CN110585639B - 消防炮射程的控制方法、控制系统和消防车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消防炮射程的控制方法、控制系统和包括上述控制系统的消防车，控制方法包括如下步骤：设定消防炮的目标角度范围；检测消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ；根据检测结果控制炮管，使夹角θ落入目标角度范围内。本发明所提供的控制方法，通过设定消防炮的炮管与水平面之间的目标角度范围，以对消防炮的喷射角度进行准确控制，使得在消防车需要最大射程喷射时，不论臂架和消防炮处于何种姿态，可以进行自动调整并使消防炮的炮管锁定在设定的角度，省时省力，从而可以实现消防炮射程的任意控制，进而使喷射出的射流的覆盖范围更广，以提高消防炮的使用效率，并达到更加有效的消防效果。

Description

消防炮射程的控制方法、控制系统和消防车

技术领域

本发明涉及消防炮的射程控制技术领域，具体而言，涉及一种消防炮射程的控制方法、控制系统和包括上述控制系统的消防车。

背景技术

目前，消防车上的消防炮喷射姿态(比如角度、压力、流量等)通过人工操作控制，但是在控制时由于距离较远，无法确切观察到消防炮的喷射情况。现有技术中，部分消防炮配置有消防炮姿态显示器，但是价格高昂、显示的内容有限、且需要单独配置和携带安装，增加了消防车的整体布局难度，并不适宜广泛使用。尤其是对于操作控制消防炮的喷射角度而言，现有的控制方法无法实现对消防炮的炮管的快速、准确的定位，需要通过人工反复调试费时费力，从而难以快速地达到预想的消防效果。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种消防炮射程的控制方法。

本发明的再一个目的在于提供一种消防炮射程的控制系统。

本发明的又一个目的在于提供一种包括上述控制系统的消防车。

为了实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种消防炮射程的控制方法，包括如下步骤：设定消防炮的目标角度范围；检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ；根据检测结果控制所述炮管，使所述夹角θ落入所述目标角度范围内。

具体而言，本方案提供的消防炮射程的控制方法，影响消防炮射程的主要参数有喷射流量、喷射压力、喷射角度以及风向等。喷射角度属于可以控制的内部因素，在消防炮的喷射过程中，一般喷射流量和喷射压力是确定的，这样可以通过控制消防炮的喷射角度来控制消防炮的射程。首先是设定目标角度范围，用于控制消防炮的炮管调整到设定的角度，以控制消防炮射流的角度。相对于目前消防炮的喷射角度由依靠人工操作控制，由于无法观察到消防炮实际仰角，操作是靠估计的，并没有一个合理、准确的角度。通过设置目标角度范围，可以使消防炮时间操作人员预计的效果，比如设定某个目标角度范围使得消防炮喷射的高度最高，或设定某个目标角度范围使得消防炮喷射的射程最远，以应对不同的消防环境。可以理解的是，这个目标角度范围既是一个矢量也是一个标量，既规定了消防炮炮管的指向方向，也规定了炮管和水平面之间的夹角。之后检测消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ获得检测结果，检测结果和目标角度范围设定的角度之间的差值是消防炮炮管调整角度的根据，如果检测结果在目标角度范围内(也可以是目标角度范围内具体的角度值)，则将消防炮炮管的位置进行锁定，使得在现有的喷射流量和喷射压力下消防炮姿态符合操作人员的要求，如果检测结果小于目标角度范围中较小的设定角度，则通过控制系统(比如车载控制器以及消防炮控制器)自动控制炮管向上旋转以使炮管与水平面之间的夹角θ等于所述目标角度范围设定的角度，再对消防炮炮管的位置进行锁定。反而言之，如果检测结果大于目标角度范围中较大的设定角度，则通过控制系统自动控制炮管向下旋转以使炮管与水平面之间的夹角θ落入所述目标角度范围内，再对消防炮炮管的位置进行锁定。

相对于现有技术增加了对消防炮的炮管角度的自动控制功能，根据设定后的消防炮的目标角度范围，通过控制系统将消防炮的炮管调整到操作人员需要的角度，比依靠人工操作控制消防炮姿态(比如角度、压力、流量等)更加节省时间，效率更高，可以通过控制喷射角度，快速地控制消防炮的射程和喷射射流的覆盖范围，从而更加快速地达到预想的消防效果。尤其是对于时间紧迫的消防作业，有利于减少救援时间，提高了消防炮或是具有该消防炮的消防车的安全保障的能力。相对于现有技术中设置消防炮姿态显示器的技术方案而言，使用该控制方法操作人员不需要对显示器上的内容进行观察即可进行相应的操作控制，且控制过程更加简单，从而可以起到降低成本的效果。

另外，本发明提供的上述技术方案中的控制方法还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述目标角度范围为预设角度范围，所述预设角度范围为[28°，32°]；或所述目标角度范围为用户自定义角度范围。

在上述任一技术方案中，所述消防炮安装于消防车上，所述消防车设有臂架，所述消防炮通过所述消防炮的基座设置在所述臂架的末端，所述臂架的首端连接所述消防车的车体，所述“检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ”的步骤具体包括：检测所述炮管和与所述基座连接的所述臂架之间的仰角α；检测与所述车体连接的所述臂架与水平面之间的仰角β；根据公式获取关于夹角θ的检测结果，所述公式为θ＝α+β－180°；将检测结果进行反馈。

