CN112044010B - 一种抛沙灭火装置的姿态控制方法、控制系统及抛沙灭火车 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种抛沙灭火装置的姿态控制系统，包括：叶轮罩控制组件，能够通过旋转叶轮罩，调整叶轮罩的出口方向；抛筒控制组件，能够通过举升抛筒，使抛筒有选择地处于连通于叶轮罩出口的工作状态或收拢于安装架的回位状态，和/或通过旋转抛筒，使抛筒沿水平面旋转；调节头控制组件，能够通过举升调节头，控制沙砾的抛洒方向；以及控制器，能够响应于姿态选取命令，控制叶轮罩的旋转角度、抛筒的举升角度和旋转角度、以及调节头的举升角度，以使抛沙灭火装置处于目标姿态。本申请能够一键实现抛沙灭火车的高抛姿态、远抛姿态、就位姿态和回位姿态四种模式的灵活切换，从而大大提供高抛沙灭火车的救援效率，并降低消防救援人员的劳动强度。

Description

一种抛沙灭火装置的姿态控制方法、控制系统及抛沙灭火车

技术领域

本公开涉及特种消防领域，尤其涉及一种抛沙灭火装置的姿态控制方法、控制系统及抛沙灭火车。

背景技术

抛沙灭火车应用于消防灭火领域，适用于忌水、泡沫、二氧化碳的特殊灭火剂的火灾扑灭，在提高灭火效率，降低救援危险性等方面能够发挥巨大作用，直接影响着国民生命财产安全。

火灾现场通常情况复杂：火势发展迅速且难以预测，加之可通行道路容易受火势及障碍物阻挡，都为消防作业增加了难度。而受限于灭火车的有效射程，消防人员往往需要前往靠近火场的区域进行灭火操作，无形中增加了自身的风险。此外，随着城市高层建筑的增加，火场高度也随之增高，为消防灭火作业带来挑战。

在火灾的救援现场，对抛沙灭火车的多种姿态进行检测识别和控制，影响着抛沙灭火车的灭火救援效率，也关系到消防救援人员的体能分配与劳动强度，更关系到人民群众的生命和财产安全。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种抛沙灭火装置的姿态控制方法、控制系统及抛沙灭火车，能够实现对抛沙灭火车的姿态进行快速准确的检测识别及控制，可一键实现抛沙灭火车的高抛姿态、远抛姿态、就位姿态和回位姿态四种模式的灵活切换，从而大大提供高抛沙灭火车的救援效率，并降低消防救援人员的劳动强度。

在本公开的一个方面，提供一种抛沙灭火装置的姿态控制系统，包括：

叶轮罩控制组件，能够通过旋转叶轮罩，调整叶轮罩的出口方向；

抛筒控制组件，能够通过举升抛筒，使所述抛筒有选择地处于连通于叶轮罩出口的工作状态或收拢于安装架的回位状态，和/或通过旋转抛筒，使所述抛筒沿水平面旋转；

调节头控制组件，能够通过举升调节头，控制沙砾的抛洒方向；以及

控制器，通信连接于所述叶轮罩控制组件、所述抛筒控制组件和所述调节头控制组件，并被配置为：响应于姿态选取命令，控制所述叶轮罩的旋转角度、所述抛筒的举升角度和旋转角度、以及所述调节头的举升角度，以使抛沙灭火装置处于目标姿态。

在一些实施例中，所述叶轮罩控制组件包括：

叶轮罩，可转动地设置于抛沙灭火装置的底座，并罩设于抛沙叶轮的外侧，包括用于控制沙砾抛出方向的出口段；

传动链条，两端固定设置于所述叶轮罩，且处于与所述叶轮罩的旋转轴相垂直的平面；以及

调节马达，能够响应于所述控制器的指令，驱动与所述传动链条相啮合的齿轮，从而通过所述传动链条带动所述叶轮罩旋转。

在一些实施例中，所述叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩正转阀，通信连接于所述控制器，能够根据控制器的指令控制所述调节马达正向旋转；以及

叶轮罩反转阀，通信连接于所述控制器，能够根据控制器的指令控制所述调节马达反向旋转。

在一些实施例中，所述叶轮罩被配置为：在高抛状态或上极限位置下，所述叶轮罩的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈90°角，在回位状态或下极限姿态下，所述叶轮罩的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈0°角；

所述叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩旋转角度传感器，通信连接于所述控制器，用于检测所述叶轮罩的出口段的出口方向相对于水平面的旋转角度。

在一些实施例中，所述叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩上限位开关，通信连接于所述控制器，固定设置于所述底座，在所述叶轮罩处于高抛状态或上极限位置时位于所述出口段的旁侧，用以判定所述叶轮罩是否处于高抛状态或上极限位置；以及

叶轮罩下限位开关，通信连接于所述控制器，固定设置于所述底座，在所述叶轮罩处于回位状态或下极限姿态时位于所述出口段的旁侧，用以判定所述叶轮罩是否处于回位状态或下极限姿态。

