CN106585579A - 消防车的调平控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防车的调平控制方法和系统，发明宗旨在于在消防车支撑件自动展开时，在角度调平后引入力调平的控制策略，以角度调平为粗调手段，以力调平为精调手段，使得消防车整车不仅在感官上实现角度调平，而且在支撑受力上更均衡，防止其臂架展开过程中某一支腿离地或离地高度超限(标准要求不超过20mm)，最大程度的提高举高类消防车的安全工作范围，提升了举高类消防车的工作安全性和稳定性。

Description

消防车的调平控制方法和系统

技术领域

本发明涉及消防车控制领域，特别是涉及一种消防车的调平控制方法和系统。

背景技术

目前，消防车调平方式主要有转台调平和支腿调平。其中，采用支腿调平的方式多通过倾角传感器或角度仪检测整车前后、左右的倾斜状态，以在一定的角度精度范围内实现调平，由于其具有简单直观、可快速实现调平的优点，被广泛应用在消防车的支腿自动调平系统中。

但对于举高类消防车而言，单纯的依靠角度调平并不能真正满足实际工况需要。如表1所示，在角度调平至精度0.3°范围内时，5个测试点情况下，各支腿的受力情况并不均衡，有的甚至相差甚远。可见，消防车的角度调平只能实现感官上的调平，其支腿受力并不均衡。而对举高消防车来说，臂架(梯架)在车体的不同方位展开时，可能由于支腿的受力不均衡而出现某一支腿离地或离地高度超限(标准要求不超过20mm)问题，若限制支腿离地高度，必须限制臂架(梯架)动作范围，由此，臂架(梯架)的动作幅度或工作范围因支腿受力状态影响而受到相应的限制。

表1角度调平后消防车各支腿的受力数据

因此，为尽可能的扩大臂架(梯架)的实际工作范围，尽可能的让臂架(梯架)的实际工作范围接近理论计算值，客观要求支腿的受力条件要得到改善。那么如何改善角度调平过程后各支腿的受力情况，是目前消防车的调平控制中亟待解决的一个技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种消防车的调平控制方法，包括步骤：

S100：控制消防车整车被至少四根支撑件支撑起来；

S200：实时获取消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值；

S300：判断所述当前倾斜角度值是否在预设角度范围内，若是，则进入步骤S500，若否，则S400：根据所述当前倾斜角度值，伸长或缩短任意一根或多根支撑件，直至所述消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到所述预设角度范围内；

S500：在所述消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到所述预设角度范围内的初始时刻，获取每根支撑件的初始支撑力值，并根据所述初始支撑力值、所述消防车整车的重量和各支撑件的空间位置计算每根支撑件的支撑力理论值；

S600：实时获取每根支撑件的当前支撑力值；

S700：判定每根支撑件的当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系是否均满足预设条件，若是，则结束调节，若否，则S800：根据所述当前支撑力值，伸长或缩短不满足预设条件的一根或多根支撑件，直至每根支撑件的当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系均满足预设条件，或整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到所述预设角度范围的临界值或满足预设条件的支撑件的当前支撑力值达到所述预设条件的临界值。

进一步的，所述步骤S500包括：

S510：在所述消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到所述预设角度范围内的初始时刻，获取每根支撑件的初始支撑力值；

S520：利用力矩平衡原理，根据所述初始支撑力值和各支撑件的空间位置，计算消防车整车的当前重心坐标；

S530：根据所述当前重心坐标、所述消防车整车的重量和各支撑件的空间位置，计算每根支撑件的支撑力理论值。

进一步的，所述判定每根支撑件的当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系是否均满足预设条件的步骤包括：

计算每根支撑件的当前支撑力值与与之对应的支撑力理论值的差值是否小于第一预设范围；

或计算每根支撑件的当前支撑力值与与之对应的支撑力理论值的比值是否小于第二预设范围。

进一步的，所述根据所述当前支撑力值，伸长或缩短不满足预设条件的一根或多根支撑件的步骤包括：

根据所述差值或所述比值，判定对应的支撑件的当前支撑力值为大于或小于与之对应的支撑力理论值，伸长小于的支撑件或缩短大于的支撑件。

进一步的，所述伸长或缩短不满足条件的一根或多根支撑件的步骤，包括根据预设优先级顺序或根据所述差值或所述比值，设定优先级顺序，对不满足条件的一根或多根支撑件依次调节。

