一种举高消防车臂架的运动状态检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种举高消防车臂架的运动状态检测系统，包括运动状态信号采集器、无线传输模块和运动状态信号处理检测终端，所述运动状态信号采集器安装在举高消防车上，用于检测举高消防车臂架的运动状态；所述无线传输模块用于将所述运动状态信号采集器获取的运动状态发送至所述运动状态信号处理检测终端；所述运动状态信号处理检测终端对收到的运动状态信号进行处理分析，检测、记录并利用三维模型实时仿真消防车臂架的运动状态。本发明专利技术实现实时检测、记录及仿真举高消防车臂架的运动状态。

【技术实现步骤摘要】
一种举高消防车臂架的运动状态检测系统
本专利技术涉及运动状态检测
，特别是涉及一种举高消防车臂架的运动状态检测系统。
技术介绍
举高消防车是消防部队进行高空灭火救援任务的主要装备。在高空救援时，举高车臂架晃动程度及动作时的平顺性、工作斗调平的响应速度及调平精度、各安全限位及极限位置减速保护装置的可靠性、各位置传感器的准确性等对于举高消防车作业的安全性至关重要，直接关系到消防救援人员及待救群众的生命安全。消防车在使用之前以及日常维护阶段需进行安全检测，目前的检测多数采用检验人员目测的方式，以主观判断为主，无法提供进一步的数据记录，因此检验结果不尽客观，难以满足检验要求。因此提高举高消防车臂架的运动状态检测精确度，提高消防车臂架工作安全性与可靠性是非常有必要的。目前国内外对举高消防车安全性能尚无专用的检测装置，仍然以检验人员目测，主观判断为主，无法提供进一步的数据支持，一方面检测结果不尽客观，不符合检验要求，另一方面对检验人员的专业素质要求较高，基层消防部队缺乏技术和装备对以上指标检验、验收。在相应的检测系统方面，随着电子和机械技术水平的不断提高，也出现了包括如消防车水力系统性能，消防车举高回转液压系统性能，压力平衡系统性能，消防车控制系统性能的相关软硬件检测系统，但是仍然没有在整体安全系数上的检测系统。为满足整体安全系统上的检测需求，本专利技术研制一种实时，准确，可回放的举高消防车安全检测系统，为举高消防车臂架运动状态提供精确、有效以及实时地检测并仿真。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种举高消防车臂架的运动状态检测系统，实现实时检测、记录及仿真举高消防车臂架的运动状态。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种举高消防车臂架的运动状态检测系统，包括运动状态信号采集器、无线传输模块和运动状态信号处理检测终端，所述运动状态信号采集器安装在举高消防车上，用于检测举高消防车臂架的运动状态；所述无线传输模块用于将所述运动状态信号采集器获取的运动状态发送至所述运动状态信号处理检测终端；所述运动状态信号处理检测终端对收到的运动状态信号进行处理分析，检测、记录并利用三维模型实时仿真消防车臂架的运动状态。所述运动状态信号采集器包括MEMS传感器、激光传感器和MCU控制器，所述MEMS传感器固定于举高消防车臂架外部连接点处，用于检测举高消防车臂架的运动数据；所述激光传感器固定于举高消防车臂架连接处，用于测量消防车臂架的长度；所述MCU控制器固定于消防车内部，用于接收所述MEMS传感器和激光传感器的采集值，融合所述MEMS传感器的采集值得出消防车臂架运动角度数据。所述运动状态信号采集器包括MEMS传感器、激光传感器和MCU控制器，所述MEMS传感器固定于举高消防车臂架外部连接点处，用于检测举高消防车臂架的运动数据；所述激光传感器固定于举高消防车臂架连接处，用于测量消防车臂架的长度；所述MCU控制器固定于消防车内部，用于接收所述MEMS传感器和激光传感器的采集值，融合所述MEMS传感器的采集值得出消防车臂架运动角度数据。所述MEMS传感器包括加速度计和陀螺仪；所述加速度计用于检测三维笛卡尔坐标系中的加速度值；所述陀螺仪用于检测坐标轴的角速度值。所述MCU控制器通过I2C通信协议接收所述MEMS传感器测量值，利用卡尔曼滤波算法实现多个MEMS传感器的数据融合并进行角度整合，获得消防车臂架运动角度数据；所述MCU控制器通过模/数转换器接收激光传感器所测量消防车臂架长度数据。所述陀螺仪为微机械陀螺仪传感器，所述激光传感器为半导体激光测距传感器，所述MCU控制器为以ARM-CORTEX-M4为内核的32位微型处理单元。所述MCU控制器在对多个MEMS传感器的数据融合并进行角度整合时具体包括：先验估计计算，预测协方差矩阵，计算卡尔曼增益，通过卡尔曼增益对先验估计计算进行修正，根据修正结果对协方差矩阵进行更新。所述无线传输模块为全双工连传无线串口模块，利用UART异步串口通信协议与所述运动状态信号处理检测终端实现数据传输。所述运动状态信号处理检测终端包括运动状态数据接收模块、数据处理模块、参数传递模块和数据管理模块；所述运动状态数据接收模块定时读取无线串口获取所述无线传输模块传输的数据并解析；所述数据处理模块将所述运动数据接收模块解析所得的数据进行处理，并还原成三维空间坐标；所述参数传递模块将所述数据处理模块所得三维空间坐标按照通讯协议组包发送至Unity3D三维显示控件之中进行实时显示；所述数据管理模块将所述运动数据接收模块解析所得数据按类存储至Access2010数据库中。