分析管理机（共9篇）
分析管理机 篇1
摘要：文中详细介绍了厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统之间通信的逻辑结构以及6种典型的通信故障分析与处理案例。厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统之间的通信极其重要, 任何通信故障都将引起厂站工况退出, 严重威胁电网的安全稳定运行。文中的案例来源于工作实践, 系统地总结了厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统之间的通信故障, 具有较强的实用性, 能够为快速有效地处理此类故障提供较好的参考, 有利于增强保障电网安全稳定运行的能力。
关键词：通讯管理机,能量管理系统,厂站,调度主站,通信通道
随着计算机网络技术、通信技术的发展与应用以及监控自动化水平的提高, 变电站自动化设备不再是简单的远程终端单元 (RTU) [1], 而是集成网络通信、信息处理技术的综合自动化系统。该系统采集变电站监控必需的模拟量数据、状态量信号, 并上传至调度主站系统, 同时调度主站通过该系统控制变电站, 由此实现调度中心对变电站的遥测遥信遥控。厂站通讯管理机是变电站综合自动化系统的重要设备, 厂站指放置通讯管理机的发电厂和变电站。通讯管理机具备RTU的功能, 采集厂站中表征电力系统运行状态的模拟量和状态量, 并发送到调度主站, 同时执行调度主站的控制指令[2]。能量管理系统是调度主站自动化系统, 其接入主站调度数据网。通讯管理机接入变电站调度数据网, 后者与主站调度数据网互联。由此, 通讯管理机通过调度数据网与能量管理系统通信。在此通信过程中, 任何一个环节出错, 都会引起变电站工况退出, 导致调度主站失去对变电站的监控, 这有可能遗漏重要信号, 延误故障处理, 造成电网事故。因此, 厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统之间通信正常是至关重要的。习惯将厂站通讯管理机与调度主站能量管理系统通信简称为厂站与主站通信。
1 厂站与主站通信方式及其结构
宿迁市现有500 kV变电站1座、220 kV变电站13座、110 kV变电站54座、35 kV变电站49座。厂站与主站之间的通信方式除了少部分35 kV和110 kV老变电站采用传统专线方式通信以外, 其余变电站采用网络方式通信。变电站专线通信方式指通讯管理机与调度主站之间的一种实现数据采集、处理、控制、执行的方式, 相比网络通信[3], 前者技术设备落后, 逐渐被后者取代。本文厂站与主站通信方式专指网络方式通信。变电站通讯管理机与调度主站之间网络通信结构图如图1所示。
图1中清楚地反映了通信通道的各个环节, 从厂站通讯管理机, 经过交换机接到二次安全防护设备-纵向加密认证装置, 连接至变电站路由器, 通过各类通信设备、通信通道, 将信号上传至宿迁调度主站核心路由器, 再次经过二次安全防护设备-纵向加密认证装置, 交给能量管理系统处理。一旦发生变电站工况退出故障, 可以依据图1从主站侧查起, 逐个环节地往变电站侧检查, 直至查出故障点。在新建变电站投运之前, 也可以用相同的方法逐级对通信通道进行调试。
2 厂站与主站通信故障案例分析
厂站与主站通信故障: (1) 通讯管理机故障; (2) 通信通道故障, 包括厂站和主站通信设备、接口、接线故障; (3) 主站能量管理系统故障; (4) 厂站路由器、路由器接口、2 M线故障; (5) 主站路由器、路由器接口、2 M线故障。
厂站与主站通信故障处理一般方法: (1) 重启通讯管理机; (2) 检查通信通道、通信设备及端口状态; (3) 检查主站能量管理系统运行状况; (4) 检查厂站路由器、路由器接口、2 M接线的状态; (5) 检查主站路由器、路由器接口、2 M接线的状态。
2.1 新建厂站与主站通信故障分析与处理
2.1.1 案例1
在某新建变电站通信通道调试过程中, 发现通讯管理机频繁投退。此为新建变电站, 通信通道结构图如图2所示。通过主站路由器PING不通变电站通讯管理机, 那么根据图2所示通信通道结构以及其他相关设备, 故障点可能在以下几个方面: (1) 宿迁调度核心路由器端口及其配置; (2) 主站侧SDH设备, 以及数字配线架, 2 M线; (3) 光纤通道; (4) 变电站侧SDH设备, 2 M线; (5) 变电站路由器端口及其配置; (6) 变电站侧纵向加密硬件及其配置; (7) 通讯管理机本身硬件, 以及IP地址配置。
首先, 通过检查变电站路由器和主站路由器之间通信状态是否正常来确认变电站与主站之间通信通道是否存在问题;然后检查主站能量管理系统和变电站站通讯管理机的配置。
其处理过程: (1) 通过主站路由器PING变电站路由器, 如果发现时通时断, 就说明故障点位于通信通道; (2) 检查主站调度数据网, 包括主站路由器、路由器端口、路由器配置; (3) 检查主站SDH设备, 以及数字配线架跳线; (4) 检查变电站调度数据网, 包括变电站路由器、路由器端口、路由器配置; (5) 检查变电站SDH设备, 以及数字配线架跳线。
在主站路由器侧检查分配给变电站的端口, 可以利用自环方法确定路由器端口是否存在问题。在主站SDH设备侧的数字配线架上自环, 如果物理链路serial1/1/1:0 current state:UP、协议Line protocol current state:DOWN, 说明数字配线架跳线无误;如果物理链路和协议均为DOWN, 则要检查数字配线架以及跳线。同样, 可以在变电站SDH设备侧的数字配线架上自环, 若物理链路UP, 协议DOWN, 则说明数字配线架跳线没有问题。
在解除自环后, 再次查看端口状态。如果物理链路和协议均为DOWN, 说明变电站和主站两侧的路由器成帧不对应。在主站或者变电站路由器端口执行“fe1unframed”指令, 端口物理链路和协议均UP, 但这并没有解决变电站路由器时通时断的问题。
变电站路由器时通时断说明通信通道质量不好, 采用自环方法, 并检查端口收发数据包数量以确定哪个环节的通信设备有误码。在检查端口之前, 执行“
