CN213632225U - 模块化移动式全自动空间扫描测试装置 - Google Patents

Abstract

本专利提供一种模块化移动式全自动空间扫描测试装置，主要包括建筑环境参数检测系统、测试支架系统、移动系统、控制主机系统、故障诊断系统和控制柜等。所述建筑环境测试系统可对多种建筑环境参数进行测试和数据采集。所述测试支架系统由模块化部件通过可拆连接组成。所述移动系统包括小型轮毂电机和万向轮，可实现驱动、制动和转向等功能。所述控制主机系统和故障诊断系统可对整个测试装置进行控制和实时故障诊断。本专利采用模块化部件现场快速拼装，能够适应不同类型的建筑，测试装置可搭载不同建筑环境测试传感器，对测试空间进行扫描式自动测试并输出三维测试参数云图，与现有技术相比测试精度提高10～15％，测试效率提高50％～60％。

Description

模块化移动式全自动空间扫描测试装置

技术领域

本专利属于建筑环境测试技术领域，具体为一种模块化移动式全自动空间扫描测试装置。

背景技术

随着绿色建筑技术的发展和生活质量的提高，人们对建筑环境的关注度越来越高，室内热湿环境、太阳辐射分布、建筑光环境、建筑声环境、室内空气品质、通风与气流组织等建筑环境参数与室内环境质量具有很大的相关性。

现有的建筑环境测试装置大多只能测试一种参数，如果想同时测试多种建筑环境参数，就必须用多台测试仪器或者大型综合仪器测试，这就造成测试成本很高，而且现有测试仪器多依靠人工手持操作，逐点测试，造成测试参数少，测试精度和效率低，时间同步性难以保证，尤其对需要同时测试某一平面的建筑环境参数分布的实验，比如室内空气温度分层测试，还有不同方向建筑环境参数变化比较大的实验，比如室内太阳辐射和光照度分布测试实验，就不能达到测试要求，而且现有的测试仪器采集的数据大多存储在存储卡中，需要人工导出数据，影响到数据存储的可靠性和传输的时效性，不能够实现测试的实时可视化。进一步地，现有测试仪器大多不具有故障诊断功能，如果在测试中没有及时发现故障和异常数据，会导致实验失败，这样造成的损失是无法在同一时间弥补的。

发明内容

针对现有技术中结构和功能上的不足，本专利的目的是提供一种模块化移动式全自动空间扫描测试装置。以解决现有的建筑环境测试装置大多只能测试一种参数，且仪器多依靠人工手持操作，逐点测试，造成测试参数少，测试精度和效率低，时间同步性难以保证，人员体力劳动大，无法实现测试实时可视化，仪器不具备故障诊断和报警功能等问题。本专利采用模块化部件现场快速拼装，能够适应不同类型的建筑，测试装置可搭载不同建筑环境测试传感器，对测试空间进行快速自动化空间扫描式测试并输出三维测试参数云图。与现有技术相比测试精度提高10～15％，测试效率提高50％～60％。

为实现上述目的，本专利采用的技术方案是提供一种模块化移动式全自动空间扫描测试装置，该装置包括建筑环境参数检测系统、测试支架系统、移动系统、控制主机系统、故障诊断系统、控制箱、电源箱和设备箱；

所述建筑环境参数检测系统包括建筑环境测试传感器和数据采集模块。所述建筑环境测试传感器自带电源和GPS定位模块，通过螺钉连接在立方体块上，所述立方体块通过高强度细杆连接在移动立方体块上，进一步地，所述移动立方体块上下端面有开口，开口中安装齿条支撑杆，移动立方体块内部底面固定连接有第一驱动电机和第三驱动电机，所述第一驱动电机和第三驱动电机的齿轮和齿条啮合，移动立方体块中部固定连接内齿轮，所述内齿轮和立方体底部固定连接的第二驱动电机的齿轮啮合。所述建筑环境测试传感器与数据采集模块建立无线连接。

