本发明涉及一种农用机械的平均速度、减速度测量系统及方法，属于机械测试。
背景技术：
1、目前，为深入实施创新驱动发展与乡村振兴战略，推动农机科技创新和机制创新，我们需着力提升农机装备与技术创新平台建设水平和管理质量，努力推进农机化向全程全面高质量发展。
2、在农业化拖拉机种类不断增加、保有量持续上升的背景下，农业从业者们享受着拖拉机带来的巨大便利。在对农业从业者加强教育，提高农业机械使用安全意识的同时，也十分需要对农业机械化设备进行定期检测。
3、鉴定站有关农用机械的速度/减速度测量的传统方法极度依赖人工，需要操作人员手持秒表和皮尺，在对应的跑道内，人工对农用拖拉机的启动和停止进行计时，再根据路程除以时间求得农用拖拉机行驶过程的平均速度；在测量减速度时，依靠人工在农用拖拉机行驶到最大速度时踩下刹车，驾驶员读取仪表盘上的速度值，再人工对制动距离进行测量，依靠公式v2=2ax计算获得减速度。整个测量操作过程自动化、智能化程度低，并且依靠操作人员人为计时、人工测量、测量的精度和可溯源性差，并且存在一定危险性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种农用机械的平均速度、减速度测量系统及方法，提高测量精度，降低操作人员的工作强度，使得操作过程自动化、智能化、信息化。
2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
3、第一方面，本发明提供一种农用机械的平均速度、减速度测量系统，包括测试跑道，所述测试跑道上设有四个龙门架，四个所述龙门架分别为龙门架a、龙门架b、龙门架c以及龙门架d，所述测试跑道一侧设有操作亭，所述测量亭内设有工控机；
4、所述农用机械上配设有卫星导航系统，所述卫星导航系统用于监测农用机械的实时速度；
5、所述龙门架顶部均设有led屏幕，且侧部设有光电开关和信号灯，所述光电开关用于监测农用机械经过龙门架的时刻，所述led屏幕用于显示农用机械动作提示及其实时速度，所述信号灯用于提示农用机械动作；
6、所述工控机与卫星导航系统、led屏幕、光电开关以及信号灯均电信号连接，所述光电开关能够将监测信号传输至工控机，所述工控机能够根据光电开关的监测信号控制led屏幕显示以及信号灯颜色切换。
7、可选的，所述信号灯包括红绿灯和黄灯，所述红绿灯设于龙门架a、龙门架d上，所述黄灯设于龙门架b、龙门架c上。
8、可选的，所述卫星导航系统包括卫星导航天线和数据传输模块，所述数据传输模块包括卫星导航接收器、无线电传输单元以及充电电源，所述卫星导航天线用于接收卫星数据，并将其传输至卫星导航接收器，所述卫星导航接收器与无线电传输单元电信号连接，其用于对卫星数据进行处理后通过无线电传输单元传输至工控机，所述充电电源与卫星导航接收器、无线电传输单元通过线缆连接。
9、可选的，所述卫星导航系统包括卫星导航天线和数据传输模块，所述数据传输模块包括卫星导航接收器、无线电传输单元以及充电电源，所述卫星导航天线用于接收卫星数据，并将其传输至卫星导航接收器，所述卫星导航接收器与无线电传输单元电信号连接，其用于对卫星数据进行处理后通过无线电传输单元传输至工控机，所述充电电源与卫星导航接收器、无线电传输单元通过线缆连接。
10、可选的，所述卫星数据包括农用机械的实时速度。
11、可选的，所述龙门架上均设有电气柜，所述电气柜内设有数据采集卡和固态继电器，所述数据采集卡与光电开关电信号连接，且通过线缆与工控机连接，所述数据采集卡能够将光电开关的监测信号传输至工控机；所述固态继电器与信号灯电信号连接，所述工控机能够根据光电开关的监测信号通过控制固定继电器的通断对信号灯颜色进行切换。
12、可选的，还包括设于龙门架b、龙门架c顶部的摄像头，所述摄像头与工控机通过线缆连接，所述工控机能够根据光电开关的监测信号对摄像头的启闭进行控制。
13、可选的，所述工控机配置有上位机模块，所述上位机模块包括设置单元、速度测量单元、减速度测量单元以及实时监测单元，所述设置单元用于对数据采集卡、信号灯、led屏幕、卫星导航系统进行设置以保证通讯正常，所述速度测量单元用于对农用机械的实时速度数据进行处理并显示，所述减速度测量单元用于对农用机械的实时速度数据进行处理得到减速度并显示，所述实时监测单元用于对摄像头进行设置，并对拍摄图像进行存储。
