基于协同设计的云梯消防车功能模块化体系架构

杨宗尚?于鑫明

摘 要：云梯消防车是我国消防工作中普遍应用的大型设备，它的结构类似于大型汽车，但和汽车的工作条件和环境却存在较大差异。特别是在复杂火灾现场则要求消防车要能在各种高角度安全可靠的灵活运转。

关键词：云梯消防车；功能模块；协同设计

我国在很早开始就自主研究消防车，自1932年震旦机器工厂最早生产出我国第一辆消防车后，国内就开始广泛研究云梯消防车。但我国还没有掌握此类消防车的关键技术，还需通过学习国外先进技术及自主深刻研究后提高我国消防车研发的技术，最终满足市场需求。

1.云梯消防车整体结构概述

云梯消防车主要由上车和下车部分构成，其中上车由上车消防系统、上车液压系统、电缆液压输送系统、臂架变幅系统、安全装置、平台调平系统、工作平台、臂架系统及回转系统及相应云梯系统和照明系统。下车系统由支腿、消防系统、下车电器系统、液压系统、走台板和动力系统等（具体如图1所示）。具体结构分为以下部分：①消防车的底盘：消防车深处的环境十分复杂，要救援各种危机情况，因此要求此类车辆有较高的灵活性，能安全快速地抵达救援现场，所以要慎重选择底盘。②消防车的支腿、副车架：副车架是消防车主要承载平台，它通过支腿将消防车承载的负荷都转移到地面。副车架的构成可分为整体箱和平面内框架形式，通常会安装很多斜梁与横梁于车架之间，以此加强副车架刚性。③消防车的臂架系统：该部分是消防车的主要工作区域，尤其在工作时，云梯臂会通过臂架的伸缩幅完成一定高度的救援。④消防车的回转平台：该部分主要对上车与下车进行连接，回转转台上安装了臂架系统、上车液压系统、回转系统及变幅系统，因此要求转台有较高的强度和刚度，以此更好地适应操纵运抵消防车臂架系统的左右回转。⑤消防车的调平系统：工作平台在消防车工作中有一定的倾斜角度，并没有处于水平状态，消防车的调平机构在此时就发挥作用使其实时产生相反的转动，保证工作转台可达到水平状态。

2.基于协同设计的云梯消防车功能模块化体系架构

2.1云梯消防车协同概念

概念设计最能直接体现功能，从最初产品功能设定的目标的分解到各子功能的解析，最终综合方案得出结论，通过技术评价在此过程中选择最佳方案。图1为概念设计过程。

功能定义功能分解子功能原理解经济技术评价综合方案

图1协同概念设计

从图1可得知，功能和模块在整体设计中都具有不同结构特征及相同功能互换等单元要素。每个功能模块能表征对子问题进行设计且具备独立管理数据能力。通过在对象中封建数据和方法面向对象方法所构建的模块耦合度小、模块内聚度大的功能模块。根据简单实用的设计原则和概念设计思想并综合云梯消防车常规设计的设计过程中可设计出图2云梯消防车功能模块化体系构架。

从图2可知，分布式功能模块又三层客户结构和服务器组成，主要指用户在模块运行过程中通过客户端对应用服务器的模块发出服务请求后从数据服务器获取功能模块所需数据，之后将运算数据结果返至客户端。但这种方式需反复修改后续功能模块，直到达到最初设计目标为止。同时要充分考虑设计过程中可能存在的不确定参数数据和数据重用问题，最后分析数据得到与功能相关的体系架构。

2.2云梯消防车功能模块化体系架构设计

2.2.1客户端：本文主要基于Web图形用户界面研究云梯消防车功能模块化，用户在发送消息到相应应用服务器终端时序只有通过该界面才能进入功能模块。

通过ASP、HTML等实现应用服务器前端，用ActiveX实现后端。

2.2.2数据库服务器：每个模块的分布式功能之间的信息都有紧密的联系，在传递信息时都会通过共享云梯消防车信息模型数据库，同时子啊实现信息交互和通信时利用SQL语句云梯消防车信息模型，把相关设计结果和从数据库获取数据信息一起输入到云梯消防车信息模型数据库中。在记录各种历史数据时通常采用MicrosoftAccess数据库。在读取数据方面先用GetCoileet获取记录指针指定的字段名，之后采用MoveNext移动至下个记录位置。在插入记录方面采用ddNew（）和PutCollect（“字段”名，值）的方式分别新增一个空记录和输入每个字段的值，最后将数据值更新至数据库中。

2.2.3应用服务器：实现应用服务器的框架结构主要采用VisualC++，设计者可通过框架集成和封装机理快速建造功能模块，以及管理云梯消防车信息模型数据库、模块之间的连接及信息交互等不同方面数据。每个模块在实现信息交互和协同设计时可通过共享云梯消防车信息模型数据库。具体设计操作为，首先启动画面，软件启动实现还需借助组件库中的SplashScreen组件，其次借助编号的CGfxOutBarCtrl控件和类似QQ抽屉菜单界面设计图实现单文档多视图。第三结构优化，在MA—TLAB下建立COM组件，Visualc++建立的当前工程的目录下复制建立COM组件时生成的源文件，设置预编译头文件，连接、运行。

3.冲突消解

无论是概念设计还是协同设计，整个过程中都不可缺少信息、组织及过程的集成，在设计分布式概念时序不同领域和多学科技术人员共同参与，概念设计和协同设计的结合一定程度上能提高产品的市场竞争力，增强不同领域设计人员的磨合，进而提升工作效。但合作的过程中必然会因对产品的考虑角度、评价标准等有不同间接，这种相互制约和影响的关系长期以往会产生矛盾冲突。因此概念设计和协同设计主要利用模糊数学理论转化语言评价信息，之后对产生的模糊数进行运算和分析，消解二者之间出现的冲突。

4.结语

综上所述，本文主要基于协同设计角度研究云梯消防车功能模块，通过共享云梯消防车信息实现各个分布式功能模块信息和数据的协同、交互设计，除了便于优化设计结构，一定程度上还减轻了设计人员的工作负担。

参考文献：

[1]习宁刚，张晓钟，罗丹，陈云.基于模块化的云梯消防车协同设计研究[J].机械设计与制造，2013，02：29-31.

[2]习宁刚.云梯消防车稳定性的研究[D].西安建筑科技大学，2013.