CN112915451A - 一种手提式细水雾灭火器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于灭火器技术领域，公开了一种手提式细水雾灭火器及控制方法，所述手提式细水雾灭火器的控制系统包括：压力监测模块、压力数据预设模块、中央控制模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块。本发明筒体内通过滑槽滑动安装有水平设置的压板，压板与丝杆螺纹连接，在使用过程中，可以保持筒体承装有灭火剂的一端有足够的压力，避免喷出的灭火剂的量发生变化；同时推杆一端延伸至空腔焊接的安装板中的一侧边齿条上，一侧边齿条上焊接有滑板，滑板滑动安装于滑槽内，滑板与弹簧焊接，弹簧与另一边的齿条连接，可以提高推进的效率。

Description

一种手提式细水雾灭火器及控制方法

技术领域

本发明属于灭火器技术领域，尤其涉及一种手提式细水雾灭火器及控制方法。

背景技术

目前：常见的手提式灭火器多为普通的手提式二氧化碳、干粉灭火器，用于扑灭初期火灾。由于灭火剂成本较高，使用场合有限。而且在使用中，随着筒体内压力的变化，喷出的灭火剂的量也发生变化，不能稳定的使用。现有技术中的灭火器在使用过程中，利用手动调节喷出阀门，降低了灭火的效率。

同时因此，需要手提式细水雾灭火器来解决以上问题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中的灭火器在使用过程中，随着筒体内压力的变化，喷出的灭火剂的量也发生变化，不能稳定的使用。

(2)现有技术中的灭火器在使用过程中，利用手动调节喷出阀门，降低了灭火的效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种手提式细水雾灭火器及控制方法。

本发明是这样实现的，一种手提式细水雾灭火器的控制方法，所述手提式细水雾灭火器的控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过压力监测模块利用压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，得到手提式细水雾灭火器内部压力信息，并通过设置在压力表内部的显示屏对灭火器内部压力信息进行显示；

步骤二，通过压力数据预设模块利用压力数据预设程序对手提式细水雾灭火器内部标准压力进行预设，得到手提式细水雾灭火器的标准压力数据；

步骤三，通过中央控制模块利用主控机对压力监测模块、压力数据预设模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；

步骤四，通过数据对比模块利用数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，得到对比结果；

步骤五，通过调整确定模块利用调整确定程序在手提式细水雾灭火器内部压力与预设的标准数据存在差异时发出对灭火器内部压力进行调整的信号；通过信号传输模块利用信号传输程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号的传输；

步骤六，通过信号接收模块利用信号接收程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号进行接收，获取进行对灭火器内部压力进行调整的信号；

步骤七，通过驱动模块利用驱动程序进行驱动，推动推杆，使推杆推动安装板，安装板带动其中一个齿条，其中一个齿条带动半齿轮，使半齿轮转动，半齿轮带动其中一个丝杆，两个丝杆之间通过皮带进行传动，使得压板向下移动；

步骤八，通过移动监测模块利用移动监测程序对推杆的移动距离以及压板的移动距离进行监测，得到推杆的移动距离以及压板的移动距离；通过信息反馈模块利用信息反馈程序将获取的推杆的移动距离以及压板的移动距离进行反馈，完成对手提式细水雾灭火器的压力调整。

进一步，步骤一中，所述通过压力监测模块利用压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，包括：

(1)压力表采集灭火器的压力数据，通过短距离无线传输网络向路由节点发送所述压力数据；

(2)路由节点将所述压力数据通过短距离无线传输网络转发给网络协调器；

(3)网络协调器通过远程通信网络转发所述压力数据给主控机，得到手提式细水雾灭火器内部的压力。

进一步，所述压力表采集灭火器的压力数据，包括：

设置待校准的压力传感器的温度；向设置的温度下的压力传感器的输入不同的压力；

获取压力传感器对不同的压力的响应值；

获取输入的压力与对应的响应值之间的线性关系；

根据获取的线性关系确认所述压力传感器的准确性。

进一步，步骤三中，所述通过中央控制模块利用主控机对压力监测模块、压力数据预设模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块的运行进行控制，包括：

(1)根据输入的被控制量和输出反馈量计算误差值；

(2)根据误差值计算误差变化率；

(3)利用模糊规则根据误差值和误差变化率对主控机的PID参数进行自适应整定，输出PID参数的变化量；

(4)根据所述误差值和误差变化率得到PID参数的初始值；

(5)在每次PID计算时根据所述PID参数的初始值和变化量得到PID参数值；

(6)根据所述PID参数值计算控制输出量给各个模块。

进一步，所述在每次PID计算时根据所述PID参数的初始值和变化量得到PID参数值，公式为：

K_p＝K_p0+ΔK_p；

K_i＝K_i0+ΔK_i；

K_d＝K_d0+ΔK_d；

其中K_p为比例调节系数的PID参数值，K_i为积分调节系数的PID参数值，K_d为微分调节系数的PID参数值；K_p0为比例调节系数的初始值、K_i0为积分调节系数的初始值，K_d0为微分调节系数的初始值；ΔK_p为比例调节系数的变化量、ΔK_i为积分调节系数的变化量，ΔK_d为微分调节系数的变化量。

