一种消防车驾驶室状态监控及显示系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种消防车驾驶室状态监控及显示系统，包括电脑端、驾驶室前端显示屏以及消防车后端控制系统，其中所述电脑端通过DTU数据传输线连接，所述驾驶室前端显示屏与所述消防车后端控制系统之间通过串口通信电路连接，采用MSC‑51系列的STC15F2K16S2单片机，包括：多个传感器信号采集电路、LCD液晶显示电路、键盘控制电路、蜂鸣器及LED灯报警电路和串口通信电路，形成一个完整、全面的监控显示控制系统，使救援工作更高效，速度更快。

【技术实现步骤摘要】
一种消防车驾驶室状态监控及显示系统
本技术涉及状态监控及显示
，特别是消防车驾驶室状态监控及显示系统。
技术介绍
我国城市化的不断发展,伴随着高层建筑的不断快速增加,使得用于灭火救援的消防车更加重要,它要完成高层建筑的灭火、救援以及抢险。在灭火救援的过程中,一旦消防车发生了故障或是事故,不但会造成周围人员的伤害,还会耽误整个灭火救援任务的进行,这样必定会造成十分严重的人员及经济损失。因此,它的安全可靠性是绝对不容忽视的。无论是什么机械，在执行各个动作时都会有其自身的最大安全限度，一旦超过这个额定限度,轻则损坏机器的某些设备部件，重则会导致机毁人亡的严重事故。由于消防车的结构复杂、作业环境不确定,为了保证消防车的正常安全工作，必须控制消防车的各个动作在其安全范围内作业。近年来,电子技术、传感技术和计算机等技术开始飞速发展,这些技术现在已经应用在了工程机械的控制系统中。而对于消防车，现在正面向巨型化、多功能化、智能化、安全化、模块化、系列化、轻量化等方向逐步发展。为了提高它的安全性、可靠性和高效性,对消防车的运行状态进行实时监控是刻不容缓的。也就是说,消防车只有在可靠的状态监控控制系统下工作，才能减少事故的发生率，安全高效的完成它所要执行的任务。现有技术大多数消防车采用的是PLC监控方案，负责现场数据的运算及逻辑关系的处理。但是由于PLC价格昂贵，使用PLC作为主控单元会增加系统的开发成本。因此现有技术的方案不适于大规模监控系统的开发利用。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述问题，本技术的目的在于提供一种消防车驾驶室状态监控及显示系统，以单片机作为微控制器进行系统开发，并通过Proteus进行软件仿真，以达到节省开发成本并缩短开发周期的目的本技术的目的在于提供一种消防车驾驶室状态监控及显示系统，包括电脑端、驾驶室前端显示屏以及消防车后端控制系统，其中所述电脑端通过DTU数据传输线连接，所述驾驶室前端显示屏与所述消防车后端控制系统之间通过串口通信电路连接，所述消防车驾驶室状态监控及显示系统采用MSC-51系列的STC15F2K16S2单片机，消防车驾驶室状态监控及显示系统具有：多个传感器信号采集电路、LCD液晶显示电路、键盘控制电路、蜂鸣器及LED灯报警电路和串口通信电路，所述多个传感器信号采集电路相互连接，用于采集消防车的状态信息，所述LCD液晶显示电路设置在所述消防车驾驶室内部，用于显示消防车的状态信息的最终电路，所述键盘控制电路与所述LCD液晶显示电路连接，用于控制通过键盘输入控制信息，所述蜂鸣器及LED灯报警电路串联或者并联，当发生所述消防车的状态信息需要报警的情况下进行声音和/或灯光报警，所述串口通信电路用于所述监控及显示系统从信号的采集处理到最终数据的显示输出的信息传递。优选地，所述传感器信号采集电路用于采集斗载、变幅角度、起升高度和火场温度4个信号，所述监控及显示系统所需监测的动态参数有：斗载重量、变幅角度、起升高度、回转角度、风速、周围环境烟雾、周围环境温度以及离障碍物的距离，所述传感器信号采集电路包括测力传感器、倾角传感器、旋转编码器、角度传感器、风速传感器、烟雾传感器、温度传感器、超声波传感器，所述测力传感器为ST-27悬臂梁式测力传感器，一端固定，一端加载，拉、压均可，传感器输出的是0-5V的电压信号，需要通过A/D转换电路将该模拟信号转换成数字量传递给主控制器进行处理，其安装位置位于工作平台底板与外框之间；所述倾角传感器为TQG-S系列高精度一维倾斜角传感器进行角度信号的实时测量，该传感器共有三根信号线，红色线接电源正极，黑色线接地，黄色线则为X轴的输出信号线，所述倾角传感器输出的是4-20mA的电流信