本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

聯(lián)合收割機(jī)能進(jìn)行收割、脫粒、分離莖干、清除雜物等多功能作業(yè)，功能部件繁多復(fù)雜，因此，若需對(duì)各個(gè)功能部件工況進(jìn)行在線檢測(cè)，需要布置眾多的傳感器，這勢(shì)必導(dǎo)致布線復(fù)雜，既不利于安裝，也不便于維修更換?，F(xiàn)有技術(shù)中，囿于布線的復(fù)雜性，因此對(duì)聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)往往只涉及關(guān)鍵轉(zhuǎn)軸部件的扭矩監(jiān)測(cè)，缺乏對(duì)關(guān)鍵轉(zhuǎn)軸部件的轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)以及對(duì)故障多發(fā)生部位的監(jiān)控。這樣，不利于對(duì)聯(lián)合收割機(jī)故障的準(zhǔn)確判斷，更不能及時(shí)提出合理的故障解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是提供一種聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在簡(jiǎn)化布線的同時(shí)，能融合多參數(shù)對(duì)故障情況進(jìn)行綜合判斷，提高故障監(jiān)控的準(zhǔn)確性，并具有良好的擴(kuò)展性。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括配置有LabVIEW系統(tǒng)的上位機(jī)、扭矩檢測(cè)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)以及故障監(jiān)控系統(tǒng)；所述上位機(jī)包括中央控制器，所述中央控制器分別連接有移動(dòng)通信模塊、中斷控制器以及觸摸顯示屏；所述中斷控制器連接有無(wú)線路由器；

所述扭矩檢測(cè)系統(tǒng)包括第一無(wú)線數(shù)據(jù)采集器以及分別安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸、輸送轉(zhuǎn)軸、喂入絞龍轉(zhuǎn)軸和拔禾輪轉(zhuǎn)軸上的無(wú)線扭矩傳感器；各個(gè)無(wú)線扭矩傳感器分別與第一無(wú)線數(shù)據(jù)采集器上對(duì)應(yīng)的采集接口進(jìn)行無(wú)線通信；所述第一無(wú)線數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)發(fā)送接口與所述無(wú)線路由器進(jìn)行通信；

所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)包括第二無(wú)線數(shù)據(jù)采集器以及分別安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸、輸送轉(zhuǎn)軸、喂入絞龍轉(zhuǎn)軸和拔禾輪轉(zhuǎn)軸上的無(wú)線角位移傳感器；各個(gè)無(wú)線角位移傳感器分別與第二無(wú)線數(shù)據(jù)采集器上對(duì)應(yīng)的采集接口進(jìn)行無(wú)線通信；所述第二無(wú)線數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)發(fā)送接口與所述無(wú)線路由器進(jìn)行通信；

所述故障監(jiān)控系統(tǒng)包括分別設(shè)置在收割臺(tái)上方、排草口上方、清選篩上方以及脫粒滾筒上方的無(wú)線攝像頭；所述各個(gè)無(wú)線攝像頭分別與所述無(wú)線路由器進(jìn)行雙向通信。

上述技術(shù)方案中，扭矩檢測(cè)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)和故障監(jiān)控系統(tǒng)與上位機(jī)之間采用無(wú)線通信連接，且扭矩檢測(cè)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)均采用無(wú)線傳感器和無(wú)線數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、采集，因此，各個(gè)無(wú)線傳感器和無(wú)線數(shù)據(jù)采集器之間不需要布線，這不僅使得安裝位置更加自由，而且，還能通過更換具有更多數(shù)據(jù)采集接口的無(wú)線數(shù)據(jù)采集器，以添加更多的無(wú)線傳感器，擴(kuò)展系統(tǒng)性能。故障監(jiān)控系統(tǒng)中的各個(gè)無(wú)線攝像頭分別與無(wú)線路由器進(jìn)行雙向通信，這不僅能簡(jiǎn)化布線，而且能提高圖像或視頻數(shù)據(jù)的傳輸速度。并且，融合轉(zhuǎn)速、扭矩和圖像等多參數(shù)對(duì)故障情況進(jìn)行綜合判斷，有利于對(duì)故障原因做出更準(zhǔn)確的判斷，以便于工作人員提出更合理的故障解決方案。

