CN109307601A - 一种场车制动性能无线检测*** - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种场车制动性能无线检测***，该***由采集模块、调理模块、无线传输模块、分析处理模块、人机交互模块五大部分组成，针对场内机动车辆制动性能的现场检验，将制动距离测量、机构疲劳分析、风险预测以及信号处理集成于检测***中，通过人机交互界面将设备运行过程中产生的关键参数与预警部位反馈给工作人员，并为检测结果定制标准，判断安全等级，供检测单位作为设备维修判断依据。

Description

一种场车制动性能无线检测***

技术领域

本发明专利涉及场内机动车检测技术领域，更具体地，本发明专利涉及一种场车制动性能无线检测***。

背景技术

我国工业的发展步伐不断加快，各种类型企业的机动车辆也在日益增加，机动车辆的应用范围也在不断地扩大。场内专用机动车辆运输在我国工业的现代化进程中的重要地位也越来越明显。所谓场(厂)内专用机动车辆是指除了道路交通、农用车辆以外仅在工厂厂区、旅游景区、游乐场所等特定区域使用的专用机动车辆，包括机动工业车辆和非公路用旅游观光车辆行驶，由动力装置驱动或牵引，最大行驶速度(设计值)大于5公里/小时或具有起升、堆垛、回转、翻转等工作装置的机动车辆。如平衡重式叉车、前移式叉车、侧面式叉车、插腿式叉车、托盘堆垛车和三向堆垛车、非公路用旅游观光车等。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，场内机动车在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，而国际市场需求量的不断增长更促进了这一领域的发展。场内机动车也向着结构复杂化，设备大型化，控制***越来越复杂等方向发展。

然而场内机动车在广泛应用的同时，也伴随着一系列的安全问题。虽然国家劳动部早于1995年4月审议通过了《厂内机动车辆安全管理规定》，该规定旨在加强厂内机动车辆的安全监察工作，减少因厂内机动车辆管理、操作与维修保养不善而引起的伤亡事故，保障职工在生产过程中的安全。但是，目前，每个企业单位的场内专用机动车辆检验情况都不一样，特别是针对场内机动车检验工作还没有具体可靠的检测标准与检测方法，从而导致场内专用机动车辆安全运行存在一定的隐患，造成一系列的机动车辆交通事故。因此，改变我国场内专用机动车辆的检测现状，加强场内专用机动车辆的安全管理工作，有利于保证场内专用机动车辆的行驶安全，减少我国企业内运输车辆的交通事故，可以使企业的劳动生产率大幅提高，增加企业的经济效益，更直接影响到企业的正常生产发展，职工的生活稳定和国家财产安全。

发明内容

本发明专利的目的是针对上述问题，将制动过程测量、机构疲劳分析、无线传输方式以及信号处理集成于本发明的***中，通过显示窗口将设备运行过程中产生的关键参数与预警部位反馈给工作人员，并为检测结果定制标准，判断安全等级，供使用单位作为设备维修判断依据。

根据本发明专利的一个方面，提供了一种场车制动性能无线检测***。

作为第一方面，一种场车制动性能无线检测***，该***由采集模块、调理模块、无线传输模块、分析处理模块、人机交互模块五大部分组成，针对场内机动车辆制动性能的现场检验，将制动距离测量、机构疲劳分析、风险预测以及信号处理集成于检测***中，通过人机交互界面将设备运行过程中产生的关键参数与预警部位反馈给工作人员，并为检测结果定制标准，判断安全等级，供检测单位作为设备维修判断依据。

结合第一方面，在第一方面可能的实现方式中的第一种情况为，所述的采集模块针对以下7项数据的采集：(1)加速度检测：实时监测机动车行车制动加速度，在刹车脚踏板踩下开始收集信号，松开时停止收集。根据实时加速度处理结果与国家规定平均减速度(MFDD)标准对比判定机动车制动性能；(2)制动距离检测：通过长距离激光测距，精确测得场内机动车制动距离，并与国家规定标准对比；(3)车速检测：通过传感器测车轮转速，监控机动车制动后速度变化；(4)地面坡度检测：制动检测开始前，测量实验场地坡度，作为检测报告参考依据之一；(5)踏板自由行程检测：行车制动时，实时监测刹车踏板踩下的自由行程，是否满足国家规定的要求；(6)刹车踏板应力检测：监控行车制动时，车子在标准荷载下，刹车踏板的受力是否在700N以内；(7)手刹应力检测：检测驻车手柄拉力是否能够满足驻车驱动的需要，手柄的拉力必须要控制在300N以内；

