CN113350723B - 立体喷射消防车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体喷射消防车及其控制方法，涉及消防车领域，用以实现立体喷射模式下各个消防炮供液流量的合理分配和高效利用。立体喷射消防车包括发动机、第一消防炮、第一供液管路、第二消防炮、第二供液管路、增压泵以及控制器。第一供液管路与第一消防炮流体连通。第二消防炮处于工作状态下，第二消防炮的工作高度高于第一消防炮的工作高度，且第二消防炮的工作高度可调节。第二供液管路与第二消防炮流体连通。增压泵与第一供液管路和第二供液管路均流体连通；增压泵与发动机驱动连接，以在发动机的驱动下向第一供液管路和第二供液管路提供灭火剂。发动机加速控制装置被构造为通过调节发动机的转速来控制第一和/或第二供液管路的流量。

Description

立体喷射消防车及其控制方法

技术领域

本发明涉及消防车领域，具体涉及一种立体喷射消防车及其控制方法。

背景技术

众所周知，一台消防车如果仅有一个消防炮配置，或虽然具有多个消防炮，但是不能同时喷射，这样一台消防车对多点起火、火情较大的灾情往往难以形成快速有效的遏制，势必会耽误火灾的扑灭进程。

在实际消防灭火作业过程中，多辆消防车能够到达现场，但是经常会遇到因火场附近受建筑物、地形等影响，难以在有限空间内充分布置多台消防车来实现多个消防炮共同喷射形成大强度的灭火剂供应去灭火作业。而且，当面对大型火灾现场时，即使火场阵地空间充分，能够允许多台消防车进入协同喷射灭火，但是一旦火灾不能及时扑灭，作战进入相持阶段，这些车辆的车载灭火剂消耗完后，还会因为后续补给车辆难以进入，内线车辆难以调出，形成现场车辆无法动弹的拥堵场面，这些都严重影响了火灾的高效扑救。

特别是在石油化工类型火灾扑救中，石油化工生产设备高大密集，呈立体型布置，管线纵横交错紧密连接。石化产品具有气液两种不同形态。石油化工火灾具有火势蔓延速度极快、立体式高温燃烧、连续性爆炸、有毒有害气体扩散范围广等特点。当化工装置出现破损、变形和塌陷，大量燃烧着的化工油品从罐内流出，形成地面(含地沟)、低空、高空立体式燃烧，扑救难度极大。爆炸性燃烧化工装置火灾发生后，在短时间内能够到达火场的灭火力量往往有限；冷却、灭火往往不能同时进行。这样一是丧失了火灾初期油品温度较低的有利灭火时机，使得后期灭火需要投入更大的人力和物力；二是延长了灭火周期，从而也加大了火灾的经济损失。

因此，如果一台消防车能有多个消防炮配置，灭火剂制备及输送管路供应能力充分，在火灾现场将具有显著的作战优势。

相关技术中，立体喷射消防车分为三种类型：第一类是各消防炮的灭火剂供给系统相互独立，即每一个消防炮对应一个增压泵和输送管路系统。

第二类是各消防炮的灭火剂供给系统共用一个增压泵和大部分输送管路，且各消防炮安装基本处于同一高度。在喷射作业中各消防炮在各自额定流量Q_n(即：Q₁、Q₂、Q₃等)喷射时，不仅其供液管路的管路压力损失P_YJn(即：P_YJ1、P_YJ2、P_YJ3等)(注：管路压力损失包含两部分：沿程压力损失和局部压力损失)基本相同，即：P_YJ1≈P_YJ2≈P_YJ3≈…≈P₁。而且，在该流量下为了能够取得更好的喷射性能所需的入口压力P_In(即：P_I1、P_I2、P_I3等)也基本相同，即：P_I1≈P_I2≈P_I3≈…≈P₂，这样各消防炮为了保证其额定流量下获得更好喷射性能就无需考虑各灭火剂输送支路的供应压力调节。

