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  水罐小型消防车辅助维修系统的设计与实现

  一 小型消防车是配备于消防部队、执行灭火救援等消防业务部门所使用的机动车辆的总称, 其中水罐小型消防车是消防部队配备数量最多而且使用最广泛的车辆。由于车辆集机械、电子和流体力学等多门学科于一体, 要对其进行正确的故障诊断与维修, 需具备多方面的综合知识。而消防部队目前对装备的故障维修技术力量尚未形成规模, 一旦出现故障, 往往请工厂技术人员来处理。而通过辅助维修系统与已有的检测设备相结合, 能从一定程度上缓解装备使用单位维修与保养技术力量不足的问题, 探索一条部队装备维修保障智能化的道路。

  二、系统结构功能

  1.系统结构

  通过对水罐小型消防车的结构和故障特性进行仔细分析, 研制开发的水罐小型消防车辅助维修系统主要包括发动机、水罐、水泵及其管路和喷射器具( 主要包括水枪和水炮) 等四大分系统, 每个分系统又由训练子系统、维修子系统、管理子系统、资源信息子系统等组成。
水罐小型消防车辅助维修系统的设计与实现
  2.系统功能

  ( 1) 训练子系统

  可满足对相关器材的操作使用、结构原理及技术性能等方面的培训和检索, 以帮助、指导使用人员准确掌握器材的结构、原理及总体性能等。采用交互式电子技术手册方式存储器材的技术文档和技术手册。阅读所检索的结果时, 信息数据以多媒体形式表现, 用户可以与计算机交互,逐步深入。

  ( 2) 维修子系统

  系统提供器材维修指南查询, 可以了解相应器材的拆装作业方法、技术要求、主要零件维修数据等, 以便指导帮助检修人员正确拆装、维护和修理。维修专家系统提供流程指引、故障现象索引、故障原因索引、排除方法索引、资料检索等使用方法, 使经过简单培训的维修技术人员拥有系统提供的充足的专家经验和专家知识。当某些器材出现故障时,可根据故障现象按流程指引快速确定故障的原因及找到排除故障的方法, 专家系统还存储有器材的维修历史数据和技术性能数据, 器材技术状态和历史故障等信息。

  ( 3) 管理子系统

  该子系统通过对器材的型号、数量、日常使用状态、检修情况及相关信息进行记录和统计, 达到对器材故障状态管理要求的目的, 为有关使用人员了解器材状态、制定器材检修计划、降低突发故障率、避免事故、提高器材利用率等提供依据。

  ( 4) 资源信息子系统

  包括维修设备、工具信息和零备件信息, 能提供器材维护保养与修理、技术检查所需设备、工具、零配件的种类、数量、存放位置、使用方法及图片资料等, 以便指导、帮助使用人员或检修人员正确操作使用, 按时保养维护, 尽可能减少故障的产生。

  三、系统实现

  该辅助维修软件以 Microsoft Windows XP 为操作系统平台, 基于 UML2.0 进行软件工程建模, 结合 Borland Delphi 7.0等前端开发工具, 以 Access2003 作为数据库管理系统的后台。为了动态显示发动机的油路系统、发动机的冷却水路系统和水罐小型消防车的水路系统, 探索了利用 Microsoft 所支持的 ActiveX插件模式集成 flash 动画的方法, 在程序中很方便地调用外部的OCX 文件来实现复杂的功能, 高效生动地实现各系统不同工作状态的动态变化。综合使用了 AutoCAD 2006、3DMAX7.0 等三维图形建模工具制作渲染了几十个零部件, 并在系统中对三维机械结构图进行动态标注, 以便生动地表达某些复杂零部件的结构和工作原理。
水罐小型消防车辅助维修系统的设计与实现
  四、技术创新

  本系统所集成的辅助维修专家系统和水罐小型消防车综合分析判断知识库是整个辅助维修系统的重点和难点。知识库是本系统最重要的组成部分, 它的完善与否直接影响到系统的性能。知识库的建立就是将有关的理论知识和专家的经验知识经过加工、概括后, 再转化为专家系统所要求的特定的数据结构。而系统所含的器材维修查询资料库内容多、结构庞杂, 内容是否全面将会直接关系到整个辅助维修系统的实用性和可操作性。

  1.专家系统模糊查询的实现

  其核心是知识库和推理机。知识获取模块把专家的知识按一定的知识表示形式输入到知识库中; 人机交互模块将用户的咨询和专家系统推出的建议、结论进行人机间的翻译和转换。系统的知识库主要为静态的数学模型库以及为推理规则所利用的参数库。参数库主要由水罐小型消防车信息管理模块所提供的数据通过一定的算法或调用库中具体的数学模型而实现; 推理机主要由推理规则组成, 能根据人机交互搜索到具体推理规则对修理提供辅助决策。

  2.水路系统和油路系统的动态显示

  水罐小型消防车涉及到了水路系统和油路系统, 为了在维修过程中更好地再现其实际工作过程中的各系统工作状态的变化过程, 在系统上对 ShockWave flash 控件进行了功能扩展, 使其在Delphi7.0 开发工具下能够实时显示动画, 很好的吻合各路系统的工作过程, 便于维修人员即时查看对照。

  3.三维机械结构的动态显示

  为了让使用人员和维修人员快速了解车辆的内部结构和工作原理, 利用 AutoCAD2006、3DS MAX7.0 和 PhotoShop CS2.0等软件对常用而且容易出故障的发动机零部件和相关消防器材进行了建模, 并渲染出绚丽逼真的三维模型图, 实现了整体、半剖、局部剖等详细的结构显示, 此外结合 Access2003 数据库将各发动机零部件和相关消防器材的说明和图形存储在一起, 实现动态显示、随机扩展。

  4.远程辅助维修决策

  系统集成远程辅助维修功能, 可以实现维修人员与远方人员或信息源之间的资料或信息的电子传输, 可以让外场维修人员根据远程实时传送的信息在车辆返回之前及时准备好维修用的备件和工具, 或现场接受维修培训和指导, 当车辆返回时便可立即进行维修。该功能的实现, 保证在第一时间完成水罐小型消防车的高质量修理, 并且在有效时间内通过分享经验而提高维修人员技术熟练水平, 同时降低对培训的要求, 从而显著减少车辆在现场修理时间, 提高车辆的使用效率。
水罐小型消防车辅助维修系统的设计与实现
  五、开发的辅助维修系统功能齐全, 在做到具有辅助维修的同时兼顾好器材原理、使用和维护保养的教学。系统具有良好的兼容性, 可以扩充和增加其他小型消防车的诊断知识库; 系统工作可靠, 辅助维修功能强大, 操作简单, 使用方便。
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