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原文传递基于WIFI信号的消防车臂架性能检测系统的研究与设计

论文题名：	基于WIFI信号的消防车臂架性能检测系统的研究与设计
关键词：	WIFI信号;消防车;臂架结构;性能检测系统
摘要：	随着工业化以及城市化不断发展，不可避免地会带来很多火灾隐患。当火灾发生时，尤其是高层起火，由于高度很高，灭火及救援的难度都十分大，对救援人员来说工作的危险性也十分大。因此举高消防车安全性能至为关键，包括工作斗的晃动程度及动作时的平顺性、各个安全限位及减速保护装置的可靠性、工作斗调平的响应速度及调平精度等。国家标准GB7956.12《消防车第12部分：举高消防车》已经对相关的指标做了要求。但是目前国内外缺少一套相关的检测系统。本文根据以上需求对消防车安全性能检测系统做了以下研究和开发。　　1.针对消防车臂架运动过程中的数据采集设计了一套传感器系统（下位机系统）。它由MPU6050、激光传感器、无线通信传感器、单片机组成，主要负责采集在整个臂架的运动过程中臂架的伸缩量、臂架的角度、工作斗的倾斜角度以及在一定的工作高度下受外力作用后各个方向的加速度。为了保证传输速度和传输距离，本文用两个WIFI模块通过无线路由器组网，WIFI无线点对点连接组网方式为用户设备搭建了一个透明串口通路，将数据包通过传感器系统的WIFI模块传送给路由器，再转到WIFI模块并通过UART口由PC端进行采集。这样可以很好地保证采集的效率。　　2.为消防车安全性能检测系统设计了一套上位机软件系统，功能包括臂架运动过程的显示、数据的存储、数据的分析等。它涉及以下主要模块：1）3D交互模块：实现现场运动逼真实时显示。此模块需要先使用3DSmax对消防车进行3D模型的建立并进行发布，在Untiy3D中用C＃脚本对模型进行控制，控制部分涉及到摄像机模块、数据显示模块、臂架框架、运动模块。2）通信模块：实时接收下位机传送过来的数据包，并进行解析、存储以及界面的显示。下位机采集速率快，而要处理的动作多而慢，为此采用了多线程的技术。3）波形显示模块：选用labview控件进行开发，显示指标波形。4）后台处理：此模块可以对不同车辆、不同操作人员、不同试验进行历史波形的选取分析。5）报表模块：显示检测消防车臂架的性能参数值。6）去噪模块：进行信号匹配的小波基设计及去噪融合。对现场采集的数据进行去噪分析和融合计算，得出去噪后的实际指标。由于采集的数据存在很多的毛刺，所以为了得到更加精确的波形，本文采用了常规小波基的阈值去噪算法分别对长度信号、角度信号进行去噪，获得了良好效果。在工作斗晃动幅度测试中，由于需要通过加速度二次积分，对滤波要求比较高，因此采用了基于9/7小波基的最优小波匹配去噪算法。7）消防车臂架安全性能测试模块：在以上6个模块的基础上设计了软件模块分别对消防车的4个安全性能指标进行了测试，即极限位置的减速测试、特定高度工作斗的晃动幅度测试、上升过程中工作斗的角度调平响应测试、工作高度及水平幅度测试及滑车测试构成。（a）极限位置的减速测试：检测在指定高度时速度的衰减情况。（b）工作斗的调平测试：检测在整个臂架上升直至到达工作高度的过程中，工作斗角度的变化幅度。（c）工作斗的晃动幅度测试：检测在工作高度时受外力影响时各个方向的晃动幅度大小。（d）工作高度及水平幅度测试:检测消防车的工作高度、以及臂架在水平面的投影距离。除此之外还对数据库进行了设计，主要有用户信息表、试验信息表、试验数据表、车辆信息表。　　3.本文最后对设计的消防车安全性能检测系统进行了软硬件实现并对软硬件系统进行了调试与测试，测试结果表明本文设计的系统很好地达到了预计的目标。
作者：	陈亚峰
专业：	控制科学与工程
导师：	王直杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东华大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文