第三类是各消防炮的灭火剂供给系统共用一个增压泵和小部分输送管路，但是各消防炮或者安装高度位置差异大，或者在喷射作业中其供液管路的管路压力损失差异大(注：各消防炮均在各自额定流量喷射条件下)，或者各消防炮达到额定流量所需的入口压力也存在较大差异。总之，各消防炮为了保证其额定流量下获得更好喷射性能，必须考虑各灭火剂输送支路的供应压力调节，才能保证使其灭火剂的入口压力供应P_In(即：P_I1、P_I2、P_I3等)与各消防炮所需的额定压力P_Gn(即：P_G1、P_G2、P_G3等)相匹配，即：P_I1≈P_G1、P_I2≈P_G2、P_I3≈P_G3。

发明人发现，在上述三种类型的立体喷射消防车中，第一和第二类的多炮消防车立体喷射控制方法相对比较简单容易，不过，第一类消防系统存在管路复杂、组成系统成本高的缺点，多用于不同类型灭火剂的消防炮喷射系统如干粉喷射和水炮联合作业，很少用于同类灭火剂的多炮系统。第二类立体喷射消防车因为各消防炮安装基本处于同一高度，立体喷射效果显然相比第三类立体喷射消防车差。

进一步地，发明人还发现，现有技术中至少存在下述问题：如果第三类的立体喷射消防车想实现良好的立体喷射效能，则亟需解决一个难以解决的瓶颈问题，那就是在多炮同时工作时，如何解决一个共用增压泵的灭火剂输送系统中多个消防炮压力和流量合理匹配的难题。目前，第三类的立体喷射消防车，在实际作业中或者压力和流量过载，或者泵供流量不足，多炮喷射相互牵制，往往顾此失彼，在调节过程中不仅浪费大量灭火剂，而且各消防炮喷射状态不稳定，导致延误扑救火灾的战机。

发明内容

本发明提出一种立体喷射消防车及其控制方法，用以实现立体喷射模式下各个消防炮供液流量的合理分配和高效利用。

本发明实施例提供了一种立体喷射消防车，包括：

发动机；

第一消防炮；

第一供液管路，与所述第一消防炮流体连通，以向所述第一消防炮提供灭火剂；

第二消防炮，处于工作状态下，所述第二消防炮的工作高度高于所述第一消防炮的工作高度，且所述第二消防炮的工作高度可调节；

第二供液管路，与所述第二消防炮流体连通，以向所述第二消防炮提供灭火剂；

增压泵，与所述第一供液管路和所述第二供液管路均流体连通；所述增压泵与所述发动机驱动连接，以在所述发动机的驱动下向所述第一供液管路和所述第二供液管路提供灭火剂；以及

控制器，包括发动机加速控制装置；所述发动机加速控制装置被构造为通过调节所述发动机的转速来控制所述第一供液管路和/或第二供液管路的流量。

在一些实施例中，所述发动机加速控制装置包括：

第一加速模块，被构造为执行以下操作：控制发动机转速在当前转速基础上，以Δω₁的步幅连续增速；实时检测第一供液管路的实际流量值Q_1X；如果Q_1X<K₁*Q₁，持续增加发动机转速；如果Q_1X≥K₁*Q₁，停止增加发动机转速；

其中，K₁为比例系数；Q₁为所述第一消防炮的额定流量；Q_1X为第一供液管路的实际流量值，Δω₁为设定值。

在一些实施例中，其特征在于，K₁为1.05～1.1。

在一些实施例中，所述发动机加速控制装置包括：

第二加速模块，被构造为执行以下操作：控制发动机转速在当前转速基础上，以Δω₂的步幅连续增速；实时检测所述第二消防炮在不同高度条件下第二供液管路的实际流量值Q_2X；如果Q_2X<K₂*Q₂，持续增加发动机转速；如果Q_2X≥K₂*Q₂，停止增加发动机转速；

其中，Q_2X为所述第二供液管路的实际流量值；K₂为比例系数，Q₂为所述第二消防炮的额定流量。

在一些实施例中，K₂为1～1.05。

在一些实施例中，所述发动机加速控制装置包括：

第三加速模块，被构造为执行以下操作：发动机转速在当前基础上，实时检测第一供液管路的实际流量值Q_1X；在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X<Q₁时，控制所述发动机自动以Δω₃的步幅增速；每当持续ΔT秒满足所述增压泵的输出流量Q_BX≥(K₁*Q₁+Q_2X)时，所述发动机就暂停增速，直到每当持续ΔT秒满足所述增压泵的输出流量Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，发动机就终止增速；