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术能够实现实时、准确和可回放的举高消防车臂架的运动状态，为举高消防车臂架运动状态提供精确、有效以及实时地检测和仿真，提高了举高消防车臂架的运动状态检测精确度，提高了消防车臂架工作安全性与可靠性。附图说明图1是本专利技术的系统结构示意图；图2是本专利技术的流程框图；图3是检测装置安装及偏置量示意图；图4是运动状态信号处理检测终端结构示意图；图5是举高消防车Unity3D仿真示意图；图6是举高消防车臂架的运动仿真示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种举高消防车臂架运动状态检测系统，如图1所示，包括运动状态信号采集器1、无线传输模块2和运动状态信号处理检测终端6。所述运动状态信号处理检测终端6为本专利技术的核心，通过无线传输模块2连接运动状态信号采集器1，实现检测、记录并利用Unity3D模型实时仿真举高消防车臂架的运动状态。如图1所示，所述运动状态信号采集器1包括MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)传感器3、激光传感器2和MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)控制器4，所述MEMS传感器3固定于所述举高消防车臂架外部连接点处，包括加速度计和陀螺仪；所述加速度计用于检测三维笛卡尔坐标系中的加速度值；所述陀螺仪用于检测三个坐标轴的角速度值；所述激光传感器2，固定于所述举高消防车臂架连接处，用于测量消防车臂架的长度；所述MCU控制器4固定于消防车内部，用于接收所述MEMS传感器和激光传感器采集值，融合所述MEMS传感器采集值得出消防车臂架运动角度。值得一提的是，所述运动状态信号采集器模块1的个数可以为多个个，检测装置安装及偏置量示意图如图3所示，通过多个运动状态信号采集器来进行举高消防车臂架信息的采集。所述运动状态信号采集器包括MCU控制器模块、MEMS传感器模块以及激光传感器模块；所述MCU控制器通过I2C通信协议接收所述MEMS传感器测量值，利用卡尔曼滤波算法实现加速度计和陀螺仪数据融合进行角度整合，获得消防车臂架角度数据；所述MCU控制器通过模/数转换器接收激光传感器所测量消防车臂架长度数据。所述卡尔曼滤波算法实现加速度计和陀螺仪数据融合进行角度整合，包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种举高消防车臂架的运动状态检测系统，包括运动状态信号采集器、无线传输模块和运动状态信号处理检测终端，其特征在于，所述运动状态信号采集器安装在举高消防车上，用于检测举高消防车臂架的运动状态；所述无线传输模块用于将所述运动状态信号采集器获取的运动状态发送至所述运动状态信号处理检测终端；所述运动状态信号处理检测终端对收到的运动状态信号进行处理分析，检测、记录并利用三维模型实时仿真消防车臂架的运动状态。

【技术特征摘要】
1.一种举高消防车臂架的运动状态检测系统，包括运动状态信号采集器、无线传输模块和运动状态信号处理检测终端，其特征在于，所述运动状态信号采集器安装在举高消防车上，用于检测举高消防车臂架的运动状态；所述无线传输模块用于将所述运动状态信号采集器获取的运动状态发送至所述运动状态信号处理检测终端；所述运动状态信号处理检测终端对收到的运动状态信号进行处理分析，检测、记录并利用三维模型实时仿真消防车臂架的运动状态。2.根据权利要求1所述的举高消防车臂架的运动状态检测系统，其特征在于，所述运动状态信号采集器包括MEMS传感器、激光传感器和MCU控制器，所述MEMS传感器固定于举高消防车臂架外部连接点处，用于检测举高消防车臂架的运动数据；所述激光传感器固定于举高消防车臂架连接处，用于测量消防车臂架的长度；所述MCU控制器固定于消防车内部，用于接收所述MEMS传感器和激光传感器的采集值，融合所述MEMS传感器的采集值得出消防车臂架运动角度数据。3.根据权利要求2所述的举高消防车臂架的运动状态检测系统，其特征在于，所述MEMS传感器包括加速度计和陀螺仪；所述加速度计用于检测三维笛卡尔坐标系中的加速度值；所述陀螺仪用于检测坐标轴的角速度值。4.根据权利要求2所述的举高消防车臂架的运动状态检测系统，其特征在于，所述MCU控制器通过I2C通信协议接收所述MEMS传感器测量值，利用卡尔曼滤波算法实现多个MEMS传感器的数据融合并进行角度整合，获得消防车臂架运动角度数据；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，王直杰，焦义星，谢钦宇，陈智玥，邓开连，燕帅，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31