專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空技術(shù)培訓(xùn)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)場(chǎng)消防車(chē)駕駛訓(xùn)練的模擬系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)場(chǎng)消防車(chē)是民航機(jī)場(chǎng)飛機(jī)火災(zāi)撲救的專(zhuān)用消防車(chē)輛。出于保障民航安全生產(chǎn)的需要，以及民航機(jī)場(chǎng)火災(zāi)的特殊性，消防車(chē)的配置和使用與普通消防車(chē)輛有很大的區(qū)別，因此對(duì)機(jī)場(chǎng)消防人員的訓(xùn)練，也具有一定的特殊性。機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器就是專(zhuān)為該類(lèi)人員的培訓(xùn)而設(shè)計(jì)的。它能夠彌補(bǔ)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練不能涵蓋面對(duì)火災(zāi)所應(yīng)采取的全部技術(shù)措施和手段的缺陷。駕駛員通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和身體感覺(jué)的信息親身感知車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)與操作、火災(zāi)的情景與處理，所以機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器是一種理想的教學(xué)和訓(xùn)練設(shè)備。專(zhuān)利(201010294927.2)曾公開(kāi)了一種機(jī)場(chǎng)消防車(chē)駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)，但在使用中發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜。例如:該系統(tǒng)采用機(jī)電模式構(gòu)建消防車(chē)的模擬消防炮，在模擬消防炮炮口安裝有攝像頭，用攝像頭攝制的圖像傳至消防炮方位顯示屏顯示消防炮朝向圖像。這種模擬消防炮的構(gòu)建方式有兩個(gè)缺點(diǎn)。第一，消防炮安裝在消防車(chē)駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)的上部，而作為視景顯示的投影機(jī)也要安裝在該系統(tǒng)的上部。由于二者位置相互干涉，對(duì)視景的投射角度影響較大，造成視景圖像失真。第二，因?yàn)橐暰捌聊坏姆秶怯邢薜?，攝像頭在消防炮運(yùn)動(dòng)角度的某些位置圖像只能看到視景屏幕的邊沿，造成消防炮方位顯示的圖像與實(shí)際有所不同，會(huì)降低訓(xùn)練人員的沉浸感，影響系統(tǒng)的訓(xùn)練效果。第三，行車(chē)操縱系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，三個(gè)操縱裝置——?jiǎng)x車(chē)，油門(mén)和方向盤(pán)各接有位移傳感器，位移傳感器通過(guò)A/D卡轉(zhuǎn)換進(jìn)入數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，使得數(shù)采系統(tǒng)線(xiàn)路復(fù)雜、易出故障。為了彌補(bǔ)所述專(zhuān)利的缺陷，本發(fā)明對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)特征做了較大的改進(jìn)。首先，取消了(201010294927.2)模擬消防炮實(shí)體，將消防炮虛擬化，避免了視景影像失真，沉浸效果更好。第二，專(zhuān)門(mén)設(shè)置了消防炮朝向指示器。通過(guò)數(shù)據(jù)采集與控制，通過(guò)消防炮朝向指示信息自動(dòng)生成炮頭朝向圖像，顯著提高了逼真度和訓(xùn)練人員的沉浸感。對(duì)行車(chē)操縱系統(tǒng)采用了一體化的手柄操作，使操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，降低故障率，提高了操縱系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠?qū)C(jī)場(chǎng)消防人員進(jìn)行培訓(xùn)使用的機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬裝置。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行說(shuō)明。機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器包括:駕駛臺(tái)、組合指示燈群、組合顯示儀表群、模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防設(shè)備操縱臺(tái)、消防炮朝向顯示屏、消防設(shè)備啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防炮操作臺(tái)、消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防炮控制搖桿、前臺(tái)架消防炮控制搖桿、行車(chē)操縱系統(tǒng)、剎車(chē)機(jī)構(gòu)、油門(mén)、方向盤(pán)、數(shù)字I/o接口、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、PLC控制器、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)、教員臺(tái)計(jì)算機(jī)、模擬前臺(tái)架消防炮、消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型、飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型、音響模擬模型、縱向與橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、位移傳感器、A/D卡、消防炮朝向指示器、視景系統(tǒng)、圖形工作站、視景顯示系統(tǒng)、音響模擬模型以及音箱等。