专利名称：一种举高消防车的模拟培训系统的制作方法
技术领域：
一种举高消防车的模拟培训系统技术领域[0001]本实用新型涉及工程机械模拟培训技术领域，尤其涉及一种举高消防车的模拟培训系统。
背景技术：
[0002]举高消防车是一种具有专用底盘，安装有举升臂架及其输送消防液的水管，并有专业操作人员进行操作，能够将消防液输送到一定高度并能实现高空消防作业的消防车辆，是一种用于扑救高层火灾、进行高空救援，保护公民的生命财产安全的特殊设备，操作者需要经过严格的安全技术的理论学习以及安全操作技术实践，考核合格后方可获证进行车辆的驾驶操作。目前，操作者受训的实践操作与考核环节都在当地消防队或厂家的调试工作区域进行，这种受训方式虽然能让操作者获得直接的受训体验，但对于刚刚进行学习的操作者来说，由于本身安全操作知识的欠缺，操作时存在一定的安全隐患，同时具有受训资源受限、能耗较大、考核评估缺乏客观性以及培训效果不尽如人意等缺点，这给操作者的培训带来一定的难度，研究并开发性能卓越、功能强大的举高消防车模拟培训系统并将其运用于操作者的培训工作，是迎接这一挑战的最有效方法。[0003]目前，国内尚没有举高消防车操作的模拟培训系统，只有将虚拟现实技术用于塔式起重机、采煤机等设备的模拟培训系统，但由于举高消防车结构、功能方面的特殊性，决定其操作模拟系统的操作方法、过程与其它设备是有很大区别的，因此需要开发专用的举高消防车操作模拟培训系统。发明内容[0004]有鉴于此，本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种举高消防车的模拟培训系统，能够发出操作命令并实时显示举高消防车的工作过程。[0005]一种举高消防车的模拟培训系统，包括举高消防车操作台I、主控计算机3和视景音效子系统4 ;所述主控计算机3分别与所述举高消防车操作台I和所述视景音效子系统4连接；其中，在所述主控计算机3接收到所述举高消防车操作台I发送的操作指令的状态下，所述主控计算机3控制所述视景音效子系统4实时显示与所述操作指令相对应的举高消防车的工作过程。[0006]根据本实用新型的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例，进一步的，所述举高消防车操作台I包括操作箱5、座椅7 ;其中，在所述操作箱5的面板上设置操作按钮9、 指示灯10、操作手柄11和显示器12 ;通过操作所述操作按钮9和操作手柄11发出所述操作指令；所述操作指令包括主臂变幅、曲臂展收、转台回转、主臂伸缩和平台旋转。[0007]根据本实用新型的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例，进一步的，所述举高消防车操作台I还包括控制器13 ;所述操作按钮9、指示灯10、操作手柄11分别与所述控制器13的I/O接口连接；所述控制器13能够获取所述操作指令，并能够控制所述指示灯 10的亮灭状态；所述显示器12通过CAN总线与所述控制器13的CAN总线通讯接口连接。[0008]根据本实用新型的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例，进一步的，所述模拟培训系统还包括=CAN和USB转换接口卡2 ;所述主控计算机3通过所述CAN和USB转换接口卡2与所述举高消防车操作台I连接；其中，所述控制器13的CAN总线通讯接口与所述CAN和USB转换接口卡2的CAN通讯端口连接；所述CAN和USB转换接口卡2的USB通讯端口与所述主控计算机3的USB接口连接；所述控制器13向所述主控计算机3发送所述操作指令；所述CAN和USB转换接口卡2将所述操作指令的数据由CAN总线数据格式转换成USB串口数据格式。[0009]根据本实用新型的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例，进一步的，所述主控计算机3生成与所述操作指令相对应的举高消防车的三维模型信息，并将所述三维模型信息发送到所述视景音效子系统4和所述控制器13 ;所述控制器13实时向显示器12发送所述三维模型信息。