在上述技术方案中，所述“根据检测结果控制所述炮管，使所述夹角θ落入所述目标角度范围内”的步骤具体包括：判断当前所述炮管与水平面之间的夹角θ是否位于所述目标角度范围内；若所述夹角θ不在所述目标角度范围内，则根据检测结果旋转所述炮管并实时获取所述炮管与水平面之间的夹角θ，当所述夹角θ落入到所述目标角度内时停止旋转，将所述炮管锁定在当前位置；在所述炮管旋转到极限位置后，所述夹角θ仍不在所述目标角度范围内时，则将所述炮管锁定在极限位置并根据检测结果驱动所述臂架旋转，直到所述夹角θ落入所述目标角度范围内后，将所述臂架锁定在当前位置；若所述夹角θ在所述目标角度范围内，则将所述炮管锁定在当前位置。

在上述技术方案中，所述“根据检测结果控制所述炮管，使所述夹角θ落入所述目标角度范围内”的步骤具体包括：判断当前所述炮管与水平面之间的夹角θ是否位于所述目标角度范围内；若所述夹角θ不在所述目标角度范围内，则计算当前所述夹角θ与目标角度范围设定的角度之间的差值Δθ，并判断当前所述炮管的角度与所述炮管所能旋转到的极限角度之间的差值是否大于Δθ，若该差值大于等于Δθ，则控制所述炮管旋转角度Δθ后将炮管锁定在当前位置；若该差值小于Δθ，则控制所述炮管旋转到极限角度后，控制与所述消防炮连接臂架旋转，使所述夹角θ落入所述目标角度范围内，将所述臂架锁定在当前位置；若所述夹角θ在所述目标角度范围内，则将所述炮管锁定在当前位置。

在上述技术方案中，所述臂架为多节臂架，包括首节臂架和末节臂架，所述首节臂架与所述消防车的车体连接，所述末节臂架与所述消防炮的基座连接，“检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ”的步骤具体包括：检测所述炮管与末节臂架之间的仰角α；检测所述首节臂架与水平面之间的仰角β1；检测每节臂架与其末端相连的臂架之间的仰角β2、β3、……、βn，其中n为所述多节臂架的节数；根据预设公式获取检测结果；将所述检测结果进行反馈。

在上述任一技术方案中，所述消防炮连接有消防泵和为所述消防炮提供消防用水的水罐所述控制方法还包括如下步骤：设定水位预设值H1和H2，其中H1>H2；判断水罐内的水位高度H与所述水位预设值H1和H2之间的高低关系；若水罐内的水位高度H高于水位预设值H1，则通过控制器调节消防泵转速，增加喷射流量至最大流量；若水罐内的水位高度H低于水位预设值H2，则降低消防泵转速以减少喷射流量；若水罐内的水位高度H在水位预设值H1和H2之间，则控制消防泵按当前转速运行。

在上述技术方案中，所述控制方法还包括如下步骤：判断所述消防车的车体与水平面之间的夹角是否大于允许角度；若所述消防车的车体与水平面之间的夹角大于允许角度，则对所述车体进行调平；其中所述允许角度为预设角度或用户自定义角度。

本发明第二方面的技术方案提供了一种消防炮射程的控制系统，包括：消防炮，所述消防炮上设置有俯仰旋转机构，所述俯仰旋转机构用于驱动所述消防炮的炮管在竖向方向上旋转，以改变所述炮管和水平面之间的夹角θ；检测装置，用于检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ；控制器，与所述俯仰旋转机构和所述检测装置电连接，用于设定消防炮的炮管的目标角度范围，并用驱动所述俯仰旋转机构，以使所述夹角θ落入所述目标角度范围内。

具体而言，消防炮射程的控制系统包括消防炮上的俯仰旋转机构、检测装置和控制器。控制器分别与俯仰旋转机构和检测装置电连接，既能够结构检测装置发送的检测结构也能驱动俯仰旋转机构带动消防炮上的炮管在竖向平面上旋转，使炮管的开口相对于水平面指向不同的角度。此外，控制器同时具有设定目标角度范围、接收操作人员指令和数据处理比对的功能，当控制器接收到接收操作人员的指令后(比如相应的指令按键或操作面板的窗口)，使检测装置检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ，并向控制器反馈检测结果，控制器接收到该检测结果后与已设定的目标角度范围进行比对，之后根据比对结果向俯仰旋转机构发出控制信号，驱动所述俯仰旋转机构做出相应动作。通过设置消防炮射程的控制系统使得控制过程更加简单，同时省去了操作人员在实际操作工程中反复估算和调整角度的过程，使得控制过程更加高效，能够在更短时间内达到操作人员预想的角度范围，从而通过实现对消防炮射程更加准确和快速的控制效果。

在上述技术方案中，所述控制器包括消防炮控制器和车载控制器，所述消防炮控制器和所述车载控制器之间通过CAN通讯总线连接；所述消防炮控制器与所述俯仰旋转机构电连接；所述检测装置包括消防炮俯仰角度检测装置、臂架倾角传感器和车体水平倾角传感器；所述消防炮俯仰角度检测装置设置在所述消防炮上，与所述消防炮控制器电连接，用于检测所述消防炮的炮管和与消防炮的基座相连接的臂架之间的仰角，并将检测结果反馈给所述消防炮控制器；所述臂架倾角传感器与所述车载控制器电连接，用于检测与消防车的车体相连的臂架和消防车的车体之间的仰角，并将检测结果反馈给所述车载控制器；所述车体水平倾角传感器与所述车载控制器电连接，用于检测消防车的车体和水平面之间的夹角，并将检测结果反馈给所述车载控制器；所述控制系统包括臂架旋转机构，所述臂架旋转机构与所述车载控制器电连接，用于控制所述臂架进行旋转。

