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CN107054244B - 用于测量机器运转状况的系统和方法 - Google Patents

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CN107054244B CN201610865645.0A CN201610865645A CN107054244B CN 107054244 B CN107054244 B CN 107054244B CN 201610865645 A CN201610865645 A CN 201610865645A CN 107054244 B CN107054244 B CN 107054244B
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A.K.库马尔
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Abstract

本发明公开一种用于测量机器运转状况的系统和方法。所述系统包括传感器、一个或多个处理器、发送器以及电容控制结构。所述传感器被配置成接触流体并且测量所述流体的特性；所述一个或多个处理器操作地连接到所述传感器，并且所述一个或多个处理器配置成产生代表由所述传感器测量的所述流体的特性的一个或多个数据信号。所述发送器操作地连接到所述一个或多个处理器。所述发送器配置成无线发送所述一个或多个数据信号至远程读取器。所述电容控制结构配置成减小所述传感器的传感器电容和/或从一个或多个处理器隔离所述传感器的传感器电容。

Description

用于测量机器运转状况的系统和方法
相关申请案的交叉引用
本申请案为申请号为14/421,245，申请日期为2015年2月15日的美国专利申请案的部分接续案(Continuation-In-Part；简称CIP)，14/421,245申请案对应申请号为PCT/US2013/055983的PCT申请案的美国国家阶段，PCT/US2013/055983要求2012年8月22日提交的第61/692,230号美国临时专利申请案的权益，美国申请案14/421,245、美国临时申请案61/692,230以及PCT申请案PCT/US2013/055983以全文引用的方式并入本发明中。
技术领域
本说明书描述的主题的一个或多个实施例大体涉及测量技术，更具体地涉及用于测量机器运转状况的系统和方法。
背景技术
一些工业机器(例如，机车、卡车、运土设备、风车等)包括在环境内运转而使得它们忍受热应力、扭转应力、冲击或振动中的一种或多种的组件(例如，机器传动系(drivetrains))。可期望监控组件的情况，以使得在承受严重损坏或永久损坏之前可对组件进行替换或修理。
有时候，由流体润滑剂来提供润滑和冷却，以便增强机器的性能和/或增加机器的操作寿命。在一个具体实例中，可用齿轮系或传动系来完成来自牵引电动机或其他机械动力提供者的速度控制。齿轮系可包括至少两个彼此接合的齿轮。例如，第一齿轮(如小齿轮)的齿可在齿轮啮合处接合更大齿轮的齿。齿轮可由润滑剂(例如，油)润滑，以便减少齿轮之间的摩擦，并且促进在操作期间产生的热的耗散。为了让齿轮被适当润滑，指定量的润滑剂可用于由齿轮使用。
齿轮系可包括包围齿轮系的一个或多个零件的齿轮箱。齿轮箱具有用于保持润滑剂的储液器。齿轮中的至少一个可移动通过储液器，以便润滑齿轮并因此润滑齿轮啮合。齿轮中的至少一个可连接至从齿轮箱伸出的轴。为防止从储液器或齿轮箱泄露，将轴与齿轮箱之间的接口密封。在一个具体实施例中，齿轮系可包括连接到轴的U形管(Utube)，并且具有用于润滑油的储液器(reservoir for grease)。
密封接口可能暴露于苛刻的条件。例如，齿轮系可能经常暴露于大的温差、潮湿环境、干燥环境、粗糙的灰尘或尘垢和/或复杂的振动状态。这些条件可造成密封接口的失效，从而导致润滑剂泄露。当可用于齿轮的润滑剂供应不足时，机器可容易发生齿轮系或滚动元件轴承损坏，从而导致锁定的轮轴状态。
除具有足够量的润滑剂之外，可期望润滑剂在操作期间具有足够的质量。例如，在储液器中的润滑剂可变成由水、金属颗粒和非金属颗粒污染的。被污染的流体可导致机器的零件受损或性能降低。此外，润滑剂可由于重复的热循环和粘性循环而老化，导致诸如粘性的流体性能损失。
检查机器流体的常规方法包括流体的视觉检查(例如，量油尺)或直接连线至系统的传感器。然而，这些方法可能是不实用的和/或可能具有有限的能力。例如，由于一些机器的配置，可能难以视觉检查流体。另外，硬连线的传感器可不适合用于频繁移动和/或暴露于苛刻条件的机器。
对于难以接近或进入的无线装置，电池寿命成为一个考虑及关注点。更大的电池可能具有更长的寿命，但可能不适于应用到具有空间限制的应用上。各种传感器的性能上的限制已经限制了它们的应用。这些限制可包括热阻(thermal resistance)和电流消耗(current draw)。自然地，传感器使用的电流总量如果能由线缆供应就可能不相关，但在无线系统中电流消耗量就可能完全抑制传感器的使用。另外，一些传感器的热能力已经排除了在许多应用上考虑他们。相应地，若非经常，存在的感测装置通常使用具有低功率组合的低温传感器，特别是针对无线感测的应用。反之，具有高功率组合的低温和高温传感器已经可用于有线功率应用上。
可期望的是提供不同于目前可用的一种用于检测机器的系统和方法。
发明内容
根据实施例，提供一种用于测量机器运转状况的系统，所述系统包括传感器(asensor)、一个或多个处理器(processors)、以及操作地连接到所述一个或多个处理器的发送器(a transmitter)以及电容控制结构(a capacitance control structure)。传感器被配置成接触流体并且测量所述流体的特性。所述一个或多个处理器操作地连接到所述传感器，并且所述一个或多个处理器配置成产生代表由所述传感器测量的所述流体的特性的一个或多个数据信号。所述发送器配置成无线发送所述一个或多个数据信号至远程读取器(remote reader)；所述电容控制结构配置成减小所述传感器的传感器电容和/或从一个或多个处理器隔离所述传感器的传感器电容。
较佳地，所述发送器被配置成至少测量所述流体的电容，所述流体用作电介质(dielectric)，所述一个或多个处理器配置成至少部分基于所测量的电容检测所述流体的水平。
较佳地，所述传感器包括被配置成至少测量所述流体的电容、电感以及电阻，所述传感器配置成基于所测量的所述流体的电容、电感以及电阻中的至少一个检测所述流体的一个或多个质量。
较佳地，所述一个或多个处理器和发送器设置在壳体中，并且所述传感器设置在固定到所述壳体的管体中，所述壳体配置成连接到容纳所述流体的箱体或储液器(a tankor reservoir)，所述管体构造成在所述壳体连接到所述箱体或储液器时接触所述箱体或储液器中的流体。
更佳地，所述管体是细长形的(elongate)并且限定有轴向设置的多个孔(apertures)，所述管体构造成经过所述多个孔中的至少一个孔在所述管体的内部腔室中接收流体以接触设置在所述内部腔室中的传感器的电极。
更佳地，所述多个孔中的至少两个孔相对于彼此轴向偏移。
所述的系统较佳地还包括操作地连接到一个或多个处理器的加速计(accelerometer)、电磁传感器(electro-magnetic sensor)、无线射频设别设备(a radio-frequency identification device)或时钟(a clock)中的至少一个。
所述的系统较佳地还包括操作地连接到一个或多个处理器的时钟，所述时钟与所述一个或多个处理器配合以在确定的时间或时间间隔将所述系统从不活动状态(aninactive state)唤醒为活动状态(an active state)，以测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
较佳地，所述系统为多个类似系统中的一个，所述一个或多个处理器和时钟配置成唤醒所述系统并且控制所述系统在多个时间发送一个或多个数据信号，所述多个时间不同于所述多个类似系统中的其他系统的唤醒和发送时间。
所述的系统较佳地还包括操作地连接到所述一个或多个处理器的加速计，所述加速计与所述一个或多个处理器配合以响应于检测到所述系统上的冲击力超过预定阈值冲击值时将所述系统从不活动状态唤醒为活动状态，所述系统在活动状态中测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
所述的系统较佳地还包括操作地连接到所述一个或多个处理器的加速计，所述加速计配置成在响应于检测到所述系统的缺乏运动或振动并在一个不活动时期之后将所述系统从不活动状态唤醒为活动状态，所述系统在活动状态中测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
较佳地，所述传感器可操作用于测量流体的流体液位、流体温度、流体的传导率、流体的介电常数、流体阻抗或流体粘度中的至少一个。
所述的系统较佳地还包括装置主体，所述装置主体包括存储器(memory)，所述存储器配置成存储多个由所述传感器自在不同时间获得的多个测量值，由所述发送器发送的所述一个或多个数据信号包括至少一个测量值。
较佳地，所述流体为用于车辆的润滑油，所述传感器配置成经受延长的浸入在大于100摄氏度的温度的所述流体中，并且经受在车辆运转过程中的大于100G的重复的冲击，而不使所述传感器的运作质量或准确度具有明显的退化。
所述的系统较佳地还包括通信地连接到所述一个或多个处理器的车辆控制器，所述车辆控制器被配置成：检测具有多个动力轴的车辆的第一动力轴相关的流体的流体液位(fluid level)；通过减小和/或消除到所述第一动力轴的动力来响应检测的流体液位低于预定阈值；以及当第一动力轴以减小的动力和/或没有动力运转时，使用其他动力轴运转所述车辆。
较佳地，所述流体包括润滑剂、燃料、冷却剂或废气中的一种或多种。
在另一个实施例中，提供一种用于测量车辆中的齿轮箱壳体中的润滑剂的液位的方法。响应于检测的液位低于预定阈值(a determined threshold value)，而不供应动力给车辆的其他动力轴。当对非动力轴连接到齿轮箱壳体具有低于预定阈值的检测流体液位时，车辆使用连接到其他齿轮箱壳体的其他动力轴运转，同时非动力轴保持没有动力。