结合第一方面，在第一方面可能的实现方式中的第二种情况为，所述无线传输模块采用Zigbee无线协议，基于IEEE.802.15.4标准，可以实现一点对多点的快速组网。无线传感网络中EndDivice(网络终端)通过JN5139内部12位AD获取传感器采集到的数据，并将捕捉的现场信号经转换器ADC采样、量化、编码后，变成数字信号传给微处理器，经由FFD(Router路由器)无线传输，传给Coordinator(协调器)，Coordinator利用RS-232通信接口与上位机通信。每个无线路由器可负责1-16个无线数据采集模块的数据转发，最终将数据转发到上位机进行存储和分析。无线数据采集模块是数据汇集和融合中心，把多个端节点传输来的数据信息进行汇集，分析处理和存储，然后通过局域网络发送给监控中心。

结合第一方面，在第一方面可能的实现方式中的第三种情况为，所述分析处理模块根据反应场内机动车真实制动效果的实验结果，与所检测各个物理量映射对比，构建检测性能标准库。针对场内机动车的用途、重量、制动原理进行分类归纳，结合制动评估结果和动态测试数据，对场内机动车制动***的安全性评价参数和准则进行研究。

结合第一方面，在第一方面可能的实现方式中的第四种情况为，所述人机交互模块在三防平板的硬件基础上，通过VC++开发配套应用程序，将数据实时显示、数据实时分析、结果实时显示、实时短信预警、生成存档报告、历史记录查询等功能集成其中。

本发明技术效果在于：便于使用，适合工厂实地大批量的实时监测，更加节约人力物力；能够对可能发生的安全事故进行有效预警，保障人员的生命财产安全；相比于传统单独距离检测，结果更加真实准确，更具参考意义；完善一直缺乏的场内机动车检测的漏洞与标准缺乏。

附图说明

图1为本发明的***硬件流程图；

图2为本发明的前端软件界面图；

图3为本发明的***硬件流程图；

图4为本发明的***软件流程图；

图5为本发明的传感器布局位置示意图；

图6为本发明的无线传输方式示意图；

图7为本发明的后台采集程序图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，图1***硬件流程图；各个传感器物理量数据进过A/D转换，变成数字量信号，进入主控***中，主控***进行数据处理分析，用户按键数输入，人机界面为液晶显示屏，图2为前端软件界面图，这是用户人机交互的显示界面，包括倾角、手刹力、脚踏板力、速度、加速度等数据的显示界面。

仪器外接制动踏板开关,由PCB内置ICP三轴度加速度传感器作为加速度采集元件，当制动踏板踩下后开始采集加速度，采集得到的加速度再经过A/D转换将模拟信号转换成数字信号，再用FPGA进行数字滤波，滤去高频信号，之后再进行信号积分处理和运算，根据国家标准判断汽车的制动性能并将结果显示在液晶屏上，所述***的硬件流程图如图3所示。

图4***软件流程图：软件使用时，启动后，进行位置矫正，然后被测物运行，加速度传感器开始采集，采集到的物理量数据进行FIR滤波，实现去噪效果。接下来积分运算，换算得到速度数据，最后将得到的加速度、速度数据与国标进行对比，判断是否合格，并将检测结果显示给用户。

具体操作步骤如下：首先启动仪器，进行位置的校正，当驾驶员踩下踏板时产生一个电平信号，该信号作为信号采集的起始信号，开始采集加速度信号，当踏板松开时采集结束。当所有测量完成后，信号就会全部传送至终端，将所测量的电信号对应转化为各个物理信号，并通过人机界面对特征量进行存储显示(由VC++平台进行开发)，方面检测人员使用。同时，***设置安全阈值，当某一物理量超出安全阈值时***给出实时报警，提示监管人员第一时间组织人员采取相应措施。安全性能评估根据设备固有结构参数以及测取(当前的和历史的)物理信号，给出检测对象的***报告，检测人员根据实际使用数据，定期对其安全状况进行综合评估，给出相应的测试结论。

图5为传感器布局位置示意图：以场内的叉车为例，所述***中7个数据采集测点在机动车上的安装位置说明。***主要针对以下7项数据的采集：(1)加速度检测：实时监测机动车行车制动加速度，在刹车脚踏板踩下开始收集信号，松开时停止收集。根据实时加速度处理结果与国家规定平均减速度(MFDD)标准对比判定机动车制动性能；(2)制动距离检测：通过长距离激光测距，精确测得场内机动车制动距离，并与国家规定标准对比；(3)车速检测：通过传感器测车轮转速，监控机动车制动后速度变化；(4)地面坡度检测：制动检测开始前，测量实验场地坡度，作为检测报告参考依据之一；(5)踏板自由行程检测：行车制动时，实时监测刹车踏板踩下的自由行程，是否满足国家规定的要求；(6)刹车踏板应力检测：监控行车制动时，车子在标准荷载下，刹车踏板的受力是否在700N以内；(7)手刹应力检测：检测驻车手柄拉力是否能够满足驻车驱动的需要，手柄的拉力必须要控制在300N以内；