優(yōu)選的，上位機(jī)采用LabVIEW系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)，可在顯示屏上建立圖形化的操作界面來(lái)替代傳統(tǒng)的操作界面，操作界面上可設(shè)置功能上與中斷控制器、無(wú)線數(shù)據(jù)采集器等實(shí)際儀器相似的虛擬儀器以檢驗(yàn)系統(tǒng)的通信和操作，這大大方便了系統(tǒng)調(diào)試，并且，對(duì)硬件的兼容性好，為系統(tǒng)升級(jí)提供了有利條件。

優(yōu)選的，所述中央控制器內(nèi)配置有以下模塊：

故障分析模塊，用于實(shí)時(shí)計(jì)算被測(cè)轉(zhuǎn)軸的扭矩值和/或轉(zhuǎn)速值，根據(jù)計(jì)算值判斷是否異常，并存儲(chǔ)異常轉(zhuǎn)軸的地址編碼；

地址匹配模塊，用于存儲(chǔ)各轉(zhuǎn)軸地址編碼與各無(wú)線攝像頭地址編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能根據(jù)異常轉(zhuǎn)軸的地址編碼查詢出對(duì)應(yīng)無(wú)線攝像頭的地址編碼；

拍照指令生成模塊，用于接收與異常轉(zhuǎn)軸的地址編碼對(duì)應(yīng)的無(wú)線攝像頭的地址編碼，并生成拍照指令發(fā)送給所述中斷控制器。

這樣，就能在根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速判斷出異常后再啟動(dòng)故障監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行輔助檢測(cè)，而不是采用無(wú)線攝像頭對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行不間斷監(jiān)控，這大大降低了無(wú)線攝像頭的功耗，也大大節(jié)約了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。因此，不僅能滿足對(duì)故障進(jìn)行綜合性檢測(cè)的需求，而且能大大降低對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和電能的消耗。

優(yōu)選的，所述中央控制器內(nèi)還配置有告警信息生成模塊，所述告警信息生成模塊用于生成告警短信和告警語(yǔ)音信息；所述中央控制器還連接有語(yǔ)音播放器；所述移動(dòng)通信模塊為GSM/GPRS模塊。這樣，能方便現(xiàn)場(chǎng)工作人員根據(jù)告警語(yǔ)音信息，及時(shí)察覺故障的發(fā)生；還能通過GSM/GPRS模塊發(fā)送告警短信到遠(yuǎn)程工作人員的手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

優(yōu)選的，所述無(wú)線扭矩傳感器包括粘貼在轉(zhuǎn)軸上的全橋式應(yīng)變片，所述全橋式應(yīng)變片連接有運(yùn)算放大模塊，所述運(yùn)算放大器的輸出端連接有A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸出端連接有單片機(jī)，所述單片機(jī)的輸出端連接有無(wú)線通信模塊。

進(jìn)一步的，所述單片機(jī)的型號(hào)為STM32F103C8T6；所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的型號(hào)為ADS1256；所述無(wú)線通信模塊為ESP8266無(wú)線WiFi模塊。STM32F103C8T6單片機(jī)具有較高的可擴(kuò)展性，能同時(shí)兼顧底層應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，外部中斷多達(dá)256個(gè)，支持多種通信方式，這為無(wú)線扭矩測(cè)量裝置接入互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。ADS1256模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可提供±0.001%非線性特性，其無(wú)噪聲精度高達(dá)23比特，因此，能將應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為搞精度的數(shù)字信號(hào)，提高測(cè)量精度。ESP8266無(wú)線WiFi模塊穩(wěn)定性好，具有多種工作模塊，方便網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，這樣就能通過ESP8266無(wú)線WiFi模塊將無(wú)線扭矩測(cè)量裝置接入互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，方便管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