本发明第三方面的技术方案提供了一种消防车，包括如第二方面技术方案中任一项所述的消防炮射程的控制系统。

本发明第三方面的技术方案提供的消防车，因包括第二方面技术方案中任一项所述的控制系统，因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例所述的消防炮射程的控制方法的流程示意图；

图2是本发明一个实施例所述的步骤S30的具体流程示意图；

图3是本发明一个实施例所述的消防炮射程的示意图；

图4是本发明一个实施例所述的消防炮和臂架的结构示意图；

图5是本发明一个实施例所述的步骤S20的具体流程示意图；

图6是本发明一个实施例所述的消防车的结构示意图；

图7是本发明一个实施例所述的控制方法的部分流程示意图；

图8是本发明一个实施例所述的消防炮射程的控制系统的结构示意图；

图9是本发明一个实施例所述的消防炮射程的控制系统的结构示意图。

其中，图1至图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10控制器；101消防炮控制器；102车载控制器；20检测装置；201俯仰角度检测装置；202臂架倾角传感器；203车体水平倾角传感器；30俯仰旋转机构；31炮管；40臂架旋转机构；41臂架；50水平面。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图9描述根据本发明的一些实施例消防炮射程的控制方法和控制系统。

实施例一

如图1所示，本发明的一个实施例所提供的消防炮射程的控制方法，包括：步骤S10，设定消防炮的目标角度范围；步骤S20，检测消防炮的炮管31与水平面50之间的夹角θ；步骤S30，根据检测结果控制炮管31，使夹角θ落入目标角度范围内。

具体而言，影响消防炮射程的主要参数有喷射流量、喷射压力、喷射角度以及风向等。喷射角度属于可以控制的内部因素，在消防炮的喷射过程中，一般喷射流量和喷射压力是确定的，这样可以通过控制消防炮的喷射角度来控制消防炮的射程。首先是设定目标角度范围，用于将消防炮的炮管31调整到设定的角度范围内，从而控制消防炮射流的角度，进而控制消防炮射流的射程和射流覆盖范围。相对于目前消防炮的喷射角度由依靠人工操作控制，由于无法观察到消防炮实际仰角，操作是靠估计的，并没有一个合理、准确的角度。通过设置目标角度范围，可以使消防炮实现操作人员预计的消防效果，以应对不同的消防环境，比如对一个高楼起火点，可以设定某个目标角度范围使得消防炮喷射的高度最高，或对大面积起火点，设定某个目标角度范围使得消防炮喷射的射程最远，射流的覆盖面最广。可以理解的是，这个目标角度范围既包括矢量也包括标量，既规定了消防炮的炮管31的指向方向，也规定了炮管31和水平面50之间的夹角。然后通过检测消防炮的炮管31与水平面50之间的夹角θ获得检测结果，对炮管31进行控制，或旋转或锁定，使夹角θ稳定在目标角度范围设定的角度。

控制原理如图2所示，步骤S30具体包括：步骤S31，判断检测结果得到的夹角θ和目标角度范围之间的大小关系；若夹角θ大于目标角度范围，则执行步骤S321，控制消防炮的炮管31向下旋转，直到夹角θ落入目标角度范围内；再执行步骤S33，将炮管31锁定在当前位置；若夹角θ小于目标角度范围，则执行步骤S322，控制消防炮的炮管31向上旋转，直到夹角θ落入目标角度范围内；再执行步骤S33，将炮管3131锁定在当前位置；若夹角θ已经在目标角度范围内，则直接执行步骤S33，将炮管3131锁定在当前位置。

本实施例提供的消防炮射程的控制方法相对于现有技术增加了对消防炮的炮管31角度的自动控制功能，根据设定后的消防炮的目标角度范围，通过控制系统将消防炮的炮管31调整到操作人员需要的角度，比依靠人工操作控制消防炮姿态(比如角度、压力、流量等)更加节省时间，效率更高，可以通过控制喷射角度，快速地控制消防炮的射程和喷射射流的覆盖范围，从而更加快速地达到预想的消防效果。尤其是对于时间紧迫的消防作业，有利于减少救援时间，提高了消防炮或是具有该消防炮的消防车的安全保障的能力。相对于现有技术中设置消防炮姿态显示器的技术方案而言，使用该控制方法操作人员不需要对显示器上的内容进行观察即可进行相应的操作控制，且控制过程更加简单，从而可以起到降低成本的效果。

进一步地，目标角度范围为预设角度范围，预设角度范围为[28°，32°]；或目标角度范围为用户自定义角度范围。

本实施例提供的消防炮射程的控制方法，将目标角度范围设定在28°至32°的范围内。如图3所示，在不考虑外界因素，且消防炮的喷射流量和喷射压力一定的情况下，消防炮和水平面50之间的夹角直接影响消防炮的射程，在该夹角为30°左右时射程最远，可以使得消防炮的射流覆盖的范围最广，相比与其它角度可以应对更大面积的消防作业要求。可以理解的是，在实际操作过程中，具体角度的调整存在一定的误差空间，因此可以为优选的角度参数30°设定相应的角度范围值，比如将炮管31与水平面50之间夹角维持在30°±2°的范围内，从而使得炮管31喷射出的射流在其他因素固定的情况下射程最远。这样，在消防车需要最大射程喷射时，不论消防车臂架41或消防炮处于何种姿态，消防车的控制器10接收到最大射程喷射的指令后，能够自动调整消防车臂架41或者消防炮的姿态，均可以确保消防炮喷射射流与水平面50的夹角在30°±2°的范围内，以实现对消防炮炮管31角度旋转的自动控制和准确控制，使消防车快速以最大射程进行喷射，对于时间紧迫的大面积的消防作业，有利于提高消防效果并减少救援时间。