所述测试支架系统包括上横梁、齿条支撑杆、左右支撑杆、矩形底座和左右斜拉杆，所述测试支架由模块化的杆件采用可拆连接方式装配组成。所述模块化杆件为一定长度的轻质方形铝合金杆，杆件四个面均有卡槽，同一直线方向的杆件通过置于卡槽中的卡条用沉头螺栓紧固连接，非同一直线方向的杆件通过置于卡槽中的滑块和直角连接件或45度连接件用螺栓连接。所述齿条支撑杆为模块化轻质高强度方形空心杆，不同齿条支撑杆之间通过一端的圆形螺纹杆和另一端的内螺纹连接。齿条支撑杆两端安装有可旋转的滑动轮，底部滑动轮安装有第四驱动电机。

所述移动系统包括驱动部分和从动部分，所述驱动部分为将电机、传动系统和制动系统融为一体的小型轮毂电机，所述从动部分为万向轮。所述从动部分万向轮与驱动部分小型轮毂电机的轮胎直径相同。

所述控制主机系统包括中央处理器、空间扫描仪、红外避障传感器、数据采集模块、数据传输模块、GPS定位和授时模块、A/D转换器、液晶显示屏、故障诊断系统、电机驱动器和电源，所述控制主机系统一部分集成在电路板上，另一部分安装在测试支架上，所述中央处理器由上位机发出的指令控制。

所述故障诊断系统包括故障检测模块、故障类型判断模块、故障修复模块和故障通知警报模块，所述故障诊断系统均集成在电路板上，由中央处理器统一控制。

所述控制柜通过直角连接件安装在矩形底座右上部，控制柜内部放置控制主机系统，左侧面具有散热孔，控制柜上部面板设有液晶显示屏和参数输入键盘以及各种按键，控制柜外部左上方安装有信号发射和接收器，右上方安装有电子式气泡水平仪。

所述电源柜通过直角连接件安装在矩形底座左上部，电源柜内部放置蓄电池，左侧面设有散热孔，左下部设有充电孔。

所述设备箱包括建筑环境测试传感器箱、支架杆箱和连接件箱。所述支架杆箱有拉杆和万向轮，方便运送。

与现有技术相比，本专利的有益效果是：

(1)本专利采用模块化部件，可现场快速拼装，能够适应不同类型建筑的测试要求，尤其适应于空间扫描式测试实验。

(2)本专利可通过立方体块搭载多种建筑环境测试传感器，由移动立方体块中的驱动电机驱动，可自动实现搭载传感器立方体块的上下移动和360度旋转，同时连接移动立方体块的齿条支撑杆由电机驱动，可在卡槽中左右移动，可快速自动调节测试传感器的间距，以满足不同建筑环境参数的测试要求。

(3)本专利可对测试空间划分不同平面，按照设定方式，通过小型轮毂电机驱动，进行快速自动化空间扫描式测试，测试稳定性和准确度高，与现有技术相比测试精度提高10％～15％，测试效率提高50％～60％。