进一步，步骤四中，所述通过数据对比模块利用数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，包括：对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，对归一化处理后的数据进行对比。

进一步，所述对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，包括：将数据的值转换到[0，1]区间内，使用的归一化函数S(t)为：

其中，t为输入数据，e为自然底数。

进一步，所述对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，包括：

(1)初始化一群粒子，每个粒子都代表神经网络权值和阈值优化问题的一个潜在最优解，用位置、速度和适应度三项指标表示该粒子特征；

设置适应度函数：

程序实现：loss_mse＝tf.reduce_mean(tf.square(y_-y))

其中y表示预测值，y_表示实际输出值，n表示样本数；

(2)粒子在解空间中运动，通过跟踪个体极值Pbest和群体极值Gbest更新个体位置，个体极值Pbest是指个体所经历位置中计算得到的适应度值最优位置，群体极值Gbest是指种群中的所有粒子搜索到的适应度最优位置；

粒子每更新一次位置，就计算一次适应度值，并且通过比较新粒子的适应度值和个体极值、群体极值的适应度值更新个体极值Pbest和群体极值Gbest的位置；更新方式如下:

其中，V代表当前速度，X代表当前位置，c1、c2是系数，r1、2是随机数，i＝1,2,3,…,N；N是粒子群规模，是粒子i个体最优位置Pbest的第d维分量，是粒子群中最优值Gbest的第d维分量；表示个体极值和当前位置的关系，有可能向着个体极值的方向寻找；一式表示速度更新，二式表示位置更新；

(3)惯性权重的选择

惯性权重w体现的是粒子继承先前的速度的能力，一个较大的权值有利于全局搜索，而一个较小的惯性权值则更有利于局部搜索，为了更好的平衡全局搜索与局部搜索能力，采用线性递减惯性权重LDIW

ω(k)＝ω_start-(ω_start-ω_end)(T_max-k)/T_max

其中ω_start为初始惯性权重，ω_end为迭代最大次数时的惯性权重，k为当前迭代代数，T_max为最大迭代代数；惯性权值取值为ω_end＝0.9、ω_end＝0.4时算法性能最好；这样随着迭代的进行，惯性权重由0.9线性递减至0.4，迭代初期较大的惯性权重使算法保持了较强的全局搜索能力，而迭代后期小的惯性权重有利于算法进行更精确的局部搜索；

(4)将惯性权重选择的方法三用于粒子群优化算法中得到全局最优解，将其映射到BP神经网络的权值和阈值中进行神经网络的训练：根据BP神经网络的设计原则及实验，训练中隐藏层神经元的传递函数为双曲正弦函数，可实现不同样本的空间分割，而输出层神经元的传递函数为线性函数Purelin函数，用于输出网络的识别结果，训练函数采用梯度下降算法traingd；随机选取m组经过归一化处理的函数进行训练，已建立的BP神经网络通过利用改进后的PSO算法确定最优权值和阈值，迭代循环的调整权值和阈值，直到收敛，即完成训练。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述手提式细水雾灭火器的控制方法的手提式细水雾灭火器的控制系统，所述手提式细水雾灭火器的控制系统包括：

压力监测模块、压力数据预设模块、中央控制模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块；

压力监测模块，与中央控制模块连接，用于通过压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，得到手提式细水雾灭火器内部压力信息，并通过设置在压力表内部的显示屏对灭火器内部压力信息进行显示；

压力数据预设模块，与中央控制模块连接，用于通过压力数据预设程序对手提式细水雾灭火器内部标准压力进行预设，得到手提式细水雾灭火器的标准压力数据；

中央控制模块，与压力监测模块、压力数据预设模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块连接，用于通过主控机对各个连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；

数据对比模块，与中央控制模块连接，用于通过数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，得到对比结果；

调整确定模块，与中央控制模块连接，用于通过调整确定程序在手提式细水雾灭火器内部压力与预设的标准数据存在差异时发出对灭火器内部压力进行调整的信号；

信号传输模块，与中央控制模块连接，用于通过信号传输程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号的传输；

信号接收模块，与中央控制模块连接，用于通过信号接收程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号进行接收，获取进行对灭火器内部压力进行调整的信号；

