航模飞机状态监控系统研究.docx
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1、 航模飞机状态监控系统研究 陈聪邓国鸿王丽平摘 要 航模飞机的应用日益广泛,但目前航模飞机状态监控系统的研究尚处于起步阶段。本文构建了航模飞机状态监控系统的模型,利用温度传感器和电压传感器采集飞行器的实时性能参数,通过无线传输装置实现数据下传,以数据采集卡完成信号接收,并通过LABVIEW编制状态监控界面,实现航模飞机实时状态监控,并依据经验数据制定故障报警。关键词 航模飞机 状态监控 故障 报警:TP277 :A0引言随着我国航空产业的发展,航模飞机也受到了越来越多的关注,因为航模飞机具有低成本、低损耗、零伤亡、可重复使用等诸多优点,因此航模飞机的应用目前也在不断增加。当对航模飞机的需求增多
2、时,也会出现对航模飞机的维修问题。航模飞机的结构相比于大型飞机的结构简单得多,但是其部分结构仍然错综复杂,各种部件极其之多,需要检测的数据会很多,航模飞机出现的故障也会多种多样,所以我们需要对航模飞机本身的状态和它飞行区域进行监控,及时发现问题,以免出现故障降低航模飞机的寿命和使用性。航模飞机状态监控系统是采集航模飞机典型部件的一些关键性能参数,并且对其进行处理分析,由此来监控航模飞机的健康状态。本文将航模飞机的电池作为研究对象,研究航模飞机状态监控系统模型的可行性。1航模飞机状态监控系统设计与研发的方案1.1 航模飞机状态监控系统的总体框架航模飞机状态监控系统分为传感器模块、数据通讯模块、数
3、据采集模块和数据处理模块四个层次,如图1所示。1.2 系统图2为航模飞机状态监控系统模型的组成方案。整个方案依照图2系统模型总体框架设计思路。数据采集模块的主要硬件组成为:航模飞机、温湿度传感器、电压传感器、视频采集模块、无线接收模块、数据采集卡。其中数据采集模块由数据采集卡控制各传感器对航模进行数据采集,系统模型针对航模的锂电池进行监控。因为锂电池工作的周围温度过高或过低都会影响其性能和使用寿命,湿度过大易导致水汽进入电池,从而产生相应的化学反应并腐蚀相关接触部件,导致电池使用效率下降,所以本文利用温湿度传感器监测锂电池工作的周围环境温度与湿度。而电压更是表示电池性能的一个重要参数,所以本文
4、监测了锂电池工作的电压变化情况。系统模型对数据采集模块收集的数据传输,采用串口通信以及WIFI通信的形式,可以说明多种通信方式实现的可能性,及数据的发射与接收可以采取一对多的形式,本系统中的串口收发模块可实现一对一、一对多、多对多的组网形式,而视频采集模块的视频数据通过WIFI发送,可以在计算机和Pad等多台设备观看实时图像。其中,视频采集模块可实时监测航模飞机的周围飞行环境。未来的航模飞机状态监控系统,数据的发射与接收应该是一对多的形式,当航模飞机飞行时,地面人员可以利用机载电脑对数据进行处理,更快速地了解航模飞机的即时状态,省去了地面监测端反馈这一环节,使信息传递更快捷;地面监测端也可以接
5、收相关的监控数据,通过数据处理、分析系统监控飞机运行状态,以及建立一个详尽的监控数据库,利用大数据模式,对飞机进行系统化的健康管理。系统的数据处理模块是基于Labview建立的仿真处理界面,对收集的温湿度、电压等数据进行处理,以图表形式输出,并且具有警报功能,例如航模电池工作环境温度过高,界面会进行提示。图3即为航模飞机状态监控系统模型实物图。1.3数据采集系统调节在一个传感器网络中,通常只有一个采集卡用于接收传感器节点采集的信息,并且将这些信息进行实时显示并发送给监控端PC。当有传感器向采集卡发送数据时,数据采集卡会对数据进行处理并通过无线收发模块的串口通信发送至地面监控端。监控端的基于LA
6、BVIEW仿真处理界面会将这些数据进行二次处理,并实时显示。1.4软件系统此次系统选取的编程开发平台为LABVIEW。LABVIEW是一种图形化开发语言,它可以用来进行数据的采集和控制、数据的分析和数据的表达。LABVIEW可以简化程序的开发工作,可对顺利完成工作提供了很大帮助。图4为航模飞机的监控系统工作界面,包含旋钮、刻度盘、开关、图表、图形和其他界面工具,用户可以通过键盘或鼠标直接获取数据显示结果。温湿度监测仪前面板设置, 选择“控件|新式|图形|波形图表”,作为温湿度的显示器。选中该控件,单击鼠标右键,对其属性进行设置,如根据被显示的文字工具,显示器横(时间)、纵(温湿度)坐标的刻度重
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