專利名稱：消防炮智能控制系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動化控制技術領域，尤其是一種消防炮智能控制系統。
背景技術：
隨著國民經濟的發(fā)展，石油化工企業(yè)、儲罐區(qū)、飛機庫、倉庫、港口碼頭等場所規(guī)模越來越大，人們居住的高樓也越來越多，伴之而來的潛在危險也與日俱增，諸如火災等?，F有的消防炮等設備不具有近遠程智能控制性能，從而導致出現響應能力慢、安全性低等缺陷。為了使在搶險救援過程中使火場指揮員和消防人員在安全距離內消防滅火，同時還要保證高效提高搶險救援，保障人民群眾人身財產安全、降低人身財產損失，消防炮及其技術亟待提高和升級，以適應“零傷亡”的要求。而現有技術中也尚未有文獻記載將基于人工智能的自動化控制技術應用于國產消防車和搶險救援設備上。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種對消防炮進行智能化控制的系統。本發(fā)明的一種消防炮智能控制系統，其特征在于，該系統包括消防炮控制單元和參數設置與狀態(tài)顯示單元，兩個單元之間通過CAN總線相互通信，其中所述消防炮控制單元包括駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器以及消防炮控制模塊；所述駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器用于接收并顯示消防炮控制模塊檢測到的消防炮的狀態(tài)信息和所述參數設置與狀態(tài)顯示單元發(fā)送的用戶設置的消防炮參數信息，根據所接收到的狀態(tài)信息和消防炮參數信息產生相應的控制指令，并將產生的控制指令傳送到所述消防炮控制模塊；所述消防炮控制模塊用于檢測消防炮的狀態(tài)信息，將所述狀態(tài)信息反饋給相應的操作器以及所述參數設置與狀態(tài)顯示單元，并根據所述操作器發(fā)出的控制指令對消防炮旋轉電機、俯仰電機、鴨嘴調節(jié)電機進行控制；所述參數設置與狀態(tài)顯示單元用于使用戶對消防炮控制單元的參數進行設置，將設置的參數通過所述消防炮控制模塊發(fā)送給所述操作器，同時顯示所述消防炮控制模塊傳輸上來的消防炮的各種狀態(tài)信息；所述消防炮控制模塊通過CAN總線與所述參數設置與狀態(tài)顯示單元連接，以接收所述參數設置與狀態(tài)顯示單元發(fā)送來的用戶設置的參數。本發(fā)明的消防炮智能控制系統具有觸摸屏的友好操作界面，將可編程控制器、工控設備等自動化技術設備進行組合控制，通過高度集成的可視化信息系統，使整機的操作、信息的顯示、數據的采集分析及處理控制，更為穩(wěn)定，更加簡便和直觀。


圖I是本發(fā)明消防炮智能控制系統的結構示意圖。
圖2是消防炮控制單元的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。圖I是本發(fā)明消防炮智能控制系統結構圖。如圖I所示，所述消防炮智能控制系統包括消防炮控制單元和參數設置與狀態(tài)顯示單元，兩單元之間通過CAN總線相互通信，其中所述消防炮控制單元主要由三個操控器(駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器)以及消防炮控制模塊組成，如圖2所示。車前炮的控制單元與車頂炮的控制單元可以通用，這里以圖2所示出的車頂炮的控制單元為例進行描述。
在圖2中，駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器均用于將消防炮的控制指令傳送到消防炮控制模塊，同時顯示消防炮的狀態(tài)信息。所述駕駛室主控操作器將信號通過線纜傳送到消防炮控制模塊，所述遠程有線操作器將控制指令和狀態(tài)信息通過串行通訊端口(SCI)與消防炮控制模塊進行通訊，而遠程無線操作器通過無線方式發(fā)送控制指令、接受狀態(tài)信息。所述消防炮控制模塊通過控制旋轉電機左右旋轉的角度、轉速，來控制消防炮的左右旋轉，直至觸到左右限位開關，使消防炮停止旋轉或返回；同樣，消防炮控制模塊通過控制俯仰電機的上下俯仰的角度、轉速，來控制消防炮的上下俯仰，直至觸到上下限位開關，使消防炮停止俯仰或返回。所述消防炮控制模塊通過控制鴨嘴調節(jié)電機，來控制水炮出水的射流形狀。在實際搶險救援中，根據實際需要，選擇三個操作器中的一個操作器來使用。此外，圖2中自上而下的3個M分別代表旋轉電機、俯仰電機和鴨嘴調節(jié)電機。2個R分別對應旋轉電機的旋轉編碼器I和俯仰電機的旋轉編碼器2。2個V+均代表供電電壓或電源正極。2個A均代表旋轉編碼器輸出的一組A相位脈沖，2個B均代表旋轉編碼器輸出的一組B相位脈沖，兩組A/B相位差為90度；這樣，分別通過這兩組脈沖既可以測量電機轉速，也可以判斷電機旋轉方向。