其中值得一提的是，目标角度范围既可以是提前设定好的，也可以是在操作过程中用户自定义设定的。例如在消防车上设置有用于控制消防炮旋转角度的指令模块，最大射程喷射按键(指令)预设好的角度范围就是28°至32°，当操作人员按下最大射程喷射按键后，不论臂架41和消防炮处于何种姿态，都会自动调整消防车臂架41或者消防炮的姿态，确保消防炮的炮管31与水平面50的夹角在28°至32°范围内。为了实现不同的消防作业目的，允许用户自定义角度范围或是具体角度值，当然也可以设有对应的按键。从而使消防炮在多个设定角度间可以自由切换，以应对不同的消防作业情况。

通常而言，炮管对于水平面之间的夹角值是一个绝对值，但炮管的方向可以是由水平面倾斜向上延伸的，也可以是倾斜向下延伸的。为了达到最大射程需要消防炮的喷射方向位于水平面的上方。实施例中的包括预设角度范围在内关于角度的数值均以正值进行说明，但实际上代表了两种不同情况，在此不再赘述。

实施例二

在实施例一的基础上，进一步地，消防炮安装于消防车上，消防车设有臂架41，消防炮通过消防炮的基座设置在臂架41的末端，臂架41的首端连接消防车的车体，“检测消防炮的炮管31与水平面50之间的夹角θ”的步骤具体包括：检测炮管31和与基座连接的臂架41之间的仰角α；检测与车体连接的臂架41与水平面50之间的仰角β；根据公式获取关于夹角θ的检测结果，公式为θ＝α+β－180°；将检测结果进行反馈。

如图4所示，对于设置有臂架41的消防车而言，本发明所提供的消防炮射程的控制方法同样适用，既可以直接检测炮管31和水平面50之间的夹角θ，也可以将夹角θ拆分成炮管31和臂架41之间的仰角α以及臂架41与水平面50之间的仰角β分别检测，进而通过计算获得夹角θ。对于设置有臂架41的消防车而言，消防炮通过臂架41与消防车的车体相连，在实际消防作业中，臂架41上仰后消防炮距离地面一定高度，并不方便直接检测消防炮炮管31和水平面50之间的夹角，并且获得的检测结果可能并不准确，而通过检测相连的两个结构间的夹角更为简便，同时以炮管31和臂架41之间的仰角α以及臂架41与水平面50之间的仰角β则可以通过计算获得炮管31和水平面50之间的夹角θ，使得检测角度更加准确，这样控制器10以该角度为依据控制炮管31进行旋转，可以保证消防炮的实际射程更加符合操作人员设定的目标角度范围的目的。同时需要检测炮管的喷射方向，以确保炮管方向位于水平面的上方。

如图5所示，步骤S21和步骤S22是并列的两个步骤，可以同时进行也可以依次进行。值得一提的是，步骤S24中的检测结果既可以是仰角α和仰角β的检测结果，也可以是夹角θ的检测结果。这样，步骤S23和步骤S24之间可以先执行步骤S23再执行步骤S24，先执行步骤S24再执行步骤S23。对于先执行步骤S23再执行步骤S24的情况，先仰角α和仰角β的检测结果反馈给运算器，运算器通过已设定好的公式进行计算得到夹角θ的数值，再将夹角θ的数值反馈给控制器1010。对于先执行步骤S24再执行步骤S23的情况，则是直接将仰角α和仰角β的检测结果反馈给控制器1010，控制器1010内集成有运算器，通过公式计算得到关于夹角θ的检测结果。由于上述控制方法均能实现本发明的目的，因此均应包含在本发明的保护范围内。这样通过合理配置每个步骤对应的结构可以相应减少消防车整体的布局难度，同时使得控制方法更加多样、控制过程更加顺畅以适应不同类型的消防车，从而使得本发明所提供的消防炮射程的控制方法的使用范围更广。

实施例三

在实施例二的基础上，进一步地，步骤S30具体包括：判断当前炮管31与水平面50之间的夹角θ是否位于目标角度范围内；若夹角θ不在目标角度范围内，则根据检测结果旋转炮管31并实时获取炮管31与水平面50之间的夹角θ，当夹角θ落入到目标角度内时停止旋转，将炮管31锁定在当前位置；在炮管31旋转到极限位置后，夹角θ仍不在目标角度范围内时，则将炮管31锁定在极限位置并根据检测结果驱动臂架41旋转，直到夹角θ落入目标角度范围内后，将臂架41锁定在当前位置；若夹角θ在目标角度范围内，则将炮管31锁定在当前位置。