(4)本专利能够对测试数据实时采集、处理和无线传输，输出三维测试参数云图，在上位机实时显示测试状态，测试人员能够实时掌握测试情况。

(5)本专利故障诊断系统能够及时发现和处理常见故障，对不能自修复的故障能够通过故障通知报警模块提示测试人员修复故障，提高了测试的可靠性。

(6)本专利能够实现全自动化测试，减少测试人员体力劳动。

附图说明

图1是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置后视结构示意图；

图2是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置前视结构示意图；

图3是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置控制柜结构示意图；

图4是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置立方体块传感器布置局部放大图；

图5是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置移动立方体块结构示意图；

图6是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置移动立方体块后视剖面图；

图7是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置齿条支撑杆滑动轮局部放大图；

图8是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置支撑杆连接部位局部放大图；

图9是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置支撑杆直角连接部位局部放大图；

图10是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置三维测试参数云图处理流程图；

图11是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置控制主机系统示意图；

图12是本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置工作流程图。

图中：

1.上横梁 2.齿条支撑杆 3.移动立方体块

4.立方体块 5.直角连接件 6.建筑环境测试传感器

7.支撑杆 8.斜拉杆 9.电源柜

10.散热孔 11.充电孔 12.红外避障传感器

13.小型轮毂电机 14.万向轮 15.矩形底座

16.门拉手 17.控制柜 18.参数输入键盘

19.液晶显示屏 20.信号发射和接收器 21.微型全局摄像头

22.45度连接件 23.检修门 24.控制主机系统

25.电子式气泡水平仪 26.模式选择键 27.复位键

28.紧急制动键 29.开关机键 30.高强度细杆

31.内齿轮 32.第一驱动电机 33.第三驱动电机

34.第二驱动电机 35.第四驱动电机 36.滑动轮

37.卡槽 38.卡条 39.沉头螺栓

40.空间扫描仪 41.数据采集模块 42.GPS定位和授时模块

43.A/D转换器 44.故障诊断系统 45.数据传输模块

46.电机驱动器 47.中央处理器

具体实施方式

结合附图对本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置的结构加以说明并描述具体的实施方式。

本专利图中所画建筑环境测试传感器的数量和布置是示意性的，可根据测试要求适当增加或减少，本专利的直角连接件和45度连接件均为标准连接件在本测试装置中通用，故本专利只对部分建筑环境测试传感器和连接件进行编号。

如图1、图2和图4～7所示，为本专利模块化移动式全自动空间扫描测试装置的示意图、立方体块传感器布置局部放大图和移动立方体块结构示意图、后视剂面图，该装置包括：建筑环境参数检测系统、测试支架系统、移动系统、控制主机系统24、故障诊断系统44、控制柜17、电源柜9和设备箱。

所述建筑环境参数检测系统由建筑环境测试传感器6和数据采集模块41组成。所述建筑环境测试传感器6可为温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、太阳辐射强度传感器、声音检测传感器、空气流速传感器和空气质量检测传感器等，所述建筑环境测试传感器6自带电源和GPS定位模块，通过螺钉安装在立方体块4上，一个立方体块4最多装有六个建筑环境测试传感器6，所述立方体块4通过高强度细杆30连接在移动立方体块3上，进一步地，所述移动立方体块3上下端面有开口，开口中安装齿条支撑杆2，移动立方体块3内部底面固定连接有第一驱动电机32和第三驱动电机33，所述第一驱动电机32和第三驱动电机33的齿轮和齿条支撑杆2的齿条啮合，可以实现移动立方体块3上下移动，从而带动安装建筑环境测试传感器6的立方体块4移动，进一步地，所述移动立方体块3中部固定连接内齿轮31，所述内齿轮31和移动立方体块3底部固定连接的第二驱动电机34齿轮啮合，可以实现移动立方体块3全方位旋转，从而带动安装建筑环境测试传感器6的立方体块4旋转。进一步地，所述齿条支撑杆2为模块化轻质高强度方形空心杆，不同齿条支撑杆2之间通过一端的圆形螺纹杆和另一端的内螺纹连接，齿条支撑杆2的两端安装有可旋转的滑动轮36，底部滑动轮36安装有第四驱动电机35，在电机驱动下齿条支撑杆2可在卡槽37中自动移动，灵活调整位置，然后固定，所述建筑环境测试传感器6采集的建筑环境参数先通过数据采集模块41整合，然后通过Zig-Bee或Wi-Fi或蓝牙等无线通讯技术传输到控制主机系统24的中央处理器47中进行处理和分析并绘制三维测试参数云图，在液晶显示屏19可视化展示，最后通过数据传输模块45将测试数据和三维测试参数云图传递到上位机，如微型计算机或者手机，实现远程实时数据共享。

如图2、图8和图9所示，所述测试支架系统包括上横梁1、齿条支撑杆2、左右支撑杆7、矩形底座15和左右斜拉杆8，所述测试支架由模块化的杆件采用可拆连接方式装配组成。所述模块化杆件为一定长度，推荐为1米的轻质方形铝合金杆，杆件四个面均有卡槽37，同一直线方向的杆件通过置于卡槽37中的卡条38用沉头螺栓39紧固连接，非同一直线方向的杆件通过置于卡槽37中的滑块和直角连接件5或45度连接件22用螺栓连接。所述测试支架上横梁1安装有微型全局摄像头21，便于实时监控测试现场情况，并上传到上位机。矩形底座15的四个边角部位安装有红外避障传感器12，以保证测试装置安全移动。