駕駛臺(tái)包括組合指示燈群、組合顯示儀表群和模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。消防設(shè)備操縱臺(tái)包括消防炮朝向顯示屏和消防設(shè)備啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。消防炮操作臺(tái)包括消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防炮控制搖桿和前臺(tái)架消防炮控制搖桿。行車(chē)操縱系統(tǒng)包括剎車(chē)機(jī)構(gòu)、油門(mén)和方向盤(pán)。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)包括消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型、飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型和音響模擬模型。模擬前臺(tái)架消防炮為縱向和橫向兩自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。數(shù)字I/o接口的輸出接入數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型的數(shù)據(jù)亦傳至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器器件連接的技術(shù)方案為:模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防設(shè)備操縱開(kāi)關(guān)、消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防炮控制搖桿和前臺(tái)架消防炮控制搖桿的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制線(xiàn)均并聯(lián)接至數(shù)字I/o接口 ；數(shù)字I/O接口的信號(hào)輸出接至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。行車(chē)操縱系統(tǒng)的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)亦接至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出分別接至PLC控制器、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)以及消防炮朝向指示器。模擬前臺(tái)架消防炮分別通過(guò)縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，縱向和橫向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)由PLC控制器進(jìn)行控制?？v向與橫向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)各自接有一個(gè)位移傳感器，兩個(gè)位移傳感器的輸出均接至A/D卡，A/D卡的輸出接入數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)隨時(shí)與A/D卡輸出的信息、以及教員臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換。本發(fā)明是一個(gè)模擬消防車(chē)駕駛、滅火等操作的訓(xùn)練裝置，學(xué)員坐在駕駛室內(nèi)的操作與實(shí)際非常近似。根據(jù)教員臺(tái)計(jì)算機(jī)上所選擇的訓(xùn)練課目，通過(guò)操縱數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)收到狀態(tài)信息，使視景輸出和音響輸出與教員臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)定一致。消防車(chē)駕駛訓(xùn)練狀態(tài)時(shí)在視景中將顯示機(jī)場(chǎng)消防車(chē)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)。啟動(dòng)消防車(chē)的信號(hào)為開(kāi)關(guān)量信號(hào)，經(jīng)數(shù)字I/O端口被數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)采集并傳至計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。此過(guò)程中，方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)、油門(mén)動(dòng)作、剎車(chē)動(dòng)作由行車(chē)操縱系統(tǒng)統(tǒng)一采集，經(jīng)數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)傳至計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。同時(shí)方向盤(pán)及油門(mén)剎車(chē)操縱機(jī)構(gòu)均具備“自動(dòng)回位”的功能。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)中的消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型根據(jù)這些信息解算出消防車(chē)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)位置，并通過(guò)視景系統(tǒng)輸出顯示，音響模擬模型根據(jù)消防車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由音箱輸出發(fā)動(dòng)機(jī)音響、路面作用音響等音響信息。