GND代表接地或電源負極。駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器的主要功能都是接收并顯示消防炮控制模塊檢測到的消防炮的狀態(tài)信息和所述參數設置與狀態(tài)顯示單元發(fā)送的用戶設置的消防炮參數信息，根據所接收到的狀態(tài)信息和消防炮參數信息發(fā)出相應的控制指令，并將產生的控制指令傳送到消防炮控制模塊，所不同是傳輸介質有所不同駕駛室主控操作器自身沒有處理器，它將控制指令通過線纜發(fā)送到消防炮控制模塊；遠程有線操作器自身有處理器，它將控制指令和狀態(tài)信息通過串行通訊端口(SCI)與消防炮控制模塊進行通訊；遠程無線操作器通過無線方式向消防炮控制模塊發(fā)送消防炮的控制指令、接收消防炮控制模塊檢測到的消防炮的狀態(tài)信息。在實際搶險救援中，根據需要，選擇三個操作器中的一個操作器來使用。消防炮控制模塊主要負責通過傳感器檢測消防炮的狀態(tài)信息，比如消防炮旋轉角度、消防炮俯仰角度，消防炮旋轉左/右極限位置、消防炮上/下俯仰極限位置、故障信息，并將所述狀態(tài)信息反饋給相應的操作器，并根據所述操作器發(fā)出的控制指令對消防炮旋轉電機、俯仰電機、鴨嘴調節(jié)電機進行控制，比如，控制消防炮旋轉電機、俯仰電機、鴨嘴調節(jié)電機的驅動和停止，以及對各種開關信號的控制輸出以控制消防炮的出水量、出水方式等信息。消防炮控制模塊通過傳感器檢測消防炮的狀態(tài)信息，比如消防炮旋轉角度、消防炮俯仰角度，消防炮旋轉左/右極限位置、消防炮上/下俯仰極限位置，具體為通過安裝在旋轉電機上的旋轉編碼器I產生的信號檢測消防炮的旋轉角度；通過安裝在俯仰電機上的旋轉編碼器2產生的信號檢測消防炮的俯仰角度；通過旋轉電機左限位開關信號檢測消防炮的旋轉左極限位置；通過旋轉電機右限位開關信號檢測消防炮的旋轉右極限位置；通過俯仰電機上限位開關信號檢測消防炮的上俯仰極限位置；通過俯仰電機下限位開關信號檢測消防炮的下俯仰極限位置。所述旋轉編碼器，可以將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉換成相應的電脈沖以數字量輸出。
所述消防炮控制模塊通過CAN總線與所述參數設置與狀態(tài)顯示單元連接，以接收所述參數設置與狀態(tài)顯示單元發(fā)送來的用戶設置的參數、向所述參數設置與狀態(tài)顯示單元發(fā)送消防炮的各種狀態(tài)信息。所述參數設置與狀態(tài)顯示單元是人機交互界面，其采用觸摸屏的方式，即用戶可以通過觸摸屏對消防炮控制單元的參數進行設置(比如，消防炮運動極限位置，消防炮復位狀態(tài)位置，電機閉環(huán)控制參數等)，將設置的參數通過所述消防炮控制模塊發(fā)送給所述操作器，同時顯示所述消防炮控制模塊傳輸上來的消防炮的各種狀態(tài)信息(比如，消防炮旋轉角度，消防炮俯仰角度，左右旋轉極限位置，上下俯仰極限位置，以及故障信息)。在實際使用過程中，比如，為防止車頂炮與車頂設備發(fā)生干涉，首先需要用戶通過所述參數設置與狀態(tài)顯示單元設置車頂炮的極限位置，繼而根據用戶設置的極限位置通過插值的方法計算出車頂炮允許的運動范圍，生成車頂炮運動極限位置軌跡，比如車頂炮水平旋轉角度范圍可設為O 360度,俯仰角度范圍可設為-15 70度；然后所述參數設置與狀態(tài)顯示單元將車頂炮運動極限位置軌跡通過所述消防炮控制模塊發(fā)送給所述操作器，所述操作器根據所述車頂炮運動極限位置軌跡以及消防炮控制模塊反饋回的車頂炮狀態(tài)信息發(fā)出控制指令，所述消防炮控制模塊根據車頂炮運動極限位置軌跡結合所述操作器的控制指令對車頂炮的運動進行實時的控制。比如在實際使用過程中，在用戶設置好車頂炮運動極限位置軌跡之后，操作器隨即通過消防炮控制模塊發(fā)出驅動控制信號，以驅動車頂炮旋轉電機、俯仰電機和鴨嘴調節(jié)電機，車頂炮開始工作；在車頂炮的工作過程中，消防炮控制模塊對車頂炮的狀態(tài)信息進行實時檢測，并將檢測得到的消防炮狀態(tài)信息發(fā)送給所述操作器，當所述操作器發(fā)現車頂炮已經運動到用戶設定的極限位置時，其通過消防炮控制模塊發(fā)出相應的停止控制信號，停止車頂炮旋轉電機、俯仰電機或鴨嘴調節(jié)電機的運轉，從而防止碰撞的發(fā)生。由上可以看出，該系統具有觸摸屏的友好操作界面，將可編程控制器、工控設備等自動化技術設備進行組合控制，通過高度集成的可視化信息系統，使整機的操作、信息的顯示、數據的采集分析及處理控制，更為穩(wěn)定，更加簡便和直觀。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內 。
權利要求
