【摘要】 本文將針對拖拉機牽引性能測試過程中，在被試車和負荷車之間，如果以有線方式連接極易出現(xiàn)諸多不便。設(shè)計無線通信技術(shù)用于車輛牽引性能測試，通過靜態(tài)和動態(tài)對比試驗可以看出，雖然在測試過程中的牽引性能測試系統(tǒng)振動會對無線通信系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響，但仍然能夠滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性需求。無線通信技術(shù)無論是在發(fā)展速度還是應(yīng)用領(lǐng)域，都已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的固定通信技術(shù)，被廣泛用于各行各業(yè)。

【關(guān)鍵詞】 拖拉機;牽引性能測試;無線通信技術(shù);應(yīng)用

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.05.014

The Application of Wireless Communication Technology in Tractor Traction Performance Test

LI Cheng-lin

（Weifang Jiapeng Technology Co.，Ltd.，Weifang 261206，China）

Abstract： This article will aim at the process of tractor traction performance test，if the test vehicle and the load vehicle are connected in a wired manner，it is very easy to cause many inconveniences. Design of wireless communication technology for vehicle traction performance test. Through static and dynamic comparison tests，it can be seen that although the vibration of the traction performance test system during the test will affect the stability of the wireless communication system，it can still meet the system stability requirements. The wireless communication technology has surpassed the traditional fixed communication technology in both the development speed and the application field，and has been widely used in all walks of life.

Key words： tractor;traction performance test;wireless communication technology;application

拖拉機作為一種常用的農(nóng)業(yè)機械，在其鑒定和質(zhì)檢的過程中，牽引試驗是評價拖拉機性能的重要指標之一。拖拉機牽引性能試驗時，需要同時在兩臺拖拉機（牽引車與負荷車）上同時開展，各類傳感器也需要同時安裝在這兩臺車輛的不同部位，通過信號線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器上，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端。數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理終端之間通過RS-232或者USB接口進行有線連接，各類線纜多達十余條。這些線纜不僅需要花費大量時間去連接，在開展試驗的過程中，也極易由于拉伸過度出現(xiàn)故障。另外，試驗人員處于拖拉機駕駛室內(nèi)狹小的空間里，對于數(shù)據(jù)處理器終端操作有著諸多不便之處。基于這些問題，本文將就無線通信技術(shù)在拖拉機牽引性能測試時的應(yīng)用情況進行綜述。

1 無線通信方案設(shè)計

通常情況下，拖拉機牽引性能測試時被試車和負荷車之間的最大有效距離為15 m，采用頻率設(shè)定為10 Hz，測試時選取專業(yè)的空曠試驗場，在這種試驗場場地內(nèi)分布有大量的無線節(jié)點，這些節(jié)點安裝有監(jiān)視器、加載控制器以及數(shù)據(jù)采集器等。

本項目設(shè)計時采用主機廣播，半雙工通信來作為無線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸形式，這種通信方式有著良好的擴展性，可滿足測試時多數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)男枨?。另外，為了滿足無線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸速率低、通信距離近的要求，在發(fā)射模塊選擇時采用了高斯頻調(diào)制方式，利用車載電源和逆變電源作為主機和從機的電源，有效解決了電源穩(wěn)定和充足的問題。

1.1 測試車輛子系統(tǒng)

拖拉機牽引性能試驗是指對拖拉機在特定路面上穩(wěn)定運行時，滑轉(zhuǎn)率、車速、牽引性能、油耗、牽引效率等多個指標在隨著遷移率發(fā)生改變而出現(xiàn)的規(guī)律進行檢測。因此，在測試的過程中，場地內(nèi)分布的數(shù)據(jù)采集器會將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機上，上位機對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析后將相關(guān)指令傳送到監(jiān)視器上，監(jiān)視器顯示出當前的試驗狀態(tài)、檔位以及操作指令，指導被試車的駕駛員根據(jù)指令要求完成操作。

1.2 負荷車子系統(tǒng)

負荷車子系統(tǒng)為測試車輛提供所需的牽引負荷。在測試過程中，負荷車通過動力輸出軸安裝電渦流緩速器，以達到負載可控的目的。在設(shè)計無線通信系統(tǒng)時，整個測試系統(tǒng)以上位機作為數(shù)據(jù)處理、顯示和記錄的中心，將數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的實時測量數(shù)據(jù)進行接收和復雜處理，發(fā)送操作命令到監(jiān)視器和加載控制器。電源采用直流穩(wěn)壓電源，監(jiān)視器II會通過無線通信模塊來接受上位機發(fā)生的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便于駕駛員能夠及時完成相關(guān)指令。

