基于WIFI信號的消防車臂架性能檢測系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著工業(yè)化以及城市化不斷發(fā)展，不可避免地會帶來很多火災(zāi)隱患。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，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，對救援人員來說工作的危險性也十分大。因此舉高消防車安全性能至為關(guān)鍵，包括工作斗的晃動程度及動作時的平順性、各個安全限位及減速保護裝置的可靠性、工作斗調(diào)平的響應(yīng)速度及調(diào)平精度等。國家標(biāo)準(zhǔn)GB7956.12《消防車第12部分：舉高消防車》已經(jīng)對相關(guān)的指標(biāo)做了要求。但是目前國內(nèi)外缺少一套相關(guān)的檢測系統(tǒng)。本文根據(jù)以上

2、需求對消防車安全性能檢測系統(tǒng)做了以下研究和開發(fā)。
　　1.針對消防車臂架運動過程中的數(shù)據(jù)采集設(shè)計了一套傳感器系統(tǒng)（下位機系統(tǒng)）。它由MPU6050、激光傳感器、無線通信傳感器、單片機組成，主要負(fù)責(zé)采集在整個臂架的運動過程中臂架的伸縮量、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方向的加速度。為了保證傳輸速度和傳輸距離，本文用兩個WIFI模塊通過無線路由器組網(wǎng)，WIFI無線點對點連接組網(wǎng)方式為用戶設(shè)備搭建了一

3、個透明串口通路，將數(shù)據(jù)包通過傳感器系統(tǒng)的WIFI模塊傳送給路由器，再轉(zhuǎn)到WIFI模塊并通過UART口由PC端進行采集。這樣可以很好地保證采集的效率。
　　2.為消防車安全性能檢測系統(tǒng)設(shè)計了一套上位機軟件系統(tǒng)，功能包括臂架運動過程的顯示、數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的分析等。它涉及以下主要模塊：1）3D交互模塊：實現(xiàn)現(xiàn)場運動逼真實時顯示。此模塊需要先使用3DSmax對消防車進行3D模型的建立并進行發(fā)布，在Untiy3D中用C＃腳本對模型進行控制

4、，控制部分涉及到攝像機模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、臂架框架、運動模塊。2）通信模塊：實時接收下位機傳送過來的數(shù)據(jù)包，并進行解析、存儲以及界面的顯示。下位機采集速率快，而要處理的動作多而慢，為此采用了多線程的技術(shù)。3）波形顯示模塊：選用labview控件進行開發(fā)，顯示指標(biāo)波形。4）后臺處理：此模塊可以對不同車輛、不同操作人員、不同試驗進行歷史波形的選取分析。5）報表模塊：顯示檢測消防車臂架的性能參數(shù)值。6）去噪模塊：進行信號匹配的小波基設(shè)計及去噪

5、融合。對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進行去噪分析和融合計算，得出去噪后的實際指標(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長度信號、角度信號進行去噪，獲得了良好效果。在工作斗晃動幅度測試中，由于需要通過加速度二次積分，對濾波要求比較高，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）消防車臂架安全性能測試模塊：在以上6個模塊的基礎(chǔ)上設(shè)計了軟件模塊分別對消防車的4個安全性能指標(biāo)進行了測試，

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