一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统技术方案

一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，包括数据采集机构、现场管理机构和WEB服务机构，所述WEB服务机构包括远程监控终端和数据服务器，所述现场管理机构包括路由器和计算机，所述数据采集机构为通过ZigBee网络构建的由汇聚节点和感应节点组成的无线传感器网络。本发明专利技术提供的一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，可进行整车最大负荷下热平衡、热管理、爬坡性能、牵引性能等方面的试验，以全面评价被试样机的牵引性能和经济性。此外，将ZigBee无线通信技术与拖拉机检测系统结合，不但提高了测试精度与试验效率，而且能有效解决由于布线复杂导致的系统抗干扰能力差、工作不稳定等问题。

A traction performance test system of large power tractor based on ZigBee Technology

A large power tractor traction performance test system based on ZigBee technology, including data collection mechanism, site management mechanism and WEB services, the WEB services including remote monitoring terminal and data server, the site management mechanism including router and computer, the data acquisition mechanism is constructed through ZigBee network composed of convergence the nodes and sensor nodes in wireless sensor networks. The invention provides a large power tractor traction performance test system based on ZigBee technology for vehicle under maximum load of heat balance, heat management, climbing performance, traction test performance, to evaluate the performance and economy of sample by the traction machine. In addition, the combination of technology and tractor ZigBee wireless detection system, not only improves the test accuracy and test efficiency, and can effectively solve the problem of the anti-interference ability of system wiring complex due to poor, unstable work etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能检测领域，具体的说是一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统。
技术介绍
大功率拖拉机一般是指发动机功率73.5kW(100马力)以上的拖拉机。大功率牵引负荷测试车测试系统的研究，对提高行业自主开发能力，加快新产品开发和研制质量，缩短产品研发周期，加快科技成果产业化步伐，推动行业产品结构调整和新的经济增长点的形成，抵御国外技术壁垒将起到积极的推动作用。现有的拖拉机测试系统布局多为有线通信方式，如485总线、CAN总线等，虽然具有设备互操作性好、抗干扰能力强等优点，但存在采样点分散、布线繁琐，不利于系统维护和布局变动。而近年来ZigBee技术凭借其功耗低，可靠性高，传感器节点位置易于改变和节点数目便于增删等优势得到了飞速发展。但目前尚未见ZigBee无线通信技术与拖拉机牵引性能检测系统相结合的相关报道。现有的产品检测手段，对于73.5kW特别是88.24kW（120马力）以上的大功率拖拉机产品存在研发手段滞后，测试技术、试验设施落后问题，主要表现在，无法准确实现牵引性能的测试、动力换挡性能的测试、湿式离合器性能的测试等，成为制约国内大功率轮式拖拉机发展的关键因素。