在另一个实施例中，提供一种用于测量机器运转状况的方法。所述方法包括检测车辆中的第一齿轮箱储液器中的润滑剂的液位。响应于检测的液位低于预定阈值(adetermined threshold value)，而减小和/或消除供应给与所述第一齿轮箱储液器相关联的所述车辆的第一动力轴的动力；以及当所述第一动力轴被供应减小的动力和/或没有动力时，使用连接到第二齿轮箱储液器的至少第二动力轴运转所述车辆。所述的方法较佳地还包括发送车辆需要服务或维护的信号到维修或维护商店。
在又一个实施例中，提供一种用于测量机器运转状况的方法，所述方法包括：有时(from time to time)从传感器装置的第一无线装置产生一个或多个数据信号，所述第一无线装置容纳在所述传感器装置的装置主体中，所述传感器装置配置成连接到机器并且包括被配置成与机器的运转相关的流体相接触，所述机器为一个机群中的一个，所述机群中的每个机器具有至少一个相应的无线装置；以及确定何时从所述第一无线装置产生所述一个或多个数据信号，以便所述第一无线装置在不同于所述机群中的机器的其他无线装置的时间或不同的时期产生所述一个或多个数据信号。
较佳地，所述第一无线装置具有时钟，从所述第一无线装置产生的所述一个或多个数据信号基于由所述时钟指示的预定时间进行确定，所述预定时间不同于所述机群()中的机器的其他无线装置的其他时间。
尽管多个实施例被公开，但所描述的主题的其他实施例将从以下详细描述中变得明显，所述以下详细描述示出且描述了公开的发明主题的示例性实施例。如将被理解的，发明主题能够在各种方面进行修改，而均不偏离所描述的主体的精神和范围。因此，附图和详细描述被认为本质上是示意性的且非限制性的。
附图说明
图1为根据实施例的系统的示意图。
图2为根据实施例的传动系的侧视图。
图3为可由图2的传动系使用的齿轮箱的局部分解图。
图4为根据实施例的电容型传感器的侧视图。
图5为根据实施例的磁力浮子/簧片开关传感器的示意图。
图6为根据实施例的加速度计的示意图。
图7为根据实施例形成的无线装置的示意图。
图8为根据实施例形成的无线装置的示意图。
图9为根据实施例的利用图4所示传感器的无线装置的一部分的横截面图。
图10为根据实施例的利用图4所示传感器的无线装置的一部分的横截面图。
图11为根据实施例的利用图5所示传感器的无线装置的横截面图。
图12为根据实施例形成的无线装置的一部分的横截面图。
图13为图12的无线装置的前视图。
图14为根据实施例的机车的示意图，并且示出多个机车部件。
图15示出根据实施例的用于从一个或多个无线装置获得数据信号的系统。
图16为根据实施例示出一种方法的流程图。
图17为根据实施例的无线装置的透视图。
图18为根据实施例的无线装置的前视图。
具体实施方式
本说明书描述的实施例的主题的一个或多个实施例涉及用于检测机器的运转状况的多种系统和方法。本说明书描述的实施例包括可结合获得机器的一个或多个测量值而使用的各种系统、组件、装置、设备和方法。所述测量值可代表或指示机器的运转状况。如本说明书使用的，“机器的运转状况”可指作为整体的机器的运转状况，或机器部件(例如，元件、组件或子系统)的运转状况。术语“运转状况”涉及部件的当前状态或能力，和/或未来状态或能力。例如，测量值可指示：部件未以充分的方式在运转、被损坏、如果它继续以指定方式运转可能被损坏、不可能在指定环境下适当地执行，和/或可能对机器其他部件造成损坏。
如关于车辆的实例，从车辆获得的一个或多个测量值可指示部件(例如，传动系(drive train)、齿轮箱、发动机等)中的润滑剂为低的或具有不足的质量。本说明书提出的实施例可产生基于测量值的操作计划。例如，操作计划可包括指令，所述指令用于停用轮轴或限制轮轴的牵引和/或制动作用。操作计划可指示齿轮箱的哪个元件应被替换和/或机器如何操作直到齿轮箱被替换。以下更详细描述所述操作计划。
所述测量值可为根据本发明书描述的实施例分析的多个测量值中的一个。例如，实施例可包括分析从单个传感器在不同时间获得的多个测量值，以确定机器的运转状况。举例而言，来自齿轮箱中单个传感器的一系列测量值可指示润滑剂液位已显著改变，并且因此齿轮箱发生泄漏。实施例可包括分析来自相同类型的多个传感器的测量值。例如，机器可包括多个齿轮箱。来自齿轮箱的振动测量值可指示齿轮箱中的一个正与其他齿轮箱不同地运转，并且因此可被损坏或需要维护。实施例可包括分析不同类型的测量值，以确定机器的运转状况。例如，可鉴于齿轮被驱动的速度和/或当前环境条件来分析振动测量值。以下提出附加测量值或因素。
所述测量值可从装置无线发射至读取器，所述读取器被称为接收器。例如，代表测量值的无线电波可从无线装置的发送器(例如，天线)发射至远程读取器。读取器可为手持读取器(例如，能够由技术人员以单手携带)或以其他方式可移动的读取器。在一些实施例中，读取器可具有固定位置。例如，对于机器为车辆的实施例，读取器可具有沿车辆穿过的指定路径(例如，铁路轨道、称重站、收费站)的固定位置。当车辆经过读取器时，读取器可询问一个或多个无线装置以获得测量值。远程读取器也可定位在车辆上(on-board)。例如，车辆可具有从多个源接收数据的控制系统，所述源包括将测量值传送至控制系统的一个或多个无线装置。
当具有传感器的装置被读取器询问时，可由所述传感器检测或获得测量值。可选择地或另外，传感器可以指定间隔(例如，一次测量/小时、一次测量/分钟等)和/或当指定事件发生时获得数据。例如，可仅在车辆已经被询问后或在车辆已经保持固定持续一定的时间量(例如，10分钟)后，获得测量值。在一些实施例中，无线装置包括可存储或记录多个测量值的存储单元(例如，存储器)。无线装置可包括与装置成一体的电源。电源实例包括电池和能量采集装置。能量采集装置转化周围环境中的能量，诸如动能(例如，振动)、热能和电磁能。在特定实施例中，无线装置可包括或连接至将动能转化成电能的振动能量采集装置。
当结合附图一起阅读时，本发明主题的某些实施例的前述描述将可更好理解。对于示出多个实施例的功能块的附图，功能块并不必需指示硬件与电路之间的分割。因此，例如，一个或多个功能块(例如，控制器或存储器)可在单件硬件(例如，通用信号处理器、微控制器、随机存取存储器、硬盘等)中实现。类似地，程序可以是独立程序，可作为子例程并入操作系统中，可以是已安装软件包中的功能等。各种实施例并不限于附图中示出的布置和手段。
图1为根据一个实施例形成的系统100的示意图。系统100可获得代表机器102的运转状况的一个或多个测量值，机器102可包括一个或多个部件、元件、组件或子系统。机器102可为动力(motive)机器或非动力(non-motive)机器。合适的动力机器或车辆可包括公路车辆(on-road vehicles)和非公路(off-highway)车辆(例如，不被设计或不被法律或法规允许在公路、高速公路等上行驶的车辆)。非公路车辆包括机车、采矿车辆、建筑设备、农业设备、工业设备、海运船只等。在一些情况下，所述车辆可为存在于直接或间接地彼此连接在共同车辆系统(例如，列车或一排卡车)中的多个车辆中的车辆的部分。在一些实施例中，机器可为汽车或卡车。合适的非动力机器例如可为风力涡轮机或产生动力的涡轮机。
运转状况可涉及机器的指定部件的健康或状况。所述部件的非限制性实例包括变速箱(gearbox)、齿轮箱(gear case)、U形管(U-tube)、空气压缩机、涡轮增压器或传动系。可对所述测量进行分析，以确定例如，部件被损坏、正不当地运转(例如，不充分地或一点都不正常)和/或以将导致或造成对机器102的所述部件或其他部件的较大损坏的方式操作。
在特定实施例中，基于由机器102使用的液体的数量和/或质量和/或机器102的振动状态可用来确定运转状况。例如，在一些实施例中，所述部件可为具有用于存储润滑剂液体的储液器的齿轮箱。所述储液器中液体的低液位或数量可指示齿轮箱被损坏。具体而言，低液位或数量可指示齿轮箱正泄漏液体。在其他实施例中，当部件正适当运转时，部件可具有特定的振动状态。例如，机械元件可在操作期间以已知或预期的方式振荡。然而，如果机械元件被损坏或不当地运转，那么机械元件可具有不同的振动状态。
如图所示，系统100可包括可将数据信号无线传送至远程读取器106的无线装置104。数据信号可代表由无线装置104获得的测量值。为此目的，无线装置104可包括传感器108、处理单元110和发送器112。传感器108被配置成测量机器102的操作参数并由此获得测量值。在一些实施例中，传感器108包括检测器或传感器114和激活器(activator)116。激活器116可提供引起由感兴趣部件的响应或受感兴趣部件影响的刺激(例如，声波、光、电流等)。检测器114可检测由刺激引起的响应或感兴趣部件对刺激的影响。例如，刺激可为被检测以确定液体液位的声波(例如声纳)。刺激可为由激光投射至液体中以确定多少光信号被液体吸收的光信号。另一种刺激可为电流。在其他实施例中，传感器108不包括激活器116。而是，检测器114可在没有激活器提供的刺激下检测环境中发生的声音、振动、光、温度、电性能或其他性能。
处理单元110可操作地连接至传感器108。处理单元110被配置成从传感器108接收测量信号，并且处理测量信号以提供数据信号。处理单元110可为模数转换器(ADC)。可选择地或除ADC外，处理单元110可包括将测量信号变换成数据信号的基于逻辑的装置。随后数据信号可被配置成由发送器112发射至读取器106。例如，处理单元110可为计算机处理器、控制器(例如，微控制器)或基于一组或多组指令(例如，软件)执行操作的其他基于逻辑的装置。处理单元110操作所基于的指令可存储在诸如存储器的有形且非临时性(例如，非瞬时信号)的计算机可读存储介质上。存储器可包括一种或多种类型的存储器，如硬盘驱动器、闪存、RAM、ROM、EEPROM等。可选择地，指导处理单元110的操作的一组或多组指令可硬连线至处理单元110的逻辑中，如通过为处理单元110的硬件中形成的硬连线逻辑。
发送器112可连接至处理单元110，并且可将数据信号无线传送至读取器106。在一些实施例中，发送器112为收发器，所述收发器发射数据信号并接受其他信号。其他信号可包括来自读取器106的询问信号。