2.1.2 案例2
某县新建设变电站, 在变电站与主站通信调试过程中, 可以PING通通讯管理机, 工况未退出, 但是县调收不到通讯管理机上传的报文。在与变电站调试人员沟通后发现, 虽然此变电站所属地区是县调, 但是总是收到市调系统下发的召唤报文, 却收不到县调系统下发的召唤报文。说明几个问题: (1) 通信管理机配置没有问题; (2) 市调系统不该下发召唤报文但是下发了, 说明通讯管理机中配置了市调系统前置IP地址; (3) 收不到县调系统下发的召唤报文, 要么是通讯管理机中没有配置县调系统前置IP地址, 或者配错了;要么就是哪个环节阻止了通信管理机接收县调系统下发的召唤报文。
其处理过程: (1) 去掉市调系统前置IP地址; (2) 再次检查通讯管理机中配置的县调系统前置IP地址; (3) 检查变电站和主站的纵向加密配置, 发现变电站侧纵向加密中, 未将县调系统前置IP地址到变电站的策略添加进去。增加后, 变电站通讯管理机能够接收到县调系统下发的召唤报文。
2.2 投运厂站与主站通信故障分析与处理
单个运行中厂站与主站通信故障原因多在厂站端, 通讯管理机死机或者硬件故障, 此种类型的故障所占比重很大;而如果出现多个厂站同时工况退出, 原因则在通信通道上, 或者主站系统前置机硬件故障、软件故障。
2.2.1 案例1
最常见的是某个变电站单独的运行情况, 工况没有退出但是全部遥测数据不刷新, 或者部分数据不刷新;更严重的, 则是工况退出。此类型的厂站与主站系统的通信故障, 一般就是通讯管理机故障, 或者部分数据不刷新有可能是测控故障。其处理过程: (1) 重启通讯管理机; (2) 检查测控装置。
2.2.2 案例2
某几个变电站同时退出。由于这几个变电站在宿迁市区的西侧, 是相同方向, 所以初步判断是通信通道故障。从通信专业的网管机器上, 非常清楚地检查到故障所在点。其处理过程: (1) 根据变电站所在地理位置, 初步判断故障原因是通信通道故障; (2) 在通信网管机上发现, 在通往皂河变的通道告警, 与皂河变相连接的所有变电站都告警; (3) 检查出光缆被挖断。
2.2.3 案例3
某县3个110 k V变电站及所有35 k V变电站数据不刷新, 并且同时工况退出。这些变电站的通讯管理机是可以PING通的, 所以问题出在主站系统前置机上。查看这些变电站的前置实时报文, 发现这些变电站都运行在泗阳能量管理系统前置1号机上。所以判断问题出在此前置1号机上。其处理过程: (1) 在宿迁市调能量管理系统前置机上PING这些变电站的通讯管理机, 可以PING通; (2) 在主站电能量管理系统的数据库中查看这些变电站的值班机器, 全部在泗阳能量管理系统前置1号机上; (3) 在宿迁市调电能量管理系统前置机上PING泗阳能量管理系统前置1号机上, 能PING通, 但是无法远程登录; (4) 将这些变电站的值班机器强制封锁在泗阳能量管理系统前置2号机上, 这些变电站的遥测、遥信数据刷新; (5) 将泗阳能量管理系统前置1号机重启后, 将封锁解除, 数据刷新正常, 说明泗阳能量管理系统前置1号机死机, 导致前置采集进程死掉, 造成变电站工况退出; (6) 经IBM服务器专业维护人员检查, 泗阳能量管理系统前置1号机死机原因是服务器硬盘有坏道。
3 结束语
厂站与主站通信故障属于一类缺陷, 要求在4个小时内处理完毕。且留给值班人员分析解决故障的时间有限, 这就对自动化系统维护人员解决实际问题的能力提出了更高要求。本文立足调度主站自动化专业, 并从主站自动化专业、通信专业、厂站自动化专业三个角度, 详细介绍了厂站与主站通信故障分析与处理步骤, 为调度主站自动化维护人员解决通信故障提供了有益参考。通过改革创新不断加强完善通信通道的薄弱环节, 把通信通道建设成环状网络, 以提高通信通道的坚强性, 减少通信故障, 保证电网安全稳定运行。
参考文献
[1]张惠刚.综合自动化原理与系统[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[2]张永健.电网监控与调度自动化[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[3]杨新民.电力系统综合自动化[M].北京:中国电力出版社, 2002.
分析管理机 篇2
运输刮板机、皮带机、司机管理制度
为了锦源煤矿安全生产，提高生产效率，加强劳动纪律，避免各类事故的发生，减少运输系统的影响，保障安全生产 正常进行，特制定本规定。
1、按时参加班前会，如无故不参加者每人每次罚款50元
2、按时上下班，实行井下交接班，迟上早下者每次罚款 50元。
3、入井人员必须佩带自救器，违者罚款50元。
4、严禁携带被子入井搭铺，发现一次罚款50元。
5、班中严禁睡觉、串岗、替岗，违者罚款50元。
6、如工作中违章造成设备压死一次罚款100元，造成设备 损坏的一次罚款200元。
7、及时清理机头、机尾的浮煤（矸），如不及时清理人为 造成设备损坏影响生产的 一次罚款200元，二改次不的给予 开除。
8、班中如果发现设备运行不正常或有隐患的，要及时汇 报跟班矿长和调度室，不准带病运行，及时停机。凡是不及时 汇报和停机的，造成设备损坏的，每次罚款200元。
9、严格执行信号使用制度，严禁乱开、乱停、如有维修 人员维修时，要积极配合处理，需要开机时，与维修人员联系 好，确认安全后方可开机，乱开、乱停设备造成人身伤害的，一律开除，情节严重的，移交司法机关处理。
10、跟班矿长、及管理人员，对各岗位进行现场管理，对 不听从指挥，不服从管理，漫骂、殴打现场管理人员的一经发 现，情况属实的，一律开除，情节严重的，移交司法机关处理。
11、为生区域为机头、机尾20米范围，下班前必须清扫干 净，如上班未清扫或清扫不干净，人员以走。由跟班矿长和运 输班长确认后，由下班人员清扫。对上班人员罚款50元，支付 下班人员50元。
12、运输队各岗位司机应做好本职工作，不得无故影响各 对组正常出货，对人为影响正常出货的司机，每次罚款50元，13、交班时，要说明设备运转情况，划清责认。
14、各刮板、皮带司机一律实行绩效工资，跟产量挂钩，安全考核以本管理制度为准。
15、本规定从宣读之日起执行
锦源煤矿矿委会