其中，Q₁为所述第一消防炮的额定流量；K₁为比例系数；Q_2X为所述第二供液管路的实际流量值，Q₂为所述第二消防炮的额定流量；Q_BX为所述增压泵的输出流量。

在一些实施例中，所述发动机加速控制装置包括：

第四加速模块，被构造为执行以下操作：发动机转速在当前基础上，实时检测第二消防炮在不同高度条件下第二供液管路的实际流量值Q_2X；在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_2X<Q₂时，控制发动机自动以Δω₄的步幅增速；每当持续ΔT秒满足Q_2X≥K₂*Q₂时，发动机暂停增速，直到每当持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，发动机终止增速；

其中，Q_2X为所述第二供液管路的实际流量值，Q₂为所述第二消防炮的额定流量；K₂为比例系数，Q₂为所述第二消防炮的额定流量；Q_BX为所述增压泵的输出流量。

在一些实施例中，立体喷射消防车还包括：

减速模块，被构造为执行以下操作：控制所述发动机的转速在当前基础上，以Δω₅的步幅连续减速，减至所述发动机怠速n₀停止。

在一些实施例中，立体喷射消防车还包括：

第一流量调节阀，设于所述第一供液管路，以调节所述第一供液管路的流量大小；和/或

第二流量调节阀，设于所述第二供液管路，以调节所述第二供液管路的流量大小；以及

所述控制器还包括阀开度调节装置，所述阀开度调节装置与所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀均电连接，所述阀开度调节装置被构造为执行以下操作：按照设定的调节幅度调节所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀各自的开度。

在一些实施例中，所述阀开度调节装置包括：

第一阀开度调节模块，被构造为执行以下操作：当所述第一供液管路的实际流量值Q_1X≥K₁*Q₁时，所述第二流量调节阀自动打开并设定初始开度为Δε₂％；实时检测Q_1X和Q_BX的变化；在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X≥K₁*Q₁时，所述第二流量调节阀就以Δε₂％步幅增大阀的开度；每当持续ΔT秒满足Q_1X<Q₁时，所述第二流量调节阀就暂停增大开度；重复以上步骤，直到所述第二流量调节阀达到全开；此后，在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X≥K₁*Q₁时，所述第一流量调节阀以Δε₃％步幅减少阀的开度；每当持续ΔT秒满足Q_1X<Q₁时，第一流量调节阀就暂停减少开度，直到持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，第一流量调节阀就终止减少阀的开度；

其中，Q_1X为所述第一供液管路的实际流量值；K₁为比例系数；Q₁为所述第一消防炮的额定流量；Q_BX为增压泵的实际输出流量值。

在一些实施例中，所述阀开度调节装置包括：

第二阀开度调节模块，被构造为执行以下操作：当所述第二供液管路的实际流量值Q_2X≥K₂*Q₂时，第一流量调节阀自动打开并设定初始开度为Δε₁％；实时检测Q_2X和Q_BX的变化；在采样周期中每当持续ΔT秒满足Q_2X≥K₂*Q₂时，第一流量调节阀就以Δε₁％步幅增大阀的开度，每当持续ΔT秒满足Q_2X<Q₂时，第一流量调节阀就暂停开度增大；重复以上步骤，直到持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，第一流量调节阀就终止增加阀的开度；

其中，Q_2X为所述第二供液管路的实际流量值；Q₁为所述第一消防炮的额定流量；K₂为比例系数，Q₂为所述第二消防炮的额定流量；Q_BX为所述增压泵的输出流量，Q_BX为增压泵的实际输出流量值。

在一些实施例中，所述阀开度调节装置包括：

第三阀开度调节模块，被构造为执行以下操作：处于立体喷射模式下，当再次按下立体喷射按钮，所述立体喷射消防车的消防作业从立体喷射模式退出到非立体喷射模式，且当所述发动机转速减到怠速n₀时，根据记录的非立体喷射模式时第一流量调节阀和第二流量调节阀各自的打开状态，将当前所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀的开度状态调控到与记录的状态一致。