綜上所述，本發(fā)明具有布線簡(jiǎn)單，安裝方便，故障檢測(cè)準(zhǔn)確性高，擴(kuò)展性能好等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是具體實(shí)施方式中的聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是具體實(shí)施方式中上位機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是具體實(shí)施方式中上位機(jī)中控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括配置有LabVIEW系統(tǒng)的上位機(jī)、扭矩檢測(cè)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)以及故障監(jiān)控系統(tǒng)；所述上位機(jī)包括中央控制器，所述中央控制器分別連接有移動(dòng)通信模塊、中斷控制器以及基于LabVIEW的觸摸顯示屏；所述中斷控制器連接有無(wú)線路由器；

所述扭矩檢測(cè)系統(tǒng)包括第一無(wú)線數(shù)據(jù)采集器以及分別安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸、輸送轉(zhuǎn)軸、喂入絞龍轉(zhuǎn)軸和拔禾輪轉(zhuǎn)軸上的無(wú)線扭矩傳感器；各個(gè)無(wú)線扭矩傳感器分別與第一無(wú)線數(shù)據(jù)采集器上對(duì)應(yīng)的采集接口進(jìn)行無(wú)線通信；所述第一無(wú)線數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)發(fā)送接口與所述無(wú)線路由器進(jìn)行通信；

所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)包括第二無(wú)線數(shù)據(jù)采集器以及分別安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸、脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸、輸送轉(zhuǎn)軸、喂入絞龍轉(zhuǎn)軸和拔禾輪轉(zhuǎn)軸上的無(wú)線角位移傳感器；各個(gè)無(wú)線角位移傳感器分別與第二無(wú)線數(shù)據(jù)采集器上對(duì)應(yīng)的采集接口進(jìn)行無(wú)線通信；所述第二無(wú)線數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)發(fā)送接口與所述無(wú)線路由器進(jìn)行通信；

所述故障監(jiān)控系統(tǒng)包括分別設(shè)置在收割臺(tái)上方、排草口上方、清選篩上方以及脫粒滾筒上方的無(wú)線攝像頭；所述各個(gè)無(wú)線攝像頭分別與所述無(wú)線路由器進(jìn)行雙向通信。

上述技術(shù)方案中，扭矩檢測(cè)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)和故障監(jiān)控系統(tǒng)與上位機(jī)之間采用無(wú)線通信連接，且扭矩檢測(cè)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)系統(tǒng)均采用無(wú)線傳感器和無(wú)線數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，因此，各個(gè)無(wú)線傳感器和無(wú)線數(shù)據(jù)采集器之間不需要布線，這不僅使得安裝位置更加自由，而且，還能通過更換具有更多數(shù)據(jù)采集接口的無(wú)線數(shù)據(jù)采集器，以添加更多的無(wú)線傳感器，擴(kuò)展系統(tǒng)性能。故障監(jiān)控系統(tǒng)中的各個(gè)無(wú)線攝像頭分別與無(wú)線路由器進(jìn)行雙向通信，這不僅能簡(jiǎn)化布線，而且能提高圖像或視頻數(shù)據(jù)的傳輸速度。并且，融合轉(zhuǎn)速、扭矩和圖像等多參數(shù)對(duì)故障情況進(jìn)行綜合判斷，有利于對(duì)故障原因做出更準(zhǔn)確的判斷，以便于工作人員提出更合理的故障解決方案。

本具體實(shí)施方式中，所述中央控制器內(nèi)配置有以下模塊：

故障分析模塊，用于實(shí)時(shí)計(jì)算被測(cè)轉(zhuǎn)軸的扭矩值和/或轉(zhuǎn)速值，根據(jù)計(jì)算值判斷是否異常，并存儲(chǔ)異常轉(zhuǎn)軸的地址編碼；