驱动模块，与中央控制模块连接，用于通过驱动程序进行驱动，推动推杆，使推杆推动安装板，安装板带动其中一个齿条，其中一个齿条带动半齿轮，使半齿轮转动，半齿轮带动其中一个丝杆，两个丝杆之间通过皮带进行传动，使得压板向下移动；

移动监测模块，与中央控制模块连接，用于通过移动监测程序对推杆的移动距离以及压板的移动距离进行监测，得到推杆的移动距离以及压板的移动距离；

信息反馈模块，与中央控制模块连接，用于通过信息反馈程序将获取的推杆的移动距离以及压板的移动距离进行反馈，完成对手提式细水雾灭火器的压力调整。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述手提式细水雾灭火器的控制方法的手提式细水雾灭火器，所述手提式细水雾灭火器设置有：筒体；

筒体内底壁上转动安装有两个竖直设置的丝杆，虹吸管位于两个丝杆之间，两个丝杆之间传动连接；

筒体内通过滑槽滑动安装有水平设置的压板，压板与丝杆螺纹连接；一个丝杆上套设有半齿轮，半齿轮与齿条啮合；齿条为两个，均滑接在通孔两侧内壁上，通孔设置在安装板上；

筒体顶部内开设有空腔，丝杆与空腔内壁转动连接，空腔内壁上开设有水平设置的滑槽；

滑槽内的一端固定连接有弹簧，筒体侧壁上滑动安装有水平设置的推杆；

推杆的一端延伸至空腔焊接的安装板中的一侧边齿条上，一侧边齿条上焊接有滑板，滑板滑动安装于滑槽内，滑板与弹簧焊接，弹簧与另一边的齿条连接；

所述筒体的顶部安装有水管、提把和压把；水管的一端安装有雾化喷头，筒体内安装有虹吸管；

所述压板与筒体接触位置安装有胀紧橡胶垫；

所述雾化喷头上设置有控制器，控制器正面嵌装有红外线传感器；

控制器通过导线连接到处于提把的下方的马达，提把和压把通过固定装置连接；

所述固定装置上设置有把手安装槽，把手安装槽内部固定有伸缩把手，固定装置上设置有通孔；

所述马达与压缩杆相连接，马达上附有按钮；

所述压缩杆设置有伸缩外管，伸缩外管内部套接有伸缩内杆，伸缩内杆底部安装有齿轮，齿轮与马达输出轴上的齿轮线接触；

所述丝杆为两个，两个丝杆上均套设有皮带轮，两个皮带轮之间通过皮带连接，丝杆上设有限位块；

所述滑槽内安装有水平设置的导向杆，弹簧和滑板均滑动套设于导向杆上；

所述筒体的顶部安装有压力表，推杆的一端安装有推把。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明中筒体内底壁上转动安装有两个竖直设置的丝杆，虹吸管位于两个丝杆之间，两个丝杆之间传动连接；筒体内通过滑槽滑动安装有水平设置的压板，压板与丝杆螺纹连接，在使用过程中，可以保持筒体承装有灭火剂的一端，有足够的压力，避免喷出的灭火剂的量发生变化，不能稳定的使用。同时本发明中推杆的一端延伸至空腔焊接的安装板中的一侧边齿条上，一侧边齿条上焊接有滑板，滑板滑动安装于滑槽内，滑板与弹簧焊接，弹簧与另一边的齿条连接，可以提高推进的效率。

本发明中筒体的顶部安装有水管、提把和压把；水管的一端安装有雾化喷头，筒体内安装有虹吸管，实现灭火剂的输出；压板与筒体接触位置安装有胀紧橡胶垫，提高压缩的效果；雾化喷头上设置有控制器，控制器正面嵌装有红外线传感器，提高了灭火的精确度；固定装置上设置有把手安装槽，把手安装槽内部固定有伸缩把手，便于进行移动操作；马达与压缩杆相连接，马达上附有按钮，用以控制马达的开启；压缩杆设置有伸缩外管，伸缩外管内部套接有伸缩内杆，伸缩内杆底部安装有齿轮，齿轮与马达输出轴上的齿轮线接触，实现压缩杆的升降；丝杆为两个，两个丝杆上均套设有皮带轮，两个皮带轮之间通过皮带连接，丝杆上设有限位块，对压板起到限位作用；滑槽内安装有水平设置的导向杆，弹簧和滑板均滑动套设于导向杆上，对弹簧和滑板起到导向作用；通过在筒体的顶部安装有压力表，方便观察筒体内的压力；推杆的一端安装有推把，方便推动推杆。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的手提式细水雾灭火器的控制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的通过压力监测模块利用压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测流程图。

图3是本发明实施例提供的通过中央控制模块利用主控机对压力监测模块、压力数据预设模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块的运行进行控制流程图。

