CN116339289A - 一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车载故障诊断领域，公开了一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统及方法，通过车载控制器获取其对应的故障收获机的故障信息，并对故障信息进行分析，调用其内部事先存储的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的请求任务，将请求任务发送至远程上位机，远程上位机接收车载控制器发送的故障数据，将其存储到故障数据库中，调度故障收获机进入就近故障维护区，将故障维护区的正常收获机开启，对正常收获机的线路进行规划，控制正常收获机到达故障收获机所在的故障点进行工作；手持检测器与在故障维护区的故障收获机的车载控制器进行端口对接，显示故障收获机的故障类型与故障优先级，对故障收获机的故障进行诊断。
Description
技术领域
本发明涉及故障诊断领域，尤其涉及一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统及方法。
背景技术
在故障诊断领域，智能调控算法经过良好的训练能够对故障进行预报警。然而，收获机的内部关键系统之间的关联性强，且都为机械传动，例如：脱粒滚筒一旦发生堵塞，也将导致风机、输送槽、输粮搅龙和喂入搅龙的出现堵转的可能，相关的维护人员根据收到的故障消息抵达现场时，因发生的堵塞情况不同，如出现脱粒滚筒为堵塞而喂入搅龙为微堵，但发生的起因可能为行车的速度过快，也可能为凹板筛的间隙过小导致，故无法及时的对收获机故障原因做出准确的判断并及时的处理；其次，对于无人驾驶收获机群而言，发生故障的收获机需要第一时间停止工作，若无法将所处信息告知远程上位机，所停靠的区域又为公共轨道，将容易发生相互碰撞的可能，同时故障收获机的收获工作无其他收获机进行替代，耽误收获进度。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提出了一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统及方法。
本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明公开了一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统，包括车载控制器、远程上位机和手持检测器，
车载控制器，获取故障收获机的故障信息，并对故障信息进行计算、分析、储存，调用其内部事先存储的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的请求任务，将请求任务发送至远程上位机；
远程上位机，接收车载控制器发送的故障数据，并将其存储到故障数据库中，调度故障收获机进入就近的故障维护区；同时将故障维护区的正常收获机开启，对正常收获机的线路进行规划，控制正常收获机到达故障收获机所在的故障点进行工作；
手持检测器，其与在故障维护区的故障收获机的车载控制器进行端口对接，显示故障收获机的故障类型与故障优先级，对故障收获机的故障进行诊断。
作为进一步的技术方案，所述的车载控制器上还安装有导航系统、采集系统、通讯系统和故障诊断系统。
作为进一步的技术方案，所述的远程上位机将故障维护区的位置发送给故障收获机的车载控制器，车载控制器的导航系统根据接收到的故障维护区的位置，生成新的路径，故障收获机根据新的路径回到故障维护区。
作为进一步的技术方案，所述的远程上位机将故障收获机的发生故障的位置信息以及未执行的路径发送给正常收获机，所述的正常收获机收到位置信息后，到达发生故障的位置，然后其按照未执行的路径继续进行执行。
第二方面，本发明提供了一种基于车载端与远程端融合的收获机群故障诊断方法，如下：
当收获机出现故障时，则故障收获机的车载控制器对故障信息进行计算、分析、储存，调用其内部事先存储的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的发送请求，将请求任务发送至远程上位机中，远程上位机接收到故障数据后将其存储到故障数据库中，调度故障收获机进入就近的故障维护区；同时远程上位机将故障维护区的正常收获机开启，对正常收获机的线路进行规划，控制正常收获机到达故障收获机所在的故障点进行工作；手持检测器与在故障维护区的故障收获机的车载控制器进行端口对接，显示故障收获机的故障类型与故障优先级，事先对故障收获机的故障诊断。
作为进一步的技术方案，所述的远程上位机将故障维护区的位置发送给故障收获机的车载控制器，车载控制器的导航系统根据接收到的故障维护区的位置，生成新的路径，故障收获机根据新的路径回到故障维护区。
作为进一步的技术方案，所述的远程上位机将故障收获机的发生故障的位置信息以及未执行的路径发送给正常收获机，所述的正常收获机收到位置信息后，到达发生故障的位置，然后其按照未执行的路径继续进行执行。