在一些实施例中，传感器108、处理单元110和发送器112位于机器内和/或直接附接至机器，以使得传感器108、处理单元110和发送器112彼此邻近并形成单个装置。传感器108、处理单元110和发送器112可处在机器的与控制机器操作的计算系统分开的局部空间区域中。例如，处理单元110和发送器112可与同一部件整合，以使得处理单元110和发送器112彼此具有固定位置。处理单元110和发送器112可至少整合至共同部件(例如，电路板)上，和/或定位在连接至机器的共同储液器或外壳内。共同储液器可不与机器共同延伸，并且反而可为附接至或设置在感兴趣机器内的单独部件。仅举例而言，处理单元110和发送器112的部件中的一些或全部可定位成彼此相距小于50cm。在各种实施例中，根据所选部件的类型和相关的应用，所述部件可彼此相距小于20cm、彼此相距小于10cm，或彼此相距小于5cm。
在一些实施例中，处理单元110和发送器112可为共同的无线射频识别(RFID)单元(例如，标签、芯片、卡片等)的部分。任选地，传感器108也可为共同RFID单元的部分。在其他情况下，传感器108与RFID单元是分开的，但可操作地连接至RFID单元，并且离RFID单元仅为短的距离。例如，传感器108可位于RFID单元的50cm内，并且通过线路或无线通信而通信地连接。可根据可包括集成电路技术的RFID技术形成RFID单元。例如，RFID单元可为能够进行无线通信的电子电路。在一些例子中，RFID单元可满足一个或多个建立的RFID标准和/或指南，如由国际标准化组织(ISO)、国际电工技术委员会(IEC)、国际ASTM、DASH7联盟、全球EPC、金融服务技术联盟(FSTC)形成的标准和指南，全部并入本发明作为参考。
在某些实施例中，无线装置104不物理和电连接(例如，不通过线路或其他导体连接)至一个或多个计算机或机器中其他基于控制器的单元中的任一个。例如，在列车情况下，无线装置104可部分设置在储液器内和/或附接至限定储液器的壁，并且不物理电连接至控制列车操作的计算系统。在所述实施例中，来自无线装置104的数据信号可从无线装置104无线发射至例如车载或车下的读取器。更具体地，可不通过电线/电缆或其他物理电连接来发射数据信号。在一个或多个实施例中，处理单元110和发送器112的至少部分可直接连接至限定储液器的壁(例如，承受储液器中液体的压力和/或接触液体的壁)，和/或连接至直接连接至壁的结构(例如，储液器、齿轮箱等的支撑结构)。
可由无线装置104来发射和接收各种形式的无线通信。例如，发送器112可接收和/或发射无线电信号、光学信号、基于声音的信号或基于磁场或电场的信号。在特定实施例中，发送器112被配置成接收和/或发射一个或多个无线电频率的无线电信号。无线信号可沿窄无线电频带发射。在窄频带发射中，使用单载波频率。可选择地，无线信号可在无线电频率频谱内发射。例如，在扩展频谱发射中，信号可在无线电频带内的许多不同无线电频率上发射。根据许多调制标准中的任何一个，如跳频扩展频谱(FHSS)、直接序列扩展频谱(DSSS)、或线性调频扩展频谱(CSS)，数据信号可被调制用于发射。
可由本说明书描述的实施例使用的一个无线通信标准为IEEE 802.15.4(并入本发明作为参考)。IEEE 802.15.4标准可在三个频带之一内工作：(1)868.0-868.6MHz；(2)902-928MHz；或(3)2400-2483.5MHz。许多信道可在所述频带中的每一个中使用。实施例也可使用与RFID技术关联的频带，如120-150kHz、13.56MHz、865-868MHz、902-928MHz、2450-5800MHz或3.1-10GHz。也可使用超宽频带(UWB)。
在一些实施例中，数据信号和/或来自读取器106的信号的发射范围为约1厘米至约20米。在其他实施例中，发射范围可为更大的，如高达100米或更多。
各种实施例可基于射频识别(RFID)技术或与其一致。例如，无线装置104可为无源传感器、半无源传感器或有源传感器。无源传感器可不包括电源。而是，电力可基于与读取器的电感耦合或反向散射耦合。半无源传感器可包括仅用于指定功能的电源。例如，电池和/或能量采集装置可用于增加发射距离。无源传感器和半无源传感器可特别适用于当读取器存在时的情况(例如，在发射范围内，使得传感器可由读取器供应电力)。有源传感器可包括用于为多个功能(例如，检测、接收和发射)供应电力的电源。有源传感器可在读取器仅接收数据信号并且不发射询问信号的实施例中使用。
读取器106可以可操作地连接至具有信号处理或诊断模块120和任选地计划模块122的控制系统118。如同处理单元110一样，模块120、122可为计算机处理器、控制器(例如，微控制器)或基于一组或多组指令执行操作的其他基于逻辑的装置。模块120、122操作所基于的指令可存储在诸如存储器的有形且非临时性(例如，非瞬时信号)的计算机可读存储介质上。可选择地，指导模块120、122操作的一组或多组指令可硬连线至模块120、122的逻辑中。模块120、122可位于分离装置(例如，分离处理器)上或可位于共同处理器上。
信号处理模块120可基于由读取器106接收的数据信号，确定机器102是否正不当地运转。信号处理模块120可通过分析代表测量值的数据信号，来确定机器102是否正适当或不当地运转。例如，信号处理模块120可使用提供可接受的操作范围的查找表或其他数据库。如果基于数据信号的测量值不在这个范围内，那么信号处理模块120可确定机器102正不当地运转。在一些情况下，基于测量值，信号处理模块120可能够确定机器102的具体部件是否需要维护、修理或替换，或机器102是否需要子系统的检修。
基于测量值，信号处理模块120可要求由计划模块122生成操作计划。操作计划可改进机器102的性能和/或限制机器102的性能，以防止损坏或附加损坏。操作计划可包括用于替换、维护、修改和/或修理机器102的一个或多个指定部件的指令。
操作计划可基于运转状况，所述运转状况至少部分为所获得的测量值的函数。例如，如果电容式测量值指示液体液位少于充足的，但大量保持在齿轮箱中，那么操作计划可包括用于在第一设施处再填充液体以及随后在位置更远的第二设施处再密封齿轮箱的指令。然而，如果电容式测量值指示液体液位迅速减少至很少或无可测量的液体量，那么操作计划可指导在指定设施处替换齿轮箱。
在机车或其他车辆的情况下，操作计划可包括用于控制车辆的牵引和/或制动作用的指令。具体而言，操作计划可部分基于机器的运转状况的测量值。指令可表示成沿路线的旅程的时间和/或距离的函数。在一些实施例中，根据操作计划的指令的行进可引起车辆减少在机器的感兴趣部件上的应力，这种减少是相对于在正常操作期间这个部件通常承受的应力而言。例如，操作计划可指导车辆减少被递送至轮轴的马力，以便间歇地驱动轮轴，或完全停用轮轴。车辆可根据操作计划进行自主控制，或操作计划的指令可呈现至车辆操作者，以使得操作者可根据操作计划来手动控制车辆(也称为车辆的“指导模式”)。
在一些实施例中，当确定机器正不当地运转时生成的操作计划为接替或替换另一操作计划的“修订”操作计划。更具体地，由于新近获取的测量值，控制系统可确定当前实施的操作计划应被修改，并且这样可生成修订操作计划以替换另一操作计划。
操作计划可被优化以实现指定的目标或参数。如本说明书使用的，术语“优化”(和它的形式)不意图要求使本说明书描述的所有实施例中的特征、参数或其他对象最大化或最小化。而是，“优化”和它的形式可包括使特征、参数或其他对象朝指定或所需的量增加或减少(视情况而定)，同时还满足其他条件。例如，部件上的优化应力水平可不限于完全不存在应力或绝对最小量的应力。相反，使应力水平优化可意味着应力受到控制，同时还满足其他条件(例如，速度极值、旅程持续时间、到达时间)。例如，可控制由部件承受的应力，以使得车辆可到达它的目的地，而部件不被严重损坏。
计划模块122可使用车辆数据、路线数据(或路线数据库)、零件数据或旅程数据中的至少一个以生成操作计划。车辆数据可包括关于车辆特征的信息。例如，当车辆系统为铁路车辆时，车辆数据可包括铁路车厢的数目、机车的数目、关于单个机车或机车组的信息(例如，机车的型号或类型、重量、功率描述、机车牵引传输的性能、随输出功率变化的发动机燃料消耗(或燃料效率)、冷却特征)、具有有效阻力系数的铁路车辆的负载、车辆操纵规则(例如，牵引作用缓变率、最大致动作用缓变率)、铁路车厢的内容物、功率(节流阀)设置的下限和/或上限等。
路线数据可包括关于路线的信息，如关于沿路线的各种路段的地形或地势的信息(例如，有效轨道坡度和曲率)、路线指定路段的速度极值、路线指定路段的最大累积排放和/或瞬时排放、交叉点(例如，铁路交叉口)的位置、某些轨道特点(例如，凸脊、凹陷、弯路和超高)的位置、里程碑的位置以及坡度变化、侧线、停车场和燃料站的位置。适当时，路线数据可为距离的函数或对应于路线的指定距离。
零件数据可包括例如关于部件寿命可操作性的历史数据或专有数据。所述数据可包括针对机器上的指定速度和/或负载的基线数据。附加因素可为基线数据的部分。例如，如果润滑剂在齿轮箱中具有指定数量，那么零件数据可包括来自以大约相等的润滑剂液位操作的相同部件的数据。所述数据可包括部件能够以指定速度运转多久。
旅程数据可包括关于指定任务或旅程的信息，如旅程的开始和结束时间、开始和结束位置、属于指定路线的路线数据(例如，随里程碑、速度极值变化的有效轨道坡度和曲率)、旅程的累积和/或瞬时排放上限、允许用于旅程的燃料消耗、历史旅程数据(例如，在沿指定路线的先前旅程中使用多少燃料)、所需的旅程时间或持续时间、机务人员(使用者和/或操作者)识别、机务人员轮班期满时间、指定路段的功率(节流阀)设置的下限和/或上限等。在一个实施例中，计划模块122包括诸如由通用电气公司开发的Trip OptimizerTM系统的软件应用程序或系统。
图2为根据一个实施例的传动系(或最终传动)150的侧视图。传动系150包括牵引发动机152、第一(或小齿轮)齿轮154、第二齿轮156和齿轮箱158的基部部分或壳体160。齿轮箱158的顶部部分或壳体162如图3中所示。如图2中所示，第一齿轮154和第二齿轮156在齿轮啮合164处彼此接合。在传动系150的操作期间，牵引发动机152通过使连接至第一齿轮154的轮轴(未示出)绕旋转轴线166旋转来驱动第一齿轮154。第一齿轮154可例如在图2所示的逆时针方向上旋转。由于在齿轮啮合164处的接合，第一齿轮154使第二齿轮156在顺时针方向上绕旋转轴线168旋转。第二齿轮156连接至随第二齿轮156旋转的轮轴(未示出)。第二齿轮156的轮轴连接至随轮轴旋转的车轮(未示出)。车轮接合表面(例如，铁路或轨道)，以移动机器。
齿轮箱158包括用于保持润滑剂液体180(例如，油)的储液器172。齿轮箱158具有填充或入口端口186和排出或出口端口188。液体180可通过填充端口186被提供至储液器172，并且通过排出端口188排出。