具体而言，如图2，夹角θ不符合目标角度范围设定的角度的情况包括两种，一种是夹角θ大于目标角度范围设定的角度，另一种是夹角θ小于目标角度范围设定的角度，在此不再赘述。在炮管31旋转的过程中，炮管31与水平面50之间的夹角θ也在随时变化，通过实时获取夹角θ的检测结果可以快速将炮管31锁定在合适的位置上，已完成整个控制过程。但是存在一些情况，比如将炮管31旋转一定角度后，炮管31无法继续转动，炮管31处于极限位置，但此时夹角θ仍不符合目标角度范围设定的角度，这样需要将炮管31锁定在当前位置后再旋转与消防炮连接的臂架41，使得夹角θ可以继续变化。对于夹角θ大于目标角度范围设定的角度，炮管31需要向下旋转，上述极限位置为最小极限位置，将炮管31锁定到最小极限位置后，驱动臂架41回收以使夹角θ等于目标角度范围设定的角度；对于夹角θ小于目标角度范围设定的角度，炮管31需要向上旋转，上述极限位置为最大极限位置，将炮管31锁定到最大极限位置后，驱动臂架41展开以使夹角θ等于目标角度范围设定的角度。

由于消防炮的炮管31的长度远远小于臂架41的长度，同时旋转炮管31不会导致消防炮的高度变化，因而本实施例提供的控制方法在于先控制炮管31旋转再控制臂架41旋转，可以尽量减少消防炮的高度变化对消防炮射程的影响，选择炮管31旋转和臂架41旋转的最优路径，提高了控制的精度和效率，使得角度夹角θ的变化在可控范围内活动，有利于消防炮射程控制的稳定性。

实施例四

与实施例三的区别在于，在实施例二的基础上，进一步地，步骤S30具体包括：判断当前炮管31与水平面50之间的夹角θ是否位于目标角度范围内；若夹角θ不在目标角度范围内，则计算当前夹角θ与目标角度范围设定的角度之间的差值Δθ，并判断当前炮管31的角度与炮管31所能旋转到的极限角度之间的差值是否大于Δθ，若该差值大于等于Δθ，则控制炮管31旋转角度Δθ后将炮管31锁定在当前位置；若该差值小于Δθ，则控制炮管31旋转到极限角度后，控制与消防炮连接臂架41旋转，使夹角θ落入目标角度范围内，将臂架41锁定在当前位置；若夹角θ在目标角度范围内，则将炮管31锁定在当前位置。

本实施例所提供的消防炮的控制方案，同样是先控制炮管31旋转再控制臂架41旋转，以尽量减少消防炮的高度变化对消防炮射程的影响，选择炮管31旋转和臂架41旋转的最优路径，提高了控制的精度和效率，使得角度夹角θ的变化在可控范围内活动，有利于消防炮射程控制的稳定性。与实施例三的区别在于在控制炮管31和臂架41旋转前先判断仅通过旋转炮管31是否可以达到预设的角度要求，如果需要臂架41参与调整角度的过程，则之间将炮管31旋转至极限角度，省去了实时进行夹角检测的步骤，从而减少了信号通讯过程，进而优化了控制程序，更够更快使得炮管31与水平面50之间的夹角θ等于目标角度范围设定的角度，并将炮管31锁定在合适位置。

实施例五

在实施例一或实施例二的基础上，进一步地，臂架41为多节臂架，包括首节臂架和末节臂架，首节臂架与消防车的车体连接，末节臂架与消防炮的基座连接，“检测消防炮的炮管31与水平面50之间的夹角θ”的步骤具体包括：检测炮管31与末节臂架之间的仰角α；检测首节臂架与水平面50之间的仰角β1；检测每节臂架与其末端相连的臂架之间的仰角β2、β3、……、βn，其中n为多节臂架的节数；根据预设公式获取检测结果；将检测结果进行反馈。

如图6所示，臂架结构为多节臂架，即将臂架整体拆封成多个子臂架(子臂架包括末节臂架和首节臂架)，对于设置多节臂架的消防车而言，本发明所提供的消防炮射程的控制方法同样适用，既可以直接检测炮管31和水平面50之间的夹角θ，也可以将夹角θ拆分成炮管31和末节臂架(41-n)之间的仰角α、首节臂架(41-1)与水平面50之间的仰角β1以及相连的两个子臂架(41-2至41-n)之间的仰角β2、β3、……、βn进行分别检测，进而通过计算获得夹角θ。

具体而言，设置有多节臂架的消防车的消防炮射程的控制方案与单节臂架的原理相似，也是先控制炮管31旋转再控制臂架旋转，以尽量减少消防炮的高度变化对消防炮射程的影响，使得角度夹角θ的变化在可控范围内活动，有利于消防炮射程控制的稳定性。在控制臂架旋转的过程中，先控制与消防炮相连的末节臂架(41-n)旋转，在末节臂架(41-n)旋转到极限位置后，若炮管31和水平面50之间的夹角θ仍未达到目标角度范围设定的角度，则控制旋转与末节臂架(41-n)相连的倒数第二节子臂架(41-3)，同样可以理解的，在子臂架(41-3)旋转到极限位置后，若炮管31和水平面50之间的夹角θ仍未达到目标角度范围设定的角度，则控制旋转与子臂架(41-3)相连的倒数第三节子臂架(41-2)，如此进行直到使炮管31和水平面50之间的夹角θ达到目标角度范围设定的角度，当然，可能需要控制多节臂架中的每一节子臂架均进行旋转，也可能仅需控制其中的部分旋转。