在一些实施例中，所述抛筒控制组件包括：

抛筒，可转动地设置于抛沙灭火装置的底座，进口端可与所述叶轮罩的出口段相连通，以延伸所述叶轮罩的出口段对沙砾抛出方向的控制；以及

抛筒举升油缸，两端分别连接所述抛筒和所述底座，能够响应于所述控制器的指令，通过改变所述抛筒和所述底座之间的间距，调整所述抛筒的举升角度。

在一些实施例中，所述抛筒控制组件包括：

抛筒油缸下降阀，通信连接于所述控制器，能够根据控制器的指令控制所述抛筒举升油缸减少所述抛筒和所述底座之间的间距，以使所述抛筒下降；以及

抛筒油缸上升阀，通信连接于所述控制器，能够根据控制器的指令控制所述抛筒举升油缸增加所述抛筒和所述底座之间的间距，以使所述抛筒上升。

在一些实施例中，所述抛筒被配置为：在就位状态下，抛筒相对于水平面举升的第二旋转角度呈90°角，以连通处于高抛状态或上极限位置下的所述叶轮罩，在回位状态下，抛筒相对于水平面举升的第二旋转角度呈0°角，以使抛筒收拢于所述底座；

所述抛筒控制组件还包括：

抛筒举升角度传感器，通信连接于所述控制器，用于检测抛筒的进口方向相对于水平面的举升角度。

在一些实施例中，所述抛筒控制组件还包括：

抛筒旋转马达，能够响应于所述控制器的指令，驱动所述抛筒沿水平面旋转；以及

抛筒旋转角度传感器，通信连接于所述控制器，用于检测抛筒沿水平面的旋转角度；

其中，所述抛筒被配置为：在初始状态下，抛筒沿水平面的第一旋转角度为0°角，在工作状态下，抛筒沿水平面的第一旋转角度为任意角度大小。

在一些实施例中，所述抛筒控制组件还包括：

抛筒正转阀，通信连接于所述控制器，能够根据控制器的指令控制所述抛筒旋转马达正向旋转；以及

抛筒反转阀，通信连接于所述控制器，能够根据控制器的指令控制所述抛筒旋转马达反向旋转。

在一些实施例中，所述调节头控制组件包括：

调节头，可转动地设置于所述抛筒的出口端，用于调节沙砾的抛洒方向；以及

调节头油缸，两端分别连接所述抛筒和所述调节头，能够响应于所述控制器的指令，通过改变所述抛筒和所述调节头之间的间距，调整所述调节头的举升角度。

在一些实施例中，所述调节头控制组件包括：

调节头油缸下降阀，通信连接于所述控制器，能够根据控制器的指令控制所述调节头油缸减少所述抛筒和所述调节头之间的间距，以使所述调节头下降；以及

调节头油缸举升阀，通信连接于所述控制器，能够根据控制器的指令控制所述调节头油缸增加所述抛筒和所述调节头之间的间距，以使所述调节头上升。

在一些实施例中，还包括：

回位姿态按钮，通信连接于所述控制器，并被配置为响应于按压指令，首先调整所述第一旋转角度至0°角，随后调整所述第二旋转角度至105°角，随后调整所述第三旋转角度至0°角，最后调整所述第二旋转角度0°角；

就位姿态按钮，通信连接于所述控制器，并被配置为响应于按压指令，首先调整所述第二旋转角度至105°角，随后调整所述第三旋转角度至90°角，最后调整所述第二旋转角度至90°角；

高抛姿态按钮，通信连接于所述控制器，并被配置为响应于按压指令，首先调整所述第二旋转角度为105°角，随后调整所述第三旋转角度至90°角，最后调整所述第二旋转角度至90°角；以及

远抛姿态按钮，通信连接于所述控制器，并被配置为响应于按压指令，首先调整所述第二旋转角度为105°角，随后调整所述第三旋转角度至45°角。

在一些实施例中，所述回位姿态按钮、所述就位姿态按钮、所述高抛姿态按钮和所述远抛姿态按钮互锁，以使在同一时刻下，所述回位姿态按钮、所述就位姿态按钮、所述高抛姿态按钮和所述远抛姿态按钮唯一有效。

在本公开的另一个方面，提供一种抛沙灭火车，包括如前文任一实施例所述的抛沙灭火装置的姿态控制系统。

在本公开的另一个方面，提供一种抛沙灭火装置的姿态控制方法，包括以下步骤：

通过抛筒旋转角度传感器检测抛筒沿水平面的第一旋转角度，通过抛筒举升角度传感器检测抛筒的进口方向相对于水平面的第二旋转角度，通过叶轮罩旋转角度传感器检测所述叶轮罩的出口段的出口方向相对于水平面的第三旋转角度；

根据所述第一旋转角度、所述第二旋转角度和所述第三旋转角度，判断抛沙灭火装置的当前姿态；

响应于输入的目标姿态，计算从所述当前姿态到所述目标姿态的切换过程中，调节马达、抛筒举升油缸、抛筒旋转马达与调节头油缸的机动动作；以及

根据计算得到的机动动作，控制所述调节马达、所述抛筒举升油缸、所述抛筒旋转马达与所述调节头油缸，以使抛沙灭火装置进入目标姿态。

在一些实施例中，所述目标姿态包括：

回位姿态，被配置为首先调整第一旋转角度至0°角，随后调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至0°角，最后调整第二旋转角度0°角；

就位姿态，被配置为首先调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至90°角，最后调整第二旋转角度至90°角；