如图2所示，第二齿轮156具有沿第二齿轮156的边缘174的齿176。当液体180被保持在齿轮箱158内时，液体180可具有填充液位184。图2示出第一填充液位184A和第二填充液位184B。第二填充液位184B低于第一填充液位184A。在一些实施例中，当传动系150正适当运转时，液体180的数量与第一填充液位184A相关联，以使得第二齿轮156的边缘174充分浸没或浸浴在液体180内。然而，当填充液位降低至例如填充液位184B时，边缘174和齿176可被不充分地润滑。当齿轮箱158具有泄漏时，可发生这类情况。
图3为齿轮箱158的局部分解图，并且示出在基部部分160和顶部部分162连接至传动系以包围第一齿轮154和第二齿轮156之前的基部部分160和顶部部分162。如图所示，齿轮箱158可包括被设置尺寸以分别接收第一齿轮154和第二齿轮156(图2)的第一齿轮接收开口190和第二齿轮接收开口192。齿轮接收开口190、192可由开口边缘193-196限定，并且基部部分160和顶部部分162可沿壳体边缘197、198彼此接合。
当传动系150被完全构造且为可操作的时，开口边缘193-196沿可密封界面接合传动系150的部分。壳体边缘197、198也可沿可密封界面彼此连接。然而，在传动系150的操作期间，界面可变成损坏的或磨损的，以致于界面不再充分密封。例如，当传动系150为机车的部分时，开口边缘193-196或壳体边缘197、198可变得磨损、损坏或分离，以致于使液体180从储液器172逃逸。相应地，液体180的量可减少，以致于填充液位184(图2)降低。
本说明书描述的实施例可被配置成检测液体180的量已减少。此外，由于基部部分160和顶部部分162的磨损、损坏或分离，齿轮箱158(或它的部分)可展现不同的振动特征。例如，当传动系150以第一速度被驱动时，关于传动系150充分密封并且具有足够的填充液位184的齿轮箱可展现第一振动状态。然而，当传动系150以第一速度被驱动时，关于传动系150不充分密封和/或具有不足够的填充液位184的齿轮箱可展现不同于第一振动状态的第二振动状态。本说明书描述的实施例可被配置成检测和测量不同振动状态。在某些实施例中，如本说明书描述的那些的无线装置至少部分设置在储液器172内和/或直接附接至齿轮箱158的部分。例如，无线装置的至少一部分可直接固定或附接至齿轮箱158的壁，如限定储液器172的壁。在一些实施例中，无线装置物理和电连接至机器的其他部件，如控制机器操作的计算系统。
除液体液位和振动外，实施例可检测其他特征。例如，其他测量值可涉及液体的质量(例如，污染程度)。污染物可包括水、金属颗粒和/或非金属颗粒。此外，实施例不限于传动系或传动系的齿轮箱。例如，对于传动系可获得的测量值也可被获得用于涡轮增压器、空气压缩机、发动机等。也可通过本说明书描述的无线装置来测量机器的其他部件。
图4-6分别示出传感器202、212、222。在一些实施例中可为换能器(transducer)的传感器可为本说明书描述的一些无线装置的一部分。每个传感器可测量(例如，检测)邻近所述传感器的环境中的指定特性或特征，并且提供代表所测量的特性或特征的信号。由传感器提供的信号可为测量值。
可由传感器获得各种类型的测量值。一些非限制性实例包括液体电容、液体温度和/或机器某些零件的温度、液体的流体传导(fluid conduction)、液体的介电常数、液体的损耗因数、液体的阻抗、液体的粘度(viscosity)或机械元件的振动。测量值可由传感器直接获得(例如，温度)，或可在使用由传感器提供以计算指定测量值的信息后获得所述指定测量值。例如，可基于由传感器获得的多个液位测量值来计算液体粘度。
实施例可包括测量和传送仅单个测量值(例如，电容(capacitance，简称C))或多个测量值(例如，电感(inductance，简称L)、电容和电阻(resistance，简称R)或“LCR”)的单个无线装置。然而，在一个实施例中，单个无线装置可测量和传送多个类型的测量值(例如，液体电容、液体温度、传感器温度、齿轮箱的冲击和/或振动等)。在一个实施例中，无线装置可具有多个传感器，并且这些传感器可具有多个类型。
在示例性实施例中，传感器202可测量液体的电容，所述液体诸如为油箱(例如，齿轮箱)中的润滑剂。这样的传感器202可称为电容式液位探针202。液位探针202的横截面201也在图4中示出，以供参考。液位探针202在前端208与后端210之间纵向延伸。液位探针202包括内部或测量电极204和外部或参考电极(reference electrode)206。如图所示，在内电极204和外电极206之间存在空间205。在空间205内存在的材料的电容可由液位探针202测量，所述材料可为液体和气体中的一种或两者的组合。其他合适的材料可包括具有悬浮固体(suspended solids)或溶解材料(dissolved materials)的液体和/或气体。合适的液体可包括极性液体(例如水)、非极性液体(例如油)或两者的组合(例如乳剂(emulsions))。在一些实施例中，保持液体的油箱的壁可用作参考电极。
液位探针202可浸入到由油箱保持的液体中。例如，前端208可插入到液体中。当前端208被浸没时，液体可流动到空间205中，从而改变空间205内液体对气体的比率。这样，由于空间205内的液体液位改变，测量的电容可改变。如果液体为润滑剂，那么随着液体的量或液位减少，电容的测量值减小。随着液体的量或液位增加，电容的测量值可增大。
液位探针202可确定液体的质量。更具体地，液位探针202可基于电容测量值来检测液体中污染物的量或百分比率。例如，污染物检测可基于液体的介电损耗因数。一般来说，损耗因数为所施加频率、液体温度、液体组成(例如，所需的液体组成)和污染物的函数。损耗因数可基本上独立于基础电容或液体液位。
在一些情况下，机器的移动可导致液体的位移，所述位移可在测量值中引入误差。因此，在一些实施例中，仅当机器或它的部件静止(例如，不活动)时才激活液位探针202。为此目的，加速度计或其他惯性类型的传感器可为包括液位探针202的无线装置的部分或可操作地连接至所述无线装置。加速度计可确定机器是在不活动或静止状态中，以使得可由液位探针202获得测量值。
如图5所示，传感器212包括主体浮子(body float)214和簧片开关(reed switch)216。主体浮子214包括被设置尺寸和形状以接收簧片开关216的空腔218。主体浮子214基于储液器中的液体液位而沿簧片开关216(例如，垂直地)漂浮。主体浮子214包括永磁体220，并且簧片开关216包括一个或多个磁致动开关(未示出)。随着主体浮子214上下移动，永磁体220可激活或去激活开关(例如，分别在簧片开关216中闭合或断开电路)。激活的开关指示主体浮子214处于指定液位，并且因此液体处于指定液位。
如以上描述的，一个或多个实施例可包括为加速度计的传感器系统。图6示出被参考作为加速度计222的一个这样的传感器系统。合适的加速度计222可为微电子机械系统(MEMS)三轴加速度计。加速度计222可被用于多种功能，从运动到冲击(impact)到振动(vibration)。例如，加速度计222可连接至诸如油箱的机械元件以确定机械元件是否已保持静止指定的时间量。在一些实施例中，响应于外部触发器(externa1 trigger)，例如确定机械元件已保持静止指定的时间量，获得其他测量值(例如，液体液位)。
可选择地或另外，加速度计222可检测由机械元件经历的振动状态。例如，加速度计222可获得在x-轴、y-轴和z-轴中每一个上的每秒许多的冲击测量值和振动测量值。例如，加速度计222可能够记录在x-轴、y-轴和z-轴中每一个上的每秒数百个或数千个数据点。
图7为根据一个实施例形成的无线装置300的示意图。无线装置300包括传感器301-304、处理单元306(例如，微处理器)、发送器308、内部时钟310(例如，实时时钟晶体)和存储器312(例如，非易失性存储器)。无线装置300具有装置主体315，在一些实施例中所述装置主体315可包括印刷电路板(PCB)或小片(例如，半导体晶片)。在所示的实施例中，装置主体315包括传感器303、304、处理单元306、发送器308、内部时钟310和存储器312。然而，在替代性实施例中，无线装置300可具有彼此连接的多个主体(例如，多个小片)并且/或者本说明书描述的部件可与装置主体315是分离的。传感器301和302可通过例如线路316来可操作地连接至装置主体315。在其他实施例中，传感器301、302可无线连接至装置主体315。
合适的传感器301可为液位探针，如参考图4描述的液位探针202。传感器301可插入到机器的液体(例如，润滑剂)中。传感器302可为能获得液体温度的温度计。传感器可为加速度计，或可为能测定无线装置300的装置主体315的温度的另一温度计。传感器301-304中的每一个可通信连接至处理单元306，并且可将信号传送至处理单元306。所述信号可代表由传感器检测的特性或特征。
处理单元306可将数据(例如，基于从传感器获得的信号的数据)存储或记录在存储器312中。在一些实施例中，处理单元306可查询传感器301-304并由此要求来自传感器301-304的测量值。所述查询可按确定的次数或响应于指定事件的发生而发生。例如，查询可按内部时钟310确定的每小时发生一次，直到例如无线装置300被读取器(未示出)询问。在这种情况下，处理单元306可查询传感器301-304以获得许多数据点。例如，可在询问后几乎连续地提供数据点。处理单元306也可从存储器312接收数据。从传感器301-304和/或存储器312接收的数据可被转变成数据信号，所述数据信号由发送器308传送至读取器。
无线装置300可被表征为有源或半无源装置。例如，无线装置300可包括电源320，如电池(例如，锂亚硫酰氯电池)和/或动能采集装置。无线装置300可利用电源320来增加发送器308的发射范围。在这类实施例中，读取器可位于远离无线装置300的数十或数百米处。除发送器308外，电源320可用于将电力供应至无线装置300的其他部件，如传感器301-304或处理单元306。
