基于WIFI信號(hào)的消防車(chē)臂架性能檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著工業(yè)化以及城市化不斷發(fā)展，不可避免地會(huì)帶來(lái)很多火災(zāi)隱患。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，尤其是高層起火，由于高度很高，滅火及救援的難度都十分大，對(duì)救援人員來(lái)說(shuō)工作的危險(xiǎn)性也十分大。因此舉高消防車(chē)安全性能至為關(guān)鍵，包括工作斗的晃動(dòng)程度及動(dòng)作時(shí)的平順性、各個(gè)安全限位及減速保護(hù)裝置的可靠性、工作斗調(diào)平的響應(yīng)速度及調(diào)平精度等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7956.12《消防車(chē)第12部分：舉高消防車(chē)》已經(jīng)對(duì)相關(guān)的指標(biāo)做了要求。但是目前國(guó)內(nèi)外缺少一套相關(guān)的檢測(cè)系統(tǒng)。本文根據(jù)以上

2、需求對(duì)消防車(chē)安全性能檢測(cè)系統(tǒng)做了以下研究和開(kāi)發(fā)。
　　1.針對(duì)消防車(chē)臂架運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)了一套傳感器系統(tǒng)（下位機(jī)系統(tǒng)）。它由MPU6050、激光傳感器、無(wú)線(xiàn)通信傳感器、單片機(jī)組成，主要負(fù)責(zé)采集在整個(gè)臂架的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中臂架的伸縮量、臂架的角度、工作斗的傾斜角度以及在一定的工作高度下受外力作用后各個(gè)方向的加速度。為了保證傳輸速度和傳輸距離，本文用兩個(gè)WIFI模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器組網(wǎng)，WIFI無(wú)線(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接組網(wǎng)方式為用戶(hù)設(shè)備搭建了一

3、個(gè)透明串口通路，將數(shù)據(jù)包通過(guò)傳感器系統(tǒng)的WIFI模塊傳送給路由器，再轉(zhuǎn)到WIFI模塊并通過(guò)UART口由PC端進(jìn)行采集。這樣可以很好地保證采集的效率。
　　2.為消防車(chē)安全性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套上位機(jī)軟件系統(tǒng)，功能包括臂架運(yùn)動(dòng)過(guò)程的顯示、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的分析等。它涉及以下主要模塊：1）3D交互模塊：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)逼真實(shí)時(shí)顯示。此模塊需要先使用3DSmax對(duì)消防車(chē)進(jìn)行3D模型的建立并進(jìn)行發(fā)布，在Untiy3D中用C＃腳本對(duì)模型進(jìn)行控制

4、，控制部分涉及到攝像機(jī)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、臂架框架、運(yùn)動(dòng)模塊。2）通信模塊：實(shí)時(shí)接收下位機(jī)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行解析、存儲(chǔ)以及界面的顯示。下位機(jī)采集速率快，而要處理的動(dòng)作多而慢，為此采用了多線(xiàn)程的技術(shù)。3）波形顯示模塊：選用labview控件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，顯示指標(biāo)波形。4）后臺(tái)處理：此模塊可以對(duì)不同車(chē)輛、不同操作人員、不同試驗(yàn)進(jìn)行歷史波形的選取分析。5）報(bào)表模塊：顯示檢測(cè)消防車(chē)臂架的性能參數(shù)值。6）去噪模塊：進(jìn)行信號(hào)匹配的小波基設(shè)計(jì)及去噪

5、融合。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪分析和融合計(jì)算，得出去噪后的實(shí)際指標(biāo)。由于采集的數(shù)據(jù)存在很多的毛刺，所以為了得到更加精確的波形，本文采用了常規(guī)小波基的閾值去噪算法分別對(duì)長(zhǎng)度信號(hào)、角度信號(hào)進(jìn)行去噪，獲得了良好效果。在工作斗晃動(dòng)幅度測(cè)試中，由于需要通過(guò)加速度二次積分，對(duì)濾波要求比較高，因此采用了基于9/7小波基的最優(yōu)小波匹配去噪算法。7）消防車(chē)臂架安全性能測(cè)試模塊：在以上6個(gè)模塊的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了軟件模塊分別對(duì)消防車(chē)的4個(gè)安全性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，

6、即極限位置的減速測(cè)試、特定高度工作斗的晃動(dòng)幅度測(cè)試、上升過(guò)程中工作斗的角度調(diào)平響應(yīng)測(cè)試、工作高度及水平幅度測(cè)試及滑車(chē)測(cè)試構(gòu)成。（a）極限位置的減速測(cè)試：檢測(cè)在指定高度時(shí)速度的衰減情況。（b）工作斗的調(diào)平測(cè)試：檢測(cè)在整個(gè)臂架上升直至到達(dá)工作高度的過(guò)程中，工作斗角度的變化幅度。（c）工作斗的晃動(dòng)幅度測(cè)試：檢測(cè)在工作高度時(shí)受外力影響時(shí)各個(gè)方向的晃動(dòng)幅度大小。（d）工作高度及水平幅度測(cè)試:檢測(cè)消防車(chē)的工作高度、以及臂架在水平面的投影距離。除此之