下边以一个具体实施例说明计算夹角θ的预设公式。所述预设公式为θ＝α+β1+β2+……+βn－n×180°如图6所示，设β1＝60°，β2＝120°，β3＝200°，β4＝200°，α＝180°，则多节臂架的节数为4，得到n＝4，θ＝180°+60°+120°+150°+200°－4×180°＝40°通过计算得到的夹角θ未在[28°，32°]的范围内，则根据上述控制方法从炮管31到第一节臂架方向进行依次旋转，直到夹角θ落入[28°，32°]的范围内。当然根据臂架的实际情况，预设公式也可以做相应改变，不限于本具体实施例所提供的θ＝α+β1+β2+……+βn－n×180°，而仅在说明通过获取多个连接结构之间的角度值，再经过计算过程即可得出夹角θ的方法，故由于不同的预设公式均能实现该目的，故均应包含在本方法的保护范围内。

对于设置有多节臂架的消防车而言，消防炮通过臂架与消防车的车体相连，在实际消防作业中，臂架41上仰后消防炮距离地面一定高度，并不方便直接检测消防炮炮管31和水平面50之间的夹角，并且获得的检测结果可能并不准确，而通过检测相连的多个结构间的夹角使得检测角度更加准确，这样控制器10以该角度为依据控制炮管31进行旋转，可以保证消防炮的实际射程更加符合操作人员设定的目标角度范围的目的。以目标角度范围设定的角度为30°±2°为例，不在于多节臂架包括多少节也不论多节臂架结构中的子臂架处于任一姿态，本实施例提供的控制方法均可以自动调整消防车臂架或者消防炮的姿态，确保消防炮喷射射流与水平面50的夹角在30°±2°范围内。

实施例六

在上述任一实施例的基础上，进一步地，如图7所示，消防炮连接有消防泵和为消防炮提供消防用水的水罐控制方法还包括如下步骤：步骤S41，设定水位预设值H1和H2，其中H1>H2；步骤S42，判断水罐内的水位高度H与水位预设值H1和H2之间的高低关系；若水罐内的水位高度H高于水位预设值H1，则执行步骤S431，通过控制器10调节消防泵转速，增加喷射流量至最大流量，稳定消防泵转速，以获得喷射最大流量下的最大射程；若水罐内的水位高度H低于水位预设值H2，则执行步骤S432，降低消防泵转速以减少喷射流量；若水罐内的水位高度H在水位预设值H1和H2之间，则执行步骤S433，控制消防泵按当前转速运行。

消防炮的射程一方面和炮管31与水平面50之间的夹角θ相关，也与消防炮喷射的流量大小有关，流量越大射程越远。这样可以相应增加一个通过检测水罐内水位高低控制消防泵转速的步骤。比如将上述步骤设置在步骤S30之后，使炮管31与水平面50之间的夹角为夹角θ时，调整消防炮喷射的流量，以在水罐内的水位高度H高于水位预设值H1时，消防炮以最大流量进行喷射，从而获得最大射程，进而使喷射出的射流的覆盖范围更广，以提高消防炮的使用效率，并且使之具有更加有效的消防效果。而在水罐内的水位高度H低于水位预设值H1时，对水量进行合理使用，以获得相对合理的射程范围。通过合理配置，优化消防车的设备结构，扩大本发明所提供的消防炮射程的控制方法的适用范围。

实施例七

在上述任一实施例的基础上，进一步地，控制方法还包括如下步骤：判断消防车的车体与水平面50之间的夹角是否大于允许角度；若消防车的车体与水平面50之间的夹角大于允许角度，则对车体进行调平；其中允许角度为预设角度或用户自定义角度。

本实施例所提供的消防炮射程的控制方法在控制消防炮射程的过程中还设置有一个调整消防车的车体水平的步骤。这是由于在实际情况中，消防车并非停靠在一个水平的路面上，为了保证射程控制的准确性，需要对车体进行调平。车体调平步骤可以在控制消防炮的炮管31旋转步骤之前进行，对于一些情况，在车体调平之后，检测到的炮管31与水平面50之间的夹角θ符合目标角度范围设定的角度，则可以避免控制消防炮进行旋转，简化了控制流程，使消防炮的炮管31快速锁定在设定的角度。可选地，所述允许角度在1°至3°的范围内取值，优选2°。

实施例八

如图8所示，本发明一个实施例所提供的消防炮射程的控制系统，包括：俯仰旋转机构30、检测装置20和控制器10。

俯仰旋转机构30设置在消防炮上，用于驱动消防炮的炮管31在竖向平面上旋转，以使炮管31和水平面50之间具有不同的夹角；检测装置20用于检测消防炮的炮管31与水平面50之间的夹角θ，并获取检测结果；控制器10与俯仰旋转机构30和检测装置20电连接，用于设定消防炮的炮管31相对于水平面50的目标角度范围并根据检测结果和目标角度范围控制消防炮。

其中，消防炮射程的控制系统包括消防炮上的俯仰旋转机构30、检测装置20和控制器10。控制器10分别与俯仰旋转机构30和检测装置20电连接，既能够结构检测装置20发送的检测结构也能驱动俯仰旋转机构30带动消防炮上的炮管31在竖向平面上旋转，使炮管31的开口相对于水平面50指向不同的角度。此外，控制器10同时具有设定目标角度范围、接收操作人员指令和数据处理比对的功能，当控制器10接收到接收操作人员的指令后(比如相应的指令按键或操作面板的窗口)，使检测装置20检测消防炮的炮管31与水平面50之间的夹角θ，并向控制器10反馈检测结果，控制器10接收到该检测结果后与已设定的目标角度范围进行比对，之后根据比对结果向俯仰旋转机构30发出控制信号，驱动俯仰旋转机构30做出相应动作。通过设置消防炮射程的控制系统使得控制过程更加简单，同时省去了操作人员在实际操作工程中反复估算和调整角度的过程，使得控制过程更加高效，能够在更短时间内达到操作人员预想的角度范围，从而通过实现对消防炮射程更加准确和快速的控制效果。