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，ZigBee无线通信技术与拖拉机牵引性能检测系统相结合，不但提高了测试精度与试验效率，而且解决了由于布线复杂导致的系统抗干扰能力差、工作不稳定等问题。该测试系统具有抗干扰能力强、工作稳定和有利于系统维护的特点。本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，包括数据采集机构、现场管理机构和WEB服务机构，所述WEB服务机构包括远程监控终端和数据服务器，所述现场管理机构包括路由器和计算机，所述数据采集机构为通过ZigBee网络构建的由汇聚节点和感应节点组成的无线传感器网络，其中，所述感应节点由设置在拖拉机上的用于对拖拉机性能参数进行数据采集和数据转换的传感器、与传感器通过GPIO接口或者外接的A/D转换器连接的微处理器、均与微处理器相连接的无线传感器网络设备和液晶显示屏组成，传感器上裹设有保护装置，所述汇聚节点通过ZigBee网络将采集的数据信息传输给现场管理机构，现场管理机构向相应的拖拉机牵引执行器发送控制指令，且现场管理机构通过计算机经路由器将接收的数据信息传送至WEB服务机构的数据服务器，同时在远程监控终端上实时观测数据。作为一种优选方案，所述传感器包括牵引力传感器、温度传感器、压力传感器、驱动轮转数传感器和发动机转速传感器。作为一种优选方案，所述保护装置包括固定座，固定座的中心位置设有贯通其上下端面的通孔，固定座上设有至少两个位于通孔两侧的固定孔，固定座上设有罩设在通孔上方的罩壳，罩壳内部为与通孔尺寸相匹配的用于容纳传感器的空腔，且在罩壳的外表面遮覆有弹性保护层。作为一种优选方案，罩壳内壁中靠近其顶壁的位置密封设置有弹性隔板，该弹性隔板与罩壳顶壁之间形成缓冲腔，缓冲腔内设有一组缓冲碟簧，缓冲碟簧的两端分别与罩壳的顶壁和弹性隔板连接。作为一种优选方案，所述微处理器采用32位ARM7处理器LPC2131芯片，微处理器通过GPIO接口负责传感器的工作控制，处理、显示输出和发送采集的数据后由无线传感器网络设备构建自组织无线网络，接收指令和发送采集的数据，所述无线传感器网络设备为SZ05无线嵌入式数据通信模块；液晶显示屏负责拖拉机性能参数的现场显示。作为一种优选方案，所述微处理器采用12位8通道单端/4通道差分A/D转换器MAX186作为外接A/D转换器，微处理器通过该A/D转换器负责传感器的工作控制，处理、显示输出和发送采集的数据，通过液晶显示屏现场显示拖拉机性能参数。作为一种优选方案，所述现场管理机构为一台安装有数据监测软件的计算机。作为一种优选方案，所述数据监测软件包括无线通信控制模块、数据与信息管理模块和数据传输模块，其中，无线通信控制模块利用串口控制汇聚节点以点对点的模式向构成数据采集机构的无线传感器网络的节点发布指令，无线传感器网络中的节点以主从模式对汇聚节点进行响应；数据与信息管理模块完成节点关系映射、采样时间频率、后台数据库连接，实现对拖拉机基础信息的管理、数据的采集、查询、图形显示和统计；数据传输模块负责将现场管理机构所采集的数据通过计算机经路由器发送至WEB服务机构的数据服务器。采用直流电力测功机，保证最大牵引力196kN（20t）的实现；研发基于无线通信技术的拖拉机牵引性能测试系统，可进行整车最大负荷下牵引性能等方面的试验，以全面评价被试样机的牵引性能。将ZigBee无线通信技术与拖拉机检测系统结合，不但提高了测试精度与试验效率，而且能有效解决由于布线复杂导致的系统抗干扰能力差、工作不稳定等问题。基于对无线传感器网络检测系统特性的分析，对大功率拖拉机牵引性能无线测试系统进行了研发，并利用多传感器信息融合可提高目标可探测性，使整个检测系统的性能得到提高。有益效果：（1）本专利技术提供的一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，该测试系统主要包括数据采集机构、现场管理机构和WEB服务机构三部分。设计基于ZigBee的拖拉机牵引性能测试系统，可进行整车最大负荷下热平衡、热管理、爬坡性能、牵引性能等方面的试验，以全面评价被试样机的牵引性能和经济性。此外，将ZigBee无线通信技术与拖拉机检测系统结合，不但提高了测试精度与试验效率，而且能有效解决由于布线复杂导致的系统抗干扰能力差、工作不稳定等问题；（2）本专利技术提供的一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，考虑到传感器在拖拉机的牵引性能测试中可能受到过载冲击，故在相应的传感器上裹设保护装置，该保护装置的弹性保护层和罩壳形成双层保护结构，罩壳一方面包裹在传感器表面，对传感器形成初级保护，在受到过载冲击下，罩壳外的弹性保护层进一步对过载力起到缓冲作用，消缓对传感器的冲压，进一步保护传感器；另外，在将该装置配合传感器安装到机体相应位置后，考虑到传感器底面与机器接触，为了避免在该保护装置内腔可能产生的过载冲压力，故在罩壳内设置缓冲腔和缓冲碟簧，两者配合可消缓内腔中可能产生的冲压力，进一步保护传感器，整体结构简单，易于安装，不仅可以起到全方位保护传感器的作用，而且封闭式结构较为坚固耐冲击。