作为进一步的技术方案，所述的手持检测器将车载控制器中的故障寄存器中第一个地址的故障信息进行提取，将其放入显示器故障显示端的第一个位置，作为优先处理对象，便可知此次故障的发生原因，将后续地址的故障按位操作依次排列放入显示端的其他位置，将所有故障进行显示，并在手持检测器上显示每一故障对应的故障排除方法，便于对故障收获机进行故障处理。
作为进一步的技术方案，各个无人驾驶收获机之间还能进行数据交互。
本发明的有益效果如下：
本发明提出的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统，可以在收获机群的某一收获机或者某几个收获机出现问题时，维护人员抵达现场时能通过手持检测器与车载控制器进行通讯，对收获机故障发生原因第一时间发现并能够对该故障提出相应的方案处理；并且通过将发生故障的收获机位置信息，发送给远程上位机，上位机对出现问题的收获机进行故障指令调度，重新对其路径进行规划，使得发生故障的收获机进入维护区域，防止与其他正常工作的收获机发生相互碰撞的可能，同时调度正常的收获机到达故障起始点接着进行工作，使得其能将剩余的工作完成，提高了整体的工作效率。
附图说明
图1为无人收获机作业系统示意图；
图2为手持端、车载端与远程端故障信息交互示意图；
图3为调度收获机进行维保工作示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
本实施例提出了一种收获机群故障诊断系统及方法，如图1、图2、图3所示，收获机群诊断系统包括位于无人驾驶收获机上的车载控制器、远程上位机和手持检测器；其中，车载控制器包括有导航系统、故障诊断系统、采集系统、通讯系统；车载控制器的作用主要是获取其所控制收获机的故障信息，并对故障信息进行计算、分析、储存，调用其内部事先存储的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的请求任务，将请求任务发送至远程上位机；远程上位机，接收车载控制器发送的故障数据，并将其存储到故障数据库中，调度发生故障的收获机进入就近的故障维护区；同时将故障维护区的正常的收获机开启，对正常的收获机的线路进行规划，控制正常的收获机到达故障收获机所在的故障点继续进行工作；手持检测器，其与在故障维护区的故障收获机的车载控制器进行端口对接，显示故障收获机的故障类型与故障优先级，对故障收获机的故障诊断。
具体的，上述的车载控制器还包括终端采集系统、导航系统、通讯系统以及故障诊断系统，终端采集系统对收获机的喂入搅龙、输送链、脱粒滚筒、清选风机、籽粒升运器进行监测，对各类部件的运行情况进行额定转速的设置，通过终端采集系统对上述关键部件进行数据采集；并且将采集的数据发给数据处理装置；
导航系统对收获机的路径进行规划；
无人驾驶收获机群通过通讯系统还与远程上位机进行通讯，使无人驾驶收获机系统实现数据通讯，进行信息传输。
总线通讯完成与手持检测器进行数据交互，将故障信息进行传输。
车载控制器通过无线通讯模块，将故障数据进行远程传输，并对数据的类型进行划分，触发对应控制器中的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的发送请求，将所述请求任务发送至故障车辆对应的远程上位机中，远程上位机采集到数据后将其存储到数据库中；同时进行故障信息筛选，与收获机群工作方案优化更新。
作为进一步的技术方案，所述的远程上位机对故障收获机发生故障后的路径进行规划，使故障收获机到达离其最近的故障维护区，所述的远程上位机将故障收获机未执行的路径发给正常收获机，正常收获机在达到指定故障点位置时，按照收到的路径进行执行。
如图2为手持端、车载端与远程端故障信息交互示意图，其中车载控制器通过故障诊断后，执行目标脚本后，发送故障指令，将信息存入存储器中，数据请求包括：发生故障的收获机信息以及待获取数据的特征信息；远程上位机诊断端根据所述目标任务获取目标数据，完成故障信息筛选与机群工作方案优化更新；手持检测器通过总线传输模块进行数据传输，完成故障原因剖析及维保方案生成。
如图3为调度收获机进行维护与工作示意图，远程上位机将故障车辆的数据进行故障显示后，通过远程上位机发送故障指令给其他收获机进行通讯后，将故障的收获机重新规划路径后进入就近的故障维护区，同时将原本维护区的收获机开启，收获机导航控制模块进行路径规划，负责规划路径的导航系统规划好路径后，根据故障收获机的原本纵向距离和横向距离来规划到达故障点的最优路线，然后通过自组网发送相关路径给远程上位机和其他收获机进行协同作业。协同过程包括根据自身的位置信息与其他收获机的位置信息进行相应的调整，保证协同作业的安全性。