[0010]根据本实用新型的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例，进一步的，所述主控计算机3为运行虚拟现实软件系统的PC机；所述虚拟现实软件系统根据举高消防车的结构参数，对举高消防车进行实体建模，创建举高消防车真实工作场景及周边环境的三维模型，并模拟举高消防车的工作状态以及白天或黑夜场景。[0011]根据本实用新型的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例，进一步的，所述视景音效子系统4能够显示举高消防车工作过程、场景变化以及昼夜变换，并能够模拟实际的举高消防车工作过程中的声音效果。所述视景音效子系统4包括投影幕、投影仪和音箱。[0012]本实用新型的举高消防车的模拟培训系统，通过操作台发出操作命令，并实时显示举高消防车的工作过程以及周边场景、天气变化，有效地解决了培训过程中车辆资源不足的问题，并节省了培训投入，降低培训初期的风险。
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0014]图IA和IB为根据本实用新型的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例的示意图；[0015]图2为根据本发明的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例中视景音效子系统的示意图。
具体实施方式
[0016]下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合各个图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。[0017]图IA和IB为根据本实用新型的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例的示意图。其中图IB为图IA的A向图，即举高消防车操作台的示意图。如图所示举高消防车的模拟培训系统包括举高消防车操作台I、主控计算机3和视景音效子系统4。主控计算机 3分别与举高消防车操作台I和视景音效子系统4连接。根据一个实施例，可以根据具体的实现方式，主控计算机3与举高消防车操作台I和视景音效子系统4的连接方式，可以采用电缆，串口，总线等方式连接，或者都部署在以太局域网中，采用网线进行连接。在主控计算机3接收到举高消防车操作台I发送的操作指令的状态下，主控计算机3控制视景音效子系统4实时显示与操作指令相对应的举高消防车的工作过程。[0018]根据本实用新型的一个实施例，举高消防车操作台I包括操作箱5、座椅7、器件箱6，电源转换模块14、保险15以及操作台结构8。在操作箱5的面板上设置操作按钮9、 指示灯10、操作手柄11和显示器12。通过操作操作按钮9和操作手柄11发出操作指令; 操作指令包括主臂变幅、曲臂展收、转台回转、主臂伸缩和平台旋转。[0019]在器件箱6中设置控制器13。根据一个实施例，控制器13可以为PLC (可编程逻辑控制)控制器或采用单片机、单板机实现。控制器13可通过编程或软件配置改变控制对策并能驱动外围电路动作的控制器，其控制端口包括I/O端口，总线通讯接口，电源端口， 其中I/O端口包括DI数字量输入、DO数字量输出、Al模拟量输入、PWM脉宽调制输出。操作按钮9、指示灯10、操作手柄11分别与控制器13的I/O接口连接。控制器13能够获取操作指令，并能够控制指示灯10的亮灭状态。显示器12通过CAN总线与控制器13的CAN 总线通讯接口连接。也可以选用USB接口、RS232串行接口以及PS2接口等。[0020]控制器13将采集的按钮、操作手柄操作信息传输给主控计算机中的举高消防车模型进行动作，并根据主控计算机传输的举高消防车模型参数信息驱动指示灯、显示器显示，例如当前幅度、极限幅度、伸缩长度等。[0021]根据本实用新型的一个实施例，主控计算机3通过CAN和USB转换接口卡2与举高消防车操作台I连接。