另一方面，本发明还提出一种包括至少四根支撑件的消防车的调平控制系统，包括：

第一获取装置，用于实时获取消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值；

第二获取装置，用于实时获取每根支撑件的当前支撑力值和消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内的初始支撑力值；

控制装置，与所述第一获取装置、所述第二获取装置和执行装置连接，包括：

第一处理模块，与所述第一获取装置和所述执行装置连接，用于根据所述当前倾斜角度值，判断所述当前倾斜角度值是否在预设角度范围内，若是，则判定所述消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内，若否，则根据所述当前倾斜角度值，控制所述执行装置伸长或缩短任意一根或多根支撑件，直至消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内；

计算模块，与所述第二获取装置连接，用于根据所述初始支撑力值、消防车整车的重量和各支撑件的空间位置计算每根支撑件的支撑力理论值。

第二处理模块，与所述第二获取装置、所述计算模块和所述执行装置连接，用于判定每根支撑件的所述当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系是否均满足预设条件，若是，则判定当前支撑力值达到预设条件，若否，则根据所述当前支撑力值，控制所述执行装置伸长或缩短不满足预设条件的一根或多根支撑件，直至每根支撑件的所述当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系均满足预设条件，或整车相对于水平面的所述当前倾斜角度值达到所述预设角度范围的临界值或满足预设条件的支撑件的所述当前支撑力值达到预设条件的临界值。

进一步的，所述第一获取装置，为倾角传感器或角度仪，水平设置在所述消防车的横纵中轴线的交点处。

进一步的，所述第二获取装置，为设置在每根支撑件上的力传感器。

进一步的，所述支撑件为支腿油缸，所述第二获取装置，为设置在所述支腿油缸的无杆腔和有杆腔内的压力传感器；所述控制装置，还用于根据所述第二获取装置检测的无杆腔压力、有杆腔压力以及所述支腿油缸的缸径和所述支腿油缸的杆径，计算每条支撑件的当前支撑力值。

进一步的，所述计算每条支撑件的当前支撑力值的公式为：

其中，F为所述支腿油缸所对应的支撑件的当前支撑力值，P₁为所述无杆腔压力，P₂为所述有杆腔压力，D₁为所述支腿油缸的缸径，D₂为所述支腿油缸的杆径。

本发明提出的消防车的调平控制方法和系统，发明宗旨在于在消防车支撑件自动展开时，在角度调平后引入力调平的控制策略，以角度调平为粗调手段，以力调平为精调手段，使得消防车整车不仅在感官上实现角度调平，而且在支撑受力上更均衡，防止其臂架展开过程中某一支腿离地或离地高度超限(标准要求不超过20mm)，最大程度的提高举高类消防车的安全工作范围，提升了举高类消防车的工作安全性和稳定性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的消防车的调平控制方法的一个实施例的流程图；

图2为本发明的消防车的支撑件的一个实施例的结构示意图；

图3为本发明的消防车的调平控制方法的步骤S500的一个实施例的子流程图；

图4为本发明的消防车的调平控制系统的一个实施例的结构框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为详细说明本发明的消防车的调平控制方法，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，显示了本发明消防车的调平控制方法的一个具体实施例，包括步骤：

S100：控制消防车整车被至少四根支撑件支撑起来。具体的，通过控制器，如操作平台上的工作按钮、遥控终端等，控制消防车被至少四根支撑件支撑起来，以加固其稳定性和安全性。更为具体的，如图2所示，该支撑件，可选但不仅限于为支腿油缸，通过油缸驱动活塞杆伸缩而支撑消防车整车。

S200：实时获取消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值。具体的，可选但不仅限于通过设置在消防车上的双轴传感器，测量消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值，由于采用的是双轴传感器，因此可同时测量X轴、Y轴两个方向的倾斜角度，以实时了解消防车整车前后、左右的倾斜状态。