2 多機無線通信硬件設(shè)計

上位機如果選擇使用筆記本電腦，操作會更簡便一些。里面包含兩個無線通信模塊，能夠在測試過程中快速接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信息，這兩個無線通信模塊與網(wǎng)關(guān)之間可以通過串口進行連接。在方便管理的情況下，監(jiān)視器和加載控制器可以使用目前通用的工業(yè)級別顯示器，利用RS232串口與無線通信模塊相關(guān)連接，數(shù)據(jù)采集器可以通過串口和外置的無線通信模式同時進行連接。

設(shè)計完成后，對數(shù)據(jù)采集器工作過程中的各個采集通道，針對數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_度進行速度和穩(wěn)定性的檢驗。在進行牽引性能測試前先對各個通道進行計量，計量時牽引力檢測通道用作計量通道，以驗證模擬量轉(zhuǎn)換的精確性。以0～5 V為量程，在量程內(nèi)均勻設(shè)置20個檢測點。在檢測過程中，數(shù)據(jù)采集器通過無線通信通道將預(yù)置電壓發(fā)送給上位機，上位機將數(shù)據(jù)整理后發(fā)送給監(jiān)視器II。當下位機接收到上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包后，如數(shù)據(jù)校驗無錯誤，則向上位機返回應(yīng)答碼0xBB;如果數(shù)據(jù)校驗存在錯誤，則向上位機發(fā)生應(yīng)答碼0xEE，通信結(jié)束。上位機在接收到應(yīng)答碼后對其進行判斷，如數(shù)據(jù)傳輸成功，則結(jié)束本次通信;如果數(shù)據(jù)傳送存在錯誤，則重新交握。

通過測定，牽引率采集通道檢驗過程中最大的誤差為3 mV，而系統(tǒng)線性度最大誤差與量程的比值是0.06%，表示采集通道數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性較好，數(shù)據(jù)采集準確性較高。

3 無線通信性能試驗及分析

3.1 靜態(tài)試驗

無線通信設(shè)備靜態(tài)試驗場是拖拉機牽引性能的試驗場。相關(guān)參數(shù)設(shè)置為：無線通信模塊工作頻率433 MHz，接收靈敏度設(shè)置為-124 dBm，發(fā)生功率設(shè)置為28 dBm，其他參數(shù)設(shè)置為：16信道，9600 bit/d串口波特率和空中波特率。測試時由不同的測試人員手持上位機和下位機，設(shè)備距離地面的高度設(shè)定為1.5 m。上位機與下位機的距離逐漸擴大，在此期間，下位機每隔1 s接受1次上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，如果下位機出現(xiàn)明顯錯誤時則停止測試。結(jié)果表明，該無線通信系統(tǒng)的最大有效接收距離為520 m，在此距離內(nèi)，各下位機能準確、穩(wěn)定地接收上位機發(fā)送的各數(shù)據(jù)組。

3.2 動態(tài)試驗

將設(shè)計好的無線通信設(shè)備嵌入到拖拉機牽引性能測試系統(tǒng)中，相關(guān)參數(shù)保持不變，根據(jù)牽引試驗要求開展動態(tài)牽引試驗，對無線通信與有線通信所得的相關(guān)數(shù)據(jù)進行對比，可以看出，有線通信與無線通信的最大相對誤差為0.98%，為發(fā)動機油耗儀精度（0.5%）所導致，與本次系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信發(fā)生并沒有直接關(guān)系。由此可見，無線通信在用于拖拉機牽引性能動態(tài)試驗時功能正常，未出現(xiàn)數(shù)據(jù)損壞和丟失的情況，測試效率有所提高。

4 結(jié)論

在靜態(tài)試驗中，設(shè)置上位機與下位機的通信距離為15 m，結(jié)果顯示，靜態(tài)試驗的數(shù)據(jù)接受率可以達到100%，而動態(tài)試驗數(shù)據(jù)的接受率則穩(wěn)定在97%以上，由此可見，負荷車和被測車輛的振動雖然在一定程度上影響了無線通信的穩(wěn)定性，但仍能滿足正常的通信要求。拖拉機牽引試驗采用的無線通信技術(shù)實現(xiàn)了兩車多機通信，提高了測試車輛的機動性，而且網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和可擴展性良好，為虛擬控制技術(shù)用于拖拉機性能牽引測試系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

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【作者簡介】

李成林，男，1985年出生，工程師，學士，研究方向為農(nóng)業(yè)機械。