農業(yè)機械故障診斷技術研究現(xiàn)狀及展望

周明新 富景生

摘 要：農業(yè)邁入21世紀，已經不再是傳統(tǒng)的農耕技術，逐步實現(xiàn)現(xiàn)代化農耕技術，由人工種植邁入了機械化產業(yè)化的新篇章。所以，現(xiàn)代農業(yè)機械需要與時俱進的是農業(yè)機械的故障診斷技術，重點介紹了來年兩種故障診斷技術，和對于農業(yè)及其未來發(fā)展的現(xiàn)狀及展望，僅供讀者參考。

關鍵詞：農業(yè)技術;故障診斷;未來展望

隨著農業(yè)技術的不斷發(fā)展，農業(yè)機械化已經普及，農業(yè)機械的復雜程度也在不斷地向大功率、高速度、高效率等方面發(fā)展。農業(yè)機械中出現(xiàn)了很多高科技的名詞，如，裝有GPS定位系統(tǒng)的插秧機和聯(lián)合收割機、激光拖拉機、對靶子噴霧劑等高精度的農業(yè)機械。但是農業(yè)機械的發(fā)展越是精密，故障診斷和維修越是復雜和耗時。尤其像農業(yè)機械這樣季節(jié)性很強的大型機械，通常一臺機械要在幾百畝的稻田中工作，工作時限就是農忙的一個星期或者半個月左右。如果機械在此時發(fā)生故障，沒有專業(yè)人員的情況下會造成大量的損失。因此，農業(yè)機械的故障診斷和維修技術的提高迫在眉睫。

一、農業(yè)故障診斷技術研究現(xiàn)狀

對于農業(yè)機械故障診斷，在現(xiàn)代化機械診斷中一般采用計算機的信號處理技術，由于大型機械的復雜程度，機械故障診斷技術已經逐漸成為一門科學。農業(yè)機械故障診斷現(xiàn)狀可以從下三個方面得到一個全面的認識和了解。

1.通用機械故障診斷研究現(xiàn)狀

通用技術故障的診斷和研究最早在美國開展，主要是因為航空航天事業(yè)的發(fā)展情況下，傳統(tǒng)的技術工藝和診斷技術已經不再適用。隨美國之后日本、歐洲等國家也先后重視起機械故障的診斷技術，主要研究方向集中在摩擦碰撞、松動等故障方面。20世紀80年代后期國內的相關大學也相繼開設了這類的學科學習，其中清華大學研究組對小波變換故障診斷技術領域的研究已經取得了重要的進展。

2.農業(yè)技術的診斷和現(xiàn)狀

農業(yè)機械診斷方面在國內也有大量的專業(yè)人士進行研究，其中李杰等人對機械速度慢、效率低等問題進行了深入研究，提出了一個基于正向推理故障診斷和安全評價系統(tǒng)，這個系統(tǒng)有著很好的穩(wěn)定性。陳芳通過研究對農業(yè)機械故障的診斷和臆測，通過實驗模擬根據(jù)希爾伯特普分析得出振動信號視頻分布情況，從而研究出了一種可以得出故障發(fā)生時間和故障發(fā)生前后信號變化的相關信息。這些人對中國農業(yè)技術故障診斷和分析做出了巨大的貢獻。

3.狀態(tài)監(jiān)測技術現(xiàn)狀

在設備的關鍵部位安裝故障自診斷系統(tǒng)（又稱OBD系統(tǒng)），該系統(tǒng)可以監(jiān)測設備是否發(fā)生故障，通過傳感器顯示的數(shù)值來確定機械故障的錯誤代碼，并且還可以根據(jù)檢測部位以及安裝位置來確定故障產生的位置。OBD系統(tǒng)最早是應用在汽車尾氣的監(jiān)測中的，最后應用到汽車的剎車系統(tǒng)、氣囊、車門等部件狀態(tài)檢測中。如今這個系統(tǒng)被用在了農業(yè)機械中，使農業(yè)機械的精確度大為提高。

二、機械故障診斷技術研究方法

機械故障的診斷方法非常多，比如，機械振動和噪音信號測定、潤滑油磨損碎片測定、溫升測定等。故障識別方面一般有模式識別以及神經網(wǎng)絡等技術系統(tǒng)，對于故障預警方面也有其獨有的檢測方法。在這里筆者介紹一下與農業(yè)機械故障診斷相關故障診斷方法。

1.時域故障分析診斷技術

時域故障分析診斷技術，主要是在機械特定的部位安裝傳感器來采集和記錄信息，得到振幅、相位、頻率等信息，得到機械的時域信息。時域信息對于故障判斷有很直觀的便利，但是時域信息還是需要進一步的處理技術才能得到故障的具體信息。

2.頻域信號分析信號技術

頻域信號其實就是將時域信號進行快速傅里葉變換轉換而來，得出故障特征的分析方法。比如，齒輪發(fā)生斷裂，表面的振動信號就會發(fā)生變化，檢測這些頻率可以預測故障發(fā)生和發(fā)展。頻域故障處理技術還有很多包括頻譜分析和倒頻譜分析等。

3.頻域信號分析故障診斷技術

機械發(fā)生故障后，運行的信號會發(fā)生顯著的變化，特別是剝落和松動時尤其明顯的。必須得到這些信號的相關函數(shù)和功率譜、統(tǒng)計量的時變函數(shù)才能判斷故障。一般來說，采用信號的聯(lián)合函數(shù)來表達分析這些信號。

三、農業(yè)機械技術未來發(fā)展的展望

1.通用機械領域的故障診斷方法沿用到農業(yè)機械領域，這樣可以根據(jù)振動信號來分析和診斷機械故障。另外，許多的現(xiàn)在信息技術如計算機技術、信號處理技術、控制技術等均基于基礎振動特征提取故障技術，所以，這些高科技技術都能一一應用到農業(yè)機械領域，未來農業(yè)機械的技術會更加趨向成熟、穩(wěn)定，對于故障診斷和處理也會更精準、快速。

2.現(xiàn)代智能化技術在農業(yè)機械中的應用

未來農業(yè)機械會應用智能的故障診斷系統(tǒng)，針對農業(yè)機械的專家系統(tǒng)、神經網(wǎng)絡、模糊邏輯和遺傳算法，在未來會有更多新的理論引入機械故障診斷中，使得智能診斷系統(tǒng)不斷完善形成綜合性更好的診斷技術。

3.多種診斷方法的相互輔助

多種診斷方法在實際應用中不斷融合，多種診斷技術會從多個方面來進行診斷，技術人員收到的不再是單一的信號，而是多重振動信號，能更精確地定位故障部位和得出診斷方法。這種手段相互融合的診斷方法在將來會使農業(yè)機械的故障診斷更為簡單。

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編輯 張珍珍