号或1-5V的电压信号，通过A/D转换电路将该模拟信号转换成数字量传递给主控制器进行处理，将其安装在梯架伸缩臂外侧；所述旋转编码器的选择为欧姆龙下的E6B2-CWZ1X500PPR增量式光电编码器，用于进行梯架作业高度的测量，所述旋转编码器输出的是数字量信号，直接连接主控制器进行运算处理，将其安装在活塞杆磁性钢轮的轴承上，活塞杆运动的同时，磁性钢轮转动，编码器也随之转动，最终计算出脉冲数，用单片机的P2.0引脚表示所述旋转编码器输出的A相脉冲，该引脚直接连主单片机的外部中断INT0，P2.1引脚表示输出的B相脉冲，直接连主单片机的P3.4引脚；所述角度传感器的选择为CK-1角度传感器，所述CK-1角度传感器采用模拟量输出形式，对其进行A/D转换后发送给主控制器，其可以输出模拟量，将其安装在回转台下；所述风速传感器为星火创仪的HL-FSX1一体化风速风向传感器，通过4-20mA电流、0-5V电压、RS232、RS485、TTL信号多种方式输出，将风速传感器安装在工作平台上测量风速；所述烟雾传感器为MQ-2烟雾传感器；所述温度传感器为DS18B20传感器，采用一线总线的数字方式进行数据传输，只需要一根信号线采集温度信号，温度测量范围在-55～125摄氏度之间，并且通过单线接口传输信息，其DQ端是输出信号线，直接与单片机的P2.7引脚相连，VCC接5V电源进行供电，GND接地；所述超声波传感器为压电式超声波传感器。优选地，所述ST-27悬臂梁式测力传感器的力作用在自由端，在梁固定端附近上、下表面各粘贴两片应变片，将其接成桥式电路，当载荷增加时，敏感闪电阻R2＝R3，其改变量随着增加，使输出△U01增加，最终需要用A/D转换电路将这一模拟电信号转换成数字电信号输入给单片机，完成斗载荷的测量，所述ST-27悬臂梁式测力传感器固定在工作平台外框与承载平面之间，支撑点靠近周边，均匀分布，在重力的作用下，传感器的弹性体产生弹性变形，使粘贴在表面的电阻应变片也跟着产生变形而使其电阻值产生变化，再经过相应的测量，A/D转换电路会把这一电阻值的变化转换成相应的数字电信号。优选地，还包括A/D转换电路对斗载和变幅角度两路信号需要进行A/D转换，所述A/D转换电路内具有ADC0832转换芯片，采用5V电源进行供电，输入电压在0-5V之间，工作频率为250KHz，转换时间为32us，功耗仅为15MW，其输入、输出电平与TTL/CMOS电平相兼容，其中，片选使能信号低电平有效，接单片机的P1.4引脚，CH0，CH1分别为模拟输入通道0，通道1，各自连接一个5K的电位器，分别表示斗载信号和变幅角度信号，通过改变电位器的阻值来模拟输入信号的变化；CLK是芯片的时钟输入端，接单片机的P1.5引脚；DI表示数据信号的输入端，其功能是选择通道，D0表示数据信号的输出端，其功能是转换数据，它们都和单片机P1.6引脚相连。优选地，所述LCD液晶显示电路包括LCD12864液晶显示器，工作电压是3-5.5V，工作温度为0-60摄氏度，支持串行、并行通讯方式，最终系统的液晶显示器由监控开机界面、数据监控界面和参数额定值设置界面3大界面构成，接入一个10K的电位器进行电压调整，电位器的两端分别接VDD和VSS，DB0-DB7端分别与单片机的P0.0-P0.7引脚连接，CS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消防车驾驶室状态监控及显示系统，其特征在于：包括电脑端、驾驶室前端显示屏以及消防车后端控制系统，其中所述电脑端通过DTU数据传输线连接，所述驾驶室前端显示屏与所述消防车后端控制系统之间通过串口通信电路连接，所述消防车驾驶室状态监控及显示系统采用MSC-51系列的STC15F2K16S2单片机，消防车驾驶室状态监控及显示系统具有：多个传感器信号采集电路、LCD液晶显示电路、键盘控制电路、蜂鸣器及LED灯报警电路和串口通信电路，所述多个传感器信号采集电路相互连接，用于采集消防车的状态信息，所述LCD液晶显示电路设置在所述消防车驾驶室内部，用于显示消防车的状态信息的最终电路，所述键盘控制电路与所述LCD液晶显示电路连接，用于控制通过键盘输入控制信息，所述蜂鸣器及LED灯报警电路串联或者并联，当发生所述消防车的状态信息需要报警的情况下进行声音和/或灯光报警，所述串口通信电路用于所述监控及显示系统从信号的采集处理到最终数据的显示输出的信息传递。/n