分析管理机 篇3
根据公司运维体制改革的要求, 全市用户数据由市公司统一制作, 而网络的集中监控全部上收到省分公司。因此网管支撑系统的作用日显重要, 而做为网管支撑系统最核心层的前置机更是有无可替代的作用。目前市公司共有6台前置机, 分属于固网激活系统和集中网管系统。在最底层与交换机、传输网络等设备相连, 完成命令发送, 告警采集, 话务报告接收等最基本的功能。
目前这6台前置机全部由普通服务器承担, 受其他条件的限制, 这几台服务器全部单机运行, 无法实现双机备份。因此一旦某台前置机发生故障, 势必会造成一些设备不能正常监控或者固话激活系统的某几个交换局不能正常使用电子工单。为了避免该类情况发生, 只能尽力避免前置机发生故障或者在发生故障后能够及时发现, 及时处理。但是目前前置机还没有统一的管控平台, 故障不容易被及时的发现和处理, 一旦发生故障, 往往时间较长。
基于目前前置机管理的现实状况, 开发一套前置机综合管理系统迫在眉睫。该系统设计完成后, 要求能够实时的监控前置机的运行情况, 及时发现在前置机运行过程中发生的各种故障, 并能自动的处理和恢复部分系统的故障, 对于确实需要人工干预的故障, 能及时的通过弹出告警框或者发送声音警示来通知维护人员处理。该系统设计完成后可以及时排除各种故障隐患, 减少故障发生次数。因此开发一套前置机综合管理系统在当前阶段是急需的。
1 系统的基本设计
1.1 产品的系统结构
前置机综合管理系统采用C/S结构, 综合管理系统的前台程序做为客户端可以安装在PC机上运行, 后台采集和处理程序作为服务器端直接运行在前置机上。系统前台客户端程序和后台服务程序通过DCN网络相连, 通过以太网协议相互通信。通过前台客户端程序和服务器端的后台处理程序共同组成了前置机综合管理系统。
1.2 系统的软硬件平台
由于该系统采用C/S的结构, 因此考虑使用习惯和兼容性的问题。前台客户端程序安装运行在windows平台的PC机上。机器的配置满足CPU 2.60GHz, 内存1G以上即可。后台服务器端程序运行在前置机的linux平台上。
1.3 程序设计语言的选择
根据平台的选择要求以及实用性和易用性的原则。前台客户端程序选用C++程序设计语言来实现, 后台的服务器端程序主要靠linux系统平台的shell实现。
1.4 系统的模块化设计
前置机综合管理系统采用模块化的设计结构来开发程序, 对要实现的功能分别设计。在整体上了降低程序复杂度, 使程序设计、调试和维护等操作简单化。
2 系统实现的基本功能
网管前置机综合管理系统开发完成后可以对前置机以及其管理的IOLAN接口设备进行有效的管理和监控。主要实现的功能有以下几个方面。
2.1 系统配置的检测
由客户端程序实现, 程序运行时即开始调入检测子程序进内存, 开始检测计算机的CPU频率和内存容量, 并检测安装的硬盘数量、容量和硬盘的使用情况, 最后将报告输出到主程序显示。如果达不到客户端程序运行所需要的最低配置, 则提示配置过低, 无法正常运行客户端程序。
2.2 前置机的登录管理
客户端程序启动后, 自动加载前台机配置, 配置文件为config.ini, 配置文件内容包括前台机的主机名和标示, 登陆的用户名和密码, 以及此前台机的IP地址。所有的前置机以及其管理的IOLAN接口设备都在同一个窗口显示出来。程序可以自动区分前置机和IOLAN接口设备。如果想要登录某台前置机, 选中双击即可自动登录。
2.3 前置机的网络中断告警
前置机和其他设备通过DCN网络互连, 因此如果发生网络中断, 整个网管支撑系统的业务也必将中断, 如不能及时处理, 将造成严重的后果。客户端程序定时连接各前置机和IOLAN接口设备, 测试网络状况。一旦发现不能正常连接某台设备, 则弹出告警提示该台设备网络中断需要及时处理。
2.4 前置机的进程管理
前置机的进程是整个系统运行的基础, 完成如电子工单命令的提取、转化、发送, 告警数据的采集、分拣、入库等等基本的功能。如果某一个进程丢失, 该进程承担的功能则失效。
系统对前置机进程的管理采取手工和自动相结合的方式。在前台客户端可以手工一键查看前置机目前运行的所有进程, 也可以一键重启该前置机的所有进程。同时在服务器端通过设计程序, 定时的检测前置机运行的每个必需的进程。如果发现某进程不存在, 自动触发重启机制, 重启该进程。同时将该过程记录日志文件, 以备后查。
2.5 前置机的空间管理
前置机在运行过程中, 需要对告警报告和话务统计报告进行分拣和入库, 同时每条操作都需要写入日志文件。因此会每天产生大量的日志文件, 硬盘剩余空间不断减少。而系统的正常运行也需要一定的空闲空间。当使用空间超过85%后, 前置机将无法正常运行。
前置机综合管理系统可以有效的对前置机的空间进行管理, 当空间占用达到85%以上, 系统可以自动删除过期的日志文件, 释放占用的空间。
3 总结
本系统在实际的设计过程中, 采用测试和设计相同步的原则, 边测试, 边设计。对各个模块分别测试, 通过测试改进程序。整个程序设计完成后再采用综合测试的方法, 对整个产品的各种功能进行整体的测试。经过测试, 本产品基本上实现了原定的功能。
中间机管理规范 篇4
中间机分为非密中间机和涉密中间机。
一、非涉密计算机中间机使用：
非密中间机用于从国际互联网、公共信息网络和非涉密信息系统到涉密信息系统和计算机进行外部非涉密信息的载入，包括计算机病毒和恶意代码样本库、补丁程序、应用程序、和其他相关信息等,信息交换时应当填写审批单，注明信息的名称、来源、用途、时间、等批准后按如下步骤操作：
1、将信息上载到非涉密中间机；
2、拔除上载信息存储介质；
3、在非涉密中间机中对上载信息进行计算机病毒、恶意代码、间谍软件、木马程序的查杀；
4、将信息刻录到只读光盘；
5、将存有上载信息的光盘放入涉密计算机中，上载到涉密计算机和涉密信息系统中；
6、记录上载过程，光盘应当存档备案。
涉密计算机和涉密信息系统中的非涉密信息需要对外交换时，一般采用打印输出纸质文件方式。
二、涉密计算机中间机使用