图4是本发明实施例提供的手提式细水雾灭火器结构示意图。

图5是本发明实施例提供的提把和压把安装结构示意图。

图6是本发明实施例提供的滑槽、滑板和弹簧结构示意图。

图7是本发明实施例提供的安装板结构示意图。

图8是本发明实施例提供的固定装置结构示意图。

图9是本发明实施例提供的手提式细水雾灭火器的控制系统结构框图。

图中：1、筒体；2、压力表；3、水管；4、雾化喷头；5、提把；6、压把；7、虹吸管；8、丝杆；9、压板；10、皮带；11、空腔；12、推杆；13、滑槽；14、滑板；15、弹簧；16、安装板；17、半齿轮；18、通孔；19、齿条；20、红外线传感器；21、马达；22、压缩杆；23、固定装置；24、通孔；25、把手安装槽；26、伸缩把手；27、压力监测模块；28、压力数据预设模块；29、中央控制模块；30、数据对比模块；31、调整确定模块；32、信号传输模块；33、信号接收模块；34、驱动模块；34、移动监测模块；36、信息反馈模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种手提式细水雾灭火器及控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的手提式细水雾灭火器的控制方法包括以下步骤：

S101，通过压力监测模块利用压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，得到手提式细水雾灭火器内部压力信息，并通过设置在压力表内部的显示屏对灭火器内部压力信息进行显示；

S102，通过压力数据预设模块利用压力数据预设程序对手提式细水雾灭火器内部标准压力进行预设，得到手提式细水雾灭火器的标准压力数据；

S103，通过中央控制模块利用主控机对压力监测模块、压力数据预设模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；

S104，通过数据对比模块利用数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，得到对比结果；

S105，通过调整确定模块利用调整确定程序在手提式细水雾灭火器内部压力与预设的标准数据存在差异时发出对灭火器内部压力进行调整的信号；通过信号传输模块利用信号传输程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号的传输；

S106，通过信号接收模块利用信号接收程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号进行接收，获取进行对灭火器内部压力进行调整的信号；

S107，通过驱动模块利用驱动程序进行驱动，推动推杆，使推杆推动安装板，安装板带动其中一个齿条，其中一个齿条带动半齿轮，使半齿轮转动，半齿轮带动其中一个丝杆，两个丝杆之间通过皮带进行传动，使得压板向下移动；

S108，通过移动监测模块利用移动监测程序对推杆的移动距离以及压板的移动距离进行监测，得到推杆的移动距离以及压板的移动距离；通过信息反馈模块利用信息反馈程序将获取的推杆的移动距离以及压板的移动距离进行反馈，完成对手提式细水雾灭火器的压力调整。

如图2所示，步骤S101中，本发明实施例提供的通过压力监测模块利用压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，包括：

S201，压力表采集灭火器的压力数据，通过短距离无线传输网络向路由节点发送所述压力数据；

S202，路由节点将所述压力数据通过短距离无线传输网络转发给网络协调器；

S203，网络协调器通过远程通信网络转发所述压力数据给主控机，得到手提式细水雾灭火器内部的压力。

本发明实施例提供的压力表采集灭火器的压力数据，包括：

设置待校准的压力传感器的温度；向设置的温度下的压力传感器的输入不同的压力；

获取压力传感器对不同的压力的响应值；

获取输入的压力与对应的响应值之间的线性关系；

根据获取的线性关系确认所述压力传感器的准确性。

如图3所示，步骤S103中，本发明实施例提供的通过中央控制模块利用主控机对压力监测模块、压力数据预设模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块的运行进行控制，包括：

S301，根据输入的被控制量和输出反馈量计算误差值；

S302，根据误差值计算误差变化率；

S303，利用模糊规则根据误差值和误差变化率对主控机的PID参数进行自适应整定，输出PID参数的变化量；

S304，根据所述误差值和误差变化率得到PID参数的初始值；

S305，在每次PID计算时根据所述PID参数的初始值和变化量得到PID参数值；

S306，根据所述PID参数值计算控制输出量给各个模块。

本发明实施例提供的在每次PID计算时根据所述PID参数的初始值和变化量得到PID参数值，公式为：

K_p＝K_p0+ΔK_p；

K_i＝K_i0+ΔK_i；

K_d＝K_d0+ΔK_d；

其中K_p为比例调节系数的PID参数值，K_i为积分调节系数的PID参数值，K_d为微分调节系数的PID参数值；K_p0为比例调节系数的初始值、K_i0为积分调节系数的初始值，K_d0为微分调节系数的初始值；ΔK_p为比例调节系数的变化量、ΔK_i为积分调节系数的变化量，ΔK_d为微分调节系数的变化量。

步骤S104中，本发明实施例提供的通过数据对比模块利用数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，包括：对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，对归一化处理后的数据进行对比。