14、可选的，光电开关设于距离龙门架底部1.6m处。
15、可选的，所述测试跑道的长度为80m，所述龙门架a与龙门架b之间的距离为30m，所述龙门架b和龙门架c之间的距离为20m，所述龙门架c和龙门架d之间的距离为30m。
16、第二方面，本发明提供一种农用机械的平均速度测量方法，通过上述任一项所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统实现，其包括：
17、通过设置单元对光电开关、信号灯、led屏幕、卫星导航系统进行设置，保证系统通讯正常，使得红绿灯的初始状态为红灯，黄灯的初始状态为熄灭；
18、通过速度测量单元设置led屏幕显示驶入操作信号、红绿灯转换为绿灯，此时，农用机械由测试跑道一端驶入；
19、在农用机械行驶过程中，卫星导航系统将农用机械的实时速度传输至工控机；
20、当农用机械经过龙门架a时，触发龙门架a上的光电开关，工控机根据龙门架a上的光电开关的监测信号将红绿灯转换为红灯，且在led屏幕上显示农用机械实时速度；
21、当农用机械经过龙门架b时，触发龙门架b上的光电开关，工控机根据龙门架b上的光电开关的监测信号启动龙门架c上的摄像头抓拍农用机械实时图像；
22、当农用机械经过龙门架c时，触发龙门架c上的光电开关，工控机根据龙门架c上的光电开关的监测信号启动龙门架b上的摄像头抓拍农用机械实时图像；
23、当农用机械经过龙门架d时，触发龙门架d上的光电开关，工控机根据龙门架d上的光电开关的监测信号设置led屏幕显示停止测量操作；
24、工控机截取经过龙门架a时刻、龙门架d时刻之间的农用机械的实时速度数据段，对实时速度数据段进行滤波处理，剔除实时速度数据段中的明显离群点，再对实时速度数据段进行求取平均值后得到农用机械的平均速度。
25、第三方面，本发明提供一种农用机械的平均减速度的测量方法，通过上述任一项所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统实现，其包括：
26、通过设置单元对光电开关、信号灯、led屏幕、卫星导航系统进行设置，保证系统通讯正常，并使得红绿灯的初始状态为红灯，黄灯的初始状态为熄灭；
27、通过速度测量单元设置led屏幕显示驶入操作信号、红绿灯转换为绿灯，此时，农用机械由测试跑道一端驶入；
28、在农用机械行驶过程中，卫星导航系统将农用机械的实时速度传输至工控机；
29、当农用机械经过龙门架a时，触发龙门架a上的光电开关，工控机根据龙门架a上的光电开关的监测信号将红绿灯转换为红灯，且在led屏幕上显示农用机械实时速度；
30、当农用机械经过龙门架b时，触发龙门架b上的光电开关，工控机根据龙门架b上的光电开关的监测信号启动龙门架c上的摄像头抓拍农用机械实时图像，且设置龙门架c上的led屏幕显示刹车操作信号，并启动龙门架c上的黄灯，此时，农用机械开始刹车操作；
31、当农用机械经过龙门架c时，触发龙门架c上的光电开关，工控机根据龙门架c上的光电开关的监测信号启动龙门架b上的摄像头抓拍农用机械实时图像；
32、当农用机械经过龙门架d时，触发龙门架d上的光电开关，工控机根据龙门架d上的光电开关的监测信号设置led屏幕显示停止测量操作或卫星导航系统监测到农用机械实时速度小于预设阈值，测量停止；
33、工控机截取经过龙门架a时刻、龙门架d时刻之间的农用机械的实时速度数据段，对实时速度数据段进行滤波处理，剔除实时速度数据段中的明显离群点，得到处理后的实时速度数据段；
34、寻找处理后的实时速度数据段中开始下降的数据点，包括：
35、a、计算数据点a+i到数据点a+i+9之间的数据段的平均值v1，计算数据点a+i+1到数据点a+i+10数据段的平均值v2，其中，i=0，a为处理后的实时速度数据段的起始点；
36、b、若v1-v2≥t，t为设定阈值，则表示数据开始下降的数据点处于数据点a+i+1到数据点a+i+10之间的数据段中，取数据点a+i+10的数据点作为数据下降的数据点，重新截取数据点a+i+10到实时速度数据段末尾的数据段中的三分之一作为新的数据段，对新的数据段进行直线拟合，得到直线的斜率，即为减速度，若v1-v2<t，则命i=i+1，重复a～b，直至v1-v2≥t。