在一些实施例中，所述控制器被构造为判断立体喷射消防车当前的工作模式，并根据工作模式进行模块调用；其中，所述工作模式包括第一消防炮单独工作模式、第二消防炮单独工作模式、立体喷射模式。

本发明实施例还提供一种立体喷射消防车控制方法，采用本发明任一技术方案所提供的实现立体喷射消防车实现，所述控制方法包括以下步骤：

计算立体喷射消防车的增压泵工作压力和流量；

判断所述立体喷射消防车当前的工作模式；其中，所述工作模式包括第一消防炮单独工作模式、第二消防炮单独工作模式、立体喷射模式；

在需要从所述第一消防炮单独工作模式和所述第二消防炮单独工作模式的其中一种模式进入到立体喷射模式时，根据所述立体喷射消防车当前的工作模式，通过发动机加速控制装置调节发动机的转速，以调节所述第一供液管路和所述第二供液管路的流量。

在一些实施例中，所述根据所述立体喷射消防车当前的工作模式，通过发动机加速控制装置调节发动机的转速包括以下步骤：

如果所述立体喷射消防车当前处于第一消防炮单独工作模式，则调用所述发动机加速控制装置的第一加速模块，以将所述发动机的转速调节至第一消防炮单独工作所需要的数值；

当所述Q_1X≥K₁*Q₁时，同时调用所述立体喷射消防车的第一阀开度调节模块和第三加速模块，以将所述发动机的转速调节至立体喷射所需要的数值、所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀的开度调节至立体喷射所需要的数值；

当Q_BX≥Q_B时，停止所述第一阀开度调节模块和第三加速模块的操作；其中，所述Q_B为所述第一消防炮和所述第二消防炮的额定流量之和。

在一些实施例中，所述根据所述立体喷射消防车当前的工作模式，通过发动机加速控制装置调节发动机的转速包括以下步骤：

如果所述立体喷射消防车当前处于第二消防炮单独工作模式，则调用所述发动机加速控制装置的第二加速模块，以将所述发动机的转速调节至第二消防炮单独工作所需要的数值；

当所述Q_2X≥K₂*Q₂时，同时调用所述立体喷射消防车的第二阀开度调节模块和第四加速模块，以将所述发动机的转速调节至立体喷射所需要的数值、所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀的开度调节至立体喷射所需要的数值；

当Q_BX≥Q_B时，停止所述第二阀开度调节模块和第四加速模块的操作；其中，所述Q_B为所述第一消防炮和所述第二消防炮的额定流量之和。

在一些实施例中，采用下述方式判断所述立体喷射消防车当前的工作模式：

如果所述立体喷射消防车的第一流量调节阀处于打开状态，则所述立体喷射消防车当前的工作模式为第一消防炮单独工作模式；如果所述立体喷射消防车的第二流量调节阀处于打开状态，则所述立体喷射消防车当前的工作模式为第二消防炮单独工作模式。

在一些实施例中，立体喷射消防车控制方法还包括以下步骤：

在所述立体喷射消防车完成消防作业后，调用所述立体喷射消防车的减速模块，以停止发动机。

在一些实施例中，立体喷射消防车控制方法还包括以下步骤：

当所述立体喷射消防车处于立体喷射模式，则只能通过所述立体喷射消防车的阀开度调节装置调节所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀各自的开度。

在一些实施例中，立体喷射消防车控制方法还包括以下步骤：

当所述立体喷射消防车处于立体喷射模式，则禁止所述立体喷射消防车的臂架的变幅和伸缩动作。

上述技术方案提供的立体喷射消防车，其通过发动机加速控制装置实现了对立体喷射消防车的第一消防炮和第二消防炮的逻辑控制，满足了多个消防炮在高、低空不同布置方式下，进行立体喷射所必须的压力和流量自动、高效匹配，相比现有技术自动化程度更高、能够更快和更平稳从单炮独立喷射快速进入多炮的立体喷射，以及平顺地返回之前的喷射状态。并且，还实现了更好地、全方位扑救复杂情况下的大型火灾，适用于多功能多炮举高消防车在工业火灾现场大流量、高效、安全灭火。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明实施例提供的立体喷射消防车立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种布置形式的立体喷射消防车原理示意图；