地址匹配模塊，用于存儲(chǔ)各轉(zhuǎn)軸地址編碼與各無(wú)線攝像頭地址編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能根據(jù)異常轉(zhuǎn)軸的地址編碼查詢出對(duì)應(yīng)無(wú)線攝像頭的地址編碼；

拍照指令生成模塊，用于接收與異常轉(zhuǎn)軸的地址編碼對(duì)應(yīng)的無(wú)線攝像頭的地址編碼，并生成拍照指令發(fā)送給所述中斷控制器。

這樣，就能在根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速判斷出異常后再啟動(dòng)故障監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行輔助檢測(cè)，而不是采用無(wú)線攝像頭對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行不間斷監(jiān)控，這大大降低了無(wú)線攝像頭的功耗，也大大節(jié)約了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。因此，不僅能滿足對(duì)故障進(jìn)行綜合性檢測(cè)的需求，而且能大大降低對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和電能的消耗。

例如，當(dāng)故障分析模塊判斷出脫粒滾筒的轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)異常時(shí)，地址匹配模塊能根據(jù)脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸的地址編碼查詢出安裝在脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸上方的無(wú)線攝像頭的地址編碼，然后將該地址編碼發(fā)送給拍照指令生成模塊，拍照指令生成模塊生成拍照指令發(fā)送給所述中斷控制器，中斷控制器發(fā)送給無(wú)線路由器，無(wú)線路由器根據(jù)地址編碼將拍照指令發(fā)送給安裝在脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸上方的無(wú)線攝像頭，無(wú)線攝像頭拍照后回傳給上位機(jī)，上位機(jī)再對(duì)脫粒滾筒轉(zhuǎn)軸的扭矩值及轉(zhuǎn)速值進(jìn)行顯示。

本具體實(shí)施方式中，所述中央控制器內(nèi)還配置有告警信息生成模塊，所述告警信息生成模塊用于生成告警短信和告警語(yǔ)音信息；所述中央控制器還連接有用于播放告警語(yǔ)音信息的語(yǔ)音播放器；所述移動(dòng)通信模塊為GSM/GPRS模塊。這樣，能方便現(xiàn)場(chǎng)工作人員根據(jù)告警語(yǔ)音信息，及時(shí)察覺故障的發(fā)生；還能通過GSM/GPRS模塊發(fā)送告警短信到遠(yuǎn)程工作人員的手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

本具體實(shí)施方式中，所述無(wú)線扭矩傳感器包括粘貼在轉(zhuǎn)軸上的全橋式應(yīng)變片，所述全橋式應(yīng)變片連接有運(yùn)算放大模塊，所述運(yùn)算放大器的輸出端連接有A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的輸出端連接有單片機(jī)，所述單片機(jī)的輸出端連接有無(wú)線通信模塊。

本具體實(shí)施方式中，所述單片機(jī)的型號(hào)為STM32F103C8T6；所述A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的型號(hào)為ADS1256；所述無(wú)線通信模塊為ESP8266無(wú)線WiFi模塊。STM32F103C8T6單片機(jī)具有較高的可擴(kuò)展性，能同時(shí)兼顧底層應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，外部中斷多達(dá)256個(gè)，支持多種通信方式，這為無(wú)線扭矩測(cè)量裝置接入互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。ADS1256模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可提供±0.001%非線性特性，其無(wú)噪聲精度高達(dá)23比特，因此，能將應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為搞精度的數(shù)字信號(hào)，提高測(cè)量精度。ESP8266無(wú)線WiFi模塊穩(wěn)定性好，具有多種工作模塊，方便網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，這樣就能通過ESP8266無(wú)線WiFi模塊將無(wú)線扭矩測(cè)量裝置接入互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，方便管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

綜上所述，本發(fā)明具有布線簡(jiǎn)單，安裝方便，故障檢測(cè)準(zhǔn)確性高，擴(kuò)展性能好等優(yōu)點(diǎn)。