【技术特征摘要】
1.一种消防车驾驶室状态监控及显示系统，其特征在于：包括电脑端、驾驶室前端显示屏以及消防车后端控制系统，其中所述电脑端通过DTU数据传输线连接，所述驾驶室前端显示屏与所述消防车后端控制系统之间通过串口通信电路连接，所述消防车驾驶室状态监控及显示系统采用MSC-51系列的STC15F2K16S2单片机，消防车驾驶室状态监控及显示系统具有：多个传感器信号采集电路、LCD液晶显示电路、键盘控制电路、蜂鸣器及LED灯报警电路和串口通信电路，所述多个传感器信号采集电路相互连接，用于采集消防车的状态信息，所述LCD液晶显示电路设置在所述消防车驾驶室内部，用于显示消防车的状态信息的最终电路，所述键盘控制电路与所述LCD液晶显示电路连接，用于控制通过键盘输入控制信息，所述蜂鸣器及LED灯报警电路串联或者并联，当发生所述消防车的状态信息需要报警的情况下进行声音和/或灯光报警，所述串口通信电路用于所述监控及显示系统从信号的采集处理到最终数据的显示输出的信息传递。


2.根据权利要求1所述的一种消防车驾驶室状态监控及显示系统，其特征在于：所述传感器信号采集电路用于采集斗载、变幅角度、起升高度和火场温度4个信号，所述监控及显示系统所需监测的动态参数有：斗载重量、变幅角度、起升高度、回转角度、风速、周围环境烟雾、周围环境温度以及离障碍物的距离，所述传感器信号采集电路包括测力传感器、倾角传感器、旋转编码器、角度传感器、风速传感器、烟雾传感器、温度传感器、超声波传感器，所述测力传感器为ST-27悬臂梁式测力传感器，一端固定，一端加载，拉、压均可，传感器输出的是0-5V的电压信号，需要通过A/D转换电路将该模拟信号转换成数字量传递给主控制器进行处理，其安装位置位于工作平台底板与外框之间；所述倾角传感器为TQG-S系列高精度一维倾斜角传感器进行角度信号的实时测量，该传感器共有三根信号线，红色线接电源正极，黑色线接地，黄色线则为X轴的输出信号线，所述倾角传感器输出的是4-20mA的电流信号或1-5V的电压信号，通过A/D转换电路将该模拟信号转换成数字量传递给主控制器进行处理，将其安装在梯架伸缩臂外侧；所述旋转编码器的选择为欧姆龙下的E6B2-CWZ1X500PPR增量式光电编码器，用于进行梯架作业高度的测量，所述旋转编码器输出的是数字量信号，直接连接主控制器进行运算处理，将其安装在活塞杆磁性钢轮的轴承上，活塞杆运动的同时，磁性钢轮转动，编码器也随之转动，最终计算出脉冲数，用单片机的P2.0引脚表示所述旋转编码器输出的A相脉冲，该引脚直接连主单片机的外部中断INT0，P2.1引脚表示输出的B相脉冲，直接连主单片机的P3.4引脚；所述角度传感器的选择为CK-1角度传感器，所述CK-1角度传感器采用模拟量输出形式，对其进行A/D转换后发送给主控制器，其可以输出模拟量，将其安装在回转台下；所述风速传感器为星火创仪的HL-FSX1一体化风速风向传感器，通过4-20mA电流、0-5V电压、RS232、RS485、TTL信号多种方式输出，将风速传感器安装在工作平台上测量风速；所述烟雾传感器为MQ-2烟雾传感器；所述温度传感器为DS18B20传感器，采用一线总线的数字方式进行数据传输，只需要一根信号线采集温度信号，温度测量范围在-55～125摄氏度之间，并且通过单线接口传输信息，其DQ端是输出信号线，直接与单片机的P2.7引脚相连，VCC接5V电源进行供电，GND接地；所述超声波传感器为压电式超声波传感器。


3.根据权利要求2所述的一种消防车驾驶室状态监控及显示系统，其特征在于：所述ST-27悬臂梁式测力传感器的力作用在自由端，在梁固定端附近上、下表面各粘贴两片应变片，将其接成桥式电路，当载荷增加时，敏感闪电阻R2＝R3，其改变量随着增加，使输出△U01增加，最终需要用A/D转换电路将这一模拟电信号转换成数字电信号输入给单片机，完成斗载荷的测量，所述ST-27悬臂梁式测力传感器固定在工作平台外框与承载平面之间，支撑点靠近周边，均匀分布，在重力的作用下，传感器的弹性体产生弹性变形，使粘贴在表面的电阻应变片也跟着产生变形而使其电阻值产生变化，再经过相应的测量，A/D转换电路会把这一电阻值的变化转换成相应的数字电信号。


4.根据权利要求2所述的一种消防车驾驶室状态监控及显示系统，其特征在于：还包括A/D转换电路对斗载和变幅角度两路信号进行A/D转换，所述A/D转换电路内具有ADC0832转换芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：石巧婷，乔安营，张兵强，常彦凯，李朝飞，刘沛漾，潘超亚，李永奇，
申请(专利权)人：润泰救援科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13