所述移动系统包括驱动部分和从动部分，所述驱动部分为将电机、传动系统和制动系统融为一体的小型轮毂电机13，所述从动部分为万向轮14。所述移动系统具有转向、紧急制动、刹车、避障和减震等功能，以满足测试要求，减小测试探头位移，提高测试精度，所述从动部分万向轮14与小型轮毂电机13的轮胎直径相同。所述小型轮毂电机13和万向轮14配合红外避障传感器12保证测试装置的安全移动和转向等功能。

如图10和图11所示，所述控制主机系统24包括中央处理器47、空间扫描仪40、红外避障传感器12、数据采集模块41、数据传输模块45、GPS定位和授时模块42、A/D转换器43、液晶显示屏19、故障诊断系统44、电机驱动器46和电源，控制主机系统24一部分集成在一块电路板上，另一部分安装在测试支架上。所述中央处理器47能够根据上位机，如微型计算机或者手机发出的指令，控制测试装置的运作和测试数据的采集、处理、传输以及可视化展示。所述空间扫描仪40配合GPS定位和授时模块42和建筑环境检测传感器6能够建立各测点和测试空间的三维坐标，建筑环境检测传感器6采集数据通过无线传输方式传输至中央处理器47进行数据检验和整合，然后形成各测点的测试参数云图，各测点间通过插值形成平面测试参数云图，然后各平面间通过插值形成三维测试云图，并实时显示在液晶显示屏19上，最终将测试数据和三维测试参数云图传输至上位机。

所述故障诊断系统44包括故障检测模块、故障类型判断模块、故障修复模块和故障通知警报模块，故障诊断系统均集成在一块电路板上，由中央处理器47统一控制，所述故障检测模块包括位移传感器、电路通断检测器和数据分析仪，能够对测试装置的移动、电路通断、异常数据进行检测，所述故障类型判断模块内置常见测试仪器故障，可对出现的故障类型进行判断，所述故障修复模块能通过重启、复位，电路和通信自查等操作，对常见故障进行排除，所述故障通知报警模块能够在上位机发出报警信号，提示测试人员排除测试仪器不能自修复解决的故障。

如图3所示，所述控制柜17通过直角连接件5安装在矩形底座15右上角，所述控制柜17具有检修门23，门上安装有门拉手16，电控柜17内部放置控制主机系统24，左侧面设有散热孔10-2，防止仪器工作过程中过热，控制柜17上部面板设有液晶显示屏19和参数输入键盘18，液晶显示屏19下方从左到右依次有开关机键29、紧急制动键28、复位键27和模式选择键26，控制柜17上部面板左上方安装有电子式气泡水平仪25，便于测试支架调平，右上方安装有可伸缩的信号发射和接收器20，所述电子式气泡水平仪25和信号发射和接收器20与控制主机系统24电连接。

所述电源柜9左侧面具有散热孔10-1，左下部具有充电孔11，连接充电线即可充电。

所述设备箱包括建筑环境测试传感器箱、支架杆箱和连接件箱。所述支架杆箱有拉杆和万向轮，方便运送。

本专利的具体功能是这样实现的：如图12所示，装置测试之前首先通过空间扫描仪40扫描整个测试空间，通过参数输入键盘18或者用上位机设定测试要求，包括测试间隔时长、移动距离、旋转角度等，选定测试模式导入到中央处理器47中，由中央处理器47规划测试路径，接着故障诊断系统44工作，检查测试装置是否调平以及各传感器是否正常工作，检查各部位均正常之后，测试仪器进入正式测试状态，各建筑环境测试传感器6采集的环境参数在数据采集模块41汇总之后导入到中央处理器47中进行处理，在液晶显示屏19显示三维测试参数云图，然后通过数据传输模块以SMS或4G或5G等无线通讯技术将测试数据和三维测试参数云图传输到上位机实现测试可视化和数据共享，测试装置工作的同时故障诊断系统44也开始工作，进行实时故障诊断，故障检测模块通过位移传感器、电路通断检测器和数据分析仪，对测试装置的移动、电路通断和异常数据进行检测，通过故障类型判断模块对出现的故障进行判断，然后故障修复模块启动，通过重启、复位，电路和通信自查等操作，对常见故障进行排除，若无法解除故障，则故障通知报警模块在上位机发出报警信号，提示测试人员到现场排除故障，仪器继续测试，直至测试任务完成，仪器自动完成复位并提示测试人员测试完成，整理测试仪器。