同時(shí)，消防車(chē)運(yùn)動(dòng)與控制模型將解算出消防車(chē)仿真儀表顯示信息和消防車(chē)指示燈顯示狀態(tài)，傳給操縱數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)后傳至PLC控制器，PLC控制器控制仿真儀表群和指示燈群進(jìn)行相應(yīng)的顯示。消防炮控制搖桿和前臺(tái)架消防炮控制搖桿分為前、后、左、右四個(gè)方向，輸出四個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)由數(shù)字I/O 口采集并傳至數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)根據(jù)操縱信號(hào)經(jīng)PLC控制器控制模擬前臺(tái)架消防炮的縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)和橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)控制炮塔的縱橫向運(yùn)動(dòng)調(diào)整模擬前臺(tái)架消防炮口的朝向?？v橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)均有位移傳感器相連，位移傳感器信號(hào)接至A/D板卡，A/D板卡采集位移信號(hào)并傳給數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)據(jù)此計(jì)算模擬前臺(tái)架消防炮炮口的朝向。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)根據(jù)操縱輸入計(jì)算消防炮炮口朝向，將朝向信息傳輸給消防炮朝向指示器，該指示器生成消防炮朝向圖像并傳至消防炮朝向顯示屏顯示。噴射按鈕按下后，消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型可控制輸出噴口的流量，滅火劑噴射場(chǎng)景由視景系統(tǒng)相應(yīng)輸出，與此同步，音響模擬模型控制音箱輸出滅火劑噴射的音響。消防車(chē)到達(dá)時(shí)間、飛機(jī)火災(zāi)控制時(shí)間、消防車(chē)位置、滅火操作過(guò)程均由計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳給教員臺(tái)計(jì)算機(jī)，教員臺(tái)計(jì)算機(jī)記錄這些信息并在仿真結(jié)束后生成對(duì)學(xué)員訓(xùn)練效果的評(píng)分，教員也可以實(shí)時(shí)瀏覽這些信息以便對(duì)受訓(xùn)駕駛員進(jìn)行進(jìn)一步的指導(dǎo)。消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型和飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型的視景顯示系統(tǒng)為單通道計(jì)算機(jī)三維圖像系統(tǒng)或三通道計(jì)算機(jī)三維圖像系統(tǒng)，視景系統(tǒng)由視景系統(tǒng)圖形工作站、視景顯示系統(tǒng)組成，視景顯示系統(tǒng)由高分辨率投影機(jī)、投影屏幕組成。音箱為三維環(huán)繞立體聲音響系統(tǒng)，由多聲道立體聲高保真音響組成，具有逼真的聲音定位感覺(jué)，為駕駛員提供強(qiáng)烈的沉浸感。本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是，為學(xué)員提供了一種駕駛消防車(chē)進(jìn)行飛機(jī)火災(zāi)滅火的模擬訓(xùn)練裝置。仿真系統(tǒng)能夠提供高逼真度的視景和音響，通過(guò)解算機(jī)場(chǎng)消防車(chē)的運(yùn)動(dòng)模型模擬消防車(chē)的駕駛和運(yùn)動(dòng)，使學(xué)員能夠在視景中駕駛巡航。通過(guò)火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)模擬，可實(shí)時(shí)控制飛機(jī)火災(zāi)的發(fā)展趨勢(shì)。視景中可以提供非常真實(shí)的火災(zāi)場(chǎng)景，提供碰撞檢測(cè)功能，以達(dá)到仿真環(huán)境與實(shí)戰(zhàn)環(huán)境相同，提高訓(xùn)練效果。同時(shí)在虛擬場(chǎng)景中訓(xùn)練，能最大限度地保證學(xué)員的安全，相比用實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練，可節(jié)省巨大的訓(xùn)練費(fèi)用。


附圖為本發(fā)明系統(tǒng)原理與部件結(jié)構(gòu)連接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及原理作進(jìn)一步的說(shuō)明。機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器，其系統(tǒng)組成如圖所示:駕駛臺(tái)I包括組合指示燈群
2、組合顯示儀表群3和模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)4 ;消防設(shè)備操縱臺(tái)5包括消防炮朝向顯示屏6和消防設(shè)備啟動(dòng)開(kāi)關(guān)7 ;消防炮操作臺(tái)8包括消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)9、消防炮控制搖桿10和前臺(tái)架消防炮控制搖桿11 ;行車(chē)操縱系統(tǒng)12包括剎車(chē)機(jī)構(gòu)13、油門(mén)14和方向盤(pán)15 ;計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)19包括消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型20、飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型21和音響模擬模型22。模擬前臺(tái)架消防炮18為縱向和橫向兩自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型的數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。其技術(shù)特征在于:模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)4、消防設(shè)備操縱開(kāi)關(guān)7、消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)
