現有工程機械檢測診斷設備主要采用各種不同類型、不同型號的監(jiān)測儀表組合而成，制造廠家依據各種機械的實際需求，采用外購或合作生產方式選用其它廠家生產的測量設備為自己的機械配裝，由于所配儀表來自不同的生產廠家和單位，且種類各異，工作原理不同，其可靠性也有很大差異；另外，受各廠家技術水平的影響，即使同一類設備也會出現不同的效果，并且易于失效和損壞。
工程機械上常有的檢測內容主要是電流、氣壓、油壓、油溫、水溫與轉速等，而對于一些十分需要的項目卻沒有相應的測量設備或儀表，如電壓、工作時間計數、流量、卸載高度及負荷重量等。又由于其種類、型號各異，造成在儀表盤上布置困難，有的機械上面多達十余個儀表，大小不同，樣式不同，使整個儀表盤看起來零亂，而且不便于觀察，既增加了安裝布置的復雜性，也降低了使用上的可靠性。
　　工程機械現有的智能診斷系統(tǒng)一般都基于計算機系統(tǒng)，有的還需要計算機網絡來實現，而工程機械實際作業(yè)大多在野外進行，由于很難具備上述所需的條件，這將導致現有的許多診斷技術不能在時機中應用。如何解決野外條件下對有故障的機械進行快速檢測和維修，已成為目前應用中需解決的問題。
基于上述原因，我們認為有必要開發(fā)一套全新概念上工程機械狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)，從而可以有效提高工程機械狀況檢測的準確性及可靠性。為此，文章應用數據采集、信號處理分析、專家系統(tǒng)等技術，研制并開發(fā)了一套全新概念的工程機械監(jiān)測系統(tǒng)，可通過對機械狀態(tài)測試、數據分析與故障診斷，確定機械的實時工作狀態(tài)及所需的各種參數，確定機械的故障形式和故障部位，直至給出發(fā)生故障的零部件或元器件，從而對有故障的機械（特別是電路系統(tǒng)）進行快速監(jiān)測和維修。
　　2 系統(tǒng)總體設計
2.1 系統(tǒng)的硬件組成
工程機械一體化監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的硬件部分主要由傳感器、中央處理器、顯示裝置、控制裝置4大部分組成，實現信號采集、顯示管理和時鐘計時。它能對通信部分、鍵盤部分以及參數庫的傳遞進行管理。由于該系統(tǒng)所要測量的參數較多，且類型不同，所以要采用的傳感器也就依具體情況來選用，但總體的原則是均采用現代電子式傳感器，既可提高測量精度，也有利于對信息的傳遞與處理。如選用電磁式速度傳感器、熱電偶溫度傳感器、半導體壓力傳感器、渦流流量傳感器、熱線流量傳感器等。系統(tǒng)總體結構設計如圖1所示。
　　2.2 系統(tǒng)工作原理
系統(tǒng)工作原理如圖2所示，此系統(tǒng)集監(jiān)測、診斷、學習于一體，在默認狀態(tài)下，系統(tǒng)的缺省工作模式為監(jiān)測模式。系統(tǒng)工作時，各傳感器將采集到的信號轉換后送至處理器(Msp430)，處理器通過專家系統(tǒng)調用數據庫，進行綜合比較判斷分析，如果可以確認系統(tǒng)為正常狀態(tài)，則繼續(xù)對系統(tǒng)進行檢測；反之，若判斷異常，則報警并進入診斷模式，如果根據數據庫中已有的案例集，可以判斷故障原因， 則給出故障原因，并提示維修方法；如果判斷不出故障原因，則進入學習模式，記錄機械的狀態(tài)參數，并借助專家的幫助建立新的故障案例，擴展知識庫。
　　3 系統(tǒng)硬件設計及各部分工程實現
　　3.1 信號采集部分
信號采集部分可采集機械電路部分的交直流電壓、電流、阻抗、電容和點火裝置的點火延時等參數，采集的數據既可供本監(jiān)測系統(tǒng)診斷使用，也可將數據傳遞給主計算機以供進一步的診斷。電路信號采集的原理圖見圖3。
　　3.2 實時時鐘部分
系統(tǒng)在運行時需要實時時鐘信息，因此在本系統(tǒng)設計時，給系統(tǒng)增加了實時時鐘，采用了一個RI-COH(理光)的實時時鐘芯片RS5C372。RS5C372是一種12C總線的串行接口的實時時鐘芯片，它具有工作電壓范圍寬(1.4~6V)、維持電流小、能提供毫秒、秒、分、小時、時期和年等的實時計數的特點。
　　3.3 鍵盤管理部分
單片機的鍵盤部分的實現方法通常由直接譯碼法，或是行、列掃描法。前者的優(yōu)點是電路簡單、程序實現容易，但缺點是所占用系統(tǒng)的I/O口線多，要實現n個按鍵就需要n條I/O口線。因此該方法只適用于按鍵較少及系統(tǒng)資源較多的場合。而后者由于使用了行、列掃描，因此用較少的I/O口線可以實現較多的按鍵，比如，使用2n根I/O口線可實現n×n個按鍵。此方法適用于那些系統(tǒng)資源缺乏，但同時需要大量按鍵的場合。由于行、列掃描法為了得到按鍵值，需要對鍵盤不停的掃描，這樣一方面要占用MCU的時間，另一方面，又增加了系統(tǒng)的功耗。因此在本系統(tǒng)中，充分利用了Msp40強大的中斷功能，以中斷方式實現了行列式管理鍵盤。
3.4 通信接口模塊
為了能充分發(fā)揮機算機強大的計算、存貯以及顯示能力，并且隨時根據需要對本系統(tǒng)內高容量MMC卡中存貯的各種數據庫的數據進行數據更新，以適應新機械設備的診斷或是對原機械設備增加新的測試項目、增加新的診斷經驗等，設置了一個與機算機進行通信的標準串行通信接口，可以傳輸多種資料如各種漢字庫、圖片庫和參數庫等。標準串行通信接口的原理如圖4所示，圖中電路采用了RS232的接口