图8为根据一个实施例形成的无线装置350的示意图。无线装置350可为无源装置，以使得通过与读取器(或一些其他非内部电源)的电感耦合或反向散射耦合来为无线装置350供应电力。如图所示，无线装置350包括传感器351-354、处理单元356和发送器358。无线装置300具有装置主体365，所述装置主体365在所示实施例中包括传感器353、354、处理单元356和发送器358。可通过集成电路技术来形成装置主体365。例如，装置主体365可包括一个或多个印刷电路板(PCB)。传感器351和352可通过例如线路366来可操作地连接至装置主体365。类似于无线装置300(图7)，传感器351-354可分别为液位探针、外部温度计、加速度计和内部温度计。
在一些实施例中，处理单元356比处理单元306(图7)执行更少的来自传感器351-354的信号的计算或转换。例如，处理单元356可为将来自传感器351-354的模拟信号转换成数字信号的ADC。数字信号可为随后由发送器358发射的数据信号。在所示的实施例中，处理单元356仅可在由读取器(未示出)询问后才查询传感器351-354。更具体地，来自读取器的询问信号可为处理单元356供应电力，以查询传感器351-354并发射数据信号。
图9为附接至油箱401的壁402的无线装置400的一部分的横截面图。油箱401可固定到机器。根据所述油箱的类型和目的，不同的液体可以容纳在其中。合适的液体可包括润滑剂(lubricant)、燃料(fuel)、冷却剂(coolant)、废气(exhaust gases)等。如图9所示，通过由壁402的内螺纹406在壁402中限定填充端口404。填充端口404可提供从油箱401的外部408至储液器410的通路。储液器410用于保持液体。
如图所示，无线装置400包括传感器412、装置主体414和连结传感器412与装置主体414的中间电缆部分416。无线装置400可包括可通过一个或多个紧固件420固定至装置主体414并附接至壁402的连接部件418。在所示实施例中，连接部件418包括互补于并且可旋转地接合壁402的螺纹406的互补螺纹422。在其他实施例中，可使用将连接部件418附接至油箱的合适的方法，如闩锁、干涉配合(例如，插塞)和/或粘合剂。
为装配无线装置400，可将连接部件418可旋转地接合至壁402。可通过连接部件418的开口424和填充端口404插入传感器412和电缆部分416。如图所示，连接部件418具有面向远离壁402的方向的配合面428。电缆部分416具有配合端426，所述配合端426位于油箱401的外部408中，并且可被挤压朝向配合面428，而垫圈430位于其间。装置主体414具有接收电缆部分416的端部的电缆开口432。可使用紧固件420将装置主体414固定至电缆部分416和连接部分418。如图所示，电缆部分416包括允许进入储液器410的填充通道436。在操作期间，可在电缆部分416的配合端426处用插塞438来关闭填充通道436。
传感器412可与图4中描述的液位探针202相同。可在图9中示出传感器412的后端440。后端440连接至将传感器412通信连接至装置主体414的线路442。在其他实施例中，传感器462可类似于或等同于传感器212(图5所示)。电缆部分416可包围线路442并保护线路442免于周围环境的影响。如图所示，线路442沿装置主体414终止在接触环444处。传感器412可通过线路442和接触环444将信号发射至装置主体414。装置主体414可处理和发射代表由传感器412获得的测量值的数据信号。装置主体414可包括集成电路单元415。尽管未示出，装置主体414的集成电路单元415可具有处理单元、电源、内部时钟、附加传感器和/或发送器，如以上描述的那些。在一些实施例中，集成电路部件415可为RFID单元或低功率无线局域网装置(low power Wi-Fi device)。
图10为无线装置450的一部分的横截面图，所述无线装置450连接至油箱451的壁452。无线装置450可包括与无线装置400(参考图9描述)类似的特征。例如，无线装置450可包括传感器462、装置主体464和连结传感器462与装置主体464的中间电缆部分466。无线装置450可包括通过一个或多个紧固件470直接固定至装置主体464和电缆部分466的连接部件468。在所示的实施例中，连接部件468以与其它连接部件类似的方式可旋转地接合至壁452。
为装配无线装置450，可将连接部件468可旋转地接合至壁452。可通过连接部件468和壁452的填充端口454插入传感器462和电缆部分466。装置主体464可被包裹在电缆部分466的配合端476内。如图所示，连接部件468具有面向远离壁452的方向的配合面478。因此，可使用紧固件470将电缆部分466和装置主体464固定至连接部件468。可将盖主体480定位在电缆部分466上，以使装置主体464保持在盖主体480与连接部件468之间。电缆部分466可不包括允许进入储液器的填充通道。
在图10中示出传感器462的后端490。后端490连接至将传感器462通信连接至装置主体464的线路492。如图所示，线路492在连接至装置主体464的触点494、495处终止。装置主体464可包括在所示实施例中为RFID单元的集成电路部件465。传感器462可通过线路492将信号发射至集成电路部件465。发送器
图11为无线装置500的一部分的横截面图。无线装置500可在一些方面类似于本发明的其他无线装置400。然而，如图11所示，无线装置500利用传感器502附接至油箱508的壁506的连接部件504，所述油箱508在所示实施例中为齿轮箱。
无线装置500包括通过支撑基部510和中间梁512可操作地连接至传感器502的装置主体530。支撑基部510设置在连接部件504的开口514内。梁512在传感器502和支撑基部510之间延伸并且连结传感器502和支撑基部510。梁512可由例如不锈钢制造，并且可为通信连接装置主体530和传感器502的线路518提供通道516。
支撑基部510包括面向远离油箱508的方向的配合面520。配合面520在其上具有触点524、525。触点524可为接触垫片，并且触点525可为在接触垫片周围延伸的接触环。装置主体530可旋转地接合至连接部件504。装置主体530包括安装表面532，所述安装表面532面向配合面520并且具有被配置成接合触点524、525的对应触点。更具体地，当装置主体530旋转以接合连接部件504时，装置主体530的安装表面532可向前朝向配合面520，以使得装置主体530的触点压靠并接合触点524、525。
因此，可使装置主体530通信连接至传感器502。类似于以上描述的装置主体，装置主体530可包括具有处理单元和发送器(未示出)的集成电路部件515。任选地，集成电路部件515可包括存储器、内部时钟和一个或多个其他传感器。集成电路部件515可将来自传感器502(或存储器或其他传感器)的信号转换成数据信号。数据信号随后可被发射至读取器(未示出)。在一些实施例中，集成电路部件515被形成为RFID单元。
图12和图13分别为无线装置550的一部分的横截面图和前视图。无线装置550可包括通过线路554通信连接的传感器(未示出)和装置主体552。装置主体552被固定到连接至油箱560(图13)的外表面的面板556。图12和图13示出不需要沿装置主体552的电触点以电连接传感器的实施例。而是，来自传感器的线路554(图12)可延伸通过将传感器机械连接至油箱560的密封件562。如同无线装置400(图9)一样，无线装置550可允许通过插塞568进入填充端口566。尽管未示出，但装置主体552可包括如以上描述的那些的处理数据信号并且发射数据信号的集成电路部件。集成电路部件可为直接连接至线路554之一的RFID单元。
图14为铁路车辆的示意图，在这个实施例中，所述铁路车辆为机车600，并且示出可包括诸如本说明书描述的无线装置的一个或多个无线装置的机车600的多个部件。例如，机车600可包括各自具有齿轮箱602的多个传动系601。机车600还可包括发动机604、可操作地连接至发动机604的涡轮增压器606和空气压缩机608。每个部件可具有可操作地连接至其的本说明书描述的无线装置中的一个或多个。例如，齿轮箱602和发动机604可具有以上描述的无线装置中的至少一个。具体而言，齿轮箱602和发动机604中的每一个可具有包括液体润滑剂的储液器。涡轮增压器606和空气压缩机608可使用加速度计。
如图所示，机车600还可包括车载控制系统610。控制系统610可控制机车600和任选地直接或间接连接至机车600的其他机车的牵引作用和/或制动作用。控制系统610的操作可基于从机车操作者接收的输入和/或来自例如控制塔、调度设施等的远程输入。此外，控制系统610可从机车600的各种部件接收输入。在一些情况下，输入可为通过无线通信接收的数据信号。例如，齿轮箱602、发动机604、涡轮增压器606和空气压缩机608的无线装置可将数据信号无线传送至控制系统610。控制系统610可包括用于接收无线数据信号的读取器612。控制系统610可包括类似于图1描述的信号处理模块120和计划模块122的信号处理模块和计划模块。计划模块可基于接收的输入而产生机车600的操作计划。
图15示出根据一个实施例的用于从一个或多个无线装置获得数据信号的系统700。图16示出可由系统700实行或执行的方法750的流程图。在一些实施例中，机车600可实行或执行方法750。系统700和方法750可采用本说明书讨论的各种实施例的结构或方面。在一些实施例中，方法750的某些步骤可省略或添加、某些步骤可组合、某些步骤可同时执行、某些步骤可并行执行、某些步骤可分裂成多个步骤、某些步骤可按不同顺序执行，或某些步骤或步骤系列可按迭代方式再执行。同样，不要求系统700包括本说明书描述的每个实施例的每个特征。
参考图15，系统700包括车辆系统702(例如，列车)，所述车辆系统702包括机车组704。机车组704可包括连接(物理地或逻辑地(physically or logically))至一个或多个铁路车辆的至少一个机车。例如，图15示出包括第一机车706和第二机车708以及铁路车厢710的机车组704。在其他实施例中，车辆系统702可包括更多的铁路车厢710。机车706和708中的每一个可包括各自受一个或多个无线装置监控的多个部件。例如，机车706、708中的每一个可包括发动机、涡轮增压器、空气压缩机和如本说明书描述的那些的多个齿轮箱。
