基於LabVIEW的聯合收割機作業狀態在線監測系統的製作方法

2023-04-29 15:22:36 1

本實用新型涉及一種用於監測聯合收割機工況的監測系統。

背景技術：

聯合收割機能進行收割、脫粒、分離莖幹、清除雜物等多功能作業，功能部件繁多複雜，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，這勢必導致布線複雜，既不利於安裝，也不便於維修更換。現有技術中，囿於布線的複雜性，因此對聯合收割機作業狀態的監測往往只涉及關鍵轉軸部件的扭矩監測，缺乏對關鍵轉軸部件的轉速監測以及對故障多發生部位的監控。這樣，不利於對聯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。

技術實現要素：

針對上述現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種基於LABVIEW的聯合收割機作業狀態在線監測系統，在簡化布線的同時，能融合多參數對故障情況進行綜合判斷，提高故障監控的準確性，並具有良好的擴展性。

為了解決上述技術問題，本實用新型採用了如下的技術方案：一種基於LABVIEW的聯合收割機作業狀態在線監測系統，包括配置有LabVIEW系統的上位機、扭矩檢測系統、轉速檢測系統以及故障監控系統；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；

所述扭矩檢測系統包括第一無線數據採集器以及分別安裝在發動機轉軸、脫粒滾筒轉軸、輸送轉軸、餵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據採集器上對應的採集接口進行無線通信；所述第一無線數據採集器的數據發送接口與所述無線路由器進行通信；

所述轉速檢測系統包括第二無線數據採集器以及分別安裝在發動機轉軸、脫粒滾筒轉軸、輸送轉軸、餵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據採集器上對應的採集接口進行無線通信；所述第二無線數據採集器的數據發送接口與所述無線路由器進行通信；

所述故障監控系統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、轉速檢測系統和故障監控系統與上位機之間採用無線通信連接，且扭矩檢測系統、轉速檢測系統均採用無線傳感器和無線數據採集器進行數據傳輸、採集，因此，各個無線傳感器和無線數據採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據採集接口的無線數據採集器，以添加更多的無線傳感器，擴展系統性能。故障監控系統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據的傳輸速度。並且，融合轉速、扭矩和圖像等多參數對故障情況進行綜合判斷，有利於對故障原因做出更準確的判斷，以便於工作人員提出更合理的故障解決方案。

採用LabVIEW系統，可在顯示屏上建立圖形化的操作界面來替代傳統的操作界面，操作界面上可設置功能上與中斷控制器、無線數據採集器等實際儀器相似的虛擬儀器以檢驗系統的通信和操作，這大大方便了系統調試，並且，對硬體的兼容性好，為系統升級提供了有利條件。

優選的，所述中央控制器內配置有告警信息生成模塊，所述告警信息生成模塊用於生成告警簡訊和告警語音信息；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，能方便現場工作人員根據告警語音信息，及時察覺故障的發生；還能通過GSM/GPRS模塊發送告警簡訊到遠程工作人員的手機上，實現遠程監控。

優選的，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模數轉換晶片，所述A/D模數轉換晶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模數轉換晶片的型號為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網際網路奠定了基礎。ADS1256模數轉換晶片可提供±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位訊號，提高測量精度。ESP8266無線WiFi模塊穩定性好，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網際網路內，方便管理中心進行數據統計和分析。

綜上所述，本實用新型具有布線簡單，安裝方便，故障檢測準確性高，擴展性能好等優點。

附圖說明

圖1是具體實施方式中基於LABVIEW的聯合收割機工況監測系統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。

具體實施方式

下面結合附圖和優選實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

如圖1所示，一種基於LabVIEW的聯合收割機作業狀態在線監測系統，包括配置有LabVIEW系統的上位機、扭矩檢測系統、轉速檢測系統以及故障監控系統；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、中斷控制器以及基於LabVIEW的觸摸顯示屏；所述中斷控制器連接有無線路由器；

所述扭矩檢測系統包括第一無線數據採集器以及分別安裝在發動機轉軸、脫粒滾筒轉軸、輸送轉軸、餵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據採集器上對應的採集接口進行無線通信；所述第一無線數據採集器的數據發送接口與所述無線路由器進行通信；

所述轉速檢測系統包括第二無線數據採集器以及分別安裝在發動機轉軸、脫粒滾筒轉軸、輸送轉軸、餵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據採集器上對應的採集接口進行無線通信；所述第二無線數據採集器的數據發送接口與所述無線路由器進行通信；

所述故障監控系統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、轉速檢測系統和故障監控系統與上位機之間採用無線通信連接，且扭矩檢測系統、轉速檢測系統均採用無線傳感器和無線數據採集器進行數據採集，因此，各個無線傳感器和無線數據採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據採集接口的無線數據採集器，以添加更多的無線傳感器，擴展系統性能。故障監控系統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據的傳輸速度。並且，融合轉速、扭矩和圖像等多參數對故障情況進行綜合判斷，有利於對故障原因做出更準確的判斷，以便於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告警信息生成模塊，所述告警信息生成模塊用於生成告警簡訊和告警語音信息；所述中央控制器還連接有用於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，能方便現場工作人員根據告警語音信息，及時察覺故障的發生；還能通過GSM/GPRS模塊發送告警簡訊到遠程工作人員的手機上，實現遠程監控。

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模數轉換晶片，所述A/D模數轉換晶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模數轉換晶片的型號為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網際網路奠定了基礎。ADS1256模數轉換晶片可提供±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位訊號，提高測量精度。ESP8266無線WiFi模塊穩定性好，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網際網路內，方便管理中心進行數據統計和分析。

綜上所述，本實用新型具有布線簡單，安裝方便，故障檢測準確性高，擴展性能好等優點。