涉密中间机用于从单位外部的涉密计算机和涉密信息系统（涉密移动存储介质）到内部涉密计算机和涉密信息系统的信息交换。涉密中间机的密级应当根据转换信息的最高密级确定。单位内部的单台涉密计算机之间，单台涉密计算机与涉密信息系统之间的信息交换，可以使用采取绑定措施的移动存储介质实施，也可以使用涉密中间机进行交换。在交换过程中，应当确保不扩大国家秘密的知悉范围。从外部涉密存储介质上载信息到涉密计算机和涉密信息系统时，应当填写审批单，注明信息的名称、密级、来源、用途、时间、等等，操作步骤如下：
1、将信息上载到涉密中间机；
2、拔除外部涉密存储介质；
3、在涉密中间机中对上载信息进行计算机病毒、恶意代码、间谍软件、木马程序的查杀；
4、将需要上载的涉密信息刻录到只读光盘或拷贝到内部涉密可移动存储介质；
5、将存有上载涉密信息的光盘或介质放入涉密计算机中，上载到涉密计算机和涉密信息系统中；
智能温控机性能效益分析 篇5
1. 保持理想温度, 防止气温忽高忽低
根据果蔬不同时期、不同生长阶段, 设定适宜温度, 当温度高于设定温度值后, 设备自动启动排风系统降温, 保证室内的温度达到理想要求, 为农作物提供良好的生长环境, 是传统降温方式不可比拟的。
2. 减少果蔬病虫害的发生, 减少农药和人工开支
在调控理想温度的同时, 也降低了室内空气湿度, 为作物开花、授粉及坐果提供理想环境, 提高了坐果率, 为增产增收打下良好基础。以草莓为例, 降温同时降低湿度, 减少疫病、白粉病、灰霉病及高温高湿、低温高湿引发的各种病害。每年可节约用药量60%, 减少喷药15次以上, 按15次计算, 每次用药和人工按50元计算, 合计750元, 而且提高了果蔬的安全质量。另外减少棚膜向下滴水数量, 增加光照, 提高室温, 减少腐烂果率, 增加经济效益。如每栋温室草莓的腐烂果达200公斤左右, 而用该设备后可减至25公斤左右, 按每公斤10元计算可节省1750元。
3. 保持室内新鲜空气, 增产增收
向外排风时把室内有毒的气体排出去, 把外面的新鲜空气吸进来, 增加了二氧化碳浓度, 促进植物光合作用, 达到增产效果。
4. 省工省时
使用该设备后, 日光温室风口可根据温度的上升与下降自动反复开闭, 不用人工寸步不离看守温度, 始终保持温室内温度在设定理想值内, 不必担心温度过高过低给作物带来伤害。以草莓温室为例, 10月至次年3月向外排风用电18度。如果人工操作反复拔口、封口, 一人最多管理2个棚, 按此计算, 6个月每个温室共节约:8小时×4元/小时×180天/2=2880元。
5. 促进果蔬早熟
以大棚蟠桃为例, 使用该设备, 在同等条件下和人工控制相比, 采摘期提前10天左右, 价格每公斤至少增加8元左右。
6. 经济效益分析
地膜覆盖机现状与分析 篇6
一、农艺种植方式和机具现状
据调查, 甘肃省各地区由于作物类别和农艺种植方式不同, 地膜覆盖方式和种植方式有多种。地膜的覆盖方式有平覆膜和垄覆膜两种;按地膜的规格, 地膜覆盖后采光面宽度有70cm、90cm、120cm、140cm等。垄作种植时, 按垄宽和作物在膜面种植位置不同, 作物种植方式可分为“全膜双垄沟”“垄作沟灌”“沟作沟灌”等型式。地膜覆盖机从配套动力分主要有人畜力牵引、手扶拖拉机牵引、四轮拖拉机牵引等三类机型为主。从覆膜作业方式上简单分有平作和垄作两种, 包含单一结构和复合结构的铺膜机。单一结构的铺膜机主要是只具有覆膜作业单一功能的机具;复合结构的铺膜机是指具有旋耕、整地、起垄、覆膜、播种等复合功能的机具。
1.单一结构功能的铺膜机具
单一结构功能的铺膜机主要批人畜力或拖拉机作为动力的地膜覆盖机。由于动力源为人牲畜力或手扶拖拉机, 牵引力相对较小, 或手扶拖拉机受轮距的限制, 要求与之配套的只能是结构简单、质量轻小、作业幅宽不大、单一功能的地膜覆盖机, 不具有整地结构、施肥结构及膜面覆土机构。因此, 单一结构功能的地膜覆盖机的作业效率低, 膜边开沟器入土深度小, 膜边覆土质量差, 铺膜质量较差, 表现在地膜铺后展平度差, 膜面松弛, 膜边覆土宽度和厚度小。在大风天气, 容易被吹开或揭开;不能一次性完成覆膜、施肥、播种和膜面覆土等作业, 还需要人工点播或下种和膜面覆土作业, 延长了作物的播种周期。但单一功能地膜覆盖机比较经济、方便, 采光面宽度相对较高等。目前, 单一功能地膜覆盖机适用于甘肃省山区或半山区、小田块地作业, 作业幅宽一般为60cm120cm, 作业速度0.2m/s-0.5m/s, 开沟深度一般为3cm-5cm, 膜边覆土宽度一般为3cm-5cm, 膜边覆土厚度一般为2cm-4cm。单一功能地膜覆盖机主要为平作玉米、单垄作马铃薯种植前的地膜覆盖。
2.复合结构功能地膜覆盖机
本次调查涉及甘肃省东部、中部和西部3个地区共12个县、市的32个在用地膜覆盖机用户现场调查。地膜覆盖机体现出对不同地区农艺种植方式适用性。由于东、中部地区农业种植方式为全膜双沟玉米、小麦覆膜穴播和单垄马铃薯种植, 所以该地区地膜覆盖机具多以起垄、覆膜多功能复合机型为主。由于西部地区农业种植方式为平作覆膜穴播玉米、棉花、蔬菜和单垄马铃薯种植, 所以该地区地膜覆盖机具多以平作、覆膜、穴播等多功能复合机型为主。
二、东部地区机具试验调查情况
经对东部地区平凉市辖区的崇信、崆峒两县 (区) 和庆阳市辖区的西峰、正宁、环县三县 (区) 在用8台作业机具调查, 所涉及到的机具主要是甘肃省企业生产的驱动型双垄沟全覆膜作业机。该机具为拖拉机动力输出轴驱动的双垄沟全覆膜机, 流程是开沟起垄→后覆膜→再膜面、膜边覆土。具有膜上土机构、土分流机构和施肥机构, 能保证两膜边和垄沟膜面均匀覆土, 还可在覆膜前进行施肥作业。
在甘肃省东部地区, 地膜覆盖技术主要用于全覆膜玉米沟作沟灌种植技术推广。该地区土壤以黄绵土为主, 一年降雨量少, 覆膜前茬作物大多以玉米、糜子、葵花等作物为主。覆盖地膜前整地方式基本上以犁耕后经过耙、耱等整地和旋耕两种, 并对田间的残茬进行人工清理, 地表碎土率较高, 平整度较高, 除埋在地表下面的杂草和作物根外植被密度小。旋耕后土壤坚实度小为48kPa-200kPa;犁耕整地后土壤坚实度小为200kPa1200kPa, 含水率一般为10%21%。使用地膜宽度为1200mm, 厚度为0.008mm。
三、河西地区试验调查情况