高抛姿态，被配置为首先调整第二旋转角度为105°角，调整第三旋转角度至90°角，最后调整第二旋转角度至90°角；以及

远抛姿态，被配置为首先调整第二旋转角度为105°角，随后调整第三旋转角度至45°角。

在一些实施例中，所述姿态控制方法还包括以下步骤：

通过叶轮罩上限位开关判定叶轮罩是否处于高抛状态或上极限位置，通过叶轮罩下限位开关判定叶轮罩是否处于回位状态或下极限位置；

其中，在所述高抛状态或上极限位置下，所述叶轮罩的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈90°角，在回位状态或下极限姿态下，所述叶轮罩的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈0°角。

因此，根据本公开实施例，可使抛沙灭火装置一键进入高抛姿态、远抛姿态、就位姿态和回位姿态，并在四种姿态之间进行灵活切换，方便消费作业人员对抛沙灭火装置的抛撒距离、抛撒高度和抛撒方向进行调节，不但提高了抛撒范围，还能使抛撒目标定位性更加准确，从而达到抛沙灭火车快速进入灭火工作状态，大大提高了消费救援的工作效率。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一些实施例的抛沙灭火装置的姿态控制系统的结构示意图；

图2是根据本公开一些实施例的抛沙灭火装置的结构示意图；

图3是根据本公开一些实施例的抛沙灭火装置处于回位姿态的结构示意图；

图4是根据本公开一些实施例的抛沙灭火装置处于高抛姿态的结构示意图；

图5是根据本公开一些实施例的抛沙灭火装置处于远抛姿态的结构示意图；

图6是根据本公开一些实施例的抛沙灭火装置处于就位姿态的结构示意图；

图中：

11，叶轮罩；12，传动链条；13，叶轮罩正转阀；14，叶轮罩反转阀；15，叶轮罩旋转角度传感器；16，叶轮罩上限位开关；17，叶轮罩下限位开关；18，调节马达；21，抛筒；22，抛筒举升油缸；23，抛筒油缸下降阀；24，抛筒油缸上升阀；25，抛筒举升角度传感器；26，抛筒旋转马达；27，抛筒旋转角度传感器；28，抛筒正转阀；29，抛筒反转阀；31，调节头；32，调节头油缸；33，调节头油缸下降阀；34，调节头油缸举升阀；4，控制器；51，回位姿态按钮；52，就位姿态按钮；53，高抛姿态按钮；54，远抛姿态按钮；a1，第一旋转角度；a2，第二旋转角度；a3，第三旋转角度。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～6所示，在本公开的一个方面，提供一种抛沙灭火装置的姿态控制系统，包括：

叶轮罩控制组件，能够通过旋转叶轮罩11，调整叶轮罩11的出口方向；

抛筒控制组件，能够通过举升抛筒21，使抛筒21有选择地处于连通于叶轮罩出口的工作状态或收拢于安装架的回位状态，和/或通过旋转抛筒21，使抛筒21沿水平面旋转；

调节头控制组件，能够通过举升调节头31，控制沙砾的抛洒方向；以及

控制器4，通信连接于叶轮罩控制组件、抛筒控制组件和调节头控制组件，并被配置为：响应于姿态选取命令，控制叶轮罩11的旋转角度、抛筒21的举升角度和旋转角度、以及调节头31的举升角度，以使抛沙灭火装置处于目标姿态。

本申请通过控制器4对叶轮罩控制组件、抛筒控制组件和调节头控制组件分别进行控制，能够实现抛沙灭火装置的多种姿态之间的灵活切换，从而满足消防灭火作业过程中的各种需求。

例如，为分别应对远距离灭火和高层灭火，可以通过调整叶轮罩11的出口方向，使之与水平方向呈45°夹角以使抛出的沙砾具备更远的落点，或是使之与水平方向呈90°夹角，以使抛出的沙砾具有更高的扬程。

再例如，针对于抛沙灭火装置的运输需求，可以使抛筒21处于回位状态，从而提高抛沙灭火装置的通过性，而针对于作业需求，则可以使抛筒21处于工作状态，并在工作状态依据起火点的方位而对抛筒21沿水平面进行灵活旋转。

为实现对叶轮罩11的驱动控制，在一些实施例中，叶轮罩控制组件包括：

叶轮罩11，可转动地设置于抛沙灭火装置的底座，并罩设于抛沙叶轮的外侧，包括用于控制沙砾抛出方向的出口段；

传动链条12，两端固定设置于叶轮罩11，且处于与叶轮罩11的旋转轴相垂直的平面；以及

调节马达18，能够响应于控制器4的指令，驱动与传动链条12相啮合的齿轮，从而通过传动链条12带动叶轮罩11旋转。

本公开通过传动链条12牵拉叶轮罩11，并通过调节马达18带动齿轮来驱动传动链条12，形成对叶轮罩11旋转角度的控制。其中的传动链条12与齿轮以啮合的关系互相传动，使得调节马达18对叶轮罩11的旋转运动可以双向驱动，也即可以驱动叶轮罩11正转或是反转。

而为了对叶轮罩11正转或反转进行控制，在一些实施例中，叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩正转阀13，通信连接于控制器4，能够根据控制器4的指令控制调节马达18正向旋转；以及

叶轮罩反转阀14，通信连接于控制器4，能够根据控制器4的指令控制调节马达18反向旋转。

为了使叶轮罩11的旋转角度更适合于特定工况，在一些实施例中，叶轮罩11被配置为：在高抛状态或上极限位置下，叶轮罩11的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈90°角，在回位状态或下极限姿态下，叶轮罩11的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈0°角；

