[发明专利]一种剧场机械设备运行风险的监测预警系统

权利要求书

1.一种剧场机械设备运行风险的监测预警系统，其特征在于，包括机械设备控制参数获取模块、机械设备控制参数存储模块、智能控制运算模块以及三维模型显示模块；

所述机械设备控制参数获取模块，通过tcp/ip协议与机械设备控制系统连接，从所述机械设备控制系统获取参加本场演出的所有机械设备的初始控制参数信息；其中，所述初始控制参数信息包括：初始位置staPos、目标位置tarPos、加速度a、目标速度V和延时启动时间t_s；其中，所述延时启动时间t_s是指从演出开始后，对应机械设备的启动时间；

所述机械设备控制参数存储模块，用于将所述机械设备控制参数获取模块获取到的所有机械设备的初始控制参数信息存储到数据缓存中，存储方式为：建立数组M[n]，其中，n为本场参演的机械设备的总数量；数组M[n]存储机械设备从1到n的机械设备序列号，每个机械设备序列号对应一个控制参数类classPara，控制参数类classPara存储机械设备的初始控制参数信息；

智能控制运算模块，包括：

机械设备分组子模块，用于根据所述机械设备控制参数获取模块获取到的每个机械设备的初始位置staPos和目标位置tarPos，计算得到机械设备的运行路径；其中，机械设备的运行路径为从初始位置staPos到目标位置tarPos的线段；

然后，分析各个机械设备的运行路径，将具有共同位置的机械设备分为一组，从而得到若干个可能干涉碰撞组；

干涉碰撞组类别划分子模块，判断每个可能干涉碰撞组中的各个机械设备的延时启动时间t_s是否均相同，如果相同，则为第一可能干涉碰撞组；如果不相同，则为第二可能干涉碰撞组；

第一干涉碰撞判断子模块，用于对每个第一可能干涉碰撞组中的各个机械设备到达共同位置的时间进行计算，如果各个机械设备到达共同位置的时间相同，则表明对应的机械设备会发生干涉碰撞；否则，则表明对应的机械设备不会发生干涉碰撞；

第二干涉碰撞判断子模块，用于对每个第二可能干涉碰撞组中的各个机械设备到达共同位置的时间进行计算，如果各个机械设备到达共同位置的时间相同，则表明对应的机械设备会发生干涉碰撞；否则，则表明对应的机械设备不会发生干涉碰撞；

发送子模块，如果第一干涉碰撞判断子模块或第二干涉碰撞判断子模块判断得出机械设备间会发生干涉碰撞，则将会发生干涉碰撞的机械设备的名称、碰撞位置以及碰撞时间生成一条报警信息；然后，将所述报警信息发送给预警信息三维模型显示模块；

建议子模块，所述建议子模块用于对将会发生干涉碰撞的机械设备的运行参数进行调整，使机械设备到达共同位置的时间存在差异，生成建议信息，从而避免发生干涉碰撞；

记录子模块，用于将每个机械设备对应的初始控制参数信息、报警信息和建议信息生成一条控制参数信息，并存储记录；

所述三维模型显示模块，预建立三维演出场景；当接收到所述发送子模块发送的报警信息时，在三维演出场景中定位到干涉碰撞位置，并红色高亮显示会发生干涉碰撞的机械设备，同时，发出报警提示信息；其中，所述报警提示信息包括会发生干涉碰撞的机械设备的名称；同时，发出提示音；如果没有接收到报警信息，则正常显示三维演出场景；

其中：第一干涉碰撞判断子模块具体用于：

根据机械设备的初始控制参数信息，得到以下机械设备运行位置公式：

其中，机械设备从初始位置staPos直线运动到目标位置tarPos时，按先后顺序，划分为三个阶段，分别为：从0匀加速到目标速度V的加速阶段；以目标速度V进行匀速运动的匀速阶段；从目标速度V匀减速到0的减速阶段；T为机械设备从初始位置staPos直线运动到目标位置tarPos所用的总时间；t为机械设备的运行时间；S_(t)为机械设备在时间t时的位移；

根据机械设备运行位置公式，确定共同位置属于机械设备运行路径中的阶段；然后，计算机械设备到达共同位置的时间t_Δ；如果同一第一可能干涉碰撞组中，存在到达共同位置的时间t_Δ相同的机械设备，则表明求得的机械设备会发生干涉碰撞；否则，不会发生干涉碰撞；

具体的，如果共同位置在第三段减速段，则t_Δ的求值公式为：

将初始控制参数中给定的S，V，a及togPos的值代入，即可求出所需的到达共同位置的时间t_Δ；

第二干涉碰撞判断子模块具体用于：首先计算得到第二可能干涉碰撞组中，各个机械设备到达共同位置的时间t_Δ；然后，到达共同位置的时间t_Δ加上机械设备的延时启动时间t_s，得到到达共同位置的绝对时间；如果第二可能干涉碰撞组中，各个机械设备到达共同位置的绝对时间相同，则代表机械设备会发生干涉碰撞；否则，不会发生干涉碰撞。