S300：判断当前倾斜角度值是否在预设角度范围内，若是，则进入步骤S500，若否，则S400：根据当前倾斜角度值，伸长或缩短任意一根或多根支撑件，直至消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内。具体的，可通过RAM、ROM等存储器预先存储或通过键盘、鼠标、触摸屏等实时输入根据经验或安全性要求所设定的预设角度范围(以角度精度在±0.3°范围内为例)，再判定所获取的当前倾斜角度值是否在该预设角度范围内，若是则表征该消防车整车已实现角度调平，若否则表征该消防车整车还未达到角度调平要求，此时可通过操作平台上的工作按钮、遥控终端等，伸长或缩短任意一根或多根支撑件，直至消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内。示例的，以支撑件为支腿油缸为例，可通过控制各支腿油缸对应的电磁阀的换向，来控制支腿油缸的伸缩，通过控制电磁阀的开度，实现伸缩速度的调节。

S500：在消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内的初始时刻，获取每根支撑件的初始支撑力值，并根据初始支撑力值、消防车整车的重量和各支撑件的空间位置计算每根支撑件的支撑力理论值。具体的，如图3所示，该步骤S500，包括：

S510：在消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内的初始时刻，获取每根支撑件的初始支撑力值。具体的，可选但不仅限于通过设置在每根支撑件上的力传感器获得该初始支撑力值，或以支撑件为支腿油缸为例，可选但不仅限于通过设置在每个液压油缸的有杆腔和无杆腔内的压力传感器，计算得到支腿油缸的初始支撑力值。

S520：利用力矩平衡原理，根据初始支撑力值和各支撑件的空间位置，计算消防车整车的当前重心坐标。具体的，利用各支撑件在X轴、Y轴上的力矩平衡，计算消防车整车的当前重心坐标(X、Y)。

S530：根据当前重心坐标、消防车整车的重量和各支撑件的空间位置，计算每根支撑件的支撑力理论值。

S600：实时获取每根支撑件的当前支撑力值。具体的，与获得初始支撑力值类似的，可选但不仅限于通过设置在每根支撑件上的力传感器获得该当前支撑力值，或以支撑件为支腿油缸为例，可选但不仅限于通过设置在每个液压油缸的无杆腔和有杆腔内的压力传感器，获得无杆腔压力、有杆腔压力，进而根据无杆腔压力、有杆腔压力以及支腿油缸的缸径和所述支腿油缸的杆径，计算得到支腿油缸的当前支撑力值。

S700：判定每根支撑件的当前支撑力值与支撑力理论值的相对关系是否均满足预设条件，若是，则结束调节，若否，则S800：根据当前支撑力值，伸长或缩短不满足预设条件的一根或多根支撑件，直至每根支撑件的当前支撑力值与支撑力理论值的相对关系均满足预设条件，或整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围的临界值或满足预设条件的支撑件的当前支撑力值达到预设条件的临界值。具体的，可选但不仅限于通过计算每根支撑件的当前支撑力值与与之对应的支撑力理论值的差值是否小于第一预设范围或比值是否小于第二预设范围(示例的，该第一预设范围、第二预设范围，可选但不仅限于通过RAM、ROM等存储器预先存储或通过键盘、鼠标、触摸屏等实时输入)，以判定当前支撑力值与支撑力理论值的相对关系是否满足预设条件，进而表征其当前支撑力值与支撑力理论值的差距是否不太大而未超出预设范围，若是，则表征该消防车的支撑件受力较均匀，无需进行力调平，若否，则需微调超出支撑力理论值精度范围的支撑件，即调节不满足预设条件的一根或多根支撑件。示例的，根据上述差值或比值，判定对应的支撑件的当前支撑力值为大于或小于与之对应的支撑力理论值，伸长小于的支撑件或缩短大于的支撑件，使得所有支撑件的当前支撑力值均向支撑力理论值靠近，达到支撑件的力调平精度范围。更为具体的，在调节不满足预设条件的支撑件时，可根据一定的预设优先级顺序(如按照左前支撑件、右前支撑件、左后支撑件、右后支撑件的顺序)或控制策略(如根据当前支撑力值与与之对应的支撑力理论值的差距(根据差值或比值排序)，优先调节差距最大的支撑件、再依次调节差距较小的支撑件)设定调节顺序，对不满足条件的一根或多根支撑件依次调节。值得注意的，本发明的调平方法，一是以满足角度调平为先，即在力调平过程中，若使得整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围的临界值则结束调节；二是由于某一支撑件的调节，会影响其他支撑件的受力情况，因此以满足之前调平的支腿为先，即在后调节的支腿调平过程中，若使得满足预设条件的支撑件的当前支撑力值达到预设条件的临界值时则也结束调节，示例的，假设左前支撑件满足预设条件、左后支撑件不满足预设条件，则在调节左后支撑件时，若使得左前支撑件达到预设条件的临界值，即：将超出预设条件时，结束调节。

