农机具田间作业功耗实时遥测技术及装备的研究开发

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1、农机具田间作业功耗实时遥测技术及装备的研究开发彭卓敏，袁栋，朱继平，丁艳（农业部南京农业机械化研究所，南京市，210014）摘要：目前，国内农机具田间作业功耗（扭矩、转速）的测试基本上采用集流环传感器、、有线传输的测试。由于机具作业时，处于移动状态，工况不定、环境恶劣、参数变化较大等原因，功耗测试往往比较困难，既是测出来也不准确。本文采用了先进的数学耦合式传感器，研究开发了信号调制发射、接收系统和数据采集、分析处理专用软件，形成了可实现500m距离数据无线传输的农机具田间作业功耗实时遥测技术装备。通过实际应用测试，其功能、技术和精度指标大

2、大超过了设计要求，系统运转平稳、测试精度高，操作安全方便，可满足农机具田间作业功耗测试要求，解决了测试难或测不准的问题。关键词：农机具；作业功耗；实时遥测；技术装备1国内外农机具田间作业功耗测试技术的现状与发展农机具产品在田间实际工作中的功率（扭矩、转速）输出、机械振动、拉压力、油耗等指标的大小是考核、评价农机具主要性能和节能减排的重要参数，是研究设计和质量监督的主要依据。由于农机田间作业时处于移动状态，作业工况不定、环境恶劣、参数变化较大、传感器安装困难等原因，对这些参数的测试往往比较困难，既是测出来也不准确，实际只是凭经验估测或估算。

3、国外现在已采用先进的数字遥测测试分析技术，采用数学耦合式传感器实时采集转速、扭矩数据，测试机具品种达二百个以上，可满足各种农机具及工程机械的测试需要。国内目前对农机作业功耗的测试技术还较落后，基本上采用集流环传感器有线传输的测试，传感器形式少，精度差，连接结构复杂，不能满足国内产品高质量、高精度测试的需要，特别是与传感器配套使用的软件极少，更不能进行实时采集分析。测试方法上都是采用有线传输的线测方式，测试人员携带测试仪跟随作业机具一起移动，设备安装和人员测试条件受到很大限制，较难推广应用。近几年，虽有单位开展数字遥测分析研究开发，但由于实

4、时无线数传的速度慢、距离短，达不到要求而中止。现有采用蓝牙射频技术在短距离内实现无线数据传输和采用GPRS通讯技术实现数据无线传输的农机测试系统的研究和报道，这种技术传输速度和传输精度可满足测试要求，但蓝牙射频技术传输距离短，满足不了田间作业要求，GPRS通讯技术使用时需基于通信协议和实时信号的无线传输用户系统，测试时需支出数据流量的通讯成本，在一些区域还会受到网络覆盖面的限制和因通讯质量影响而出现的数据丢失或失准现象，田间作业5.1-9,,services,andmakethecitymoreattractive,strengtheni

5、ngpublictransportinvestment,establishedasthebackboneoftheurbanrailtransitmulti-level,multi-functionalpublictransportsystem,thusprotectingtheregionalpositionandachieve9测试将受到一定的限制。农业部南京农业机械化研究所利用信号调制发射接收系统原理研究开发的数字遥测装备，可在一定距离范围内实时接收农机作业功耗等测试数据，不受外界通讯系统的影响，没有测试通讯成本，传输距离、传输速度

6、和传输精度可满足测试要求，并已开发形成了一套有自主知识产权的遥测技术装备。2农机具田间作业功耗实时遥测技术系统原理及技术参数2.1系统的组成与基本原理整套系统由传感器、发射装置、接收装置、抗混滤波器、分析处理电脑、打印机等组成。通过安装在被测对象上的传感器输出电信号，传到无线发射装置，采用FSK调制方式发射到无线接收装置，通过信号调理器，传到采集卡，再经数据采集和计算机处理，可现场实时显示或输出测试结果。系统结构框图见图1，系统原理框图见图2。图1系统结构框图转速传感器扭矩传感器发射模块射频天线传感器射频天线接收模块电脑≤500m图2系统

7、原理框图2.2系统功能及主要技术数据本系统配功耗（扭矩、转速）等六路不同结构、不同连接方式、不同功能的传感器，进行功耗（扭矩、转速）等参数的信号采集，二路通道信号实时无线数传，传输距离500米，并可实现数据无线传输和有线传输两种方式的转换。数据处理可进行计算机控制的实时时域波形等多窗口和多信号显示、数据记录、时域波形、功率谱密度、概率密度、频谱等多参数分析、处理、绘制曲线图表、直接打印输出报告等。系统装置采用模块式配置，可安装于测试车上，形成农机具数据采集处理流动测试平台。系统主要技术数据：（1）无线传输最大距离：500米，相对误差≤2.

8、5%；（2）扭矩转速重复性标准差：扭矩≤1.3N.m；转速≤2.5r/min；（3）扭矩相对误差：有线≤1.5%；无线≤2%；（45.1-9,,services,andmakethecitym