37、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
38、本发明所提供的测量系统可以对农用机械的平均速度、减速度进行便捷测量，有效减少了人工的投入，提升了整个测量操作过程的自动化、智能化；
39、本发明通过卫星导航系统对农用机械的实时速度进行监测，并且结合差分模块对卫星数据进行差分处理，使得获取的农用机械实时速度更加准确，再利用数据处理，对明显离群的数据点进行去除，并且能够准确寻找到速度下降的数据段，从而提升平均速度、减速度的测量准确性。
1.一种农用机械的平均速度、减速度测量系统，其特征在于，包括测试跑道，所述测试跑道上设有四个龙门架，四个所述龙门架分别为龙门架a、龙门架b、龙门架c以及龙门架d，所述测试跑道一侧设有操作亭，所述测量亭内设有工控机；
2.根据权利要求1所述的农用机械的速度、减速度测量系统，其特征在于，所述信号灯包括红绿灯和黄灯，所述红绿灯设于龙门架a、龙门架d上，所述黄灯设于龙门架b、龙门架c上。
3.根据权利要求1所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统，其特征在于，所述卫星导航系统包括卫星导航天线和数据传输模块，所述数据传输模块包括卫星导航接收器、无线电传输单元以及充电电源，所述卫星导航天线用于接收卫星数据，并将其传输至卫星导航接收器，所述卫星导航接收器与无线电传输单元电信号连接，其用于对卫星数据进行处理后通过无线电传输单元传输至工控机，所述充电电源与卫星导航接收器、无线电传输单元通过线缆连接。
4.根据权利要求3所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统，其特征在于，还包括差分模块，所述差分模块通过支撑杆设于操作亭一侧，其用于接收卫星数据并对其进行差分处理得到差分处理后的卫星数据，所述卫星导航接收器能够接收差分处理后的卫星数据，并将其与卫星数据融合。
5.根据权利要求4所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统，其特征在于，所述卫星数据包括农用机械的实时速度。
6.根据权利要求1所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统，其特征在于，所述龙门架上均设有电气柜，所述电气柜内设有数据采集卡和固态继电器，所述数据采集卡与光电开关电信号连接，且通过线缆与工控机连接，所述数据采集卡能够将光电开关的监测信号传输至工控机；所述固态继电器与信号灯电信号连接，所述工控机能够根据光电开关的监测信号通过控制固定继电器的通断对信号灯颜色进行切换。
7.根据权利要求1所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统，其特征在于，还包括设于龙门架b、龙门架c顶部的摄像头，所述摄像头与工控机通过线缆连接，所述工控机能够根据光电开关的监测信号对摄像头的启闭进行控制。
8.根据权利要求1所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统，其特征在于，所述工控机配置有上位机模块，所述上位机模块包括设置单元、速度测量单元、减速度测量单元以及实时监测单元，所述设置单元用于对数据采集卡、信号灯、led屏幕、卫星导航系统进行设置以保证通讯正常，所述速度测量单元用于对农用机械的实时速度数据进行处理并显示，所述减速度测量单元用于对农用机械的实时速度数据进行处理得到减速度并显示，所述实时监测单元用于对摄像头进行设置，并对拍摄图像进行存储。
9.一种农用机械的平均速度测量方法，其特征在于，通过权利要求1~8任一项所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统实现，其包括：
10.一种农用机械的减速度的测量方法，其特征在于，通过权利要求1~9任一项所述的农用机械的平均速度、减速度测量系统实现，其包括：