控制器13的CAN总线通讯接口与CAN和USB转换接口卡2的 CAN通讯端口连接；CAN和USB转换接口卡2的USB通讯端口与主控计算机3的USB接口连接；控制器13向主控计算机3发送操作指令；CAN和USB转换接口卡2将操作指令的数据由CAN总线数据格式转换成USB串口数据格式。CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是国际上应用最广泛的现场总线之一，具有高可靠性和良好的错误检测能力。[0022]根据本实用新型的一个实施例，主控计算机3生成与操作指令相对应的举高消防车的三维模型信息，并将三维模型信息发送到视景音效子系统4和控制器13 ;控制器13实时向显示器12发送三维模型信息。主控计算机3可以为各种服务器、PC、大型机、小型机等等。根据一个实施例，主控计算机3为运行虚拟现实软件系统的PC机。虚拟现实软件系统根据举高消防车的结构参数，对举高消防车进行实体建模，创建举高消防车真实工作场景及周边环境的三维模型，并模拟举高消防车的工作状态以及白天或黑夜场景。[0023]根据本实用新型的一个实施例，主控计算机中的虚拟现实软件系统是根据举高消防车的结构参数，采用建模软件PROE以及3DMAX，对举高消防车进行实体建模，并通过 3DMAX创建举高消防车真实工作场景及周边环境的模型，在VRP软件中将.VRP模型文件导入，在VC++的编程环境中，通过VRP脚本语言实现场景驱动，模拟举高消防车的主臂变幅、 曲臂展收、转台回转、主臂伸缩、平台旋转及碰撞检测，模拟白天黑夜场景，使操作者感受到直接的作业场景。[0024]根据本实用新型的一个实施例，主控计算机3的虚拟现实软件系统通过编写的通讯程序以及CAN/USB接口卡一方面接收控制器13的CAN总线通讯传输数据，这些传输数据主要包含按钮9、操作手柄11的操控信息，配合预先写入的控制程序驱动举高消防车三维模型进行相应动作显示并通过调用预先编制的限制程序模拟实际操作过程中的限制保护功能；另一方面，主控计算机3发送给控制器13 —定操作过后相应的举高消防车三维模型信息，例如臂架伸缩长度、臂架角度、保护报警以及指示等，然后通过控制器13驱动相应的指示灯执行亮灭动作以及显示器显示。[0025]根据本实用新型的一个实施例，视景音效子系统4与主控计算机3的显卡以及音频接口相连，显卡采用支持3D功能的显卡，通过选择举高消防车下车、转台、平台视角，在视景视图上显示举高消防车主臂变幅、曲臂展收等基本与合成动作，同时还可显示 600mX600m的周边场景以及白天黑夜场景，使操作者看到通过操作手柄11、按钮9驱动举高消防车的运行的真实画面。根据一个实施例，视景音效子系统4可以是投影仪、荧幕与外放音响、或者为各种显示装置并能产生各种声音效果。[0026]操作者通过控制举高消防车操作台上的按钮、操作手柄向举高消防车操作模拟培训系统发出主臂变幅、曲臂展收、转台回转、主臂伸缩及平台旋转的操作命令，模拟培训系统通过控制器采集到这些操作命令，并通过CAN总线数据转换成USB串口数据的形式传递给主控计算机，主控计算机根据这些操作命令发出指令，驱动主控计算机中的虚拟现实软件系统，在视景音效系统上实时显示举高消防车的工作过程以及周边场景、天气变化。[0027]举高消防车操作台上安装了按钮、指示灯、操作手柄，显示器，具有与真实举高消防车一样的操作箱与器件箱。举高消防车上的控制器负责采集按钮、操作手柄操作信息传输给主控计算机中的举高消防车模型进行动作，另外采集主控计算机传输的举高消防车模型参数信息驱动指示灯、显示器显示，例如当前幅度、极限幅度、伸缩长度等。[0028]图2为根据本发明的举高消防车的模拟培训系统的一个实施例中视景音效子系统的示意图。视景音效子系统包括投影幕、投影仪和音箱。如图2所示，视景音效子系统包括120度柱面高增益投影幕18、前置立体声音箱16，20、多台投影机19 (一般为6台)以及后置立体声音箱17，21。主控计算机接收到举高消防车操作台发送的操作指令，主控计算机控制多台投影机19以及前后置音箱，实时显示与操作指令相对应的举高消防车的工作过程，并带有声音。