本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測聯(lián)合收割機作業(yè)狀態(tài)的在線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

聯(lián)合收割機能進行收割、脫粒、分離莖干、清除雜物等多功能作業(yè)，功能部件繁多復雜，因此，若需對各個功能部件工況進行在線檢測，需要布置眾多的傳感器，這勢必導致布線復雜，既不利于安裝，也不便于維修更換。現(xiàn)有技術中，囿于布線的復雜性，因此對聯(lián)合收割機作業(yè)狀態(tài)的監(jiān)測往往只涉及關鍵轉軸部件的扭矩監(jiān)測，缺乏對關鍵轉軸部件的轉速監(jiān)測以及對故障多發(fā)生部位的監(jiān)控。這樣，不利于對聯(lián)合收割機故障的準確判斷，更不能及時提出合理的故障解決方案。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明目的是提供一種聯(lián)合收割機作業(yè)狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，在簡化布線的同時，能融合多參數(shù)對故障情況進行綜合判斷，提高故障監(jiān)控的準確性，并具有良好的擴展性。

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

所述扭矩檢測系統(tǒng)包括第一無線數(shù)據采集器以及分別安裝在發(fā)動機轉軸、脫粒滾筒轉軸、輸送轉軸、喂入絞龍轉軸和拔禾輪轉軸上的無線扭矩傳感器；各個無線扭矩傳感器分別與第一無線數(shù)據采集器上對應的采集接口進行無線通信；所述第一無線數(shù)據采集器的數(shù)據發(fā)送接口與所述無線路由器進行通信；

所述轉速檢測系統(tǒng)包括第二無線數(shù)據采集器以及分別安裝在發(fā)動機轉軸、脫粒滾筒轉軸、輸送轉軸、喂入絞龍轉軸和拔禾輪轉軸上的無線角位移傳感器；各個無線角位移傳感器分別與第二無線數(shù)據采集器上對應的采集接口進行無線通信；所述第二無線數(shù)據采集器的數(shù)據發(fā)送接口與所述無線路由器進行通信；

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

上述技術方案中，扭矩檢測系統(tǒng)、轉速檢測系統(tǒng)和故障監(jiān)控系統(tǒng)與上位機之間采用無線通信連接，且扭矩檢測系統(tǒng)、轉速檢測系統(tǒng)均采用無線傳感器和無線數(shù)據采集器進行數(shù)據傳輸、采集，因此，各個無線傳感器和無線數(shù)據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)據采集接口的無線數(shù)據采集器，以添加更多的無線傳感器，擴展系統(tǒng)性能。故障監(jiān)控系統(tǒng)中的各個無線攝像頭分別與無線路由器進行雙向通信，這不僅能簡化布線，而且能提高圖像或視頻數(shù)據的傳輸速度。并且，融合轉速、扭矩和圖像等多參數(shù)對故障情況進行綜合判斷，有利于對故障原因做出更準確的判斷，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替代傳統(tǒng)的操作界面，操作界面上可設置功能上與中斷控制器、無線數(shù)據采集器等實際儀器相似的虛擬儀器以檢驗系統(tǒng)的通信和操作，這大大方便了系統(tǒng)調試，并且，對硬件的兼容性好，為系統(tǒng)升級提供了有利條件。

優(yōu)選的，所述中央控制器內配置有以下模塊：

故障分析模塊，用于實時計算被測轉軸的扭矩值和/或轉速值，根據計算值判斷是否異常，并存儲異常轉軸的地址編碼；

地址匹配模塊，用于存儲各轉軸地址編碼與各無線攝像頭地址編碼的對應關系，能根據異常轉軸的地址編碼查詢出對應無線攝像頭的地址編碼；

拍照指令生成模塊，用于接收與異常轉軸的地址編碼對應的無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，就能在根據扭矩和轉速判斷出異常后再啟動故障監(jiān)控系統(tǒng)進行輔助檢測，而不是采用無線攝像頭對關鍵部位進行不間斷監(jiān)控，這大大降低了無線攝像頭的功耗，也大大節(jié)約了數(shù)據存儲空間。因此，不僅能滿足對故障進行綜合性檢測的需求，而且能大大降低對數(shù)據存儲空間和電能的消耗。

優(yōu)選的，所述中央控制器內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音信息；所述中央控制器還連接有語音播放器；所述移動通信模塊為GSM/GPRS模塊。這樣，能方便現(xiàn)場工作人員根據告警語音信息，及時察覺故障的發(fā)生；還能通過GSM/GPRS模塊發(fā)送告警短信到遠程工作人員的手機上，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

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

進一步的，所述單片機的型號為STM32F103C8T6；所述A/D模數(shù)轉換芯片的型號為ADS1256；所述無線通信模塊為ESP8266無線WiFi模塊。STM32F103C8T6單片機具有較高的可擴展性，能同時兼顧底層應用和物聯(lián)網應用，外部中斷多達256個，支持多種通信方式，這為無線扭矩測量裝置接入互聯(lián)網奠定了基礎。ADS1256模數(shù)轉換芯片可提供±0.001%非線性特性，其無噪聲精度高達23比特，因此，能將應變信號轉換為搞精度的數(shù)字信號，提高測量精度。ESP8266無線WiFi模塊穩(wěn)定性好，具有多種工作模塊，方便網絡的構建，這樣就能通過ESP8266無線WiFi模塊將無線扭矩測量裝置接入互聯(lián)網內，方便管理中心進行數(shù)據統(tǒng)計和分析。