在该实施例中，给出了消防车的调平控制方法的具体实施方式，其在消防车支撑件自动展开时，在角度调平后引入力调平的控制策略，以角度调平为粗调手段，以力调平为精调手段，使得消防车整车不仅在感官上实现角度调平，而且在支撑受力上更均衡，防止其臂架展开过程中某一支腿离地或离地高度超限(标准要求不超过20mm)，最大程度的提高举高类消防车的安全工作范围，提升了举高类消防车的工作安全性和稳定性。

此外，如图4所示，本发明还在此基础上提供一种包括至少四根支撑件的消防车的调平控制系统，包括第一获取装置100、第二获取装置200、控制装置300和执行装置400。其中，

第一获取装置100，用于实时获取消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值。具体的，该第一获取装置100，可选但不仅限于为水平设置在消防车的横纵中轴线的交点处的倾角传感器或角度仪。更为优选的，该第一获取装置100，为双轴传感器，以实时获取消防车整车在X轴和Y轴双轴上的倾斜角度，以实时了解消防车整车前后、左右的倾斜状态。

第二获取装置200，用于实时获取每根支撑件的当前支撑力值和消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内的初始支撑力值。具体的，该第二获取装置200，可选但不仅限于为设置在每根支撑件上的力传感器，直接检测获取该当前支撑力值和初始支撑力值。此外，支撑件为支腿油缸时，该第二获取装置200还可为设置在油缸无杆腔和有杆腔内的压力传感器，以分别检测无杆腔内的压力P₁、有杆腔内的压力P₂，进而提供给控制装置300，根据无杆腔压力、有杆腔压力以及支腿油缸的缸径和支腿油缸的杆径，计算每条支撑件的当前支撑力值。更为具体的，计算公式为其中，F为支腿油缸所对应的支撑件的当前支撑力值，P₁为无杆腔压力，P₂为有杆腔压力，D₁为支腿油缸的缸径，D₂为支腿油缸的杆径。

控制装置300，与第一获取装置100、第二获取装置200和执行装置400通过蓝牙、wifi、总线等有线或无线方式实现通讯连接，以根据第一获取装置100、第二获取装置200提供的数据信息，控制执行装置400动作。具体的，该控制装置300，可选但不仅限于包括：

第一处理模块310，用于根据当前倾斜角度值，判断当前倾斜角度值是否在预设角度范围内，若是，则判定该消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内，若否，则根据当前倾斜角度值，控制执行装置400伸长或缩短任意一根或多根支撑件，直至消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内。

计算模块320，用于根据初始支撑力值、消防车整车的重量和各支撑件的空间位置计算每根支撑件的支撑力理论值。

第二处理模块330，用于判定每根支撑件的当前支撑力值与支撑力理论值的相对关系是否均满足预设条件，若是，则判定当前支撑力值达到预设条件，若否，则根据当前支撑力值，控制执行装置400伸长或缩短不满足预设条件的一根或多根支撑件，直至每根支撑件的当前支撑力值与支撑力理论值的相对关系均满足预设条件，或整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围的临界值或满足预设条件的支撑件的当前支撑力值达到预设条件的临界值。

上述消防车的调平控制系统与上述控制方法对应，其技术特征的组合、结构和技术效果在此不再赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消防车的调平控制方法，其特征在于，包括步骤：

S100：控制消防车整车被至少四根支撑件支撑起来；

S200：实时获取消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值；

S300：判断所述当前倾斜角度值是否在预设角度范围内，若是，则进入步骤S500，若否，则S400：根据所述当前倾斜角度值，伸长或缩短任意一根或多根支撑件，直至所述消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到所述预设角度范围内；

S500：在所述消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到所述预设角度范围内的初始时刻，获取每根支撑件的初始支撑力值，并根据所述初始支撑力值、所述消防车整车的重量和各支撑件的空间位置计算每根支撑件的支撑力理论值；

S600：实时获取每根支撑件的当前支撑力值；

S700：判定每根支撑件的当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系是否均满足预设条件，若是，则结束调节，若否，则S800：根据所述当前支撑力值，伸长或缩短不满足预设条件的一根或多根支撑件，直至每根支撑件的当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系均满足预设条件，或整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到所述预设角度范围的临界值或满足预设条件的支撑件的当前支撑力值达到所述预设条件的临界值。