通过多台投影机19 (一般为6台)以及120度柱面高增益投影幕I)实现超群的环幕立体展现效果，通过前置立体声音箱16，20以及后置立体声音箱17，21的设置，实现具有鲜明层次感的高、中低音效果，能让操作者体验震撼感觉，从而有效提升操作者操作时的真实作业场景感受。[0029]本实用新型的举高消防车的模拟培训系统为基于计算机软硬件平台，结合虚拟现实技术，图像处理技术等多项技术于一体的多功能虚拟操作系统，有效地解决了以往培训过程中车辆资源不足，节省了培训投入，降低培训初期的风险。[0030]本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求1.一种举高消防车的模拟培训系统，其特征在于，包括 举高消防车操作台(I)、主控计算机(3)和视景音效子系统(4);所述主控计算机(3)分别与所述举高消防车操作台(I)和所述视景音效子系统(4)连接； 其中，在所述主控计算机(3)接收到所述举高消防车操作台(I)发送的操作指令的状态下，所述主控计算机(3)控制所述视景音效子系统(4)实时显示与所述操作指令相对应的举高消防车的工作过程。
2.如权利要求I所述的模拟培训系统，其特征在于 所述举高消防车操作台(I)包括操作箱(5)； 其中，在所述操作箱(5)的面板上设置操作按钮(9)、指示灯(10)、操作手柄(11)和显示器(12)； 通过操作所述操作按钮(9)和操作手柄(11)发出所述操作指令；所述操作指令包括主臂变幅、曲臂展收、转台回转、主臂伸缩和平台旋转。
3.如权利要求2所述的模拟培训系统，其特征在于 所述举高消防车操作台(I)还包括控制器(13); 所述操作按钮(9)、指示灯(10)、操作手柄(11)分别与所述控制器(13)的I/O接口连接；所述控制器(13)能够获取所述操作指令，并能够控制所述指示灯(10)的亮灭状态。
4.如权利要求3所述的模拟培训系统，其特征在于 所述显示器(12)通过CAN总线与所述控制器(13)的CAN总线通讯接口连接。
5.如权利要求4所述的模拟培训系统，其特征在于，所述模拟培训系统还包括CAN和USB转换接口卡(2);所述主控计算机(3)通过所述CAN和USB转换接口卡(2)与所述举高消防车操作台(I)连接； 其中，所述控制器(13)的CAN总线通讯接口与所述CAN和USB转换接口卡(2)的CAN通讯端口连接； 所述CAN和USB转换接口卡(2 )的USB通讯端口与所述主控计算机(3 )的USB接口连接； 所述CAN和USB转换接口卡(2 )将所述控制器(13 )向所述主控计算机(3 )发送的所述操作指令由CAN总线数据格式转换成USB串口数据格式。
6.如权利要求5所述的模拟培训系统，其特征在于 所述主控计算机(3)生成与所述操作指令相对应的举高消防车的三维模型信息，并将所述三维模型信息发送到所述视景音效子系统(4)和所述控制器(13)； 所述控制器(13 )实时向显示器(12 )发送所述三维模型信息。
7.如权利要求I所述的模拟培训系统，其特征在于 所述主控计算机(3)为运行虚拟现实软件的PC机。
8.如权利要求I所述的模拟培训系统，其特征在于 所述视景音效子系统(4)包括投影幕、投影仪和音箱。
专利摘要本实用新型公开了一种举高消防车的模拟培训系统，主控计算机(3)分别与举高消防车操作台(1)和视景音效子系统(4)连接；在主控计算机(3)接收到举高消防车操作台(1)发送的操作指令的状态下，主控计算机(3)控制视景音效子系统(4)实时显示与操作指令相对应的举高消防车的工作过程。本实用新型公开的系统，操作者通过操作台发出操作命令，并实时显示举高消防车的工作过程以及周边场景、天气变化，有效地解决了培训过程中车辆资源不足的问题，并节省了培训投入，降低培训初期的风险。
文档编号G09B9/04GK202816190SQ20122047368
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者史先信, 徐小东, 阚四华, 李鑫 申请人:徐州重型机械有限公司