以上所述，仅是本专利的较佳实施例，并非对本专利作任何限制，凡是根据本专利技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本专利技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.模块化移动式全自动空间扫描测试装置，其特征是：该装置包括建筑环境参数检测系统、测试支架系统、移动系统、控制主机系统(24)、故障诊断系统(44)、控制柜(17)、电源柜(9)和设备箱；

所述建筑环境参数检测系统包括建筑环境测试传感器(6)和数据采集模块(41)；

所述测试支架系统包括上横梁(1)、齿条支撑杆(2)、左右支撑杆(7)、矩形底座(15)和左右斜拉杆(8)，所述测试支架由模块化的杆件采用可拆连接方式装配组成；所述模块化杆件为一定长度的轻质方形铝合金杆，杆件四个面均有卡槽(37)，同一直线方向的杆件通过置于卡槽(37)中的卡条(38)用沉头螺栓(39)紧固连接，非同一直线方向的杆件通过置于卡槽(37)中的滑块和直角连接件(5)或45度连接件(22)用螺栓连接，所述齿条支撑杆(2)为模块化轻质高强度方形空心杆，杆的两个相对面焊接有齿条，不同齿条支撑杆(2)之间通过一端的圆形螺纹杆和另一端的内螺纹连接；

所述移动系统包括驱动部分、和从动部分，所述驱动部分为将电机、传动系统和制动系统融为一体的小型轮毂电机(13)，所述从动部分为万向轮(14)；所述小型轮毂电机(13)和万向轮(14)通过螺栓连接在矩形底座(15)的四个直角位置；

所述控制主机系统(24)包括中央处理器(47)、空间扫描仪(40)、红外避障传感器(12)、数据采集模块(41)、数据传输模块(45)、GPS定位和授时模块(42)、A/D转换器(43)、液晶显示屏(19)、故障诊断系统(44)、电机驱动器(46)和电源，所述控制主机系统(24)一部分集成在电路板上，另一部分布置在测试支架上；

所述故障诊断系统(44)包括故障检测模块、故障类型判断模块、故障修复模块和故障通知报警模块；所述故障诊断系统(44)均集成在一块电路板上，由中央处理器(47)统一控制；

所述控制柜(17)通过直角连接件(5)可拆连接在矩形底座(15)右上角，控制柜(17)中安装有控制主机系统(24)和故障诊断系统(44)，控制柜(17)外面左边设有液晶显示屏(19)，右边设有参数输入键盘(18)，下边依次设有开关机键(29)、紧急制动键(28)、复位键(27)和模式选择键(26)；

所述电源柜(9)通过直角连接件(5)可拆连接在矩形底座(15)左上角；

所述设备箱包括建筑环境测试传感器箱、支架杆箱和连接件箱。

2.如权利要求1所述的模块化移动式全自动空间扫描测试装置，其特征在于所述建筑环境测试传感器(6)根据测试要求通过螺钉安装在立方体块(4)上，一个立方体块(4)最多安装六个传感器，通过安装在齿条支撑杆(2)上的移动立方体块(3)上下移动和左右旋转，灵活调整装有传感器立方体块(4)的位置，所述建筑环境测试传感器(6)自带电源和GPS定位模块并与数据采集模块(41)建立无线连接。

3.如权利要求1所述的模块化移动式全自动空间扫描测试装置，其特征在于所述移动系统具有转向、紧急制动、刹车、避障和减震等功能，所述从动部分万向轮(14)与驱动部分小型轮毂电机(13)的轮胎直径相同。

4.如权利要求1所述的模块化移动式全自动空间扫描测试装置，其特征在于所述故障诊断系统(44)具有故障排除和修复功能，当故障不能解除时能通过故障通知报警模块通知测试人员介入排除故障。

5.如权利要求1所述的模块化移动式全自动空间扫描测试装置，其特征在于所述控制柜(17)左上角设有可伸缩的信号发射和接收器(20)，控制柜(17)左侧面设有散热孔(10-2)。

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