1.一種消防炮智能控制系統，其特征在于，該系統包括消防炮控制單元和參數設置與狀態(tài)顯示單元，兩個單元之間通過CAN總線相互通信，其中 所述消防炮控制單元包括駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器以及消防炮控制模塊； 所述駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器用于接收并顯示消防炮控制模塊檢測到的消防炮的狀態(tài)信息和所述參數設置與狀態(tài)顯示單元發(fā)送的用戶設置的消防炮參數信息，根據所接收到的狀態(tài)信息和消防炮參數信息產生相應的控制指令，并將產生的控制指令傳送到所述消防炮控制模塊； 所述消防炮控制模塊用于檢測消防炮的狀態(tài)信息，將所述狀態(tài)信息反饋給相應的操作器以及所述參數設置與狀態(tài)顯示單元，并根據所述操作器發(fā)出的控制指令對消防炮旋轉電機、俯仰電機、鴨嘴調節(jié)電機進行控制； 所述參數設置與狀態(tài)顯示單元用于使用戶對消防炮控制單元的參數進行設置，將設置的參數通過所述消防炮控制模塊發(fā)送給所述操作器，同時顯示所述消防炮控制模塊傳輸上來的消防炮的各種狀態(tài)信息； 所述消防炮控制模塊通過CAN總線與所述參數設置與狀態(tài)顯示單元連接，以接收所述參數設置與狀態(tài)顯示單元發(fā)送來的用戶設置的參數。
2.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器的傳輸介質不同。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述駕駛室主控操作器通過線纜與所述消防炮控制模塊通信；所述遠程有線操作器通過串行通訊端口與所述消防炮控制模塊通信；所述遠程無線操作器通過無線方式與所述消防炮控制模塊通信。
4.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，在實際搶險救援中，根據需要，選擇三個操作器中的一個操作器來使用。
5.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述消防炮的狀態(tài)信息包括消防炮旋轉角度、消防炮俯仰角度，消防炮旋轉左/右極限位置、消防炮上/下俯仰極限位置、故障信肩、O
6.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述對消防炮旋轉電機、俯仰電機、鴨嘴調節(jié)電機進行控制包括控制消防炮旋轉電機、俯仰電機、鴨嘴調節(jié)電機的驅動和停止，對各種開關信號的控制輸出以控制消防炮的出水量、出水方式。
7.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述消防炮控制模塊通過傳感器檢測消防炮的狀態(tài)信息。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述通過傳感器檢測消防炮的狀態(tài)信息進一步為 通過安裝在旋轉電機上的第一旋轉編碼器產生的信號檢測消防炮的旋轉角度；通過安裝在俯仰電機上的第二旋轉編碼器產生的信號檢測消防炮的俯仰角度；通過旋轉電機左限位開關信號檢測消防炮的旋轉左極限位置；通過旋轉電機右限位開關信號檢測消防炮的旋轉右極限位置；通過俯仰電機上限位開關信號檢測消防炮的上俯仰極限位置；通過俯仰電機下限位開關信號檢測消防炮的下俯仰極限位置。
9.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述消防炮的參數包括消防炮運動極限位置軌跡，消防炮復位狀態(tài)位置，電機閉環(huán)控制參數。
10.根據權利要求I所述的系統，其特征在于，所述參數設置與狀態(tài)顯示單元采用觸摸屏的方式使用戶對消防炮的參數進行設置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消防炮智能控制系統，該系統包括通過CAN總線進行相互通信的消防炮控制單元和參數設置與狀態(tài)顯示單元，所述消防炮控制單元包括駕駛室主控操作器、遠程有線操作器、遠程無線操作器以及消防炮控制模塊；參數設置與狀態(tài)顯示單元將用戶設置的消防炮控制單元參數發(fā)送給操作器，消防炮控制模塊將檢測到的消防炮的狀態(tài)信息反饋給操作器，操作器根據用戶設定的參數和消防炮的狀態(tài)信息產生控制指令，消防炮控制模塊根據控制指令對各種電機進行控制。本發(fā)明通過高度集成的可視化信息系統，使整機的操作、信息的顯示、數據的采集分析及處理控制，更為穩(wěn)定、簡便和直觀。
文檔編號A62C37/00GK102772874SQ201210252548
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者王健 申請人:中國科學院自動化研究所