本发明实施例提供的对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，包括：将数据的值转换到[0，1]区间内，使用的归一化函数S(t)为：

其中，t为输入数据，e为自然底数。

本发明实施例提供的对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，包括：

初始化一群粒子，每个粒子都代表神经网络权值和阈值优化问题的一个潜在最优解，用位置、速度和适应度三项指标表示该粒子特征；

设置适应度函数：

程序实现：loss_mse＝tf.reduce_mean(tf.square(y_-y))

其中y表示预测值，y_表示实际输出值，n表示样本数；

粒子在解空间中运动，通过跟踪个体极值Pbest和群体极值Gbest更新个体位置，个体极值Pbest是指个体所经历位置中计算得到的适应度值最优位置，群体极值Gbest是指种群中的所有粒子搜索到的适应度最优位置；

粒子每更新一次位置，就计算一次适应度值，并且通过比较新粒子的适应度值和个体极值、群体极值的适应度值更新个体极值Pbest和群体极值Gbest的位置；更新方式如下:

其中，V代表当前速度，X代表当前位置，c1、c2是系数，r1、2是随机数，i＝1,2,3,…,N；N是粒子群规模，是粒子i个体最优位置Pbest的第d维分量，是粒子群中最优值Gbest的第d维分量；表示个体极值和当前位置的关系，有可能向着个体极值的方向寻找；一式表示速度更新，二式表示位置更新；

惯性权重的选择

惯性权重w体现的是粒子继承先前的速度的能力，一个较大的权值有利于全局搜索，而一个较小的惯性权值则更有利于局部搜索，为了更好的平衡全局搜索与局部搜索能力，采用线性递减惯性权重LDIW

ω(k)＝ω_start-(ω_start-ω_end)(T_max-k)/T_max

其中ω_start为初始惯性权重，ω_end为迭代最大次数时的惯性权重，k为当前迭代代数，T_max为最大迭代代数；惯性权值取值为ω_end＝0.9、ω_end＝0.4时算法性能最好；这样随着迭代的进行，惯性权重由0.9线性递减至0.4，迭代初期较大的惯性权重使算法保持了较强的全局搜索能力，而迭代后期小的惯性权重有利于算法进行更精确的局部搜索；

将惯性权重选择的方法三用于粒子群优化算法中得到全局最优解，将其映射到BP神经网络的权值和阈值中进行神经网络的训练：根据BP神经网络的设计原则及实验，训练中隐藏层神经元的传递函数为双曲正弦函数，可实现不同样本的空间分割，而输出层神经元的传递函数为线性函数Purelin函数，用于输出网络的识别结果，训练函数采用梯度下降算法traingd；随机选取m组经过归一化处理的函数进行训练，已建立的BP神经网络通过利用改进后的PSO算法确定最优权值和阈值，迭代循环的调整权值和阈值，直到收敛，即完成训练。

如图4～8所示，本发明实施例提供的手提式细水雾灭火器中筒体1的顶部安装有水管3、提把5和压把6，水管3的一端安装有雾化喷头4；筒体1内安装有虹吸管7，筒体1内底壁上转动安装有两个竖直设置的丝杆8，虹吸管7位于两个丝杆8之间，两个丝杆8之间传动连接；筒体1内通过滑槽滑动安装有水平设置的压板9，压板9与丝杆8螺纹连接，其中，压板9与筒体接触位置安装有胀紧橡胶垫。

筒体1顶部内开设有空腔11，丝杆8与空腔11内壁转动连接，空腔11内壁上开设有水平设置的滑槽13，滑槽13内的一端固定连接有弹簧15，筒体1侧壁上滑动安装有水平设置的推杆12，推杆12的一端延伸至空腔11焊接的安装板16中的一侧边齿条上，一侧边齿条上焊接有滑板14，滑板14滑动安装于滑槽13内，滑板14与弹簧15焊接，弹簧15与另一边的齿条连接。

安装板16上开设有通孔18，通孔18两侧内壁上均滑接有齿条19，其中一个丝杆8上套设有半齿轮17，半齿轮17与齿条19啮合。当推杆移动到极限时，半齿轮17上的齿脱离一边的齿条，与另一边的齿条连接。

雾化喷头4上设置有控制器20，控制器20正面嵌装有红外线传感器，也不影响失火位置的判断；控制器通过导线连接到处于提把5的下方的马达21，提把5和压把6通过固定装置23连接，压缩杆22与马达21相连接，马达21上附有按钮，按钮启动时，带动压缩杆起到压的作用。其中，控制器20和红外线传感器可以在市场上购得，具备此功能即可。压缩杆22设置有伸缩外管，伸缩外管内部套接有伸缩内杆，伸缩内杆底部安装有齿轮，齿轮与马达21输出轴上的齿轮线接触，实现压缩杆22的运动。