基于上述系统，本实例还提供了一种无人驾驶收获机群车载故障诊断方法，当收获机出现故障时，则故障收获机的车载控制器对故障信息进行计算、分析、储存，调用其内部事先存储的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的发送请求，将请求任务发送至远程上位机中，远程上位机接收到故障数据后将其存储到故障数据库中，调度故障收获机进入就近的故障维护区；同时远程上位机将故障维护区的正常收获机开启，对正常收获机的线路进行规划，控制正常收获机到达故障收获机所在的故障点进行工作；手持检测器与在故障维护区的故障收获机的车载控制器进行端口对接，显示故障收获机的故障类型与故障优先级，事先对故障收获机的故障诊断。
具体的操作流程如下：
S1：管理员将收获机群设备进行上电，首先开启车载控制器，其内部的导航系统、终端采集系统、故障诊断系统、通讯系统开启，点击触摸屏上的界面选项，进行查看差分基站信号是否运行正常，同时收获机导航系统进行路径规划，并根据各自所在的路线坐标进行规划其他收获机的路径线路，并将路径信息上传至远程上位机端，并查看是否能查看其它收获机的情况，并且确认通讯是正常；其次各收获机作为终端采集节点，通过传感器采集各关键部件的运行参数上传至远程上位机中，并可通过通讯系统的组网进行收获机群的数据交互，能将收获机重要部件的转速、扭矩等信息进行互传，并与智能网关进行交互进行上传数据与下发指令；然后故障诊断系统能对收获机发生的故障进行计算、分析、存储；最后手持检测器的通讯端口能与各收获机的车载控制器的交互接口完成对接，进行数据传输，将车载控制器存储的故障信息传输至手持检测器，并在手持检测器上进行故障显示。
S2：如有收获机出现故障时，先通过车载控制器对车辆的故障信息进行获取，然后进行计算、分析后，车辆将调用控制器中的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的发送故障请求，将故障信息进行储存于故障寄存器中，将所述请求任务通过无线传输中的定向传输方式发送至故障车辆对应的远程上位机中，远程上位机采集到数据后将其存储到数据库中，对故障信息进行筛选，与其他无人驾驶收获机进行数据交互，完成机群工作方案优化更新；当维护人员抵达现场时，通过使用手持检测器与车载端控制器进行端口对接后，车载端控制器将存储的故障信息通过车载端口与手持检测器的端口进行数据交互，在手持检测器上显示所有故障并按故障优先级进行排列；手持检测器与车载控制器有相同的ARM，通过单总线进行通讯，手持检测器开始接受故障数据，将故障信息进行提取，将故障寄存器中第一地址的数据作为故障发生原因，作为优先处理对象，将故障寄存器后续地址按位操作后依次排列，放入ARM寄存器中，最后显示所有故障与对应故障的处理方案。
S3：远程上位机将故障车辆的数据进行显示后，管理员通过远程上位机发送故障指令给其他收获机进行通讯后，将故障的收获机重新规划路径后进入就近的故障维护区（退群），同时将原本维护区的正常收获机开启，将故障收获机原本的收获路径告知后，进行规划路线后，到达故障起始点进行工作（入群）。
具体示例一，车载控制器对收获机的关键部件进行监测，对各类部件的运行情况进行额定转速的设置，通过终端采集对上述关键部件进行数据采集；无人驾驶谷物收获机系统包括导航模块，收获机导航控制模块连接收获机整机控制模块及收获机自组网络设备。其中，收获机自组网络设备和其他收获机和远程上位机通过无线通讯模块连接，使无人驾驶收获机系统实现数据通讯，进行信息交互，完成协同作业。其中，交互接口完成与手持检测器的接口为串口通信对接，将故障信息进行传输。车载端通过无线通讯模块，将上述数据进行远程传输；当无人收获机群在农田里进行工作时，可能因车速过快或农作物的疏密程度过高造成脱离滚筒的堵塞故障，又因无人收获机的内部机械结构关联性强，造成前后的执行部件也发生堵塞的情况，使得收获机无法正常工作；当收获机运行时，车载控制器对故障信息进行计算、分析、存储操作；首先车载控制器通过传感器将实时对收获机关键部件的运行参数进行监测，每个关键部件的运行参数与车载控制器端的寄存器一一对应，根据各部件数值大小与设定阈值的接近程度来作为优先级的依据，如当某一部件的运行值首先达到堵塞预警阈值时，触发车载控制器中的目标脚本，车载控制器端的寄存器对故障的数值大小与部件名称进行存储，对第一个达到阈值的部件作为维护的最高优先级，存储在寄存器的第一个地址上，表示故障的起始原因，也是与手持检测器建立连接后最先传输的数据，当第二个部件因第一个部件的堵转导致转速达到阈值时，将数值与设定阈值相减，若都为负数且相减后的相邻数值再相减，其数值依然依次减小，说明该部件即将达到报警阈值，当数值达到了故障存储的报警阈值时，其优先级将大于第一部件的优先级，将寄存器第一地址的数值进行位操作后与第一地址进行相加（起始原因不变），将报警的数值写入位操作后的地址（优先级高的排列在前）；若这时其他部件也发生了预报警，重复上述目标脚本，将故障按优先级依次排列；每当上述目标脚本执行时，车载控制器将向远程端发送故障数据，发送至故障车辆对应的远程上位机中，此时，远程上位机端将显示所有部件的故障信息，并将故障数据存储到故障数据库中作为历史数据；当维护人员抵达现场时，通过手持检测器与车载控制器的端口对接后，手持检测器通过单总线的通讯向车载控制器发送的开始信号后，等待手持检测器的开始信号结束，然后车载控制器发送响应信号，等待响应信号结束后，两者建立通讯通道，手持检测器开始接受故障数据，手持检测器将故障寄存器中第一地址的故障信息进行提取，将其放入显示器故障显示端的第一个位置，作为本次维护的优先处理对象，便可知此次故障的发生原因，将寄存器后续的地址的每8位进行提取，前4位为故障数值的大小，后4位为故障的类型，依次排列放入显示端的其他故障显示位置，将所有故障进行显示，并在手持检测器上显示每一故障对应的故障排除方法，便于对收获机进行故障处理。