图3为本发明实施例提供的第二种布置形式的立体喷射消防车原理示意图；

图4为本发明实施例提供的立体喷射消防车通用原理示意图；

图5为本发明实施例提供的立体喷射消防车控制方法流程示意图；

图6为本发明实施例提供的立体喷射消防车控制方法从第一消防炮单独工作模式进入到立体喷射模式的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的立体喷射消防车控制方法从第二消防炮单独工作模式进入到立体喷射模式的流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图7对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

下面先解释本文所使用的名词、术语和参数，在后文的实施例中，不再重复解释各个参数所代表的含义。

n₀为发动机怠速值，通过对立体喷射消防车进行喷射试验测定。

n₁为第一消防炮独立喷射额定流量时所需的发动机转速值，通过对立体喷射消防车进行喷射试验测定。

n_2X为第二消防炮在不同高度条件下独立喷射额定流量时所需发动机转速值，通过对立体喷射消防车进行喷射试验测定。

n_2max为第二消防炮在最大高度条件下独立喷射额定流量时所需发动机转速值，通过对立体喷射消防车进行喷射试验测定。

n_LX为当第二消防炮处于不同高度条件下立体喷射时所需发动机转速值，通过对立体喷射消防车进行喷射试验测定。

n_Lmax为当第二消防炮处于最大高度条件下立体喷射时所需发动机转速值，通过对立体喷射消防车进行喷射试验测定。

Q_1X为第一供液管路的实际流量值。

Q_BX为增压泵的实际输出流量值。

Q_2X为第二消防炮在不同高度条件下第二供液管路的实际流量值。

Q_n为各消防炮在最大作业高度时的额定流量，第一消防炮的额定流量为Q₁，第二消防炮的额定流量为Q₂。Q₁和Q₂通过对立体喷射消防车喷射试验确定。

Q_B为所有的第一消防炮和所有的第二消防炮的额定流量之和。Q_B通过对立体喷射消防车喷射试验确定。

h_nmax为第一消防炮和第二消防炮的各自最大作业高度，如果第一消防炮和第二消防炮的总数量为三个，则分别对应为h_1max、h_2max、h_3max。

H_n为各个消防炮在最大作业高度h_nmax独立喷射时所需增压泵的扬程。

P_B为增压泵的最大工作压力。P_BX为增压泵输出口管路压力检测值。

P_Bnmax为增压泵的输出压力。第一消防炮在额定流量Q₁喷射时对应的增压泵的输出压力为P_B1max，第二消防炮在额定流量Q₂喷射时对应的增压泵的输出压力为P_B2max。

P_YJnmax为各消防炮处于最大作业高度时各自对应的供液管路的管路压力损失。第一消防炮对应的管路压力损失为P_YJ1max，第二消防炮对应的管路压力损失为P_YJ2max。

P_hnmax为各消防炮处于最大作业高度时的扬程压力损失。第一消防炮对应的最大作业高度时的扬程压力损失为P_h1max，第二消防炮对应的最大作业高度时的扬程压力损失为P_h2max。

P_Gn为各消防炮在其额定流量下能够取得更好的喷射性能所需的额定压力。第一消防炮对应的额定流量下能够取得更好的喷射性能所需的额定压力为P_G1，第二消防炮对应的额定流量下能够取得更好的喷射性能所需的额定压力为P_G2。