2.根据权利要求1所述的调平控制方法，其特征在于，步骤S500包括：

S510：在所述消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到所述预设角度范围内的初始时刻，获取每根支撑件的初始支撑力值；

S520：利用力矩平衡原理，根据所述初始支撑力值和各支撑件的空间位置，计算消防车整车的当前重心坐标；

S530：根据所述当前重心坐标、所述消防车整车的重量和各支撑件的空间位置，计算每根支撑件的支撑力理论值。

3.根据权利要求2所述的调平控制方法，其特征在于，所述判定每根支撑件的当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系是否均满足预设条件的步骤包括：

计算每根支撑件的当前支撑力值与与之对应的支撑力理论值的差值是否小于第一预设范围；

或计算每根支撑件的当前支撑力值与与之对应的支撑力理论值的比值是否小于第二预设范围。

4.根据权利要求3所述的调平控制方法，其特征在于，所述根据所述当前支撑力值，伸长或缩短不满足预设条件的一根或多根支撑件的步骤包括：

根据所述差值或所述比值，判定对应的支撑件的当前支撑力值为大于或小于与之对应的支撑力理论值，伸长小于的支撑件或缩短大于的支撑件。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的调平控制方法，其特征在于，所述伸长或缩短不满足条件的一根或多根支撑件的步骤，包括根据预设优先级顺序或根据所述差值或所述比值，设定优先级顺序，对不满足条件的一根或多根支撑件依次调节。

6.一种包括至少四根支撑件的消防车的调平控制系统，其特征在于，包括：

第一获取装置(100)，用于实时获取消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值；

第二获取装置(200)，用于实时获取每根支撑件的当前支撑力值和消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内的初始支撑力值；

控制装置(300)，与所述第一获取装置(100)、所述第二获取装置(200)和执行装置(400)连接，包括：

第一处理模块(310)，与所述第一获取装置(100)和所述执行装置(400)连接，用于根据所述当前倾斜角度值，判断所述当前倾斜角度值是否在预设角度范围内，若是，则判定所述消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内，若否，则根据所述当前倾斜角度值，控制所述执行装置(400)伸长或缩短任意一根或多根支撑件，直至消防车整车相对于水平面的当前倾斜角度值达到预设角度范围内；

计算模块(320)，与所述第二获取装置(200)连接，用于根据所述初始支撑力值、消防车整车的重量和各支撑件的空间位置计算每根支撑件的支撑力理论值。

第二处理模块(330)，与所述第二获取装置(200)、所述计算模块(320)和所述执行装置(400)连接，用于判定每根支撑件的所述当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系是否均满足预设条件，若是，则判定当前支撑力值达到预设条件，若否，则根据所述当前支撑力值，控制所述执行装置(400)伸长或缩短不满足预设条件的一根或多根支撑件，直至每根支撑件的所述当前支撑力值与所述支撑力理论值的相对关系均满足预设条件，或整车相对于水平面的所述当前倾斜角度值达到所述预设角度范围的临界值或满足预设条件的支撑件的所述当前支撑力值达到预设条件的临界值。

7.根据权利要求6所述的调平控制系统，其特征在于，所述第一获取装置(100)，为倾角传感器或角度仪，水平设置在所述消防车的横纵中轴线的交点处。

8.根据权利要求6所述的调平控制系统，其特征在于，所述第二获取装置(200)，为设置在每根支撑件上的力传感器。

9.根据权利要求6所述的调平控制系统，其特征在于，所述支撑件为支腿油缸，所述第二获取装置(200)，为设置在所述支腿油缸的无杆腔和有杆腔内的压力传感器；所述控制装置(300)，还用于根据所述第二获取装置(200)检测的无杆腔压力、有杆腔压力以及所述支腿油缸的缸径和所述支腿油缸的杆径，计算每条支撑件的当前支撑力值。

10.根据权利要求9所述调平控制系统，其特征在于，所述计算每条支撑件的当前支撑力值的公式为：

其中，F为所述支腿油缸所对应的支撑件的当前支撑力值，P₁为所述无杆腔压力，P₂为所述有杆腔压力，D₁为所述支腿油缸的缸径，D₂为所述支腿油缸的杆径。