摘要：針對拖拉機牽引性能測試系統中，被試車與負荷車之間有線連接繁雜、工作可靠性低及機動性差的問題，采用無線通信技術開發了兩車多機通信功能，增強了試驗車輛機動性。對自制的數據采集器進行了模擬量通道檢測，牽引力通道信號最大誤差為3mV，系統線性度為0.06%。靜態試驗結果表明：在良好通信條件下，系統能夠進行準確穩定的數據傳輸，最大有效傳輸距離為520m。動態試驗結果表明：在兩車相距15m范圍內，性能測試系統能夠實時進行數據采集、交換及管理。被試拖拉機在無線通信與有線通信測試條件下，試驗性能參數最大相對誤差為0.98%，此誤差在傳感器精度范圍內。靜動態對比試驗結果表明：牽引性能測試系統的振動對無線通信系統的穩定性有一定影響，動態試驗數據接收率為97.36%，能夠滿足系統穩定性要求。

　　關鍵詞：無線通信技術;拖拉機;牽引性能測試;通信協議;負荷車

　　通信工程師論文范文：基于數字電子技術下的通信網絡研究

　　進入21世紀后，通信網絡技術得到了高速發展，并逐漸向著數字化和智能化的方向發展，對人民群眾的生活生產帶來了極大的便利。下面文章簡單介紹了數字電子技術的發展情況以及通信網絡的優勢，并對基于數字電子技術下發展的通信網絡應用進行分析，希望通過對數字電子技術的應用研究，為該領域的技術發展提供方案參考。

　　0引言

　　牽引特性試驗是拖拉機的重要性能及其最終評價依據。牽引性能測試系統能夠對試驗牽引特性進行精確測量[1]，測試系統包括被試車子系統和負荷車子系統。21世紀前，美國內布拉斯加拖拉機實驗室、英國農業工程研究所、日本農業機械化研究所、中國農業機械化科學研究院、中國洛陽拖拉機研究所及美國迪爾公司等國內外少數拖拉機試驗站和生產企業，對牽引性能測試系統進行了研發，但由于傳感器技術和測試技術相對落后，負荷車與被試車之間均采用有線連接[2]。進入21世紀，對牽引性能測試系統的研究主要集中在負荷車功率的提升、吸功裝置與負荷車動力的匹配、先進控制算法在負荷車加載系統中的應用、負荷車傳動系統布置及負荷車多功能性的開發方面[3-4]。

　　廈門市產品質量監督檢驗院研發的300kN負荷車，在負荷車與被試車之間仍沿用有線連接[5]。中國汽車工程研究院股份有限公司和國家拖拉機質量監督檢驗中心對負荷車的性能進行了升級，但對負荷車與被試車之間信息傳輸方式的研究未見報道[6-7]。有線傳輸雖然在數據傳輸速率、數據傳輸可靠性、安全性及成本方面具有一定的優勢[8]，但被試車與負荷車之間繁雜的有線連接，降低了測試系統機動性，阻礙了系統功能擴展。布線質量也會對系統工作可靠性產生較大影響。無線通信技術的優勢在于系統布線簡單，設備機動性強，可擴展性好[9-11]，很大程度上可改善拖拉機牽引性能測試系統的現狀。因此，本文將無線通信技術應用到拖拉機牽引性能測試系統中，實現信號采集與數據短距離無線傳輸，利用嵌入式技術開發試驗監測終端，使系統集成簡單，測量精準，對測試條件的變化適應性增強。

　　1無線通信方案設計

　　拖拉機牽引性能測試系統中負荷車與被試車最大間距為15m，系統采樣頻率為10Hz。試驗環境為空曠試驗場，無線節點覆蓋整個測試系統，包括監視器、加載控制器及數據采集器，因此，該系統屬于短距離低頻率兩車多機通信。被試車為低速牽引類工程車輛，負荷車由某型號拖拉機改裝而成�；�于ModBus網絡構架，上位機、數據采集器、監視器及加載控制器間采用主機廣播半雙工通信方式進行無線數據傳輸，可以支持247個遠程從機，且具有良好的擴展性[12-14]。該無線網絡通信距離短，數據傳輸速率較低，因此，發射模塊采用高斯頻移鍵控(Gaussfrequencyshiftkeying，GFSK)調制方式，具有良好的抗噪抗衰性。主、從機電源為車載電源和逆變電源，能量充足，因此，發射模塊的發射功率能夠確保信號準確傳輸。

　　1.1被試車子系統

　　拖拉機試驗牽引特性指被試車在一定路面條件下穩定工作時，滑轉率、車速、牽引功率、油耗量和牽引效率隨牽引力的變化規律。因此，被試車子系統主要對被試車進行參數測量，包括發動機轉速、發動機油耗、理論車速、實際車速及牽引力。數據采集器將各傳感器信號采集并發送至上位機，監視器Ⅰ接收上位機指令，顯示試驗狀態、測試擋位及操作命令，便于被試車駕駛員做出相應的操作。