綜上所述，本發(fā)明具有布線簡單，安裝方便，故障檢測準確性高，擴展性能好等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是具體實施方式中的聯(lián)合收割機作業(yè)狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的網絡傳輸結構示意圖；

圖2是具體實施方式中上位機的結構示意圖；

圖3是具體實施方式中上位機中控制器的內部結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和優(yōu)選實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

如圖1所示，一種聯(lián)合收割機作業(yè)狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括配置有LabVIEW系統(tǒng)的上位機、扭矩檢測系統(tǒng)、轉速檢測系統(tǒng)以及故障監(jiān)控系統(tǒng)；所述上位機包括中央控制器，所述中央控制器分別連接有移動通信模塊、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線路由器；

所述扭矩檢測系統(tǒng)包括第一無線數(shù)據采集器以及分別安裝在發(fā)動機轉軸、脫粒滾筒轉軸、輸送轉軸、喂入絞龍轉軸和拔禾輪轉軸上的無線扭矩傳感器；各個無線扭矩傳感器分別與第一無線數(shù)據采集器上對應的采集接口進行無線通信；所述第一無線數(shù)據采集器的數(shù)據發(fā)送接口與所述無線路由器進行通信；

所述轉速檢測系統(tǒng)包括第二無線數(shù)據采集器以及分別安裝在發(fā)動機轉軸、脫粒滾筒轉軸、輸送轉軸、喂入絞龍轉軸和拔禾輪轉軸上的無線角位移傳感器；各個無線角位移傳感器分別與第二無線數(shù)據采集器上對應的采集接口進行無線通信；所述第二無線數(shù)據采集器的數(shù)據發(fā)送接口與所述無線路由器進行通信；

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

上述技術方案中，扭矩檢測系統(tǒng)、轉速檢測系統(tǒng)和故障監(jiān)控系統(tǒng)與上位機之間采用無線通信連接，且扭矩檢測系統(tǒng)、轉速檢測系統(tǒng)均采用無線傳感器和無線數(shù)據采集器進行數(shù)據采集，因此，各個無線傳感器和無線數(shù)據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)據采集接口的無線數(shù)據采集器，以添加更多的無線傳感器，擴展系統(tǒng)性能。故障監(jiān)控系統(tǒng)中的各個無線攝像頭分別與無線路由器進行雙向通信，這不僅能簡化布線，而且能提高圖像或視頻數(shù)據的傳輸速度。并且，融合轉速、扭矩和圖像等多參數(shù)對故障情況進行綜合判斷，有利于對故障原因做出更準確的判斷，以便于工作人員提出更合理的故障解決方案。

本具體實施方式中，所述中央控制器內配置有以下模塊：

故障分析模塊，用于實時計算被測轉軸的扭矩值和/或轉速值，根據計算值判斷是否異常，并存儲異常轉軸的地址編碼；

地址匹配模塊，用于存儲各轉軸地址編碼與各無線攝像頭地址編碼的對應關系，能根據異常轉軸的地址編碼查詢出對應無線攝像頭的地址編碼；

拍照指令生成模塊，用于接收與異常轉軸的地址編碼對應的無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，就能在根據扭矩和轉速判斷出異常后再啟動故障監(jiān)控系統(tǒng)進行輔助檢測，而不是采用無線攝像頭對關鍵部位進行不間斷監(jiān)控，這大大降低了無線攝像頭的功耗，也大大節(jié)約了數(shù)據存儲空間。因此，不僅能滿足對故障進行綜合性檢測的需求，而且能大大降低對數(shù)據存儲空間和電能的消耗。

例如，當故障分析模塊判斷出脫粒滾筒的轉軸出現(xiàn)異常時，地址匹配模塊能根據脫粒滾筒轉軸的地址編碼查詢出安裝在脫粒滾筒轉軸上方的無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)送給無線路由器，無線路由器根據地址編碼將拍照指令發(fā)送給安裝在脫粒滾筒轉軸上方的無線攝像頭，無線攝像頭拍照后回傳給上位機，上位機再對脫粒滾筒轉軸的扭矩值及轉速值進行顯示。

本具體實施方式中，所述中央控制器內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音信息；所述中央控制器還連接有用于播放告警語音信息的語音播放器；所述移動通信模塊為GSM/GPRS模塊。這樣，能方便現(xiàn)場工作人員根據告警語音信息，及時察覺故障的發(fā)生；還能通過GSM/GPRS模塊發(fā)送告警短信到遠程工作人員的手機上，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

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

本具體實施方式中，所述單片機的型號為STM32F103C8T6；所述A/D模數(shù)轉換芯片的型號為ADS1256；所述無線通信模塊為ESP8266無線WiFi模塊。STM32F103C8T6單片機具有較高的可擴展性，能同時兼顧底層應用和物聯(lián)網應用，外部中斷多達256個，支持多種通信方式，這為無線扭矩測量裝置接入互聯(lián)網奠定了基礎。ADS1256模數(shù)轉換芯片可提供±0.001%非線性特性，其無噪聲精度高達23比特，因此，能將應變信號轉換為搞精度的數(shù)字信號，提高測量精度。ESP8266無線WiFi模塊穩(wěn)定性好，具有多種工作模塊，方便網絡的構建，這樣就能通過ESP8266無線WiFi模塊將無線扭矩測量裝置接入互聯(lián)網內，方便管理中心進行數(shù)據統(tǒng)計和分析。

綜上所述，本發(fā)明具有布線簡單，安裝方便，故障檢測準確性高，擴展性能好等優(yōu)點。