统存在的问题进行分析,提出改进方案,通过实际测试和调整,使其更适合我公司生产的挖掘机。1.原变速风扇结构及原理(1)结构挖掘机液压变速风扇液压系统主要由变量泵1、伺服阀(2、3)、节流阀4、电比例溢流电磁阀5、换向电磁阀6、风扇马达7、联轴器8、风扇9等组成,如图1所示。风扇电控系统由风扇控制器、液压油温度传感器、冷却液温度传感器、进气歧管温度传感器等组成,如图2所示。

高原型挖掘机功率控制程序调试

针对在平原地区已调试功率控制程序的某型液压挖掘机在高原地区试验时出现的发动机冒黑烟严重、转速波动大、瞬间掉速大等问题,经过对挖掘机在3000m以上不同海拔高度的实际挖掘曲线数据进行分析,结合实际挖掘效果和专业评估,对电控发动机-液压泵功率控制程序进行调试,最终解决了由于空气稀薄而出现的这些问题。