附图说明图1为本专利技术的拓扑结构图；图2为本专利技术的感应节点硬件结构示意图；图3为本专利技术中传感器的保护装置结构示意图；附图标记：1、远程监控终端，2、数据服务器，3、路由器，4、计算机，5、汇聚节点，6、感应节点，601、传感器，602、微处理器，603、无线传感器网络设备，604、液晶显示屏，7、数据采集机构，8、现场管理机构，9、WEB服务机构，10、保护装置，11、通孔，12、固定座，13、固定孔，14、罩壳，15、弹性保护层，16、弹性隔板，17、缓冲腔，18、缓冲碟簧。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例以本专利技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，包括数据采集机构7、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，包括数据采集机构（7）、现场管理机构（8）和WEB服务机构（9），其特征在于：所述WEB服务机构（9）包括远程监控终端（1）和数据服务器（2），所述现场管理机构（8）包括路由器（3）和计算机（4），所述数据采集机构（7）为通过ZigBee网络构建的由汇聚节点（5）和感应节点（6）组成的无线传感器网络，其中，所述感应节点（6）由设置在拖拉机上的用于对拖拉机性能参数进行数据采集和数据转换的传感器（601）、与传感器（601）通过GPIO接口或者外接的A/D转换器连接的微处理器（602）、均与微处理器（602）相连接的无线传感器网络设备（603）和液晶显示屏（604）组成，传感器（601）上裹设有保护装置（10），所述汇聚节点（5）通过ZigBee网络将采集的数据信息传输给现场管理机构（8），现场管理机构（8）向相应的拖拉机牵引执行器发送控制指令，且现场管理机构（8）通过计算机（4）经路由器（3）将接收的数据信息传送至WEB服务机构（9）的数据服务器（2），同时在远程监控终端（1）上实时观测数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，包括数据采集机构（7）、现场管理机构（8）和WEB服务机构（9），其特征在于：所述WEB服务机构（9）包括远程监控终端（1）和数据服务器（2），所述现场管理机构（8）包括路由器（3）和计算机（4），所述数据采集机构（7）为通过ZigBee网络构建的由汇聚节点（5）和感应节点（6）组成的无线传感器网络，其中，所述感应节点（6）由设置在拖拉机上的用于对拖拉机性能参数进行数据采集和数据转换的传感器（601）、与传感器（601）通过GPIO接口或者外接的A/D转换器连接的微处理器（602）、均与微处理器（602）相连接的无线传感器网络设备（603）和液晶显示屏（604）组成，传感器（601）上裹设有保护装置（10），所述汇聚节点（5）通过ZigBee网络将采集的数据信息传输给现场管理机构（8），现场管理机构（8）向相应的拖拉机牵引执行器发送控制指令，且现场管理机构（8）通过计算机（4）经路由器（3）将接收的数据信息传送至WEB服务机构（9）的数据服务器（2），同时在远程监控终端（1）上实时观测数据。2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，其特征在于：所述传感器（601）包括牵引力传感器、温度传感器、压力传感器、驱动轮转数传感器和发动机转速传感器。3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，其特征在于：所述保护装置（10）包括固定座（12），固定座（12）的中心位置设有贯通其上下端面的通孔（11），固定座（12）上设有至少两个位于通孔（11）两侧的固定孔（13），固定座（12）上设有罩设在通孔（11）上方的罩壳（14），罩壳（14）内部为与通孔（11）尺寸相匹配的用于容纳传感器（601）的空腔，且在罩壳（14）的外表面遮覆有弹性保护层（15）。4.根据权利要求3所述的一种基于ZigBee技术的大功率拖拉机牵引性能测试系统，其特征在于：罩壳（14）内壁中靠近其顶壁的位置密封设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伏，李京忠，苑伟，王俊，陈俊杰，邱兆美，王亚飞，王甲甲，徐锐良，韩建刚，王凤雨，徐瑞，刘惠，高波，张国英，陈志强，赵矿伟，王唯，刘红梅，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41