无线传输技术在场（厂）内专用机动车辆制动性能检测中的应用

吴安定 吴加福 李黎苹 陈向俊 胡梁 吴强银

引言

近年来，伴随我国工业的发展和互联网购物的兴起，物流和仓储业得到了迅猛发展，带动场车的保有量不断创历史新高。根据国家市场监督管理总局统计，近三年（2015-2017）登记在用场车分别为63.02万辆、71.38万辆、81.01万辆，保持每年13%以上的年增长率。场车作为特种设备，在我国现代化进程中正在发挥越来越重要的作用，但同时，场车数量的急剧增加，对场车检验特别是制动性能检测的高效性、准确性、安全性提出了更高的要求。

1.检测系统

本文研究一种场车制动性能无线检测系统，该系统由采集模块、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，针对场车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系统中，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。

系统主要针对以下5项数据的采集：（1）加速度检测：通过高精密三轴加速度传感器实时采集场车制动检测全过程的加速度數据，同时根据实时加速度处理结果与国家规定平均减速度（MFDD）标准对比判定场车制动性能；（2）地面坡度检测：通过倾角传感器检测行驶路面和场车车身倾斜角度，作为检测报告参考依据之一；（3）踏板自由行程检测：行车制动时，实时监测行车制动踏板踩下的自由行程，是否满足国家规定的要求；（4）行车制动踏板应力检测：监控行车制动时，场车在标准荷载下，行车制动踏板的受力是否在700N以内；（5）驻车应力检测：检测驻车手柄拉力是否能够满足驻车制动的要求，手柄的拉力必须要控制在300N以内。

另外，根据场车加速度与时间关系和行车制动踏板力与时间关系，经积分运算和数据优化，可输出场车制动检测全过程的实时速度和制动距离。

2.无线传输技术

无线传输模块主要由采集仪、检测平板和电源组成，主要是对调理器传输而来的信号进行ADC 采样、量化、编码后经过路由器传输到协约设备上。ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。采用Zigbee无线协议，基于IEEE.802.15.4标准，使一点对多点的快速组网得以实现。End Device （网络终端）将现场采集到的信号经过转换器ADC采样、量化、编码后，变成数字信号传给微处理器，通过无线传输传给 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。

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，如图 1为Ap-Client使用示意图。

3.无线传输可靠性证明

为了证明自主研发的无线传感设备对快变量如加速度等信号，进行传输的准确性和可靠性，本文同时进行了相关实验证明。对同一信号发生器，仿真同一信号，分别使用传统有线USB高速数据采集卡与本项目的无线采集仪采集数据，采样频率设置为25.6K。

启用信号发生器，输入线性扫频信号，扫频开始频率：200HZ；扫频结束频率：10HZ，扫频时间周期5s，输出幅值：500mV。

测试共采集10秒，分别将两种方法采集到的数据进行对比：

①数据量对比：

以25.6K的采样频率、采集10s，两种途径测得的数据总量均为256000，与理论值25.6k*10一致，证明无线传输途径稳定，不存在丢包现象。

②数据准确度对比：

因仿真数据量太大，篇幅所限完全展开难以清晰判别数据准确度，故随机从中抽取连续的50000个数据点，并分别画出它们的时域图进行对比，如图 2所示：

从图 2中可以看出，两种途径采集到的仿真信号完全一致，证明了无线采集仪的数据准确性高，不存在多通道的混杂、偏移问题。

4.结论

综上，无线传输技术在场车制动性能检测中的应用，相比于传统的检验检测更加便捷、灵活，有效减少检验检测人为因素误差的发生，并且具有以下优势：（1）多通道采集各组数据，能够同时进行多项检测项目，故其能够提高检验效率；（2）可广泛应用于大、中、小型场车；（3）区别传统的传动码盘测速方式，采集的数据更具参考性；（4）采用分布式无线采集，避免布线困难、传输距离限制、强弱电干扰等问题。因此，采用无线传输技术运用于场（厂）内专用机动车辆检验检测系统，不仅可以大幅降低携带设备的负担，而且检验过程更加透明，检验结果更加可靠。