基于協(xié)同設(shè)計的云梯消防車功能模塊化體系架構(gòu)

楊宗尚?于鑫明

摘 要：云梯消防車是我國消防工作中普遍應(yīng)用的大型設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)類似于大型汽車，但和汽車的工作條件和環(huán)境卻存在較大差異。特別是在復(fù)雜火災(zāi)現(xiàn)場則要求消防車要能在各種高角度安全可靠的靈活運轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：云梯消防車；功能模塊；協(xié)同設(shè)計

我國在很早開始就自主研究消防車，自1932年震旦機器工廠最早生產(chǎn)出我國第一輛消防車后，國內(nèi)就開始廣泛研究云梯消防車。但我國還沒有掌握此類消防車的關(guān)鍵技術(shù)，還需通過學(xué)習(xí)國外先進技術(shù)及自主深刻研究后提高我國消防車研發(fā)的技術(shù)，最終滿足市場需求。

1.云梯消防車整體結(jié)構(gòu)概述

云梯消防車主要由上車和下車部分構(gòu)成，其中上車由上車消防系統(tǒng)、上車液壓系統(tǒng)、電纜液壓輸送系統(tǒng)、臂架變幅系統(tǒng)、安全裝置、平臺調(diào)平系統(tǒng)、工作平臺、臂架系統(tǒng)及回轉(zhuǎn)系統(tǒng)及相應(yīng)云梯系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。下車系統(tǒng)由支腿、消防系統(tǒng)、下車電器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、走臺板和動力系統(tǒng)等（具體如圖1所示）。具體結(jié)構(gòu)分為以下部分：①消防車的底盤：消防車深處的環(huán)境十分復(fù)雜，要救援各種危機情況，因此要求此類車輛有較高的靈活性，能安全快速地抵達救援現(xiàn)場，所以要慎重選擇底盤。②消防車的支腿、副車架：副車架是消防車主要承載平臺，它通過支腿將消防車承載的負(fù)荷都轉(zhuǎn)移到地面。副車架的構(gòu)成可分為整體箱和平面內(nèi)框架形式，通常會安裝很多斜梁與橫梁于車架之間，以此加強副車架剛性。③消防車的臂架系統(tǒng)：該部分是消防車的主要工作區(qū)域，尤其在工作時，云梯臂會通過臂架的伸縮幅完成一定高度的救援。④消防車的回轉(zhuǎn)平臺：該部分主要對上車與下車進行連接，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺上安裝了臂架系統(tǒng)、上車液壓系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)及變幅系統(tǒng)，因此要求轉(zhuǎn)臺有較高的強度和剛度，以此更好地適應(yīng)操縱運抵消防車臂架系統(tǒng)的左右回轉(zhuǎn)。⑤消防車的調(diào)平系統(tǒng)：工作平臺在消防車工作中有一定的傾斜角度，并沒有處于水平狀態(tài)，消防車的調(diào)平機構(gòu)在此時就發(fā)揮作用使其實時產(chǎn)生相反的轉(zhuǎn)動，保證工作轉(zhuǎn)臺可達到水平狀態(tài)。

2.基于協(xié)同設(shè)計的云梯消防車功能模塊化體系架構(gòu)

2.1云梯消防車協(xié)同概念

概念設(shè)計最能直接體現(xiàn)功能，從最初產(chǎn)品功能設(shè)定的目標(biāo)的分解到各子功能的解析，最終綜合方案得出結(jié)論，通過技術(shù)評價在此過程中選擇最佳方案。圖1為概念設(shè)計過程。

功能定義功能分解子功能原理解經(jīng)濟技術(shù)評價綜合方案

圖1協(xié)同概念設(shè)計

從圖1可得知，功能和模塊在整體設(shè)計中都具有不同結(jié)構(gòu)特征及相同功能互換等單元要素。每個功能模塊能表征對子問題進行設(shè)計且具備獨立管理數(shù)據(jù)能力。通過在對象中封建數(shù)據(jù)和方法面向?qū)ο蠓椒ㄋ鶚?gòu)建的模塊耦合度小、模塊內(nèi)聚度大的功能模塊。根據(jù)簡單實用的設(shè)計原則和概念設(shè)計思想并綜合云梯消防車常規(guī)設(shè)計的設(shè)計過程中可設(shè)計出圖2云梯消防車功能模塊化體系構(gòu)架。