如图15所示，车辆系统702正接近指定读取位置715。读取位置715在所示实施例中为维护设施。然而，读取位置715可为能够从机车接收无线数据信号的各种其他位置。例如，读取位置715可为车站、燃料站、路旁位置、铁路站场入口点或出口点、轨道的指定区段等。读取位置715包括多个读取器716。每个读取器716通信连接(例如，无线或通过通信线路)至控制系统720。可选择地或另外地，手持读取器724可由个人携带并且用于接收数据信号。读取器724可与控制系统720进行数据信号传送。
控制系统720可包括如图1描述的信号处理模块120和计划模块122的信号处理模块和计划模块。例如，控制系统720可产生包括用于操作车辆系统702和其他类似车辆系统的指令的操作计划。
方法750可包括从机器的一个或多个无线装置接收(在752处)数据信号。在所示实施例中，机器为车辆系统702或机车704、706中的一个。然而，本说明书描述的实施例不必限于机车。机器可具有带移动机械元件或零件的一个或多个部件。例如，机器可具有传动系、发动机、空气压缩机和/或涡轮增压器。数据信号可代表部件的运转状况的测量值。举例而言，测量值可为振动测量值、液体电容、液体温度、液体的流体传导、液体介电常数、液体阻抗或液体粘度中的至少一个。在特定实施例中，测量值代表齿轮箱的振动状态或齿轮箱中保持的润滑剂的液体情况。
接收操作(在752处)可包括在具有固定位置的一个或多个固定读取器处接收数据信号。例如，读取器716可具有关于轨道730的固定位置。读取器716可位于离轨道730的指定距离处，以使得读取器716能够接收数据信号。接收操作(在752处)可包括通过诸如手持读取器724的一个或多个可移动读取器来接收数据信号。在替代实施例中，所述接收操作可通过车载(on-board)控制系统发生。
方法750可包括基于数据信号确定(在754处)机器部件是否正在不当地运转。例如，控制系统720可分析数据信号和任选地其他输入，以确定部件是否正充分地运转。如果部件正在不当地运转，那么方法750可包括产生(在755处)基于数据信号的操作计划和/或购买计划或维护计划。操作计划可为可替换当前实施的操作计划的新的(或修订的)操作计划。方法750可包括向部件提供维护(在756处)或替换(在758处)部件元件中的至少一个。
在实施例中，提供一种包括可设置在机器的储液器内的传感器的系统(例如，监控系统)，所述机器具有由储液器中的液体润滑的活动件。传感器测量液体以确定储液器中的液体的数量或质量。所述系统可包括可操作地连接至传感器的装置主体。装置主体具有连接至传感器并且可产生代表液体测量值的第一数据信号的处理单元。装置主体包括可将第一数据信号无线传送至远程读取器的发送器。
参考图17，传感器装置800被示出包括壳体802和浸量尺部分(dipstick portion)804。所述浸量尺部分804具有与所述壳体802间隔开的远端806。所述壳体802包括基部810和帽盖部812。一系列的紧固件814将所述帽盖部固定到基部。
所述浸量尺部分804具有多个沿着所述浸量尺部分804的长度设置的多个孔(apertures)820。这些孔820用作排气孔以在油流入所述浸量尺部分804的内部腔室822中时缓解压力(relieve pressure)，将参照图18进行更具体地描述。所述孔820在本发明中被称为排气孔。在示出的实施例中，排气孔中的至少一些被限定在所述浸量尺部分804的相对侧上。在相对侧上的排气孔可沿着所述浸量尺部分804的长度相对于彼此轴向偏置(offset)以通过减少脆弱点或失效点。所述排气孔可如所示的为相同尺寸，或者可相对于彼此具有不同尺寸。所述排气孔的数量、尺寸和布置可至少部分由专用(application-specific)参数确定。所述浸量尺部分804也限定至少一个临近远端806定位的液体进入孔824。每个液体进入孔824构造成提供允许液体进入所述浸量尺部分804的内部腔室822的进入开口。
所述壳体802构造成用于容纳流体的箱体或储液器。在运转期间当以垂直方式定向时，所述浸量尺部分804以其远端接近或进入将被测试的流体容积中。在一个实施例中，接触所述浸量尺部分804的流体可通过所述至少一个流体进入孔流入所述内部腔室。所述浸量尺部分804中的压力由穿过所述排气孔的气体损耗来缓解。气体的释放允许位于内部腔室中的流体升高到对应在所述箱体或储液器中的流体的流体液位。
参考图18，所述传感器装置的所述浸量尺部分804被显示为具有表示排气孔和流体进入孔分别可设置的位置的叠加圆820和824的横断面剖视图。所述浸量尺部分804可包括圆柱形外管840，所述外管840容纳绝缘衬套844中的同心设置线842。衬套线被耐化学腐蚀和电绝缘的内管846(例如非导电管)包围。所述内管由一种或多种塑料或其他聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)等。至少一个O形环垫圈848可围绕电极850放置。间隔元件852为围绕电极850的O形环垫圈提供密封和支撑。另一个间隔件860设置在远端处以固定和支撑所述电极的远端和密封所述内管和外管的底部。因此，进入内部腔室的流体流经流体进入孔。用作间隔元件的合适的材料包括一种或多种塑料或其他聚合物，例如PTFE和/或聚醚醚酮(PEEK)等。容积或空隙856径向限定在所述电极的外表面858和所述外管840的内表面862之间。进入所述浸量尺部分804的内部腔室822的流体流动通过所述容积。弹性聚硅酮类(Silicone elastomers)，例如硅橡胶(SYLGARD，可由美国道康宁商业地提供)，可依需被使用。
帽盖部和基部可由金属形成。然而未显示的，钎焊位于所述帽盖部和基部之间的接头产生比焊接更强的金属部件之间的结合。紧固件而非定位焊(tack weld)已经也被用在高冲击环境(high impact environment)以阻止壳体被破坏。所述电子封装可被在所述壳体内密封或设定以减小冲击力的影响以及壳体内的部件上的震动。
寄生电容(stray capacitance)控制结构可用在所述传感器装置上。在一个实施例中，G11板(plate)可被添加以减小或消除寄生电容。所述板被设置在所述壳体和所述浸量尺部分804之间。例如，所述板固定到所述壳体的基部。替换地，所述寄生电容控制结构可被弯曲以至少部分地围绕壳体的圆周延伸到至少部分地围绕保持在壳体中的电子封装。在另一替代的实施例中，电子封装可以固定在所述壳体的帽盖部中，并且所述寄生电容控制结构是延伸穿过并被保持在限定在帽盖部和所述壳体的基部的界面处。用于寄生电容控制装置的合适的材料可包括多层陶瓷电容或其他具有合适的容许值的材料。由于寄生电容控制装置，所述电子封装的电容可从传感器电容隔离。可替代地，所述电子封装的电容可被补偿用于被隔离的替代和相对于所述传感器电容的减小。
在示出的实施例中，所述电极为连续的传感器，并且是细长形的还延伸了所述浸量尺部分804大部分的长度。所述电极为连续的传感器可运作以提供经过所述衬套线的信号。所述电信号的电特性(例如幅值(magnitude)、信号强度(signal strength)、振幅(amplitude))可与所述流体接触的电极的表面面积的量成比例。也就是，当流体液位高时，比流体液位低时与流体接触的电极的比例更大，并且经过导线的所得信号可更强。替换地，替代所述长形的电极或在所述长形的电极之外，所述传感器可包括一系列安装在支撑件上的分散的电极。所述分散的电极可沿着所述浸量尺部分804的轴向长度间隔开。在这种布置中，每个电极可构造成在流体液位足够高到接触相应电极时发出信号。如此，可通过关注哪个电极正在传送指示与流体接触的信号来判断流体液位。可选地，多个线可用于从多个电极传送电信号，或者多路复用器(multiplexer)可用于沿着信号线传送信息。来自传感器的所述电信号的电特性可基于与流体接触的电极的数量而改变。例如，信号强度在与流体发送信号接触的电极的数量增加时可在通常分散的水平或数量上增加。
在另一实施例中，除了在所述管中的容积中的流体的出现和数量之外，所述传感器可用于测量流体的其他参数。这些其他参数可包括流体的温度、压力、电导率(conductivity)、电阻(resistance)、粘性(viscosity)或浑浊度(turbidity)中的一个或多个。其他参数仍然可包括一定的污染物或成分(contaminants or constituents)的存在或出现，例如碳、水、油、石油产物和/或副产物、硫、金属、矿物质、以及生物材料。污染物或成分的出现可用于确定流体的健康和/或寿命。例如，汽油产物和/或副产物可指示用于确定油、汽油或其他汽油基流体的寿命的流体的退化。水的浓度可指示石油基流体的健康。例如当流体是气体(gas)时，所测量的参数可包括氧、氧化氮(nitrogen oxide)、硫化合物(sulfur compounds)、有机磷酸盐(organo-phosphates)和/或氰酸盐(cyanates)等成分。
另外向回参考图17，导线与设置在壳体的帽盖部和基部内的腔体内的电子封装(未图示)通信。所述电子封装例如可包括本发明所公开的用于传送由一个或多个传感器产生的电信号的传送的一个或多个无线设备。在各种实施例中，电子封装也包括加速计、时钟、电磁传感器(例如霍尔效应传感器)和/或RFID传感器。这些设备可用于将传感器装置从“睡眠”或“关闭”模式唤醒而使传感器装置收集数据和/或传送所收集的数据。所述时钟允许传感器装置以可选确定的时间间隔收集数据和/或传送所收集的数据。所述时间间隔可基于需求频率或期望的电池寿命/供电使用率(a desired battery life/power userate)。
在设定中，例如电子封装的无线设备可唤醒和传送电信号的时间与传感器装置所连接的车辆或机器的其他无线设备传送相应电信号的时间偏移开，或者对于其他无线设备在不同的频率。
这个交错通信(staggering communications)可减轻频宽约束并且可减小多个设备之间干扰的机会。在一个实施例中，无线设备在传送数据之前首先确认是否存在其他无线设备以特定频率或频率范围传送。
可替代地或另外地，无线设备可响应于触发器或刺激而传送。合时的触发器可基于电子封装上的设备类型。例如，如果加速计设置在所述电子封装上，在传感器装置上超过指定阈值的振动(例如冲击力)可为触发器。所述触发器可通过无线设备上的塞子(tap)触发。并且，所述触发器可基于感测设备(例如转动传感器装置或振动传感器装置)的运动。如果传感器装置连接到车辆，然后当车辆运动或停止时，或者如果车辆经历颠簸，所述收集/传送过程可被触发。如果电磁传感器出现，依照期望触发无线设备收集和/或传送传感信息的磁场或电场可被应用。类似地，如果RFID传感器出现时，经过RF发送器可唤醒传感器装置。