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可以有其他的多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统，包括车载控制器、远程上位机和手持检测器，其特征在于：
车载控制器，获取其对应的故障收获机的故障信息，并对故障信息进行计算、分析、储存，调用其内部事先存储的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的请求任务，将请求任务发送至远程上位机；
远程上位机，接收车载控制器发送的故障数据，并将其存储到故障数据库中，调度故障收获机进入就近的故障维护区；同时控制故障维护区的正常收获机开启，对正常收获机的线路进行规划，控制正常收获机到达故障收获机所在的故障点进行工作；
手持检测器，其与在故障维护区的故障收获机的车载控制器进行端口对接，显示故障收获机的故障类型与故障优先级，对故障收获机的故障进行诊断。
2.如权利要求1所述的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统，其特征在于，所述的车载控制器上还安装有导航系统、采集系统、通讯系统和故障诊断系统。
3.如权利要求1所述的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统，其特征在于，所述的远程上位机将故障维护区的位置发送给故障收获机的车载控制器，车载控制器的导航系统根据接收到的故障维护区的位置，生成新的路径，故障收获机根据新的路径回到故障维护区。
4.如权利要求1所述的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统，其特征在于，所述的远程上位机将故障收获机的发生故障的位置信息以及未执行的路径发送给正常收获机，所述的正常收获机收到位置信息后，到达发生故障的位置，然后其按照未执行的路径继续进行执行。
5.如权利要求1所述的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断系统，其特征在于，各个无人驾驶收获机之间还能进行数据交互。
6.一种无人驾驶收获机群车载故障诊断方法，其特征在于：
当收获机出现故障时，则故障收获机的车载控制器对故障信息进行计算、分析、储存，调用其内部事先存储的目标脚本，并根据所述目标脚本生成需要执行的发送请求，将请求任务发送至远程上位机中，远程上位机接收到故障数据后将其存储到故障数据库中，调度故障收获机进入就近的故障维护区；同时远程上位机将故障维护区的正常收获机开启，对正常收获机的线路进行规划，控制正常收获机到达故障收获机所在的故障点进行工作；手持检测器与在故障维护区的故障收获机的车载控制器进行端口对接，显示故障收获机的故障类型与故障优先级，对故障收获机的故障进行诊断。
7.如权利要求6所述的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断方法，其特征在于，所述的远程上位机将故障维护区的位置发送给故障收获机的车载控制器，车载控制器的导航系统根据接收到的故障维护区的位置，生成新的路径，故障收获机根据新的路径回到故障维护区。
8.如权利要求6所述的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断方法，其特征在于，所述的远程上位机将故障收获机的发生故障的位置信息以及未执行的路径发送给正常收获机，所述的正常收获机收到位置信息后，到达发生故障的位置，然后其按照未执行的路径继续进行执行。
9.如权利要求6所述的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断方法，其特征在于，所述的手持检测器将车载控制器中的故障寄存器中第一个地址的故障信息进行提取，将其放入显示器故障显示端的第一个位置，作为优先处理对象，便可知此次故障的发生原因，将后续地址的故障按位操作依次排列放入显示端的其他位置，将所有故障进行显示，并在手持检测器上显示每一故障对应的故障排除方法，便于对故障收获机进行故障处理。
10.如权利要求6所述的一种无人驾驶收获机群车载故障诊断方法，其特征在于，各个无人驾驶收获机之间还能进行数据交互。
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