而为了随时检测识别叶轮罩11的当前旋转角度，叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩旋转角度传感器15，通信连接于控制器4，用于检测叶轮罩11的出口段的出口方向相对于水平面的旋转角度。

进一步的，为了防止叶轮罩11旋转超过自身的两个极限位置，在一些实施例中，叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩上限位开关16，通信连接于控制器4，固定设置于底座，在叶轮罩11处于高抛状态或上极限位置时位于出口段的旁侧，用以判定叶轮罩11是否处于高抛状态或上极限位置；以及

叶轮罩下限位开关17，通信连接于控制器4，固定设置于底座，在叶轮罩11处于回位状态或下极限位置时位于出口段的旁侧，用以判定叶轮罩11是否处于回位状态或下极限位置。

为了对抛筒21的举升动作进行驱动，在一些实施例中，抛筒控制组件包括：

抛筒21，可转动地设置于抛沙灭火装置的底座，进口端可与叶轮罩11的出口段相连通，以延伸叶轮罩11的出口段对沙砾抛出方向的控制；以及

抛筒举升油缸22，两端分别连接抛筒21和底座，能够响应于控制器4的指令，通过改变抛筒21和底座之间的间距，调整抛筒21的举升角度。

为了实现对抛筒21举升过程和下降过程的分别控制，在一些实施例中，抛筒控制组件包括：

抛筒油缸下降阀23，通信连接于控制器4，能够根据控制器4的指令控制抛筒举升油缸22减少抛筒21和底座之间的间距，以使抛筒21下降；以及

抛筒油缸上升阀24，通信连接于控制器4，能够根据控制器4的指令控制抛筒举升油缸22增加抛筒21和底座之间的间距，以使抛筒21上升。

在一些实施例中，抛筒21被配置为：在就位状态下，抛筒21相对于水平面举升的第二旋转角度呈90°角，以连通处于高抛状态或上极限位置下的叶轮罩11，在回位状态下，抛筒21相对于水平面举升的第二旋转角度呈0°角，以使抛筒21收拢于底座；

抛筒控制组件还包括：

抛筒举升角度传感器25，通信连接于控制器4，用于检测抛筒21的进口方向相对于水平面的举升角度。

在消防灭火过程中，着火点相对于抛沙灭火装置的方位往往难以预测，在架设抛沙灭火装置后，为了灵活调整抛沙灭火的方位，在一些实施例中，抛筒控制组件还包括：

抛筒旋转马达26，能够响应于控制器4的指令，驱动抛筒21沿水平面旋转；以及

抛筒旋转角度传感器27，通信连接于控制器4，用于检测抛筒21沿水平面的旋转角度；

其中，抛筒21被配置为：在初始状态下，抛筒21沿水平面的第一旋转角度为0°角，在工作状态下，抛筒21沿水平面的第一旋转角度为任意角度大小。

为了对抛筒21沿水平面的旋转进行控制，在一些实施例中，抛筒控制组件还包括：

抛筒正转阀28，通信连接于控制器4，能够根据控制器4的指令控制抛筒旋转马达26正向旋转；以及

抛筒反转阀29，通信连接于控制器4，能够根据控制器4的指令控制抛筒旋转马达26反向旋转。

为了在抛沙灭火装置的沙砾喷出口对沙砾的喷出方向进行限定，从而精确把握沙砾喷出的落点，在一些实施例中，调节头控制组件包括：

调节头31，可转动地设置于抛筒21的出口端，用于调节沙砾的抛洒方向；以及

调节头油缸32，两端分别连接抛筒21和调节头31，能够响应于控制器4的指令，通过改变抛筒21和调节头31之间的间距，调整调节头31的举升角度。

为了对调节头31的上升和下降过程分别进行控制，在一些实施例中，调节头控制组件包括：

调节头油缸下降阀33，通信连接于控制器4，能够根据控制器4的指令控制调节头油缸32减少抛筒21和调节头31之间的间距，以使调节头31下降；以及

调节头油缸举升阀34，通信连接于控制器4，能够根据控制器4的指令控制调节头油缸32增加抛筒21和调节头31之间的间距，以使调节头31上升。

在一些实施例中，抛沙灭火装置的姿态控制系统还包括：

回位姿态按钮51，通信连接于控制器4，并被配置为响应于按压指令，首先调整第一旋转角度至0°角，随后调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至0°角，最后调整第二旋转角度0°角；

就位姿态按钮52，通信连接于控制器4，并被配置为响应于按压指令，首先调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至90°角，最后调整第二旋转角度至90°角；

高抛姿态按钮53，通信连接于控制器4，并被配置为响应于按压指令，首先调整第二旋转角度为105°角，随后调整第三旋转角度至90°角，最后调整第二旋转角度至90°角；以及

远抛姿态按钮54，通信连接于控制器4，并被配置为响应于按压指令，首先调整第二旋转角度为105°角，随后调整第三旋转角度至45°角。

为了防止操作者的误操作，在一些实施例中，回位姿态按钮51、就位姿态按钮52、高抛姿态按钮53和远抛姿态按钮54互锁，以使在同一时刻下，回位姿态按钮51、就位姿态按钮52、高抛姿态按钮53和远抛姿态按钮54唯一有效。