经对西部地区武威市辖区的凉州、古浪, 金昌市辖区的永昌县, 酒泉市辖区的敦煌、肃州、瓜州、金塔等市、县区在用作业机具25用户的田间试验检测和问卷调查, 本次试验调查所涉及甘肃省5家企业的5种产品, 均为平作覆膜机, 其中两种为单一功能机, 只具有覆膜功能;另三种为复合型覆膜机, 具有施肥、覆膜、膜下穴播、膜面覆土等功能。
经调查, 河西的武威、金昌、酒泉三市是甘肃省玉米、棉花主要种植地区, 土地平坦, 土壤以黄绵土质为主, 基本上都是水浇地, 碎土率大, 0-10cm土层土壤坚实度在500kPa-2000kPa, 土壤含水率25%以下。作业前整地方式为犁耕后耙或镇压为主, 并对前茬进行了部分清理;种植作物为平作玉米和棉花;铺膜作业一般环境温度为14℃-20℃, 地表温度为11℃-15℃, 风速5m/s以下。该地区使用地膜基本上有两种:一种是膜宽700mm, 膜厚0.08mm, 适用于一幅两行玉米的种植作业 。另一种 是膜宽1450mm, 膜厚0.08mm, 适用于一幅四行玉米、棉花的种植作业。
四、机具结构功能分析
通过检测和调查, 由于受当地自然条件和农艺种植方式的影响, 甘肃东中部和西部地膜覆盖机具结构有明显不同, 体现机具地域适用性一面。在东中部地区, 为了达到保墒、集雨、增产的目的, 地膜覆盖机以适用起垄、全覆膜、沟膜面带状覆土、沟播等农艺要求为主的机具, 如具有旋耕、施肥、起垄、覆膜、沟膜面纵向覆土等复合型双垄沟全覆膜作业机。在西部地区, 为了达到保温、保墒、防风、增产的目的, 地膜覆盖机以适用施肥、平作覆膜、膜边和面横带状覆土、穴播等农艺要求为主的机具, 如具有覆膜、施肥、膜面横向带状覆土、穴播等复合型覆膜作业机。
1.双垄沟全覆膜作业机作业特点
由于双垄沟全覆膜机覆膜后要进行沟膜面覆土, 所以覆膜机具有取土、上土和覆土机构。以2MSL-40/80型双垄沟全覆膜作业机和1MLFQ-120型起垄施肥全覆膜机为例。2MSL-40/80型双垄沟全覆膜作业机膜面覆土输送带所需动力是由配套拖拉机后动力输出轴通过变速箱后传递的, 双垄沟的形成是由前面两个槽式开沟铲在拖拉机的牵引下开沟掘土, 并通过带有刮板的输送带和膜面覆土导向槽将掘起的土撒盖在地膜的两边和两沟上部膜面上, 有亚铃形修垄辊, 保证起垄后垄形一致, 没有展膜辊、压膜轮、覆土圆盘 (或覆土铲) 。1MLFQ-120型起垄施肥全覆膜机由配套拖拉机牵引作业, 双垄沟的形成是由两个翼形开沟犁在拖拉机的牵引下开沟, 形成双沟垄, 通过侧送土圆盘将两侧土装入带槽的圆盘内, 圆盘转动将槽内的土运送到盛土的长槽内, 最后由带刮板的圆筒将长槽内的土壤刮拔到导槽内分流并流落在膜边上表面和沟上方膜表面, 形成膜边覆土带和沟上方膜表面覆土带, 达到覆膜的目的, 该机具正常作业所需动力来自左右两个地轮, 不需拖拉机动力输出轴来传递动力。
经对其现场作业情况试验检测和用户调查, 该两类机具覆膜作业质量和对田地的适用性影响因素基本相同, 主要受土壤坚实度、土壤含水率、整地方式、前茬作物根茬处理情况、田间残膜或杂草存留量等因素的影响较大。两机具覆膜作业存在以下特点:
该两种机型正常作业都要求田地土壤流动性应好, 作业前田地进行旋耕整地作业效果较好。但要求土壤坚实度不能太小, 土壤含水率不能大于17%, 否则一方面会造成拖拉机作业打滑, 另一方面输送的土不能顺畅流过覆土导流槽, 将土均匀的覆盖在膜面上, 造成膜面覆土宽度、厚度、采光面宽度不够现象。
覆膜时, 由于该机具没有开沟器 (犁或盘) 、压膜轮、覆土器 (犁或盘) 等部件, 只是将膜平铺地表后由膜边覆土导向槽将取土机构所取的土散于膜边表面, 达到覆盖目的。而膜边没有开沟折边后覆土, 所以覆膜后在风大时膜易被吹起。
该机具覆膜时, 由于受膜边覆土机构限制和土壤流畅性等因素的影响, 机具覆膜后膜边覆土量一致性较差, 覆盖土厚度薄厚不一, 对地膜的压实程度不好, 地膜伸长率较小, 利用率差。
要求播前铺膜时间间隔长, 否则地膜不能很好与沟底贴合, 给播种带来难度。
2.平作覆膜作业机作业特点
由于武威、张掖、酒泉等三市是甘肃省西部地区玉米、棉花种植主要区域, 铺膜方式一般都以平作铺膜为主。
在西部地区, 受当地农艺种植要求, 地膜覆盖机基本都是不具有起垄功能, 基本具有平作铺膜、膜边折边侧面覆土、膜面穴播等功能的综合性机具, 以满足当地玉米、棉花的覆膜穴播要求。玉米、棉花覆膜种植时, 需要膜打孔, 行距50cm, 株距20cm, 膜下穴播种植, 膜下播深3cm5cm, 穴孔及膜上覆土等。既要保证膜孔不错位, 减少作物出土时放苗的困难, 又要保证膜孔上、膜边覆土厚度要求, 以防止刮风时膜被刮起。
受自然环境因素影响要求, 由于河西地区是水浇灌区, 播季节主要春季暮春时期, 此时土地刚刚解冻或半解冻状态, 覆膜种植有利于土壤保墒和作物种子的芽。然而整个季节刮风时间长, 气温较低, 播种时间短, 需要覆膜、施肥、播种一次性完成, 减少垄作铺膜, 尽可采用平作铺膜种植, 降低风阻力, 避免覆膜质量不好易被大风吹起或吹走。本次河西地区调查的机具主要为两类:一类是以覆膜施肥穴播机产品为代表, 产品主要功能为覆膜、施肥、穴播和膜面覆土等, 机具在市场上有很大销量, 很受用户的欢迎;另一类是单一功能的地膜覆盖机, 该类型机具机型比较旧。
3.机具特点
风力机气动噪声测量分析 篇7
现有的风机噪声标准IEC 61400—11[3],用声功率来进行气动噪声的指标量化,整体上能够较好地用于管控风机的噪声水平,但却不适用于管控低频噪声和调幅噪声。由于风机气动噪声是风场附近居民最为反感的噪声,经常会对人体睡眠产生不利影响,甚至会引起精神健康问题,它也成为影响风力机安装的主要因素之一。因此,这种特殊风场的气动噪声问题亟待解决。
现有的噪声测量与记录标准主要针对机械振动噪声,不适用于调幅气动噪声,而风机叶片的调幅噪声与机械振动噪声在波形、幅值、测量设备、测量方法、测量位置等方面均有所差异。因此,有必要针对风力发电机叶片的气动噪声构建一套标准的测试流程和测试技术,以规范风机叶片气动噪声的测量及记录方法。本文提出了一种气动噪声( 调幅噪声)测量、分析方法,并以国内某厂家的1. 5 MW风力机进行测量分析。
1 测量方案
1. 1 测量对象
本文对国内某厂家生产的1. 5 MW水平轴风力机进行测量,风力机运行参数见表1。该风机有自动数据传输远程监控系统,便于同时记录风速、功率、温度等运行参数,数据存于SCADA系统中,便于后期分析。