在一方面，发送器被配置成当读取器询问发送器时被读取器供电。
在一方面，系统包括被配置成将电力供应至发送器用于发射数据信号的电源。电源可包括例如电池和/或能量采集装置。
传感器可至少部分浸没在液体中。
在一方面，测量值为液体电容、液体温度、液体的流体传导、液体介电常数、液体阻抗或液体粘度中的至少一个。
在一方面，装置主体被配置成附接至机器的壁，其中所述壁至少部分地限定储液器。
在一方面，传感器和装置主体共同形成第一无线装置。系统还可包括第二无线装置，所述第二无线装置被配置成获得并且无线传送代表不同储液器的测量值的第二数据信号。
在一方面，传感器被配置成设置在机车的齿轮箱中，所述齿轮箱具有储液器。
在一方面，发送器被包括在射频识别(RFID)元件中。
在一方面，传感器、处理单元和发送器共同形成第一无线装置。系统还可包括第二无线装置，所述第二无线装置被配置成获得并且无线发射代表不同储液器的测量值的数据信号。系统可包括信号处理模块。信号处理模块可被配置成基于数据信号，通过比较第一无线装置的数据信号与第二无线装置的数据信号来确定机器是否正不当地运转。
在一个实施例中，流体是齿轮箱润滑剂并且所述传感器/电极测量所述润滑剂目前的量。在运转过程中，传感器的无线装置可将润滑剂的液位值(或水平值)传送到车辆控制器和/或车外(o年board)服务中心。响应于接收到传感器读出在由传感器装置监控的齿轮箱中的低润滑剂状况的指示，所述车辆控制器可移除对用于相关齿轮箱的对轴的动力和/或扭矩的供应进行响应。在多轴系统，车辆可使用其他轴继续沿着行程或任务。与具有低润滑剂的齿轮箱相关的轴的隔离可能对于与其他机车在一个编组中的机车是有利的。其他行为也可响应于检测到低的润滑剂状况而发起，例如要求或列出日程表进行车辆的维护(例如进入商店下其中计划有维护或维修服务的订单)。另外，车辆可被引导以从先前任务绕道以形成到维修和维护商店，为添加润滑剂或处理其他导致低润滑剂问题。
在一方面，数据信号被配置成发射至手持读取器。在另一方面，数据信号被配置成发射至沿铁路轨道定位的固定读取器。在又一方面，数据信号被配置成发射至位于机车上的车上读取器。
在一方面，传感器包括被配置成检测流体电容的多导体电容式传感器。流体可起电介质的作用，其中液体液位影响检测的电容。在另一方面，传感器包括主体浮子和被配置成检测主体浮子的位置的位置传感器。位置传感器可包括例如簧片开关。
在一个实施例中，提供一种包括传感器的系统(例如，监控系统)，所述传感器被配置成接合至传动系的机械元件，以获得机械元件的振动状态的测量值。测量值代表传动系的运转状况。系统包括具有可操作地连接至传感器的处理单元的装置主体。处理单元被配置成产生代表测量值的第一数据信号。装置主体还包括被配置成将第一数据信号无线传送至远程读取器的发送器。
在一方面，系统包括被配置成将电力供应至发送器用于发射数据信号的电源。
在一方面，系统包括存储器。存储器被配置成记录在不同时间获得的多个测量值。发送器被配置成发射包括这些测量值的数据信号。
在一方面，传感器、处理单元和发送器共同形成第一无线装置。系统可包括第二无线装置，所述第二无线装置被配置成获得并且无线发射基于不同传动系的测量值的数据信号。
在一方面，装置主体包括射频识别(RFID)单元。RFID单元可具有处理单元和发送器。
在一个实施例中，一种方法(例如，用于监控机器运转状况的方法)包括从具有传动系的机器的无线装置接收数据信号。无线装置包括直接连接至传动系的装置主体。装置主体包括用于无线发射数据信号的发送器。数据信号可基于传动系的运转状况的测量值。所述方法还包括响应于确定传动系正不当地运转，产生信号以安排传动系的维护或传动系元件的替换中的至少一个。
在一方面，测量值代表齿轮箱的振动状态或齿轮箱中保持的润滑剂的液体情况。
在一方面，测量值为齿轮箱的振动测量值、由齿轮箱存储的润滑剂的电容、润滑剂温度、润滑剂的流体传导、润滑剂介电常数、润滑剂阻抗或润滑剂粘度中的至少一个。
在一方面，从多个无线装置接收数据信号。这些数据信号是基于共同类型的测量值。
在一方面，在手持读取器处接收数据信号。
在一方面，机器为机车，并且在沿铁路轨道定位的固定读取器处接收数据信号。
在一方面，机器为机车，并且在位于机车上的读取器处接收数据信号。
在一方面，方法还包括根据第一操作计划操作机器和产生基于运转状况的第二操作计划。
在实施例中，一种系统(例如，监控系统)包括被配置成从具有传动系的机器的无线装置接收数据信号的信号处理模块。数据信号是基于传动系的运转状况的测量值。信号处理模块被配置成基于数据信号来确定传动系是否正不当地运转。任选地，所述系统还包括被配置成产生基于运转状况的操作计划的计划模块。
在另一实施例中，一种系统(例如，无线液体监控系统)包括传感器、处理单元和发送器。传感器被配置成设置在机器的储液器内，所述机器具有由储液器中的液体润滑的活动件。传感器被配置成获得代表储液器中液体的数量或质量中的至少一种的液体测量值。处理单元可操作地连接至传感器并且被配置成产生代表液体测量值的第一数据信号。发送器可操作地连接至处理单元，并且被配置成将第一数据信号无线传送至远程读取器。
发送器在系统的另一实施例中，可选择地或另外，系统可设置在机器中(并且当安装时实际设置在机器中)，所述机器包括车辆或其他被供应电力的系统，这种系统包括储液器、活动件和一个或多个计算机或除处理单元外的其他基于控制器的单元(例如，车辆控制器)。所述系统可不物理电连接(例如，不通过线路或其他导体连接)至所述一个或多个计算机或机器中其他基于控制器的单元中的任一个。因此，第一数据信号可仅从系统无线发射至读取器或其他处，并且不通过线路/电缆或其他物理电连接进行发射。
在系统的另一实施例中，可选择地或另外，处理单元和发送器邻近彼此共同定位(例如，至少部分集成至共同电路板上，定位在设置于机器内的共同箱/外壳内-也就是说，共同箱/外壳不与机器的外部主体/结构共同延伸，而是位于外部主体/结构内-和/或处理单元和发送器的一些或全部部件例如位于彼此的10cm内，彼此的5cm内等)，和/或处理单元和发送器的至少部分直接连接至储液器的壁(例如，承受储液器中液体的压力和/或接触液体的壁)和/或连接至直接连接至这种壁的结构(例如，储液器、齿轮箱等的支撑结构)。
在系统的另一实施例中，所述流体为用于车辆的润滑油，润滑油在运转过程中可处于高于100摄氏度(degrees Celsius)的温度。所述传感器配置成经受延长浸入在所述流体中，并且经受在车辆运转过程中的大于100G(例如，100倍的重力)重复的冲击，而不使所述传感器的测量性能具有明显的退化。
在系统的另一实施例中，可选择地或另外，发送器被配置成将第一数据信号无线传送至远程读取器，所述远程读取器包括：位于机器内的远程读取器(例如，如果机器为车辆，那么远程读取器位于车辆内)；位于机器路线的路旁的远程读取器；便携的(手持或以其他方式能够由人类操作者携带的)远程读取器。
在一个实施例中，用于测量机器运转状况的系统包括传感器、一个或多个处理器、发送器和电容控制结构。所述传感器被配置成接触流体并且测量所述流体的特性。所述一个或多个处理器操作地连接到所述传感器。所述一个或多个处理器配置成产生代表由所述传感器测量的所述流体的特性的一个或多个数据信号。所述发送器操作地连接到所述一个或多个处理器。所述发送器配置成无线发送所述一个或多个数据信号至远程读取器。所述电容控制结构配置成减小所述传感器的传感器电容和/或从一个或多个处理器隔离所述传感器的传感器电容。
在一方面，所述发送器被配置成至少测量所述流体的电容，所述流体用作电介质，所述一个或多个处理器配置成至少部分基于所测量的电容检测所述流体的水平或液位。
在一方面，所述传感器包括被配置成至少测量所述流体的电容、电感以及电阻，所述传感器配置成基于所测量的所述流体的电容、电感以及电阻中的至少一个检测所述流体的一个或多个质量。
在一方面，所述一个或多个处理器和发送器设置在壳体中，并且所述传感器设置在固定到所述壳体的管体中，所述壳体配置成连接到容纳所述流体的箱体或储液器，所述管体构造成在所述壳体连接到所述箱体或储液器时接触所述箱体或储液器中的流体。
在一方面，所述管体是细长的细长形的并且限定有轴向设置的多个孔，所述管体构造成经过所述多个孔中的至少一个孔在所述管体的内部腔室中接收流体以接触设置在所述内部腔室中的传感器的电极。
在一方面，所述多个孔中的至少两个孔相对于彼此轴向偏置。
在一方面，所述的系统还包括操作地连接到一个或多个处理器的加速计、电磁传感器、无线射频设别设备或时钟中的至少一个。
在一方面，所述的系统还包括操作地连接到一个或多个处理器的时钟，所述时钟与所述一个或多个处理器配合以在确定的时间或时间间隔将所述系统从不活动状态唤醒为活动状态，以测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
在一方面，所述系统为多个类似系统中的一个，所述一个或多个处理器和时钟配置成唤醒所述系统并且控制所述系统在多个时间发送一个或多个数据信号，所述多个时间不同于所述多个类似系统中的其他系统的唤醒和发送时间。
在一方面，所述的系统还包括操作地连接到所述一个或多个处理器的加速计，所述加速计与所述一个或多个处理器配合以响应于检测到所述系统上的冲击力超过预定阈值冲击值时将所述系统从不活动状态唤醒为活动状态，所述系统在活动状态中测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
在一方面，所述的系统还包括操作地连接到所述一个或多个处理器的加速计，所述加速计配置成在响应于检测到所述系统的缺乏运动或振动并在一个不活动时期之后将所述系统从不活动状态唤醒为活动状态，所述系统在活动状态中测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
在一方面，所述传感器可操作用于测量流体的流体液位、流体温度、流体的传导率、流体的介电常数、流体阻抗或流体粘度中的至少一个。
在一方面，所述的系统还包括装置主体，所述装置主体包括存储器，所述储液器配置成存储多个由所述传感器自在不同时间获得的多个测量值，由所述发送器发送的所述一个或多个数据信号包括至少一个测量值。
在一方面，所述流体为用于车辆的润滑油，所述传感器配置成经受在大于100摄氏度的温度的所述流体中的延长的浸入，并且经受在车辆运转过程中的大于100G重复的冲击，而不使所述传感器的运作质量或准确度具有明显的退化。