为了使抛沙灭火装置更具转场灵活性，在本公开的另一个方面，提供一种抛沙灭火车，包括如前文任一实施例的抛沙灭火装置的姿态控制系统。

在本公开的另一个方面，提供一种抛沙灭火装置的姿态控制方法，包括以下步骤：

通过抛筒旋转角度传感器27检测抛筒21沿水平面的第一旋转角度，通过抛筒举升角度传感器25检测抛筒21的进口方向相对于水平面的第二旋转角度，通过叶轮罩旋转角度传感器15检测叶轮罩11的出口段的出口方向相对于水平面的第三旋转角度；

根据第一旋转角度、第二旋转角度和第三旋转角度，判断抛沙灭火装置的当前姿态；

响应于输入的目标姿态，计算从当前姿态到目标姿态的切换过程中，调节马达18、抛筒举升油缸22、抛筒旋转马达26与调节头油缸32的机动动作；以及

根据计算得到的机动动作，控制调节马达18、抛筒举升油缸22、抛筒旋转马达26与调节头油缸32，以使抛沙灭火装置进入目标姿态。

在一些实施例中，目标姿态包括：

回位姿态，被配置为首先调整第一旋转角度至0°角，随后调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至0°角，最后调整第二旋转角度0°角；

就位姿态，被配置为首先调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至90°角，最后调整第二旋转角度至90°角；

高抛姿态，被配置为首先调整第二旋转角度为105°角，调整第三旋转角度至90°角，最后调整第二旋转角度至90°角；以及

远抛姿态，被配置为首先调整第二旋转角度为105°角，随后调整第三旋转角度至45°角。

在一些实施例中，姿态控制方法还包括以下步骤：

通过叶轮罩上限位开关16判定叶轮罩11是否处于高抛状态或上极限位置，通过叶轮罩下限位开关17判定叶轮罩11是否处于回位状态或下极限位置；

其中，在高抛状态或上极限位置下，叶轮罩11的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈90°角，在回位状态或下极限姿态下，叶轮罩11的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈0°角。

以下结合附图对本公开做进一步描述：

如图1所示，抛沙灭火车装置的姿态控制系统包括：与控制器4通过电缆连接的抛筒举升角度传感器25、抛筒旋转角度传感器27、叶轮罩旋转角度传感器15、叶轮罩上限位开关16、叶轮罩下限位开关17、高抛姿态按钮53、远抛姿态按钮54、就位姿态按钮52、回位姿态按钮51、调节头油缸举升阀34、调节头油缸下降阀33、抛筒21油缸举升阀、抛筒油缸下降阀23、抛筒正转阀28、抛筒反转阀29、叶轮罩正转阀13和叶轮罩反转阀14。

如图2所示，抛沙灭火装置包括：调节头31，用来调节抛洒沙子的出口方向；调节头油缸32，用来调节调节头31的高度；抛筒旋转角度传感器27，用来测量抛筒21相对于水平面转过的角度a1；抛筒旋转马达26，可用来调节抛筒21的正反旋转；抛筒举升角度传感器25，用来检测抛筒21相对于水平面的举升角度a2；抛筒举升油缸22，用来调节抛筒21的升降；叶轮罩上限位开关16，用来判定叶轮罩11是否旋转到达上极限位置；叶轮罩下限位开关17，用来检测叶轮罩11是否旋转到达下极限位置；传动链条12与叶轮罩11相关联，用来带动叶轮罩11的转动；叶轮罩11角度调节马达18，通过传动链条12来驱动叶轮罩11的正反转；叶轮罩旋转角度传感器15，用来间接测量叶轮罩11相对于竖直面转过的角度a3。

如图3所示，抛沙灭火装置的初始状态一般为回位姿态。当到达火灾救援现场后，操作手首先根据火源情况判定抛沙灭火装置需要采用哪种工作姿态。

如果采用高抛姿态，如图4所示，操作者按下高抛姿态按钮53，控制器4接收到高抛模式信号后，触发抛筒21油缸举升阀得电，抛筒举升油缸22伸出，抛筒21被举升起来，当抛筒21的举升角度a2为105度时，控制器4通过抛筒举升角度传感器25测量到的角度信号判定停止抛筒21油缸举升阀的供电，停止抛筒举升油缸22的动作。然后，控制器4触发叶轮罩反转阀14得电，使叶轮角度调节马达18通过传动链条12带动叶轮罩11反转，当叶轮罩11上极限位置开关被撞，表明叶轮罩11已到位，这时控制器4接收到叶轮罩11上极限位置开关的信号后，停止对叶轮罩反转阀14的供电，叶轮罩11停止动作。最后，控制器4触发抛筒油缸下降阀23得电，抛筒举升油缸22缩回，抛筒21开始下降，当抛筒21的举升角度a2为90度时，控制器4通过抛筒举升角度传感器25测量到的角度信号判定停止抛筒油缸下降阀23的供电，停止抛筒举升油缸22的动作，这样抛沙灭火装置的姿态就完成了从回位姿态到高抛姿态的切换。

