智能监测及故障诊断技术是工程机械领域的前沿技术，把电子技术、信息技术与机械、液压技术有机地结合起来，对提高产品性能具有重要意义。
ｌ、前言
工程机械智能监测及故障诊断系统采用单片机微处理器技术，对工程机械各部位的工作参数如温度、压力、液位和挡位等物理量，通过安装在各部位的传感器测取相应的信号，这些信号经过光隔离或滤波整形输入到单片机微处理器的输入口，单片机微处理器对输入信号进行实时数据处理，并输出相应的信号到显示屏、仪表和各报警单元。完成实时显示和报警功能。系统主程序框图如图１所示。工程机械单机监测与故障诊断系统的成功开发应用一方面对工程机械单机系统进行实时状态监测和故障报警，另一方面为工程机械机群智能化系统的开发提供了基础工作。
针对工程机械工作环境一般较恶劣，工作地点不固定，必须综合考虑到各种干扰而采取多种抗干扰措施。对于窜入工程机械智能监测及故障诊断系统的干扰，其频谱往往很宽，且具有随机性，采用硬件抗干扰措施，只能抑制某个频率段的干扰。仍有一些干扰会侵入系统。因此，除了采取便件抗干扰方法以外，还要采取软件抗干扰措施。
软件抗干扰方法一般有抑制叠加在模拟输入信号上噪声影响的数字滤波方法、对开关量输入输出量抗干扰多用输入口信号重复检测方法、输出端口数据刷新方法、针对由于干扰而使运行程序发生混乱，导致程序乱飞或陷入死循环时采用的软件拦截技术（指令冗余、软件陷阱）、看门狗技术等。数字滤波又有均值滤波、中值滤波、超采样、微分滤波、平滑滤、一阶滤波、高阶滤波、卷积算法、不同信号的数字滤波方法不同。在工程机械智能监测及故障诊断系统中主要采用了以下软件抗干扰措施：
２、采用的几种抗干扰措施
１）适用于温度、湿度、液位等缓变量的程序判断滤波法这种方法的原理就是将本次采样值和上次采样值进行比较，若结果大于设定的偏差量，则以上次采样值作为本次采样值且有效，若结果小于设定的偏差量，则以本次采样值作为有效采样值。程序框图如图２所示。
２）对于去除偶发的波动而造成的干扰比较有效的中值滤波法这种方法的原理把对所测量进行Ｎ次采样结果进行排序，取中间值作为有效采样值。
这种方法同样对缓变量具有良好的效果，对于快速变化的参数如速度、流量等不宜采用。程序框图如图３所示。
３）用于抑制随机干扰的均值滤波法
均值滤波有算术平均值滤波和递推平均滤波两种。算术平均值滤波就是对所测量进行Ｎ次采样，以这Ｎ次结果的平均值作为有效采样值，显然，这种方法采样结果精度和Ｎ的大小有关，但Ｎ太大，占用存储空间大且计算时间也长。一般在流量测量中取Ｎ为１２，在压力测量中取Ｎ为４。递推平均滤波法可以说是对算术平均值法的一种改进，其算法公式如下：ＸＮ＝＋＋＋＋……（１）
式中：ＸＮ为第Ｎ次采样值。
这种方法将当前采样值与历史采样值相联系，有利于削弱高频周期性干扰，且占有存储空间小。实际应用中一般采用这种方法。另外去极值平均滤波法也能够进一步抑制随机干扰。
４）消除低频干扰的ＲＣ数据滤波法
用数字形式实现低通滤波，其算法公式为Ｙ（Ｎ）＝（１—δ）Ｙ（Ｎ－１）＋δＸ（Ｎ）（２）
式中：Ｘ（Ｎ）为第Ｎ次采样值；Ｙ（Ｎ）为第Ｎ次采样值：δｌ＝１－ｅＴ／ｔ称为滤波平滑系数，τ为数字滤波器的时间常数；Ｔ为采样周期。
５）消除开关量干扰信号的逻辑判断法
开关量干扰信号多数是尖脉冲状的，作用时间很短，所以在对开关量输入信号采用多次采样值进行逻辑判断，直到多次或多次以上的采样值完全一致为止。若多次采集信号总是变化不定，则表明系统出现异常现象，则给出报警信号。具体做法是在有限时间内，把ＩＯ输入口上多个不同的时刻多次采集输入的开关量信号进行按位逻辑乘，若为零，则说明刚才多次采集的信号是干扰信号；不为零则是真信号。
６）防止程序出乱采用的ＮＯＰ法
即指令冗法。具体做法是在程序中，在双字节指令和三字节指令之后插入两条ＮＯＰ指令可保护其后的指令被完整地执行而不被拆散，从而使程序走向正规。为了不明显降低程序正常运行的效率，不可能在程序中加入太多的冗余指令，一般在以下儿个地方使用 ＮＯＰ指令：
在跳转指令（如ＬＣＡＬＬ、ＬＪＭＰ、ＪＣ、ＪＮＣ、ＤＪＮＺ）或多字节指令前插入，以使程序得到正确转移且保证指令的正确执行。
在比较重要的指令前插入：如在中断、堆栈前等。
在程序中每隔若干条指令插入一次。
根据具体情况，只需连续插入一条或两条ＮＯＰ指令即可。
７）软件陷阱
当ＰＣ值并非进入死循环，而是随机跑飞，常设置软件陷阱拦截使程序纳入正规。所谓软什陷阱，就是一条引导指令，利用该指令强行将捕获到的程序引向一指定地址，在指定地址上一专门的出错处理程序，常用软件陷阱一般用如下几条指令完成：
ＮＯＰ
ＮＯＰ
ＬＪＭＰ ＥＲＲ
具体做法是在所有子程序和程序块连接处加上上述指令，当失控的ＰＣ一旦进入该处即被转移到指定的出错处理程序处。
３结语
采用上面抗干扰技术的智能监测及故障诊断系统经在工程机械上进行应用，加上使用些硬件方面等抗干扰措施，经过考核试验和可靠性测试试验后，发现抗干扰性能及各项技术指标均达到了较理想的设计要求。
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