1. 2 风力发电机近场区测量
近场区测量位置包括声学测量位置及风速和方向测量位置,在指定的位置测量声压。根据风场位置、气象条件、风力机自身运行情况等合理的选择位置安放麦克风,最大限度的排出周围环境的影响。此次测量主要是近场测量。
与IEC 61400—11 噪声测量标准不同,定义下风向测量位置为标准位置,2 个调幅噪声测量位置分别位于风机前端的上风向 ± 45°处,如图1 所示。高频麦克风安装于风机上风向45°( 误差≤15°) ,并距离风机中心125 m的两个测点,用于测量叶片气动AM噪声。第三个测点是风机下风向125 m处,用于测量风机的声功率。
各测点与风机中心的水平距离由下式所得[3]:
式中,H代表叶轮中心到地面的垂直距离,D代表叶轮直径。
1. 3 风速风向的测量位置
检测用的风速仪和风向传感器应安装在风力发电机组的上风向,高度在10 m到风轮之间。风向传感器应放在距风轮中心2D ~ 4D的距离。
1. 4 测试要求
( 1) 测量包括实时风速为4 ~ 14 m/s范围的风机叶片气动噪声。
( 2) 每个测点在每个风速下进行3 次测量( 误差≤ ± 0. 5 m/s) 。
( 3) 测量调频噪声( AM) 时,需要记录原始数据,采样频率为44 k Hz。
( 4) 气动噪声和风速需同时进行测量,保证测量的同时性。连续测量气动噪声完成后,停机测量背景噪声,并保证与气动噪声的测量在同一风况下进行。
( 5) 保证数据采集的同时性。需要在噪声测量系统和风机SCADA系统中,使用同一时间戳记录,每1 秒一个记录值。
2 数据分析方法
文献[4—11]对风力机叶轮气动声学、叶轮气动噪声、AM噪声和转动噪声进行了相应的理论和数值研究。Lundmark[5]定义了衡量和量化调幅噪声的方法,即以10 min为测量区间,记录大于5 d BA的观测振幅。振幅为50 ms基准时间内最大幅值与平均最小值之差。
为了更有效的测量风机的AM噪声,提出了新的方法,测量和分离AM噪声。测量原理如图2所示。
风力发电机调幅噪声测量和数据分析方法分以下几步:
( 1) 在风机前端的上风向 ± 45°处测量并记录风机的时域声压值。
( 2) 将测得的声压信号经过高通滤波器处理得到调频噪声,本风机高通滤波器的截止频率为200 Hz。
( 3) 将调频噪声信号通过d B计算获得即时噪声强度水平。
( 4) 通过FFT获得调频噪声幅值及叶片通过频率。
3 结果分析
采用以上测量和分析方法,对国内某1. 5 MW风力机测量噪声数据分析。该风机的额定风速11. 5 m / s,转速范围9 ~ 19 r / min,测量实际过程中风机转速约为16 r/min,因此,将数据分割为5 s一个分析周期。
图3( a) 是开始5 s内背景噪声的波动图,可以看出,有两个明显的大波动范围,可能由风湍流( 风切变) 或其他条件引起的,比如汽车通过等。图3( b) 为该采集时间段内的噪声频率图,可以看出,背景噪声的频率在200 Hz以下,因此,考虑发电机振动等机械噪声,本机型的滤波频率选为200 Hz。
图4( a) 为风机运行时,测量开始5 s内的噪声波动图,波动较平缓,说明风比较稳定,没有风的突变或大的湍流发生,这正是我们测量所需要的。由图4( b) 频率图可以看出,本风机噪声频率在小于1 000 Hz范围内。
图5 是不同时刻噪声波动图及高通滤波后的波动和频谱图,可以发现,滤掉背景噪声后的数据波动平稳,有明显的周期波动。在每5 s的波动时间内基本上包含4 ~ 5 个波动周期,约1. 5 个旋转周期,与理论分析相符合。图5 ( c) 为相应的AM噪声频谱图,可以发现AM噪声最大幅值在1 Hz左右。
图6 为调幅峰值和风速随时间变化图。在此测量时间内,调幅峰值与风速有相似的变化趋势,即风速越大,调幅噪声峰值越大,说明调幅噪声与风速有很强的关联。图7 为噪声峰值和功率随时间的变化。图中可以看出,在额定风速以下大部分时间内,功率值越大,噪声幅值越小。
图9 为噪声峰值随风速的统计图,可以看出,随着风速增大,峰值增大,超过额定风速后,峰值减小。峰值的置信区间( 标准差) 越大,离散程度越高,说明该风速条件下,调幅噪声发生的概率越大。
4 结论
本文提出了一种气动噪声( 调幅噪声) 测量、分析方法,包括测量位置,数据分析方法,即将测量噪声信号高通滤波后求解瞬时d BC值,并傅里叶变换求取调幅噪声幅值和叶片通过频率。对国内某厂家的1. 5 MW风力机测量分析后,发现风力机调幅噪声幅值在额定风速内,随风速增大,噪声峰值增大。证明此方法能够很好的扑捉风机的有调噪声。可以采用本方法辨识风力机的调幅噪声,评估这调幅噪声对周边社区的影响程度。为了便于气动噪声标准的建立,后期还需要对不同类型的风机,及其更多工况下的噪声分析,建立预测模型。
摘要：针对风力机气动调幅噪声,提出了一种新的测量和分析方法。在风力机前部左右45°位置测量调幅噪声。对测量数据高通滤波后,求取瞬时d BC值;傅里叶变换后得到调幅噪声幅值和叶片通过频率。采用此方法对1.5 MW风力机气动噪声进行测量分析,发现风机气动调幅噪声与来流风速和湍流有很强的关联。新方法有助于建立风力发电机组的气动噪声测量标准,以更好的控制风力机的调幅噪声。
关键词：声学,风力机,气动调幅噪声,测量,分析
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常用支持向量机算法分析 篇8
支持向量机 (Support Vector Machines简称S V M) 追求的是在有限样本情况下的最优解而不仅仅是样本数趋于无穷时的最优解, 它具有很好的推广性能, 对未知样本的预测有较高的准确率, 因此得到广泛应用, 目前SVM已成为国际上机器学习领域的研究热点。
1 分块算法