如果需要用从回位姿态到远抛姿态的切换，如图5所示，首先操作者按下远抛姿态按钮54，控制器4接收到远抛模式信号后，触发抛筒21油缸举升阀得电，抛筒举升油缸22伸出，抛筒21被举升起来，当抛筒21的举升角度a2为105度时，控制器4通过抛筒举升角度传感器25测量到的角度信号判定停止抛筒21油缸举升阀的供电，停止抛筒举升油缸22的动作。然后，控制器4触发叶轮罩反转阀14得电，使叶轮角度调节马达18通过传动链条12带动叶轮罩11反转，当叶轮罩11旋转角度a3为45度时，表明叶轮罩11已到预定位置，这时控制器4接收到叶轮罩11角度传感器的角度信号，停止对叶轮罩反转阀14的供电，叶轮罩11停止动作，这样抛沙灭火装置的姿态就完成了从回位姿态到远抛姿态的切换。

如果需要用从回位姿态到就位姿态的切换，如图6所示，操作者按下就位姿态按钮52，控制器4接收到就位姿态信号后，触发抛筒21油缸举升阀得电，抛筒举升油缸22伸出，抛筒21被举升起来，当抛筒21的举升角度a2为105度时，控制器4通过抛筒举升角度传感器25测量到的角度信号判定停止抛筒21油缸举升阀的供电，停止抛筒举升油缸22的动作。然后，控制器4触发叶轮罩反转阀14得电，使叶轮角度调节马达18通过传动链条12带动叶轮罩11反转，当叶轮罩11上极限位置开关被撞，表明叶轮罩11已到位，这时控制器4接收到叶轮罩11上极限位置开关的信号后，停止对叶轮罩反转阀14的供电，叶轮罩11停止动作。最后，控制器4触发抛筒油缸下降阀23得电，抛筒举升油缸22缩回，抛筒21开始下降，当抛筒21的举升角度a2为90度时，控制器4通过抛筒举升角度传感器25测量到的角度信号判定停止抛筒油缸下降阀23的供电，停止抛筒举升油缸22的动作，这样抛沙灭火装置的姿态就完成了从回位姿态到就位姿态的转换。

在完成灭火任务后，需要把抛沙灭火装置的姿态恢复到回位姿态，这样便于车辆的道路行驶。操作者按下回位姿态按钮51后，控制器4需要根据抛筒举升角度传感器25、抛筒旋转角度传感器27和叶轮罩旋转角度传感器15的测量角度a1、a2和a3来判定抛沙灭火装置处于何种姿态。当检测到a3的角度为90度时，说明此时抛沙灭火装置将由高抛姿态向回位姿态切换。首先控制器4根据检测抛筒旋转角度传感器27的测量角a1是否为零度，如过不为零则控制抛筒正转阀28或抛筒反转阀29得电，使抛筒旋转马达26来调节抛筒21的正转或反转，直到抛筒21的旋转角度即抛筒旋转角度传感器27的测量角a1为零度，然后控制器4让抛筒21油缸举升阀得电，抛筒举升油缸22伸出，抛筒21被举升起来，当抛筒21的举升角度a2为105度时，控制器4通过抛筒举升角度传感器25测量到的角度信号判定停止触发抛筒21油缸举升阀，停止抛筒举升油缸22的动作。然后，控制器4触发叶轮罩正转阀13得电，使叶轮角度调节马达18通过传动链条12带动叶轮罩11正转，当叶轮罩11旋转碰到叶轮罩下限位开关17，表明叶轮罩11已到下极限位置，这时控制器4接收到叶轮罩下限位开关17信号，停止触发叶轮罩正转阀13，叶轮罩11停止动作，最后，控制器4触发抛筒油缸下降阀23得电，抛筒举升油缸22缩回，抛筒21开始下降，当抛筒21的举升角度a2为0度时，控制器4通过抛筒举升角度传感器25测量到的角度信号判定停止触发抛筒油缸下降阀23，停止抛筒举升油缸22的动作，这样抛沙灭火装置的姿态就完成了从高抛姿态到回位姿态的转换。

操作者按下回位姿态按钮51后，当控制器4检测到叶轮罩11旋转角度a3为45度时，说明此时抛沙灭火装置将由远抛姿态向回位姿态切换。首先，控制器4触发叶轮罩正转阀13得电，使叶轮角度调节马达18通过传动链条12带动叶轮罩11正转，当叶轮罩11旋转碰到叶轮罩下限位开关17，表明叶轮罩11已到下极限位置，这时控制器4接收到叶轮罩下限位开关17信号，停止触发叶轮罩正转阀13，叶轮罩11停止动作，然后控制器4根据检测抛筒旋转角度传感器27的测量角a1是否为零度，如过不为零则控制器4触发抛筒正转阀28或抛筒反转阀29得电，使抛筒旋转马达26来调节抛筒21的正转或反转，直到抛筒21的旋转角度即抛筒旋转角度传感器27的测量角a1为零度。最后，控制器4触发抛筒油缸下降阀23得电，抛筒举升油缸22缩回，抛筒21开始下降，当抛筒21的举升角度a2为0度时，控制器4通过抛筒举升角度传感器25测量到的角度信号判定停止触发抛筒油缸下降阀23，停止抛筒举升油缸22的动作，这样抛沙灭火装置的姿态就完成了从远抛姿态到回位姿态的切换。

