某型防爆搬运车监测系统的设计与应用.pdf
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1、现 代 制 造 技 术 与 装 备702023 年第 7 期总第 320 期某型防爆搬运车监测系统的设计与应用郭奎1张新福1杜昊2(1.92942 部队,北京 100161;2.内蒙古第一机械集团有限公司,包头 014030)摘要:根据某型防爆搬运车的功能需求,研究其监测系统。从视频监控、动力系统监测及数据显示 3 个方面出发,阐述监测系统的组成、设计原理、视频捕获、数据解析、功能调度控制等方面的作用和设计思路。关键词:防爆搬运车;监测系统;视频捕获;数据解析Designing and Application of the Monitor System for the Explosion-Pr
2、oof TruckGUO Kui1,ZHANG Xinfu1,DU Hao2(1.Troops 92942,Beijing 100161;2.Inner Mongolia First Machinery Group Co.,Ltd.,Baotou 014030)Abstract:According to the function requirement of an explosion-proof truck,the monitoring system is studied.From the three aspects of video monitoring,power system monit
3、oring and data display,the composition,design principle,video capture,data analysis,function scheduling and control of the monitoring system are described.Keywords:explosion-proof truck;monitor system;video capture;data analysis随着国内大型民用船舶如滚装船、散货船的数量越来越多,船上运载的货物类型也逐渐丰富。部分物资因其形状特殊、防爆要求等因素,对民船的性能提出了更高的
4、要求。民船舱室内空间狭小,且装载有防爆电梯,用于从底层舱室内运送至甲板面。运载货物时由于受空间限制,货物一般采用长条形的储具存放和输转,由防爆搬运车两车共同托举将储具托起运输。储具一般宽度为 1.5 m,长度从 2.7 m 到4.6 m 不等。防爆搬运车采用两车对开输转,行驶时会造成其中一辆车背向行驶。因船舶空间狭小,通道内有各种障碍物,故行驶时要实时观察背后路况,以免产生碰撞,影响车辆行驶安全。防爆搬运车采用动力电池组作为驱动动力,需要实时观察电池组的动态,并观察每块动力电池的温度、电流、电压等,以及电池充电过程中的状态,以免过充、过放、温度过高等因素造成电池的损坏1-2。因此,监测系统要求
5、能够实时监控防爆车的行驶情况,而且能够监测动力电池组及单体电池的使用状态,并在出现异常情况时第一时间报警,提醒操作人员及时开展下一步 工作。1功能设计根据防爆搬运车的使用要求,设计监测系统功能。监测系统主要具有视频监控、动力系统监测及数据显示等功能。功能模块主要包括数据显示模块、视频信号解析模块和数据通信模块。其中:数据显示模块主要根据设计界面要求采用 WIN I/O 访问层,使用系统底层输入/输出(Input/Output,I/O)读取的方式读取相应寄存器值来判断外部按键动作;视频信号解析模块主要用于接收来自前后摄像头的视频实时监控画面并进行信号解析和画面渲染;数据通信模块(RS-485)主
6、要用于接收动力电池组中单体电池的监测数据,如电池的温度、电流、电压、剩余电量等详情监测以及电池充电过程中是否存在过充、过放、温度过高等状态监测,并通过设定的通信协议显示所需的电池的状态监测数据。上述各模块最终通过功能调度模块实时显示在显示屏上3。系统架构原理如图 1 所示。2主要模块设计2.1GPIO 按键采用 Windows 内核驱动 WIN I/O 技术,控制、采集通用输入输出(General Purpose Input Output,GPIO)端口的通信状态,将所读取的 I/O 端口状态进行编译转码,向系统发送所专用的键值信息,以便系统进行相应功能状态的切换控制。GPIO 管脚外部按键,
7、需要连通 GPI 和 GND,使其由+5 V 变为 0 V,另外设备上引出了 GPI1 和 GPI2 两个接口。2.2视频捕获防爆搬运车上安装有 2 个摄像头,分别拍摄前后两个视角。前侧主要用于拍摄防爆搬运与储具对接时的画面,在显示屏上设置一条对准线,当切换到前摄像头视频显示画面时对准线自动出现,若与储具上的中线对齐,则可以完成防爆搬运车与储具的对接。后摄像头主要用于拍摄防爆搬运车后退时的画面。视频采集时,需要先 DX 初始化所有资源,系统使用枚举设备 DXGetDeviceCount、DXEnum-VideoDevices 71工 艺 与 装 备获取当前所有可使用的视频采集设备,并放入临时数
8、组。根据配置参数,打开相应的视频采集设备,建立相应的信号通道,可以读取和显示视频预览。在进行功能切换时,将自动停止视频读取功能,停止向界面输出视频信号流,同时断开相应的信号通道,以提高系统资源的可用性。数据通信模块(RS-485)BMS 通信协议解析模块数据过滤器视频信号解析模块WIN I/O 访问层配置文件视频监控功能调度模块电池组概要 状态监测电池组详情监测Active Container图 1系统架构原理图2.3数据通信解析利用电池状态监测系统与底层管理系统构建特定的通信通道,按照管理系统的专用通信协议,对所有通道接收的实时电池元数据,如单体电池的温度、电压、电流以及电池组的总电压、电流
9、等数据进行校验、过滤,并按协议约定解读电池元数据,以供电池状态监测系统中各管理系统相关功能模块实时展示数据信息4。防爆搬运车由两组电池作为动力源,由底层管理系统进行管理。管理系统采集相应单体电池的电压、温度等,以及电池组的充放电电流、总电压等数据,根据通信协议将数据上传至显示状态,由操作人员根据电池状态及电池组电量等信息及时作出反应。单体电池数据上传后,由系统对检测到的单体电池电压温度和电池组电压电流数据进行分析,依照设定保护门限对电池进行告警保护。按照内部算法计算电池容量,控制检测均衡单元对超前电池进行均衡。同时,根据电池的电压或充放电电流判断电池的状态,并控制电池的输入输出。此外,将电池实
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