“块算法”基于的是这样的事实, 即去掉Lagrange乘子等于零的训练样本不会影响原问题的解。对于给定的训练样本集, 如果其中的支持向量是已知的, 寻优算法就可以排除非支持向量, 只需要对支持向量计算权值 (即Lagrange乘子) 即可。实际上支持向量是未知的, 因此“块算法”的目标就是通过某种迭代方式逐步排除非支持向量。具体的作法是, 选择一部分样本构成工作样本集进行训练, 剔除其中的非支持向量。并用训练结果对剩余样本进行检验, 将不符合训练结果 (一般是指违反KKT条件) 的样本 (或其中的一部分) 与本次结果的支持向量合并成为一个新的工作样本集, 然后重新训练。如此重复下去直到获得最优结果, 其收敛性在文献中得到了证明, 同时在文献中也对分解算法的收敛性进行了研究。这种方法当支持向量的数目远远小于训练样本数目时, “块算法”显然能够大大提高运算速度。
2 子集选择算法
把问题分解成为固定样本数的子问题:工作样本集的大小固定在算法速度可以容忍的限度内, 迭代过程中只是将剩余样本中部分情况最糟的样本与工作样本集中的样本进行等量交换, 即使支持向量的个数超过工作样本集的大小, 也不改变工作集的规模, 而只对支持向量中的一部分进行优化。
这个思想最早由Osuna等人提出来的。在Osuna算法中, 首先建立一个工作集, 保持其大小不变, 在解决每个二次规划子问题时, 先从工作集中移走一个样本, 并加入一个不满足KKT条件的样本, 再进行优化。固定工作样本集的方法和块算法的主要区别在于:块算法的目标中仅包含当前工作样本集中的样本, 而固定工作样本集方法虽然优化变量仅包含工作样本, 其目标函数却包含整个训练样本集, 即工作样本集之外的样本的Lagrange乘子固定为前一次迭代的结果, 而不是像块算法那样设为0。而且固定工作样本集方法还涉及到一个确定换出样本的问题 (因为换出的样本可能是支持向量) 。这样, 这一类算法的关键就在于找到一种合适的迭代策略使得算法最终能收敛并且较快地收敛到最优结果。
3 序列最小优化算法
Platt在中提出SMO (Sequential Minimal Optimization或SMO) 算法。将工作样本集的规模减到最小 (两个样本) 。之所以需要两个样本是因为等式线性约束的存在使得同时至少有两个Lagrange乘子发生变化。由于只有两个变量, 而且应用等式约束可以将其中一个用另一个表示出来, 所以迭代过程中每一步的子问题的最优解可以直接用解析的方法求出来。这样, 算法避开了复杂的数值求解优化问题的过程, 此外, Platt还设计了一个两层嵌套循环分别选择进入工作样本集的样本, 这种启发式策略大大加快了算法的收敛速度。
对Platt的SMO算法, Keerthi等通过对S V M算法的分析在文献中提出了重大改进, 即在判别最优条件时用两个阈值代替一个阈值, 从而使算法更合理, 更快。其收敛证明在文献中。并通过实际数据的对比, 证明确实比传统SMO快。同时也指出S M O算法应用于回归等类似的问题。Ronan将考虑了上述改进的SMO算法应用于分类和回归问题, 实现了比SVMlight更强的软件包。Pavlov提出了速度快于SMO方法的Boost-SMO方法。为了弥补SMO在求解线性支持向量机当中的不足, K a iMin Chung提出了线性支持向量机的分解算法。
4 增量式算法
文献提出一种增量式学习方法, 其将增量集合作为测试集合, 将所有违反K K T条件的样本与原先的支持向量集合作为新的训练集合, 而将所有正确分类的样本抛弃, 然而对于新的分类器的偏转和移动, 这些样本也有可能成为违反K K T条件的样本, 所以如果将这些样本抛弃, 有可能会丢失有用信息, 影响分类器的精度。
文献[1]提出一种在线训练支持向量机的方法, 其从实验结果证明了其学习速度快于S M O方法, 但其是从两个样本开始, 新的样本是一个一个地增加的, 每检测到一个违反KKT条件的样本, 都要进行一系列的循环训练, 直到全部被正确分类为止, 这样当支持向量的数量较少时, 求解二次规划的规模较小, 速度可以较快, 但当支持向量数量较多时, 每新增一个违反K K T条件的样本都求解一次大规模二次规划问题, 支持向量机的训练速度会大大降低, 这时其在线学习的时间会明显增加, 其效率明显降低。
5 SVM多类分类方法方面的研究
支持向量机最初是为两类分类问题而设计的, 如何有效地将其应用到多类分类问题, 是当前支持向量机研究的一个重要方面。目前, 构造S V M多值分类器的方法主要有两类, 一类是同时考虑多类的分类方法:V.Vapnik[2], Weston[3]在1999所提出的多值分类算法, 与前面方法对等的还有文献中所提出的方法。C r a m m e ra n d Singer在2000年提出的多类分类算法。
另一类算法的基本思想是通过组合多个二值子分类器实现对多类分类器的构造。
1-a-r (1-against-rest) 方法, 对于N类问题, 构造N个分类器, 第i个SVM用第i类中的训练样本作为正的训练样本, 而将其它的样本作为负的训练样本。最后的输出是两类分类器输出最大的那一类, 其缺点是它的泛化误差无界。
1-a-1 (1-against-1) 方法, 该算法在N类训练样本中构造所有可能的两类分类器, 每类仅仅在N类中的2类训练样本上训练, 结果共构造K=N (N-1) /2个分类器。
Platt等提出了一个新的学习架构:决策导向的循环图 (Decision Directed Acyclic Graph, DDAG) , 将多个两类分类器组合成多类分类器。对于N类问题, DDAG含有N (N-1) /2个分类器, 每个分类器对应两类, 其优点是泛化误差只取决于类数N, 和节点上的类间间隙 (Margin) , 而与输入空间的维数无关, 根据D D A G提出算法D A G S V M, D D A G的每个节点和一个1-a-1分类器相关, 其速度显著比标准算法 (1-a-r) 或最大值算法 (Max Wins) 快。
摘要：支持向量机是在统计学习理论的VC维理论和结构风险最小化原则的基础上提出的一种新的模式识别技术, 本文对于当前常用支持向量机的几种算法进行了总结和分析, 对于今后提出更精确的方法做了充分的准备。
关键词：支持向量机,机器学习,模式识别
参考文献
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[2]Vapnik V.Statistical LearningTheory[M].New York:Wiley, 1998.