进一步地，如图9所示，控制器10包括消防炮控制器101和车载控制器102，消防炮控制器101和车载控制器102之间通过CAN通讯总线连接；消防炮控制器101与俯仰旋转机构30电连接；检测装置20包括消防炮俯仰角度检测装置201、臂架倾角传感器202和车体水平倾角传感器203；消防炮俯仰角度检测装置201设置在消防炮上，与消防炮控制器101电连接，用于检测消防炮的炮管31和与消防炮的基座相连接的臂架41之间的仰角，并将检测结果反馈给消防炮控制器101；臂架倾角传感器202与车载控制器102电连接，用于检测与消防车的车体相连的臂架41和消防车的车体之间的仰角，并将检测结果反馈给车载控制器102；车体水平倾角传感器203与车载控制器102电连接，用于检测消防车的车体和水平面50之间的夹角，并将检测结果反馈给车载控制器102；控制系统包括臂架旋转机构40，臂架旋转机构40与车载控制器102电连接，用于控制臂架41进行旋转。

本实施例中，控制系统通过设置车体水平倾角传感器203、臂架倾角传感器202和俯仰角度检测装置201来检测炮管31和水平面50之间的夹角。对于设有多节臂架的消防车，臂架倾角传感器202还用于检测相连的两个臂架41之间的夹角，以及检测与消防车的车体相连的首节臂架和消防车的车体之间的夹角。而俯仰角度检测装置201实际上可以包括多种工作模式，既可以直接检测炮管31与水平面50之间的夹角，也可以检测炮管31和末节臂架之间的夹角。如图6和图9所示，多个臂架旋转机构40分别与车载控制器102相连，用于控制与车体相连的首节臂架相对于车体的旋转以及用于控制其中一个子臂架相对于与之连接的另一个子臂架的旋转，比如臂架旋转机构(40-1)用于控制首节臂架(41-1)转动，以调整角度β1的大小，臂架旋转机构(40-n)用于控制末节臂架(41-n)，使末节臂架(41-n)旋转以角度βn的大小，同样通过臂架旋转机构40控制相应的子臂架转动，将臂架41整体拆分成多个子臂架以实现分段控制，减少了因消防炮的炮管31远离地面而产生的控制误差，以保证消防炮的实际射程更加符合操作人员设定的目标角度范围的目的。

进一步地，控制器10可以包括人机交互装置和运算装置。人机交互装置，用于设定消防炮的目标角度范围(目标角度范围既可以是一个准确的数值也可以是一个数值范围)，并且接收操作人员发出的指令，比如最大射程喷射指令，在将目标角度范围设置为28°到32°后，当人机交互装置接收到最大射程喷射指令后，自动调整消防车臂架41或者消防炮的姿态，确保消防炮喷射射流与水平面50的夹角在30°±2°范围内，可选地，最大射程喷射指令为一键式触发命令。即只需发出命令，即可控制俯仰旋转机构30和臂架旋转机构40，而无需分别对每节臂架41进行单独控制，操作简单，工作效率大大提高。运算装置是用于当监测装置包括臂架倾角传感器202的情况，用于将检测到两个相连结构之间的夹角后通过公式计算得到炮管31与水平面50之间的夹角。而无需分别对每节臂架41进行单独控制后再去分别检测两个相连结构之间夹角，进一步提高了工作效率。这样，通过在控制器10集成人机交互装置和运算装置使得控制系统结构优化，控制更加方便，从而提高射程控制的自动化程度，自动确保消防炮喷射与水平面50夹角维持在操作人员预想达到的角度范围内。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种消防炮射程的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

设定消防炮的目标角度范围；

检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ；

根据检测结果控制所述炮管，使所述夹角θ落入所述目标角度范围内；

所述目标角度范围为预设角度范围，所述预设角度范围为[28°，32°]；

或所述目标角度范围为用户自定义角度范围；

所述消防炮安装于消防车上，所述消防车设有臂架，所述消防炮通过所述消防炮的基座设置在所述臂架的末端，所述臂架的首端连接所述消防车的车体，所述“检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ”的步骤具体包括：

检测所述炮管的喷射方向和与所述基座连接的所述臂架之间的仰角α；

检测与所述车体连接的所述臂架与水平面之间的仰角β；

根据公式获取关于夹角θ的检测结果，所述公式为θ＝α＋β－180°；

将检测结果进行反馈；

所述“根据检测结果控制所述炮管，使所述夹角θ落入所述目标角度范围内”的步骤具体包括：

判断当前所述炮管与水平面之间的夹角θ是否位于所述目标角度范围内；

若所述夹角θ不在所述目标角度范围内，则根据检测结果旋转所述炮管并实时获取所述炮管与水平面之间的夹角θ，当所述夹角θ落入到所述目标角度内时停止旋转，将所述炮管锁定在当前位置；在所述炮管旋转到极限位置后，所述夹角θ仍不在所述目标角度范围内时，则将所述炮管锁定在极限位置并根据检测结果驱动所述臂架旋转，直到所述夹角θ落入所述目标角度范围内后，将所述臂架锁定在当前位置；