9、消防炮控制搖桿10和前臺(tái)架消防炮控制搖桿11的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制線(xiàn)均并聯(lián)接至數(shù)字I/O接口 16，數(shù)字I/O接口的信號(hào)輸出接至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)17。行車(chē)操縱系統(tǒng)12的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)亦接至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出分別接至PLC控制器23、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)19以及消防炮朝向指示器24。模擬前臺(tái)架消防炮18分別通過(guò)縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)25和橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)26驅(qū)動(dòng)，縱向和橫向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)由PLC控制器進(jìn)行控制。縱向與橫向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)各自接有一個(gè)位移傳感器27，兩個(gè)位移傳感器的輸出均接至A/D卡28，A/D卡的輸出接入數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)隨時(shí)與A/D卡輸出的信息、以及教員臺(tái)計(jì)算機(jī)29進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)及其消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型、飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型、音響模擬模型均為設(shè)置在教員臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)的軟件。該操作訓(xùn)練模擬器沒(méi)有模擬消防炮塔身，并且不設(shè)有攝像頭等裝置，采用消防炮朝向指示器模擬消防炮操作臺(tái)系統(tǒng)中炮頭的指向位置，位置圖像由消防炮朝向顯示屏顯示。消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型與飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型的輸出數(shù)據(jù)傳至視景系統(tǒng)30中的圖形工作站31，圖形工作站生成計(jì)算機(jī)視景圖像后送至視景系統(tǒng)中的視景顯示系統(tǒng)32顯示。音響模擬模型的輸出傳至音箱33播放模擬音響。行車(chē)操縱系統(tǒng)米用手柄操作，剎車(chē)機(jī)構(gòu)、油門(mén)和方向盤(pán)可以自動(dòng)回位。機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器運(yùn)行工作時(shí)，由教員在教員臺(tái)計(jì)算機(jī)上選擇訓(xùn)練課目，然后啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。此時(shí)，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)收到啟動(dòng)信息進(jìn)行消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型、飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型、音響模擬模型參數(shù)的初始化，使視景輸出和音響輸出與教員臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)定一致。操縱數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)收到啟動(dòng)信息后，進(jìn)行計(jì)算機(jī)板卡的初始化，同時(shí)向消防炮朝向指示器和PLC控制器發(fā)出初始化指令。消防炮朝向指示器根據(jù)指令生成當(dāng)前消防炮朝向圖像并用消防炮朝向顯示屏輸出。PLC控制器根據(jù)初始化指令將組合指示燈群和組合顯示儀表群的顯示及模擬前臺(tái)架消防炮的位置等均進(jìn)行初始化處理。系統(tǒng)初始化完畢后，視景顯示屏中將顯示設(shè)定的機(jī)場(chǎng)消防車(chē)庫(kù)。學(xué)員按動(dòng)消防車(chē)駕駛臺(tái)上的模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行消防車(chē)的啟動(dòng)，同時(shí)音響模擬模型控制輸出車(chē)輛啟動(dòng)聲音。操縱行車(chē)系統(tǒng)中的方向盤(pán)、油門(mén)、剎車(chē)等將消防車(chē)從車(chē)庫(kù)開(kāi)出，并一直行駛至視景顯示屏中的飛機(jī)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。