　　數據采集器作為主要無線節點，有1個模擬信號通道和5個數字信號通道。牽引力通道內置信號調理放大電路，通過12位模數(analog�瞭o�瞕igital，AD)轉換器轉換為數字信號，測量誤差小于0.1%，采樣頻率不小于30kHz。車速通道外接全球定位系統(globalpositionsystem，GPS)車速傳感器，測速周期小于0.5s，誤差小于0.1%，每脈沖4mm標定，連續測量距離不小于67km。發動機轉速通道外接晶體管�簿�體邏輯(transistor�瞭ransistorlogic，TTL)電平，測速周期小于0.5s，誤差小于0.1%。左�灿因寗虞嗈D數通道與油耗通道均外接TTL電平，具備加減計數和防抖動功能，連續正向計數不小于1.6×107個脈沖，不會發生溢出。

　　1.2負荷車子系統

　　負荷車子系統提供被試車需要的牽引載荷，通過動力輸出軸加裝電渦流緩速器實現可控加載。負荷車加裝設備有逆變器、直流穩壓電源、電渦流緩速器及其控制裝置等。上位機是整個測試系統的數據處理、顯示、記錄中心，負責將數據和操作命令發送至監視器和加載控制器，并接收數據采集器發送的實時測量數據。直流穩壓電源由變壓器、濾波器、整流電路和穩壓電路組成，接收加載控制器的控制信號，調節電渦流緩速器的輸入電壓，改變電渦流緩速器的加載轉矩。逆變器為直流穩壓電源、上位機及顯示器等設備供電。監視器Ⅱ通過無線通信模塊接收上位機數據，便于駕駛員對負荷車做出相應的操作。

　　2多機無線通信硬件設計

　　上位機為筆記本電腦，由兩個無線通信模塊組成網關發送和接收數據，上位機與網關通過串口連接。監視器及加載控制器采用工業級顯示器，配置WindowsCE操作系統，通過RS232串口與無線通信模塊連接。數據采集器通過串口與外置無線通信模塊連接。發動機油耗儀在小流量的情況下會出現抖動現象，造成計數不準或計數器溢出，因此，設計了加/減計數器，可實現準確計數，提高了測量精度。采用嵌入式技術對監視器及加載控制器外圍電路進行了設計，保證其穩定工作。為檢驗數據采集器各采集通道數據傳輸的穩定性、準確性及采集精度，對各通道進行了計量。

　　以牽引力采集通道為計量通道，對模擬量轉換精度進行了檢驗。選取0～5V為測量量程，在量程內設定20個測量點，數據采集器將預設電壓值無線發送至上位機，上位機將數據發送至監視器Ⅱ。牽引力采集通道計量結果如表2所示。由表2可知：牽引力采集通道檢測最大誤差為3mV，系統線性度最大誤差與量程的比值為0.06%。

　　3無線通信協議制定及軟件開發

　　基于RS232串行通信方式，制定了上位機與監視器Ⅰ、監視器Ⅱ和監視器Ⅲ之間的數據傳輸協議。上、下位機采用主從結構和點對點通信模式，上位機采用查詢方式、下位機采用中斷方式接收數據。①上位機發送交握信號(0xAA)，等待應答碼。②下位機收到交握信號后，若信號正確，則發送0xAA作為應答，并等待接收數據包;否則，發送0xEE作為應答，等待接收下一循環交握信號。③上位機收到應答碼后，若交握成功，則發送38字節的數據包，等待接收應答碼;若交握失敗，則重新聯絡，當連續10次交握失敗，輸出提示信息，通信結束。④下位機收到數據包后，如果數據校驗正確，則返回應答碼0xBB;若數據校驗有誤，則返回應答碼0xEE，通信結束。⑤上位機收到應答碼后進行判斷，若數據傳送成功，則本次通信結束;若通信不正確，則重新交握。基于定制的無線通信協議，以VS2005軟件為開發工具，在VB.NET編程環境下利用SerialPort控件實現了多機無線通信功能。開發了測試系統上位機數據采集軟件，對試驗進程進行實時監測。

　　5結論

　　將拖拉機測試技術與無線通信技術相結合，開發了拖拉機牽引性能測試系統上位機測試軟件、下位機數據采集器及監視器無線通信功能。采用無線技術進行兩車多機通信，改善了系統物理連接，增強了試驗車輛機動性。靜態試驗與動態試驗結果驗證了無線通信性能良好，在設定條件下，數據最大有效接收距離可達520m，動態試驗數據接收率為97.36%。由于無線通信網絡具有良好的穩定性和擴展性，因此，為進一步研究虛擬儀表技術在拖拉機牽引特性測試系統中的應用奠定了基礎。

　　參考文獻：

　　[1]李忠利，閆祥海，周志立.負荷車電渦流緩速器加載控制系統研究[J].西安交通大學學報，2018，52(3)：126-131.

　　[2]陳俊杰，趙全欣，吳耘.國內外負荷車概況[J].拖拉機與農用運輸車，1998(4)：46-50.

　　[3]陳英杰，王書茂，代峰燕，等.F15型負荷車測控系統設計[J].工程機械，2013，44(7)：36-40.