若所述夹角θ在所述目标角度范围内，则将所述炮管锁定在当前位置。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述“根据检测结果控制所述炮管，使所述夹角θ落入所述目标角度范围内”的步骤具体包括：

判断当前所述炮管与水平面之间的夹角θ是否位于所述目标角度范围内；

若所述夹角θ不在所述目标角度范围内，则计算当前所述夹角θ与目标角度范围设定的角度之间的差值Δθ，并判断当前所述炮管的角度与所述炮管所能旋转到的极限角度之间的差值是否大于Δθ，若该差值大于等于Δθ，则控制所述炮管旋转角度Δθ后将炮管锁定在当前位置；若该差值小于Δθ，则控制所述炮管旋转到极限角度后，控制与所述消防炮连接臂架旋转，使所述夹角θ落入所述目标角度范围内，将所述臂架锁定在当前位置；

若所述夹角θ在所述目标角度范围内，则将所述炮管锁定在当前位置。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述臂架为多节臂架，包括首节臂架和末节臂架，所述首节臂架与所述消防车的车体连接，所述末节臂架与所述消防炮的基座连接，“检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ”的步骤具体包括：

检测所述炮管与末节臂架之间的仰角α；

检测所述首节臂架与水平面之间的仰角β1；

检测每节臂架与其末端相连的臂架之间的仰角β2、β3、……、βn，其中n为所述多节臂架的节数；

根据预设公式获取检测结果；

将所述检测结果进行反馈。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述消防炮连接有消防泵和为所述消防炮提供消防用水的水罐，所述控制方法还包括如下步骤：

设定水位预设值H1和H2，其中H1>H2；

判断水罐内的水位高度H与所述水位预设值H1和H2之间的高低关系；

若水罐内的水位高度H高于水位预设值H1，则通过控制器调节消防泵转速，增加喷射流量至最大流量；

若水罐内的水位高度H低于水位预设值H2，则降低消防泵转速以减少喷射流量；

若水罐内的水位高度H在水位预设值H1和H2之间，则控制消防泵按当前转速运行。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

判断所述消防车的车体与水平面之间的夹角是否大于允许角度；

若所述消防车的车体与水平面之间的夹角大于允许角度，则对所述车体进行调平；

其中所述允许角度为预设角度或用户自定义角度。

6.一种消防炮射程的控制系统，其特征在于，包括：

消防炮，所述消防炮上设置有俯仰旋转机构，所述俯仰旋转机构用于驱动所述消防炮的炮管在竖向方向上旋转，以改变所述炮管和水平面之间的夹角θ；

检测装置，用于检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ；

控制器，与所述俯仰旋转机构和所述检测装置电连接，用于设定消防炮的炮管的目标角度范围，并用驱动所述俯仰旋转机构，以使所述夹角θ落入所述目标角度范围内；

所述目标角度范围为预设角度范围，所述预设角度范围为[28°，32°]；

或所述目标角度范围为用户自定义角度范围；

所述消防炮安装于消防车上，所述消防车设有臂架，所述消防炮通过所述消防炮的基座设置在所述臂架的末端，所述臂架的首端连接所述消防车的车体，所述“检测所述消防炮的炮管与水平面之间的夹角θ”的步骤具体包括：

检测所述炮管的喷射方向和与所述基座连接的所述臂架之间的仰角α；

检测与所述车体连接的所述臂架与水平面之间的仰角β；

根据公式获取关于夹角θ的检测结果，所述公式为θ＝α＋β－180°；

将检测结果进行反馈；

所述“以使所述夹角θ落入所述目标角度范围内”的步骤具体包括：

判断当前所述炮管与水平面之间的夹角θ是否位于所述目标角度范围内；

若所述夹角θ不在所述目标角度范围内，则根据检测结果旋转所述炮管并实时获取所述炮管与水平面之间的夹角θ，当所述夹角θ落入到所述目标角度内时停止旋转，将所述炮管锁定在当前位置；在所述炮管旋转到极限位置后，所述夹角θ仍不在所述目标角度范围内时，则将所述炮管锁定在极限位置并根据检测结果驱动所述臂架旋转，直到所述夹角θ落入所述目标角度范围内后，将所述臂架锁定在当前位置；

若所述夹角θ在所述目标角度范围内，则将所述炮管锁定在当前位置。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，

所述控制器包括消防炮控制器和车载控制器，所述消防炮控制器和所述车载控制器之间通过CAN通讯总线连接；所述消防炮控制器与所述俯仰旋转机构电连接；

所述检测装置包括消防炮俯仰角度检测装置、臂架倾角传感器和车体水平倾角传感器；

所述消防炮俯仰角度检测装置设置在所述消防炮上，与所述消防炮控制器电连接，用于检测所述消防炮的所述炮管和与所述消防炮的所述基座相连接的臂架之间的仰角，并将检测结果反馈给所述消防炮控制器；所述臂架倾角传感器与所述车载控制器电连接，用于检测与所述消防车的车体相连的臂架和所述消防车的车体之间的仰角，并将检测结果反馈给所述车载控制器；所述车体水平倾角传感器与所述车载控制器电连接，用于检测所述消防车的车体和水平面之间的夹角，并将检测结果反馈给所述车载控制器；

所述控制系统包括臂架旋转机构，所述臂架旋转机构与所述车载控制器电连接，用于控制所述臂架进行旋转。

8.一种消防车，其特征在于，包括如权利要求6或7所述的消防炮射程的控制系统。

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