在這一過(guò)程中，方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)、油門(mén)動(dòng)作、剎車(chē)動(dòng)作被操縱數(shù)據(jù)采集與控制計(jì)算機(jī)采集并被其傳至計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)中的消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型解算出消防車(chē)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)位置，并通過(guò)視景顯示屏顯示；音響模擬模型輸出發(fā)動(dòng)機(jī)工作音響、路面作用音響等。同時(shí)，消防車(chē)運(yùn)動(dòng)與控制模型將解算出組合指示燈群和組合顯示儀表群應(yīng)顯示對(duì)應(yīng)的狀態(tài)并控制組合指示燈群和組合顯示儀表群進(jìn)行相應(yīng)的顯示。消防車(chē)到達(dá)飛機(jī)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，學(xué)員操縱消防炮操作臺(tái)和消防設(shè)備操縱臺(tái)進(jìn)行滅火操作。通過(guò)消防設(shè)備操縱臺(tái)上的消防炮朝向顯示屏觀(guān)察確定消防炮操作臺(tái)系統(tǒng)中炮口的位置朝向，觀(guān)察模擬前臺(tái)架消防炮炮口確定其朝向。通過(guò)操縱前后左右四個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的消防炮控制搖桿或臺(tái)架消防炮控制搖桿，將炮口對(duì)準(zhǔn)飛機(jī)或機(jī)場(chǎng)起火位置，按下消防炮控制搖桿或前臺(tái)架消防炮控制搖桿的噴射按鈕(此時(shí)視景顯示屏將顯示噴射情況)。在此過(guò)程中，PLC控制器驅(qū)動(dòng)模擬前臺(tái)架消防炮的兩個(gè)電機(jī)控制橫向運(yùn)動(dòng)軸和縱向運(yùn)動(dòng)軸，使模擬前臺(tái)架消防炮炮口朝向位置準(zhǔn)確無(wú)誤。同時(shí)，消防炮朝向指示器生成消防炮朝向圖像并傳至消防炮朝向顯示屏顯示，從朝向顯示屏可以直接看到。消防炮控制搖桿或臺(tái)架消防炮控制搖桿上的噴射按鈕信號(hào)也被數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)采集。數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)將這些信息傳至計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型控制視景系統(tǒng)輸出逼真的飛機(jī)火災(zāi)情景。同時(shí)在視景系統(tǒng)顯不的同時(shí)音響模擬模型也輸出產(chǎn)生相應(yīng)的音響變化。縱橫兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)可選用步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)或交流電機(jī)均可，消防設(shè)備操縱臺(tái)上安裝有與真實(shí)消防車(chē)上同樣的開(kāi)關(guān)按鈕及指示燈。自仿真消防車(chē)從接警開(kāi)始，學(xué)員都可真實(shí)模擬駕駛消防車(chē)行駛至飛機(jī)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，用高壓水炮滅火的整個(gè)過(guò)程。視景顯示屏中還將會(huì)有多輛消防車(chē)按指定程序配合參訓(xùn)人員的消防車(chē)共同完成滅火任務(wù)。
權(quán)利要求
1.機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器，包括:駕駛臺(tái)、組合指示燈群、組合顯示儀表群、模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防設(shè)備操縱臺(tái)、消防炮朝向顯示屏、消防設(shè)備啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防炮操作臺(tái)、消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防炮控制搖桿、前臺(tái)架消防炮控制搖桿、行車(chē)操縱系統(tǒng)、剎車(chē)機(jī)構(gòu)、油門(mén)、方向盤(pán)、數(shù)字I/o接口、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、PLC控制器、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)、教員臺(tái)計(jì)算機(jī)、模擬前臺(tái)架消防炮、消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型、飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型、音響模擬模型、縱向與橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、位移傳感器、A/D卡、消防炮朝向指示器、視景系統(tǒng)、圖形工作站、視景顯示系統(tǒng)、音響模擬模型以及音箱，駕駛臺(tái)(I)包括組合指示燈群(2)、組合顯示儀表群(3)和模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)(4);消防設(shè)備操縱臺(tái)(5)包括消防炮朝向顯示屏(6)和消防設(shè)備啟動(dòng)開(kāi)關(guān)(7);消防炮操作臺(tái)(8)包括消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)(9)、消防炮控制搖桿(10)和前臺(tái)架消防炮控制搖桿(11);行車(chē)操縱系統(tǒng)(12)包括剎車(chē)機(jī)構(gòu)(13)、油門(mén)(14)和方向盤(pán)(15)，模擬前臺(tái)架消防炮(18)為縱向和橫向兩自由度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)(19)包括消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型(20)、飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型(21)和音響模擬模型(22)，消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型的數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)， 