两个丝杆8上均套设有皮带轮，两个皮带轮之间通过皮带10连接，丝杆8之间可以进行传动。滑槽13内安装有水平设置的导向杆，弹簧15和滑板14均滑动套设于导向杆上，对弹簧15和滑板14起到导向作用。丝杆8上设有限位块，对压板9起到限位作用。筒体1的顶部安装有压力表2，方便观察筒体1内的压力。推杆12的一端安装有推把，方便推动推杆12。

在固定装置23上设置有把手安装槽25，把手安装槽25内部固定有伸缩把手26；同时在固定装置23上设置有通孔24，便于压缩杆通过固定。

如图9所示，本发明实施例提供的手提式细水雾灭火器的控制系统包括：

压力监测模块27、压力数据预设模块28、中央控制模块29、数据对比模块30、调整确定模块31、信号传输模块32、信号接收模块33、驱动模块34、移动监测模块35、信息反馈模块36；

压力监测模块27，与中央控制模块29连接，用于通过压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，得到手提式细水雾灭火器内部压力信息，并通过设置在压力表内部的显示屏对灭火器内部压力信息进行显示；

压力数据预设模块28，与中央控制模块29连接，用于通过压力数据预设程序对手提式细水雾灭火器内部标准压力进行预设，得到手提式细水雾灭火器的标准压力数据；

中央控制模块29，与压力监测模块27、压力数据预设模块28、数据对比模块30、调整确定模块31、信号传输模块32、信号接收模块33、驱动模块34、移动监测模块35、信息反馈模块36连接，用于通过主控机对各个连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；

数据对比模块30，与中央控制模块29连接，用于通过数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，得到对比结果；

调整确定模块31，与中央控制模块29连接，用于通过调整确定程序在手提式细水雾灭火器内部压力与预设的标准数据存在差异时发出对灭火器内部压力进行调整的信号；

信号传输模块32，与中央控制模块29连接，用于通过信号传输程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号的传输；

信号接收模块33，与中央控制模块29连接，用于通过信号接收程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号进行接收，获取进行对灭火器内部压力进行调整的信号；

驱动模块34，与中央控制模块29连接，用于通过驱动程序进行驱动，推动推杆，使推杆推动安装板，安装板带动其中一个齿条，其中一个齿条带动半齿轮，使半齿轮转动，半齿轮带动其中一个丝杆，两个丝杆之间通过皮带进行传动，使得压板向下移动；

移动监测模块35，与中央控制模块29连接，用于通过移动监测程序对推杆的移动距离以及压板的移动距离进行监测，得到推杆的移动距离以及压板的移动距离；

信息反馈模块36，与中央控制模块29连接，用于通过信息反馈程序将获取的推杆的移动距离以及压板的移动距离进行反馈，完成对手提式细水雾灭火器的压力调整。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手提式细水雾灭火器的控制方法，其特征在于，所述手提式细水雾灭火器的控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过压力监测模块利用压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，得到手提式细水雾灭火器内部压力信息，并通过设置在压力表内部的显示屏对灭火器内部压力信息进行显示；

步骤二，通过压力数据预设模块利用压力数据预设程序对手提式细水雾灭火器内部标准压力进行预设，得到手提式细水雾灭火器的标准压力数据；

步骤三，通过中央控制模块利用主控机对压力监测模块、压力数据预设模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；包括：

(1)根据输入的被控制量和输出反馈量计算误差值；

(2)根据误差值计算误差变化率；

(3)利用模糊规则根据误差值和误差变化率对主控机的PID参数进行自适应整定，输出PID参数的变化量；

(4)根据所述误差值和误差变化率得到PID参数的初始值；

(5)在每次PID计算时根据所述PID参数的初始值和变化量得到PID参数值；

(6)根据所述PID参数值计算控制输出量给各个模块；

所述在每次PID计算时根据所述PID参数的初始值和变化量得到PID参数值，公式为：

K_p＝K_p0+ΔK_p；

K_i＝K_i0+ΔK_i；

K_d＝K_d0+ΔK_d；

其中K_p为比例调节系数的PID参数值，K_i为积分调节系数的PID参数值，K_d为微分调节系数的PID参数值；K_p0为比例调节系数的初始值、K_i0为积分调节系数的初始值，K_d0为微分调节系数的初始值；ΔK_p为比例调节系数的变化量、ΔK_i为积分调节系数的变化量，ΔK_d为微分调节系数的变化量；

步骤四，通过数据对比模块利用数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，得到对比结果；

步骤五，通过调整确定模块利用调整确定程序在手提式细水雾灭火器内部压力与预设的标准数据存在差异时发出对灭火器内部压力进行调整的信号；通过信号传输模块利用信号传输程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号的传输；