稻田管理机通用底盘的研制 篇9
我国有将近2/3的人口以食用稻米为主,使水稻成为国内最主要的粮食作物,其常年种植面积保持在1.5亿hm2左右,产量约占全国粮食总产量的40%[1]。因此,必须重视水稻生产,加速推进水稻机械化作业水平,提高水稻单位面积产量和质量,以保证我国粮食总供给,满足全国人口对粮食产量不断增长要求的长期战略目标。
水稻田间管理包括中耕除草、防病防虫和施肥等作业,是水稻生产中的重要环节。由于受作业条件的限制,常规的机械根本无法下田作业,只能靠人工作业或人机结合作业,消耗大量的人力和物力。但是通过分析构成水稻生产机械化5项评价指标(耕、种、植保、排灌及收获)的投入与产出关系,就可知道植保机械投入最小、产出效益最大[2]。
经研究发现,稻田田间管理所需的中耕除草或植保施肥机械在借鉴改装现有机型的基础上,设计研发已有了长足的发展。但是这些机具或不能解决水田作业常轮陷及动力不足的问题,或不能解决水稻作物的中后期作业要求窄行距和高地隙的问题,或功能单一、成本太高、推广困难[3]。因此,为满足水稻各生育期的田间植保机械化作业的要求,迫切需要研制一种满足水稻田间管理需求的、多种机具配置的、新型自走式高地隙的通用底盘。
1 关键技术难题
1)目前,水稻田间管理机械功能单一,综合性与适应性差,因此急需一款通用性高地隙动力底盘,能够为水稻田间管理实施各种作业(中耕、植保、施肥和除草等)提供综合应用平台,从而实现多功能、低成本和高效率。
2)研究水稻种植、稻田工况和田间各项管理作业的特性,解决稻田轮陷、窄行行走和水稻生长期的通过性关键结构合理设计问题。
3)解决匹配动力和机器一体化设计问题。动力匹配既要满足机器行走和作业要求,又要尽量降低整机质量和成本。
4)高地隙部分的设计既要保证水田作业时的稳定性,又要保证机器安装维修的方便性。
5)设计的底盘配套作业合理性及综合性能满足低成本、高效、可靠、简单、安全和易操作等要求。
2 技术参数
通用底盘主要由车架、驱动系统、传动系统和行走系统等组成,整体外观如图1所示。形成稻田管理作业的通用底盘,适合搭配多种中耕和植保器械作业。其配套动力为16.18kW柴油发动机,四轮驱动,四轮转向,能在稻田中自由行走不轮陷;地隙高度为1 2 0 0 mm,轮距为2 100mm,轴距为2 000mm,通过性和机器过埂性均满足稻田工况要求;整机结构质量控制在800kg,最高时速控制在25km/h。
1.发动机2.离合器3.变速箱4.车架5.后桥6.分动器7.高立轴8.橡胶轮9.前桥
3 主要部件设计
3.1 最终传动
机器的最终传动是指差速器或转向机构之后、驱动轮之前的传动机构,用来进一步增大传动比[5]。本设计最终传动部分采用两级锥齿轮传动,可有效地分担变速箱和中央传动的传动比,简化结构,减轻整车质量。前后驱动桥主减速器半轴啮合侧边高立轴上端的锥齿轮,高立轴的上下端各安装一个传动锥齿轮,下锥齿轮与最终传动箱内的最终传动锥齿轮啮合,最终传动锥齿轮安装在车轮轴上,从而将动力传递至车轮,实现四轮驱动,结构如图2所示。在满足高地隙的要求下,高立轴还起到转向立轴的作用,实属一举三得。
3.2 八字型高立轴
由于我国水田工况恶劣,泥脚深浅不一,加之管理机还要配合各种农具设备,使底盘作业时的操作稳定性与行驶平顺性很难保证。
本设计底盘侧边的高立轴分别向前后左右倾斜15°,使底盘的每一个侧面都形成相对稳固的八字型结构,如图3所示。4个车轮的着地点围成的面积几乎是底盘车架面积的两倍,有效分散承载了管理机的质量。又因为高立轴还起到转向轴的作用,角度倾斜,使行走装置具有自动回正的功能,提高了管理机在居中位置的稳定性,从而有利于保持管理机直线行驶的稳定性。同时,转向操纵更加轻便,明显提高了作业时的操作稳定性与行驶平顺性。
3.3 底盘车架参数设计及静力分析
在本设计车架上主要承载发动机、药液箱、传动系组件及驾驶员等,并且前后要悬挂喷杆喷雾和中耕施肥等机具。底盘车架参数如下:车架外部的两根纵梁和两根横梁均采用槽钢120×53×5.5/Q235A材料,车架内部均采用角钢90×90×10/Q235A材料。车架总长度3 100mm,车架总宽度1 800mm。
车架用来承载车辆所有的质量,车架的有限元分析是设计过程中必不可少的部分[7]。在车架的有限元分析过程中,由于车架模型十分复杂,因此先进行简化处理,并应用Pro/E软件进行实体建模,再转化为IGES文件后用ANSYS软件打开分析,避免了AN-SYS软件中繁杂的建模过程,节省了大量时间。
整个车架满载静止情况下,力学有限元分析过程如下:
1)建模的部分采用Pro/E中转化过来的IGES文件,在ANSYS软件中打开,如图4所示。
2)选择三维10节点四面体单元Solid187,其每个单元都具有中间节点,适用于仿真不规则网格。
3)输入材料特性:密度为7 800kg/m3,弹性模量为2.0×106MPa,泊松比=0.3。
4)利用自定义网格划分功能对车架进行网格划分,整个车架被划分为58 760个单元、122 880个节点,如图5所示。
5)车架边界条件简化为:位置1约束X,Y,Z方向的位移自由度;位置2约束Y和Z方向的位移自由度;位置3约束Z方向的位移自由度;位置4约束X和Y方向的位移自由度,如图6所示。这样既释放了变形,又限制了刚体位移,满足分析要求。
6)满载静止情况下,车架加载载荷如表1所示,加载位置简化如图7所示。
7)运行求解。满载静止工况下,底盘车架的位移分布如图8所示,等效应力分布如图9所示。
由车架的位移分布情况可以看出:车架的最大位移出现在车架中后部的内部横纵梁交界处,符合预期设计目标,最大位移量是1.56mm。由车架的等效应力分布情况可以得出:车架的应力分布相对比较均匀,车架大部分位置的应力在25MPa以下,最大应力出现在后桥悬挂与车架连接处,应力集中比较明显,最大应力为74.05MPa。由于材料屈服应力在200MPa以上,因此本结构满足设计要求。
4 总结
针对现有拖拉机配置的中耕和植保机无法在水稻田中发挥作用的问题,本文研制出一套符合我国(尤其是南方水田)的稻田管理作业的高地隙动力底盘。传动机构及动力输出方式设计合理,解决了传统动力底盘地隙过低、水田通过性差和转向不灵活等问题,能较好地搭载相关作业机具。这不仅将农民从繁重的体力劳动中解放出来,改善了劳动条件,还能争取时间,不违农时,提高劳动生产率,促进水稻生长发育,保证稻米优质高产。本设计为水稻田田间管理(中耕除草、植保施肥)机械应用与研发提供了一个良好的动力平台,为“十二五”期间实现水稻全程机械化提供了有力保障。
参考文献
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