在一方面，所述的系统还包括通信地连接到所述一个或多个处理器的车辆控制器。所述车辆控制器被配置成检测具有多个动力轴的车辆的第一动力轴相关的流体的流体液位；并通过减小和/或消除供应到所述第一动力轴的动力来响应检测的流体液位低于预定阈值；以及当第一动力轴以减小的动力和/或没有动力运转时，使用其他动力轴运转所述车辆。
在一方面，16.根据权利要求1所述的系统，所述流体包括润滑剂、燃料、冷却剂或废气中的一种或多种。
在一个实施例中，用于测量机器运转状况的方法包括检测车辆中的第一齿轮箱储液器中的润滑剂的液位；通过减小和/或消除供应给与所述第一齿轮箱储液器相关联的所述车辆的第一动力轴的动力，来响应检测的液位低于预定阈值；以及当所述第一动力轴被供应减小的动力和/或没有动力时，使用连接到第二齿轮箱储液器的至少第二动力轴运转所述车辆。
在一方面，所述的方法还包括发送车辆需要服务或维护的信号到维修或维护商店。
在一个实施例中，用于测量机器运转状况的方法包括有时或偶尔从传感器装置的第一无线装置产生一个或多个数据信号，所述第一无线装置容纳在所述传感器装置的装置主体中，所述传感器装置配置成连接到机器并且包括被配置成与机器的运转相关的流体相接触，所述机器为一个机群中的一个，所述机群中的每个机器具有至少一个相应的无线装置。所述方法还确定何时从所述第一无线装置产生所述一个或多个数据信号，以便所述第一无线装置在不同于所述机群中的机器的其他无线装置的时间或不同的时期产生所述一个或多个数据信号。
在一方面，所述第一无线装置具有时钟，从所述第一无线装置产生的所述一个或多个数据信号基于由所述时钟指示的预定时间进行确定，所述预定时间不同于所述机群中的机器的其他无线装置的其他时间。
应了解，在本说明书中，以单数形式列举并且通过字词“一”或“一个”引出的元件或步骤并不排除多个所述元件或步骤，除非明确指出此类排除情况。另外，并不希望将引用本发明的主题的“一个实施例”解释为排除同样涵盖所列举的特征的另外实施例的存在。此外，除非有与此相反的明确说明，否则“包括”、“包含”或“具有”(或类似术语)具有特定属性的一个元件或具有特定属性的多个元件的实施例可包括不具有所述特定属性的其他这类元件。
如本说明书中所使用，术语如“系统”、“模块”或“控制器”可包括操作以执行一个或多个功能的硬件和/或软件。例如，系统、模块或控制器可包括计算机处理器或其他基于逻辑的装置，所述装置基于存储在有形且非瞬时性计算机可读存储介质(例如，计算机存储器)上的指令来执行操作。或者，系统、模块或控制器可包括硬连线装置，所述硬连线装置基于所述装置的硬连线逻辑来执行操作。附图中所示的系统、模块和控制器可表示基于软件或硬连线指令操作的硬件、指导硬件执行所述操作的软件或其组合。
如本说明书使用的，术语如“可操作地连接”、“操作性地连接”、“可操作地联接”、“操作性地联接”等指示两个或更多个部件以使能或允许部件中的至少一个执行指定功能的方式相连接。例如，当两个或更多个部件可操作地连接时，可存在允许部件彼此通信、允许一个部件控制另一部件、允许每个部件控制另一部件和/或使部件中的至少一个能够以指定方式操作的一个或多个连接(电连接和/或无线连接)。
应理解本说明书描述的主题在其应用上不限于在本说明书的描述中提及的或其附图中示出的结构细节和元件布置。本说明书描述的主体能够有其他实施例，并且以各种方式实践或执行。另外，应理解，本说明书使用的词组和术语用于进行说明，而不应视为限制。本说明书使用“包括”、“包含”或者“具有”及其变体表示涵盖此后列出的项目和其等效物及另外的项目。
应理解，以上描述意图进行说明，而不是进行限制。例如，上述实施例(和/或所述实施例的方面)可彼此组合使用。除此之外，可进行许多修改，以在不脱离本发明主题范围的情况下使特定情况或材料适合于本发明描述的主题的教义。虽然本说明书中所描述的材料和涂层的尺寸和类型旨在定义公开主题的参数，但是它们决不是限制性的，并且是示例性实施例。阅读以上描述时，所述领域的普通技术人员将明白许多其他实施例。因此，应参照所附权利要求书以及这些权利要求有权要求的等效物的完整范围来确定本发明主题的范围。在随附的权利要求书中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明英语等效物。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标签使用，且并非意图对其对象强加数值要求。另外，以下权利要求书的限制并未采用手段加功能格式书写，而且并非旨在根据35U.S.C.§112第六段进行解释，除非并且直到此类权利要求书限制明显使用其中缺乏进一步结构的功能陈述的词组“用于……的装置”。
本说明书使用各个实例来公开本发明主题的若干实施例，同时也让所述领域的技术人员能够实践本发明主题的实施例，包括制造并使用任何装置或系统，以及执行所涵盖的任何方法。本发明主题的保护范围由权利要求书界定，并可包括所述领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也在权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种用于测量机器运转状况的系统，所述系统包括：
被配置成接触流体并且测量所述流体的特性的传感器；
一个或多个处理器，其操作地连接到所述传感器，所述一个或多个处理器配置成产生代表由所述传感器测量的所述流体的特性的一个或多个数据信号；
操作地连接到所述一个或多个处理器的发送器，所述发送器配置成无线发送所述一个或多个数据信号至远程读取器；以及
电容控制结构，其配置成减小所述传感器的传感器电容或从所述一个或多个处理器隔离所述传感器的传感器电容。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器被配置成至少测量所述流体的电容，所述流体用作电介质，所述一个或多个处理器配置成至少部分地基于所测量的电容检测所述流体的水平。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括被配置成至少测量所述流体的电容、电感以及电阻的多导体电容式传感器，所述传感器配置成基于所测量的电容、电感以及电阻中的至少一个检测所述流体的一个或多个质量。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个处理器和所述发送器设置在壳体中，并且所述传感器设置在固定到所述壳体的管体中，所述壳体配置成连接到容纳所述流体的箱体或储液器，所述管体构造成在所述壳体连接到所述箱体或储液器时接触所述箱体或储液器中的流体。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述管体是细长形的并且限定有轴向设置的多个孔，所述管体构造成经过所述多个孔中的至少一个孔在所述管体的内部腔室中接收流体以接触设置在所述内部腔室中的传感器的电极。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多个孔中的至少两个孔相对于彼此轴向偏移。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括操作地连接到一个或多个处理器的加速计、电磁传感器、无线射频识 别设备或时钟中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括操作地连接到一个或多个处理器的时钟，所述时钟与所述一个或多个处理器配合以在确定的时间或时间间隔将所述系统从不活动状态唤醒为活动状态，以测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统为多个所述系统中的一个，所述一个或多个处理器和所述时钟配置成在多个唤醒和发送时间唤醒所述系统并且控制所述系统发送一个或多个数据信号，所述多个唤醒和发送时间不同于多个所述系统中的其他系统的唤醒和发送时间。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括操作地连接到所述一个或多个处理器的加速计，所述加速计与所述一个或多个处理器配合以响应于检测到所述系统上的冲击力超过预定阈值冲击值时将所述系统从不活动状态唤醒为活动状态，所述系统在活动状态中测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括操作地连接到所述一个或多个处理器的加速计，所述加速计配置成在响应于检测到所述系统的缺乏运动或振动并在一个不活动时期之后将所述系统从不活动状态唤醒为活动状态，所述系统在活动状态中测量所述流体并且基于所述流体的感测测量值发送一个或多个数据信号。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器可操作用于测量流体的流体液位、流体温度、流体的传导率、流体的介电常数、流体阻抗或流体粘度中的至少一个。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括装置主体，所述装置主体包括存储器，所述存储器配置成存储由所述传感器在不同时间获得的多个测量值，由所述发送器发送的所述一个或多个数据信号包括所述多个测量值中的至少一个测量值。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体为用于车辆的润滑油，所述传感器配置成经受延长的浸入在大于100摄氏度的温度的所述流体中，并且经受在车辆运转过程中的大于100G的重复的冲击，而不使所述传感器的运作质量或准确度具有明显的退化。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括通信地连接到所述一个或多个处理器的车辆控制器，并且所述车辆控制器被配置成：
检测与具有多个动力轴的车辆的第一动力轴相关的流体的流体液位；
通过减小或消除到所述第一动力轴的动力中的一者或多者来响应检测的流体液位低于预定阈值；以及
当第一动力轴以减小的动力或没有动力中的一者或多者运转时，使用其他动力轴运转所述车辆。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体包括润滑剂、燃料、冷却剂或废气中的一种或多种。
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