步骤六，通过信号接收模块利用信号接收程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号进行接收，获取进行对灭火器内部压力进行调整的信号；

步骤七，通过驱动模块利用驱动程序进行驱动，推动推杆，使推杆推动安装板，安装板带动其中一个齿条，其中一个齿条带动半齿轮，使半齿轮转动，半齿轮带动其中一个丝杆，两个丝杆之间通过皮带进行传动，使得压板向下移动；

步骤八，通过移动监测模块利用移动监测程序对推杆的移动距离以及压板的移动距离进行监测，得到推杆的移动距离以及压板的移动距离；通过信息反馈模块利用信息反馈程序将获取的推杆的移动距离以及压板的移动距离进行反馈，完成对手提式细水雾灭火器的压力调整。

2.如权利要求1所述手提式细水雾灭火器的控制方法，其特征在于，步骤一中，所述通过压力监测模块利用压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，包括：

(1)压力表采集灭火器的压力数据，通过短距离无线传输网络向路由节点发送所述压力数据；

(2)路由节点将所述压力数据通过短距离无线传输网络转发给网络协调器；

(3)网络协调器通过远程通信网络转发所述压力数据给主控机，得到手提式细水雾灭火器内部的压力。

3.如权利要求2所述手提式细水雾灭火器的控制方法，其特征在于，所述压力表采集灭火器的压力数据，包括：

设置待校准的压力传感器的温度；向设置的温度下的压力传感器的输入不同的压力；

获取压力传感器对不同的压力的响应值；

获取输入的压力与对应的响应值之间的线性关系；

根据获取的线性关系确认所述压力传感器的准确性。

4.如权利要求1所述手提式细水雾灭火器的控制方法，其特征在于，步骤四中，所述通过数据对比模块利用数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，包括：对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，对归一化处理后的数据进行对比。

5.如权利要求4所述手提式细水雾灭火器的控制方法，其特征在于，所述对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，包括：将数据的值转换到[0，1]区间内，使用的归一化函数S(t)为：

其中，t为输入数据，e为自然底数。

6.如权利要求4所述手提式细水雾灭火器的控制方法，其特征在于，所述对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，包括：

初始化一群粒子，每个粒子都代表神经网络权值和阈值优化问题的一个潜在最优解，用位置、速度和适应度三项指标表示该粒子特征；

设置适应度函数：

程序实现：loss_mse＝tf.reduce_mean(tf.square(y_-y))

其中y表示预测值，y_表示实际输出值，n表示样本数。

7.如权利要求4所述手提式细水雾灭火器的控制方法，其特征在于，所述对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，进一步包括：粒子在解空间中运动，通过跟踪个体极值Pbest和群体极值Gbest更新个体位置，个体极值Pbest是指个体所经历位置中计算得到的适应度值最优位置，群体极值Gbest是指种群中的所有粒子搜索到的适应度最优位置；

粒子每更新一次位置，就计算一次适应度值，并且通过比较新粒子的适应度值和个体极值、群体极值的适应度值更新个体极值Pbest和群体极值Gbest的位置；更新方式如下:

其中，V代表当前速度，X代表当前位置，c1、c2是系数，r1、2是随机数，i＝1,2,3,…,N；N是粒子群规模，是粒子i个体最优位置Pbest的第d维分量，是粒子群中最优值Gbest的第d维分量；表示个体极值和当前位置的关系，有可能向着个体极值的方向寻找；一式表示速度更新，二式表示位置更新。

8.如权利要求4所述手提式细水雾灭火器的控制方法，其特征在于，所述对获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行归一化处理，进一步包括：惯性权重的选择：

惯性权重w体现的是粒子继承先前的速度的能力，一个较大的权值有利于全局搜索，而一个较小的惯性权值则更有利于局部搜索，为了更好的平衡全局搜索与局部搜索能力，采用线性递减惯性权重LDIW

ω(k)＝ω_start-(ω_start-ω_end)(T_max-k)/T_max

其中ω_start为初始惯性权重，ω_end为迭代最大次数时的惯性权重，k为当前迭代代数，T_max为最大迭代代数；惯性权值取值为ω_end＝0.9、ω_end＝0.4时算法性能最好；这样随着迭代的进行，惯性权重由0.9线性递减至0.4，迭代初期较大的惯性权重使算法保持了较强的全局搜索能力，而迭代后期小的惯性权重有利于算法进行更精确的局部搜索；

将惯性权重选择的方法三用于粒子群优化算法中得到全局最优解，将其映射到BP神经网络的权值和阈值中进行神经网络的训练：根据BP神经网络的设计原则及实验，训练中隐藏层神经元的传递函数为双曲正弦函数，可实现不同样本的空间分割，而输出层神经元的传递函数为线性函数Purelin函数，用于输出网络的识别结果，训练函数采用梯度下降算法traingd；随机选取m组经过归一化处理的函数进行训练，已建立的BP神经网络通过利用改进后的PSO算法确定最优权值和阈值，迭代循环的调整权值和阈值，直到收敛，即完成训练。