本公开实施例通过对高抛姿态和远抛姿态控制可使抛撒距离、抛撒高度和抛撒方向进行灵活的调节，从而提高了抛撒范围，使抛撒目标定位性更加准确。

本公开控制系统可使抛沙灭火装置一键进入高抛姿态、远抛姿态、就位姿态和回位姿态，从而快速进行四种姿态的切换，使抛沙灭火车快速进入灭火工作状态，提高抛沙灭火装置的工作效率。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种抛沙灭火装置的姿态控制系统，其特征在于，包括：

叶轮罩控制组件，能够通过旋转叶轮罩(11)，调整叶轮罩(11)的出口方向；

抛筒控制组件，能够通过举升抛筒(21)，使所述抛筒(21)有选择地处于连通于叶轮罩出口的工作状态或收拢于安装架的回位状态，和/或通过旋转抛筒(21)，使所述抛筒(21)沿水平面旋转；

调节头控制组件，能够通过举升调节头(31)，控制沙砾的抛洒方向；以及

控制器(4)，通信连接于所述叶轮罩控制组件、所述抛筒控制组件和所述调节头控制组件，并被配置为：响应于姿态选取命令，控制所述叶轮罩(11)的旋转角度、所述抛筒(21)的举升角度和旋转角度、以及所述调节头(31)的举升角度，以使抛沙灭火装置处于目标姿态；

回位姿态按钮(51)，通信连接于所述控制器(4)，并被配置为响应于按压指令，首先调整第一旋转角度至0°角，随后调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至0°角，最后调整所述第二旋转角度至0°角；

就位姿态按钮(52)，通信连接于所述控制器(4)，并被配置为响应于按压指令，首先调整所述第二旋转角度至105°角，随后调整所述第三旋转角度至90°角，最后调整所述第二旋转角度至90°角；

高抛姿态按钮(53)，通信连接于所述控制器(4)，并被配置为响应于按压指令，首先调整所述第二旋转角度为105°角，随后调整所述第三旋转角度至90°角，最后调整所述第二旋转角度至90°角；以及

远抛姿态按钮(54)，通信连接于所述控制器(4)，并被配置为响应于按压指令，首先调整所述第二旋转角度为105°角，随后调整所述第三旋转角度至45°角；

其中，所述叶轮罩(11)的出口段的出口方向与水平面间的角度为第三旋转角度，抛筒21相对于水平面举升的旋转角度为第二旋转角度，抛筒(21)沿水平面的旋转角度为第一旋转角度。

2.根据权利要求1所述的姿态控制系统，其特征在于，所述叶轮罩控制组件包括：

叶轮罩(11)，可转动地设置于抛沙灭火装置的底座，并罩设于抛沙叶轮的外侧，包括用于控制沙砾抛出方向的出口段；

传动链条(12)，两端固定设置于所述叶轮罩(11)，且处于与所述叶轮罩(11)的旋转轴相垂直的平面；以及

调节马达(18)，能够响应于所述控制器(4)的指令，驱动与所述传动链条(12)相啮合的齿轮，从而通过所述传动链条(12)带动所述叶轮罩(11)旋转。

3.根据权利要求2所述的姿态控制系统，其特征在于，所述叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩正转阀(13)，通信连接于所述控制器(4)，能够根据控制器(4)的指令控制所述调节马达(18)正向旋转；以及

叶轮罩反转阀(14)，通信连接于所述控制器(4)，能够根据控制器(4)的指令控制所述调节马达(18)反向旋转。

4.根据权利要求2所述的姿态控制系统，其特征在于，所述叶轮罩(11)被配置为：在高抛状态或上极限位置下，所述叶轮罩(11)的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈90°角，在回位状态或下极限姿态下，所述叶轮罩(11)的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈0°角；

所述叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩旋转角度传感器(15)，通信连接于所述控制器(4)，用于检测所述叶轮罩(11)的出口段的出口方向相对于水平面的旋转角度。

5.根据权利要求4所述的姿态控制系统，其特征在于，所述叶轮罩控制组件还包括：

叶轮罩上限位开关(16)，通信连接于所述控制器(4)，固定设置于所述底座，在所述叶轮罩(11)处于高抛状态或上极限位置时位于所述出口段的旁侧，用以判定所述叶轮罩(11)是否处于高抛状态或上极限位置；以及

叶轮罩下限位开关(17)，通信连接于所述控制器(4)，固定设置于所述底座，在所述叶轮罩(11)处于回位状态或下极限姿态时位于所述出口段的旁侧，用以判定所述叶轮罩(11)是否处于回位状态或下极限姿态。

6.根据权利要求4所述的姿态控制系统，其特征在于，所述抛筒控制组件包括：

抛筒(21)，可转动地设置于抛沙灭火装置的底座，进口端可与所述叶轮罩(11)的出口段相连通，以延伸所述叶轮罩(11)的出口段对沙砾抛出方向的控制；以及

抛筒举升油缸(22)，两端分别连接所述抛筒(21)和所述底座，能够响应于所述控制器(4)的指令，通过改变所述抛筒(21)和所述底座之间的间距，调整所述抛筒(21)的举升角度。

7.根据权利要求6所述的姿态控制系统，其特征在于，所述抛筒控制组件包括：

抛筒油缸下降阀(23)，通信连接于所述控制器(4)，能够根据控制器(4)的指令控制所述抛筒举升油缸(22)减少所述抛筒(21)和所述底座之间的间距，以使所述抛筒(21)下降；以及

