一种用于履带车舱室作业环境评价的监视装置及方法与流程

1.本发明涉及一种用于履带车舱室作业环境评价的监视装置及方法，属于作业环境测量及评价技术领域。


背景技术：

2.履带车舱室是典型的密闭舱室，其空间密闭狭小，空气流通差，行驶环境复杂多变，因此在作业条件下,可以产生多种有害因素，比如大量的有害气体、粉尘、噪声、振动和电磁辐射等，这些有害因素单独或协同作用，可能会影响作业人员的作业能力。
3.监视装置对履带车舱室内的作业环境进行监视，一旦发现履带车舱室内的作业环境不适合继续作业时，就会发出警报以提醒作业人员采取措施，可将对履带车舱室环境的评价用于产品质量的检验，指导改进产品质量。
4.现有技术往往只是针对舱室环境中的空气进行监测，而未考虑噪声、振动等因素，另外也缺乏对作业环境的综合评价模型。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于履带车舱室作业环境评价的监视装置及方法。
6.本发明通过以下技术方案得以实现。
7.本发明提供的一种用于履带车舱室作业环境评价的监视装置，包括依次连接的数据采集模块、下位机和上位机，所述数据采集模块包括传感器和采集调整模块，用于将采集到的环境数据上传至下位机；所述下位机用于获取数据采集模块采集到的环境数据，并将其上传至上位机；所述上位机用于接收和实时显示下位机传输过来的环境数据，并对环境数据进行保存，在上位机内设有安全辅助模块，用于在环境数据不再适合继续作业时发出警报。
8.所述采集调整模块包括a/d转换器和信号调理电路。
9.所述传感器包括温度传感器、速度传感器、声音传感器和气体浓度传感器。
10.所述环境数据包括温度、三轴加速度、噪声、一氧化碳浓度和氧气浓度。
11.所述上位机以.tdms文件格式保存数据。
12.所述下位机通过rs232串行通信将环境数据上传至上位机。
13.基于一种用于履带车舱室作业环境评价的方法，包括以下步骤：
14.①
利用不同实验工况下的环境数据特点，采用滑动窗法提取各实验工况下的环境数据；
15.②
清洗提取的环境数据，搭建环境数据数据库，并建立数据训练集；
16.③
利用机器学习领域的c4.5算法建立评价工程师知识库与数据训练集的关系，获取履带车舱室作业环境的评价模型；
17.④
根据评价模型和测试所得数据获取履带车舱室作业环境的评价结果。
18.所述测试所得数据为步骤
①
中特定实验工况下测量得到的履带车舱室内作业环境数据。
19.所述实验工况包含：在砂土路面上分别以10km/h、30km/h、50km/h直线行驶以及在砂土路面上以10km/h行驶时，每分钟发射2枚、5枚、8枚炮弹的环境数据。
20.所述数据训练集分为测量得到的客观环境数据和专业评价工程师结合客观数据和主观感受对履带车舱室内作业环境的评分；
21.所述清洗数据的方法为：剔除异常点、插补缺失值，对存在噪声的数据进行滤波处理；
22.所述评价结果为0～100之间的数值。
23.本发明的有益效果在于：对履带车舱室环境进行实时监测，一旦发现履带车舱室内的作业环境不适合继续作业时，就会发出警报提醒作业人员采取措施；监测装置采集到的试验工况下的数据结合专业评价工程师对试验工况的履带车舱室环境的评分用于履带车舱室作业环境的评价，指导改进履带车产品质量。
附图说明
24.图1是本发明监测装置的连接图；
25.图2是本发明评价方法的流程图。
具体实施方式
26.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
27.实施例1
28.如图2所示，本发明通过安装在履带车舱室内的传感器获取相应的环境数据进行评价，具体为：
29.s1、利用不同实验工况下的环境数据的特点，采用滑动窗法提取各实验工况下的数据；
30.s2、清洗提取得到的环境数据，从而得到环境数据数据库，建立数据训练集；
31.s3、利用机器学习领域的c4.5算法建立评价工程师知识库与数据训练集的关系，得到履带车舱室作业环境的评价模型；
32.s4、之后根据履带车评价模型和测试所得数据获取履带车舱室作业环境的评价结果。
33.其中，评价模型的输入为履带车舱室的环境数据，输出为评价结果。
34.其中，测试所得数据为s1所述的特定实验工况下测量得到的履带车舱室内作业环境数据。
35.其中，评价结果为0～100之间的数值。
36.进一步的，上位机用于在测试中接收来自下位机上传的不同履带车特定工况下的舱室内部环境数据，并实时显示环境数据时域图像，测试完成后，将获得的数据保存至磁盘中。
37.其中，环境数据时域图像包括温度—时间图像、三轴加速度—时间图像、噪声—时间图像、一氧化碳浓度—时间图像、氧气浓度—时间图像。
38.具体的，利用传感器获取环境数据，并将环境数据上传至下位机，下位机再将环境数据上传至上位机，从而使上位机获得测试所得的环境数据，并将测试的环境数据作为作业环境评价模型的输入，从而得到履带车舱室作业环境的评价结果。
39.进一步的，下位机始终监控着履带车舱室内的环境数据，检测到当前工作环境不适合继续作业时，反馈至上位机，上位机会提醒作业人员采取相关措施。
40.优选的，实验工况包含：在砂土路面上分别以10km/h、30km/h、50km/h直线行驶以及在砂土路面上以10km/h行驶时，每分钟发射2枚、5枚、8枚炮弹的环境数据。
41.优选的，环境数据包含：温度、三轴加速度、噪声、氧气浓度和一氧化碳浓度。
42.具体的，数据训练集由两部分组成，一部分为测量得到的客观环境数据，一部分为专业评价工程师结合客观数据和主观感受对履带车舱室内作业环境的评分。
43.进一步的，清洗数据的方法包含剔除掉异常点、插补缺失值、对存在噪声的数据进行滤波处理。
44.实施例2
45.如图1所示，本发明的监视装置包括：
46.上位机，用于接收并实时显示来自下位机的履带车舱室内的环境数据，并对数据进行保存；
47.下位机，用于获取数据采集模块采集到的履带车舱室内的环境数据，并将其上传至上位机；
48.数据采集模块，包括传感器和采集调整模块，用于采集履带车舱室内的环境数据，并将其上传至下位机；
49.安全辅助模块，设置在上位机内，用于在环境数据不再适合继续作业时发出警报，以提醒作业人员采取相关措施，从而保障作业人员的作业能力；
50.采集调整模块，包括a/d转换器和信号调理电路，所述信号调理电路将来自传感器的信号放大、滤波、线性化补偿，转换为a/d转换器能够接收的模拟信号。
51.如图2所示，本发明的评价方法包括：
52.①
训练数据集，其来自监视装置采集到的环境数据和专业评价工程师在该环境下对履带车舱室作业环境的评价分数；
53.②
c4.5模型训练，通过信息增益率来划分节点，获得环境数据与评分的对应关系即评价模型；
54.③
测试数据集，来自监视装置采集到的环境数据，作为评价模型的输入，使评价模型输出评价结果。
55.综上所述，本发明可实现对履带车舱室作业环境的监测，当作业环境不再适合作业时，会报警提醒作业人员采取措施，保障作业人员的作业能力，同时利用监控装置采集到的数据建立履带车舱室作业环境评价模型，用以对履带车产品质量进行评价，以指导产品改进。