9.一种应用如权利要求1所述手提式细水雾灭火器的控制方法的手提式细水雾灭火器的控制系统，其特征在于，所述手提式细水雾灭火器的控制系统包括：

压力监测模块、压力数据预设模块、中央控制模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块；

压力监测模块，与中央控制模块连接，用于通过压力表内部设置的压力传感器进行手提式细水雾灭火器内部的压力的监测，得到手提式细水雾灭火器内部压力信息，并通过设置在压力表内部的显示屏对灭火器内部压力信息进行显示；

压力数据预设模块，与中央控制模块连接，用于通过压力数据预设程序对手提式细水雾灭火器内部标准压力进行预设，得到手提式细水雾灭火器的标准压力数据；

中央控制模块，与压力监测模块、压力数据预设模块、数据对比模块、调整确定模块、信号传输模块、信号接收模块、驱动模块、移动监测模块、信息反馈模块连接，用于通过主控机对各个连接模块的运行进行控制，保证各个模块正常运行；

数据对比模块，与中央控制模块连接，用于通过数据对比程序将获取的手提式细水雾灭火器内部压力信息与预设的手提式细水雾灭火器的标准压力数据进行对比，得到对比结果；

调整确定模块，与中央控制模块连接，用于通过调整确定程序在手提式细水雾灭火器内部压力与预设的标准数据存在差异时发出对灭火器内部压力进行调整的信号；

信号传输模块，与中央控制模块连接，用于通过信号传输程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号的传输；

信号接收模块，与中央控制模块连接，用于通过信号接收程序进行对灭火器内部压力进行调整的信号进行接收，获取进行对灭火器内部压力进行调整的信号；

驱动模块，与中央控制模块连接，用于通过驱动程序进行驱动，推动推杆，使推杆推动安装板，安装板带动其中一个齿条，其中一个齿条带动半齿轮，使半齿轮转动，半齿轮带动其中一个丝杆，两个丝杆之间通过皮带进行传动，使得压板向下移动；

移动监测模块，与中央控制模块连接，用于通过移动监测程序对推杆的移动距离以及压板的移动距离进行监测，得到推杆的移动距离以及压板的移动距离；

信息反馈模块，与中央控制模块连接，用于通过信息反馈程序将获取的推杆的移动距离以及压板的移动距离进行反馈，完成对手提式细水雾灭火器的压力调整。

10.一种应用如权利要求1～8所述手提式细水雾灭火器的控制方法的手提式细水雾灭火器，其特征在于，所述手提式细水雾灭火器设置有：筒体；

筒体内底壁上转动安装有两个竖直设置的丝杆，虹吸管位于两个丝杆之间，两个丝杆之间传动连接；

筒体内通过滑槽滑动安装有水平设置的压板，压板与丝杆螺纹连接；一个丝杆上套设有半齿轮，半齿轮与齿条啮合；齿条为两个，均滑接在通孔两侧内壁上，通孔设置在安装板上；

筒体顶部内开设有空腔，丝杆与空腔内壁转动连接，空腔内壁上开设有水平设置的滑槽；

滑槽内的一端固定连接有弹簧，筒体侧壁上滑动安装有水平设置的推杆；

推杆的一端延伸至空腔焊接的安装板中的一侧边齿条上，一侧边齿条上焊接有滑板，滑板滑动安装于滑槽内，滑板与弹簧焊接，弹簧与另一边的齿条连接；

所述筒体的顶部安装有水管、提把和压把；水管的一端安装有雾化喷头，筒体内安装有虹吸管；

所述压板与筒体接触位置安装有胀紧橡胶垫；

所述雾化喷头上设置有控制器，控制器正面嵌装有红外线传感器；

控制器通过导线连接到处于提把的下方的马达，提把和压把通过固定装置连接；

所述固定装置上设置有把手安装槽，把手安装槽内部固定有伸缩把手，固定装置上设置有通孔；

所述马达与压缩杆相连接，马达上附有按钮；

所述压缩杆设置有伸缩外管，伸缩外管内部套接有伸缩内杆，伸缩内杆底部安装有齿轮，齿轮与马达输出轴上的齿轮线接触；

所述丝杆为两个，两个丝杆上均套设有皮带轮，两个皮带轮之间通过皮带连接，丝杆上设有限位块；

所述滑槽内安装有水平设置的导向杆，弹簧和滑板均滑动套设于导向杆上；

所述筒体的顶部安装有压力表，推杆的一端安装有推把。

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