從圖2可知，分布式功能模塊又三層客戶結(jié)構(gòu)和服務(wù)器組成，主要指用戶在模塊運行過程中通過客戶端對應(yīng)用服務(wù)器的模塊發(fā)出服務(wù)請求后從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取功能模塊所需數(shù)據(jù)，之后將運算數(shù)據(jù)結(jié)果返至客戶端。但這種方式需反復(fù)修改后續(xù)功能模塊，直到達到最初設(shè)計目標(biāo)為止。同時要充分考慮設(shè)計過程中可能存在的不確定參數(shù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)重用問題，最后分析數(shù)據(jù)得到與功能相關(guān)的體系架構(gòu)。

2.2云梯消防車功能模塊化體系架構(gòu)設(shè)計

2.2.1客戶端：本文主要基于Web圖形用戶界面研究云梯消防車功能模塊化，用戶在發(fā)送消息到相應(yīng)應(yīng)用服務(wù)器終端時序只有通過該界面才能進入功能模塊。

通過ASP、HTML等實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器前端，用ActiveX實現(xiàn)后端。

2.2.2數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：每個模塊的分布式功能之間的信息都有緊密的聯(lián)系，在傳遞信息時都會通過共享云梯消防車信息模型數(shù)據(jù)庫，同時子啊實現(xiàn)信息交互和通信時利用SQL語句云梯消防車信息模型，把相關(guān)設(shè)計結(jié)果和從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)信息一起輸入到云梯消防車信息模型數(shù)據(jù)庫中。在記錄各種歷史數(shù)據(jù)時通常采用MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫。在讀取數(shù)據(jù)方面先用GetCoileet獲取記錄指針指定的字段名，之后采用MoveNext移動至下個記錄位置。在插入記錄方面采用ddNew（）和PutCollect（“字段”名，值）的方式分別新增一個空記錄和輸入每個字段的值，最后將數(shù)據(jù)值更新至數(shù)據(jù)庫中。

2.2.3應(yīng)用服務(wù)器：實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器的框架結(jié)構(gòu)主要采用VisualC++，設(shè)計者可通過框架集成和封裝機理快速建造功能模塊，以及管理云梯消防車信息模型數(shù)據(jù)庫、模塊之間的連接及信息交互等不同方面數(shù)據(jù)。每個模塊在實現(xiàn)信息交互和協(xié)同設(shè)計時可通過共享云梯消防車信息模型數(shù)據(jù)庫。具體設(shè)計操作為，首先啟動畫面，軟件啟動實現(xiàn)還需借助組件庫中的SplashScreen組件，其次借助編號的CGfxOutBarCtrl控件和類似QQ抽屜菜單界面設(shè)計圖實現(xiàn)單文檔多視圖。第三結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在MA—TLAB下建立COM組件，Visualc++建立的當(dāng)前工程的目錄下復(fù)制建立COM組件時生成的源文件，設(shè)置預(yù)編譯頭文件，連接、運行。

3.沖突消解

無論是概念設(shè)計還是協(xié)同設(shè)計，整個過程中都不可缺少信息、組織及過程的集成，在設(shè)計分布式概念時序不同領(lǐng)域和多學(xué)科技術(shù)人員共同參與，概念設(shè)計和協(xié)同設(shè)計的結(jié)合一定程度上能提高產(chǎn)品的市場競爭力，增強不同領(lǐng)域設(shè)計人員的磨合，進而提升工作效。但合作的過程中必然會因?qū)Ξa(chǎn)品的考慮角度、評價標(biāo)準(zhǔn)等有不同間接，這種相互制約和影響的關(guān)系長期以往會產(chǎn)生矛盾沖突。因此概念設(shè)計和協(xié)同設(shè)計主要利用模糊數(shù)學(xué)理論轉(zhuǎn)化語言評價信息，之后對產(chǎn)生的模糊數(shù)進行運算和分析，消解二者之間出現(xiàn)的沖突。

4.結(jié)語

綜上所述，本文主要基于協(xié)同設(shè)計角度研究云梯消防車功能模塊，通過共享云梯消防車信息實現(xiàn)各個分布式功能模塊信息和數(shù)據(jù)的協(xié)同、交互設(shè)計，除了便于優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，一定程度上還減輕了設(shè)計人員的工作負(fù)擔(dān)。

參考文獻：

[1]習(xí)寧剛，張曉鐘，羅丹，陳云.基于模塊化的云梯消防車協(xié)同設(shè)計研究[J].機械設(shè)計與制造，2013，02：29-31.

[2]習(xí)寧剛.云梯消防車穩(wěn)定性的研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2013.