其特征在于:模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)(4)、消防設(shè)備操縱開(kāi)關(guān)(7)、消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)(9)、消防炮控制搖桿(10)和前臺(tái)架消防炮控制搖桿(11)的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制線(xiàn)均并聯(lián)接至數(shù)字I/O接口( 16);數(shù)字I/O接口的信號(hào)輸出接至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(17)，行車(chē)操縱系統(tǒng)(12)的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)亦接至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出分別接至PLC控制器(23)、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)(19)以及消防炮朝向指示器(24)，模擬前臺(tái)架消防炮(18)分別通過(guò)縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)(25)和橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)(26)驅(qū)動(dòng)，縱向和橫向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)由PLC控制器進(jìn)行控制，縱向與橫向兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)各自接有一個(gè)位移傳感器(27)，兩個(gè)位移傳感器的輸出均接至A/D卡(28)，A/D卡的輸出接入數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)隨時(shí)與A/D卡輸出的信息以及教員臺(tái)計(jì)算機(jī)(29)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換。
2.按照權(quán)利要求1所述的機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器，其特征在于:采用所述消防炮朝向指示器(24)和消防炮操作臺(tái)(8)系統(tǒng)中炮頭的指向位置，位置圖像由所述消防炮朝向顯示屏(6)顯示輸出。
3.按照權(quán)利要求1所述的機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器，其特征在于所述消防車(chē)運(yùn)動(dòng)及控制模型(20)與飛機(jī)火災(zāi)及滅火模型(21)的輸出數(shù)據(jù)傳至視景系統(tǒng)(30)中的圖形工作站(31)，圖形工作站生成計(jì)算機(jī)視景圖像后送至視景系統(tǒng)中的視景顯示系統(tǒng)(32)顯示，音響模擬模型的輸出傳至音箱(33)播放模擬音響。
4.按照權(quán)利要求1所述的機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器，其特征在于所述行車(chē)操縱系統(tǒng)(12)采用手柄操作，所述剎車(chē)機(jī)構(gòu)(13)、油門(mén)(14)和方向盤(pán)(15)可以自動(dòng)回位。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)場(chǎng)消防車(chē)操作訓(xùn)練模擬器，其技術(shù)結(jié)構(gòu)是模擬發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防設(shè)備操縱開(kāi)關(guān)、消防炮啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、消防炮控制搖桿和前臺(tái)架消防炮控制搖桿的開(kāi)關(guān)信號(hào)控制線(xiàn)均并聯(lián)接至數(shù)字I/O接口，接口的輸出接入數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)；行車(chē)操縱系統(tǒng)的信號(hào)亦接至數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。模擬前臺(tái)架消防炮分別通過(guò)縱、橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)各自接有一個(gè)位移傳感器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)由PLC控制器控制，位移傳感器的輸出通過(guò)A/D卡接入數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。學(xué)員根據(jù)教員臺(tái)計(jì)算機(jī)確定訓(xùn)練課目，可模擬完成從駕駛車(chē)輛直至高壓水炮滅火的整個(gè)訓(xùn)練過(guò)程。視景顯示屏輸出逼真的滅火劑噴射情景，與此同時(shí)音響系統(tǒng)也輸出相應(yīng)的聲音。
文檔編號(hào)G09B9/04GK103198729SQ201310140589
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者賈立山, 王立文, 邢志偉 申請(qǐng)人:中國(guó)民航大學(xué)