抛筒油缸上升阀(24)，通信连接于所述控制器(4)，能够根据控制器(4)的指令控制所述抛筒举升油缸(22)增加所述抛筒(21)和所述底座之间的间距，以使所述抛筒(21)上升。

8.根据权利要求6所述的姿态控制系统，其特征在于，所述抛筒(21)被配置为：在就位状态下，抛筒(21)相对于水平面举升的第二旋转角度呈90°角，以连通处于高抛状态或上极限位置下的所述叶轮罩(11)，在回位状态下，抛筒(21)相对于水平面举升的第二旋转角度呈0°角，以使抛筒(21)收拢于所述底座；

所述抛筒控制组件还包括：

抛筒举升角度传感器(25)，通信连接于所述控制器(4)，用于检测抛筒(21)的进口方向相对于水平面的举升角度。

9.根据权利要求8所述的姿态控制系统，其特征在于，所述抛筒控制组件还包括：

抛筒旋转马达(26)，能够响应于所述控制器(4)的指令，驱动所述抛筒(21)沿水平面旋转；以及

抛筒旋转角度传感器(27)，通信连接于所述控制器(4)，用于检测抛筒(21)沿水平面的旋转角度；

其中，所述抛筒(21)被配置为：在初始状态下，抛筒(21)沿水平面的第一旋转角度为0°角，在工作状态下，抛筒(21)沿水平面的第一旋转角度为任意角度大小。

10.根据权利要求9所述的姿态控制系统，其特征在于，所述抛筒控制组件还包括：

抛筒正转阀(28)，通信连接于所述控制器(4)，能够根据控制器(4)的指令控制所述抛筒旋转马达(26)正向旋转；以及

抛筒反转阀(29)，通信连接于所述控制器(4)，能够根据控制器(4)的指令控制所述抛筒旋转马达(26)反向旋转。

11.根据权利要求9所述的姿态控制系统，其特征在于，所述调节头控制组件包括：

调节头(31)，可转动地设置于所述抛筒(21)的出口端，用于调节沙砾的抛洒方向；以及

调节头油缸(32)，两端分别连接所述抛筒(21)和所述调节头(31)，能够响应于所述控制器(4)的指令，通过改变所述抛筒(21)和所述调节头(31)之间的间距，调整所述调节头(31)的举升角度。

12.根据权利要求11所述的姿态控制系统，其特征在于，所述调节头控制组件包括：

调节头油缸下降阀(33)，通信连接于所述控制器(4)，能够根据控制器(4)的指令控制所述调节头油缸(32)减少所述抛筒(21)和所述调节头(31)之间的间距，以使所述调节头(31)下降；以及

调节头油缸举升阀(34)，通信连接于所述控制器(4)，能够根据控制器(4)的指令控制所述调节头油缸(32)增加所述抛筒(21)和所述调节头(31)之间的间距，以使所述调节头(31)上升。

13.根据权利要求1所述的姿态控制系统，其特征在于，所述回位姿态按钮(51)、所述就位姿态按钮(52)、所述高抛姿态按钮(53)和所述远抛姿态按钮(54)互锁，以使在同一时刻下，所述回位姿态按钮(51)、所述就位姿态按钮(52)、所述高抛姿态按钮(53)和所述远抛姿态按钮(54)唯一有效。

14.一种抛沙灭火车，其特征在于，包括如权利要求1～13任一所述的抛沙灭火装置的姿态控制系统。

15.一种抛沙灭火装置的姿态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过抛筒旋转角度传感器(27)检测抛筒(21)沿水平面的第一旋转角度，通过抛筒举升角度传感器(25)检测抛筒(21)的进口方向相对于水平面的第二旋转角度，通过叶轮罩旋转角度传感器(15)检测所述叶轮罩(11)的出口段的出口方向相对于水平面的第三旋转角度；

根据所述第一旋转角度、所述第二旋转角度和所述第三旋转角度，判断抛沙灭火装置的当前姿态；

响应于输入的目标姿态，计算从所述当前姿态到所述目标姿态的切换过程中，调节马达(18)、抛筒举升油缸(22)、抛筒旋转马达(26)与调节头油缸(32)的机动动作；以及

根据计算得到的机动动作，控制所述调节马达(18)、所述抛筒举升油缸(22)、所述抛筒旋转马达(26)与所述调节头油缸(32)，以使抛沙灭火装置进入目标姿态；

其中，所述目标姿态包括：

回位姿态，被配置为首先调整第一旋转角度至0°角，随后调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至0°角，最后调整第二旋转角度0°角；

就位姿态，被配置为首先调整第二旋转角度至105°角，随后调整第三旋转角度至90°角，最后调整第二旋转角度至90°角；

高抛姿态，被配置为首先调整第二旋转角度为105°角，调整第三旋转角度至90°角，最后调整第二旋转角度至90°角；以及

远抛姿态，被配置为首先调整第二旋转角度为105°角，随后调整第三旋转角度至45°角。

16.根据权利要求15所述的姿态控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过叶轮罩上限位开关(16)判定叶轮罩(11)是否处于高抛状态或上极限位置，通过叶轮罩下限位开关(17)判定叶轮罩(11)是否处于回位状态或下极限姿态；

其中，在所述高抛状态或上极限位置下，所述叶轮罩(11)的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈90°角，在回位状态或下极限姿态下，所述叶轮罩(11)的出口段的出口方向与水平面间的第三旋转角度呈0°角。

Images