图6为无线传输方式示意图：通过Labview平台搭建，实现采集到的数据实施无线传输至局域网、外网，并与多个设备共享。无线传输模块采用Zigbee无线协议，基于IEEE.802.15.4标准，可以实现一点对多点的快速组网。无线传感网络中EndDivice(网络终端)通过JN5139内部12位AD获取传感器采集到的数据，并将捕捉的现场信号经转换器ADC采样、量化、编码后，变成数字信号传给微处理器，经由FFD(Router路由器)无线传输，传给Coordinator(协调器)，Coordinator利用RS-232通信接口与上位机通信。

使用时，将每个分布式设备安放在需要监测的设备上，将一台设备设置成AP(无线接入点)，其它设备设置成Client(客户端，仅接收),所有设备振动数据全部同时传送并通过AP无线传入上位机。图7为后台采集程序图：通过labview开发数据采集程序，图中为后台程序图，较明显的体现了各个数据的传输处理过程。

最后根据能反应场内机动车真实制动效果的实验结果，与所检测各个物理量映射对比，构建检测性能标准库。针对场内机动车的用途、重量、制动原理进行分类归纳，结合制动评估结果和动态测试数据，对场内机动车制动***的安全性评价参数和准则进行研究。

***检测指标如下表所示：

测量指标	测量范围	测量分辨率	测量精度
				加速度	±490.5m/s<sup>2</sup>	0.059m/s<sup>2</sup>	±3％
制动距离	0-100mm	1cm	0.05％
				车速	100km/h	0.01km/h	0.2km/h
地面坡度	±30°	0.01°	±1％
				踏板自由行程	0-200mm	1mm	±2％
刹车踏板应力	0-980N	0.1N	±1％
				手刹应力	0-490N	0.1N	±1％

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种场车制动性能无线检测***，该***由采集模块、调理模块、无线传输模块、分析处理模块、人机交互模块五大部分组成；将制动距离测量、机构疲劳分析、风险预测以及信号处理集成于所述检测***中，通过人机交互界面将设备运行过程中产生的关键参数与预警部位反馈给工作人员，并为检测结果定制标准，判断安全等级。

2.根据权利要求1所述的一种场车制动性能无线检测***，其特征在于所述采集模块针对以下7项数据的采集：(1)加速度检测：实时监测机动车行车制动加速度，根据实时加速度处理结果与预设标准对比判定机动车制动性能；(2)制动距离检测：通过长距离激光测距机动车制动距离，并与预设标准对比；(3)车速检测：通过传感器测车轮转速，监控机动车制动后速度变化；(4)地面坡度检测：测量机动车制动行程的地面坡度；(5)踏板自由行程检测：实时监测刹车踏板踩下的自由行程，并与预设标准对比；(6)刹车踏板应力检测：监控行车制动时，机动车在标准荷载下，刹车踏板的受力是否在预设标准以内；(7)手刹应力检测：检测驻车手柄拉力是否处于预设标准以内。

3.根据权利要求1所述的一种场车制动性能无线检测***，其特征在于所述无线传输模块采用Zigbee无线协议，基于IEEE.802.15.4标准；无线传感网络中EndDivice(网络终端)通过JN5139内部12位AD获取传感器采集到的数据，并将捕捉的现场信号经转换器ADC采样、量化、编码后，变成数字信号传给微处理器，经由FFD(Router路由器)无线传输，传给Coordinator(协调器)，Coordinator利用RS-232通信接口与上位机通信；每个无线路由器将至少一个无线数据采集模块的数据转发至上位机进行存储和分析；无线数据采集模块是数据汇集和融合中心，把多个端节点传输来的数据信息进行汇集，分析处理和存储，然后通过局域网络发送给监控中心。

4.根据权利要求1所述的一种场车制动性能无线检测***，其特征在于所述分析处理模块反应机动车真实制动效果的实验结果，与所检测各个物理量映射对比，构建检测性能标准库；针对机动车的用途、重量、制动原理进行分类归纳，结合制动评估结果和动态测试数据，对机动车制动***的安全性评价参数和准则进行分析。

5.根据权利要求1所述的一种场车制动性能无线检测***，其特征在于所述人机交互模块将包括但不限于数据实时显示、数据实时分析、结果实时显示、实时短信预警、生成存档报告、历史记录查询呈现给用户。