参见图1至图4，下面先介绍立体喷射消防车的结构。本发明实施例提供一种立体喷射消防车，包括发动机1、第一消防炮2、第一供液管路3、第二消防炮4、第二供液管路5、增压泵6、控制器。第一供液管路3与第一消防炮2流体连通，以向第一消防炮2提供灭火剂。第二消防炮4处于工作状态下，第二消防炮4的工作高度高于第一消防炮2的工作高度，且第二消防炮4的工作高度可调节。第二供液管路5与第二消防炮4流体连通，以向第二消防炮4提供灭火剂。增压泵6与第一供液管路3和第二供液管路5均流体连通；增压泵6与发动机1驱动连接，以在发动机1的驱动下向第一供液管路3和第二供液管路5提供灭火剂。控制器包括发动机加速控制装置7，发动机加速控制装置7被构造为通过调节发动机1的转速来控制第一供液管路3和/或第二供液管路5的流量。

消防车还包括支腿系统22、回转系统21、底盘23、消防系统24、电控系统25等。通过底盘23实现消防车行走，将消防车停放在待灭火建筑/物质的适宜区域。通过支腿系统22支撑作用，实现上装(含臂架20等)在作业过程中，保证整车的稳定性。通过回转系统21实现臂架20相对于底盘23的回转。这些结构属于消防车的常规配置，本文不再详述。

消防车的罐体用于盛装灭火剂。第一消防炮2与罐体的顶部通过第一供液管路3连通，是位置比较低的消防炮，也称为“低空罐顶消防炮”。第二消防炮4位于消防车的臂架20头端，第二消防炮4与罐体通过第二供液管路5连通。第二消防炮4的位置比较高，也称为“高空臂架消防炮”。

参见图2，下面介绍流路部分。增压泵6既可以通过打开电动开关阀11从水罐12中取水增压，也可以通过增压泵进水口61从外界获得低压水后再增压。通过水罐进水口121向水罐12补充水。

泡沫混合单元13为文丘里管式负压泡沫比例混合系统，当只需要进行水灭火时，泡沫混合单元13不工作，泵出的高压力水不通过泡沫混合单元13。当需要喷射泡沫液时，泡沫混合单元13启动，泵出的高压力水通过泡沫混合单元13。泡沫混合单元13根据第一流量计14测量值，按比例抽吸泡沫罐18中泡沫液再注入增压泵6的入口，形成泡沫液供给。

第一流量调节阀8、第二流量调节阀9均采用电比例流量控制阀。该阀为直流电机驱动的球阀，通过控制输入4mA～20mA的电流，实现对阀0～100％开度比例的调控。第一流量调节阀8、第二流量调节阀9可以只设置一个。如果只设置一个，那么进入到立体喷射模式的途径就会随之减少。后文以第一流量调节阀8、第二流量调节阀9都设置为例进行说明。

继续参见图2，压力表16用于检测增压泵6的出口压力值P_BX。

第一流量计14用于检测增压泵6的出口流量Q_BX，第二流量计15用于检测第二供液管路5的流量Q_2X。因此，第一供液管路3的流量值Q_1X可由上述流量计测量后计算可得，即Q_1X＝Q_BX-Q_2X。

继续参见图2，伸缩式或铰接式水管17的具体结构由臂架20或梯架的机构型式确定。

本发明实施例提供的立体喷射消防车，属于前文介绍的第三类消防车。该车的特点是第一消防炮2和第二消防炮4的灭火剂供给系统共用一个增压泵6和小部分输送管路。但是各消防炮或者安装高度位置差异大，或者在喷射作业中其供液管路的管路压力损失差异大(注：是指各消防炮均在各自额定流量喷射条件下)，或者各消防炮达到额定流量所需的入口压力也存在较大差异。根据灭火实战的目得和效果，并受制于多管路消防系统的布置空间、车载动力系统驱动能力、增压泵6的泵送能力，现有的第三类立体喷射消防车的消防系统布置主要为以下两种形式。

参见图2，第一种布置形式为：低空布置1～2门第一消防炮2、高空布置1门第二消防炮4。第一消防炮2安装于车载罐体之上，各个第一消防炮2的安装高度、管路压力损失及额定流量及所需额定压力基本相同。第二消防炮4安装在臂架20头端上，臂架20上的灭火剂输送管路形式依据臂架20的展开方式为伸缩式或铰接式。臂架20具体可为箱型结构的组合臂架20或桁架结构的组合梯架。

参见图3，第二种布置形式为：低空布置1门第一消防炮2、高空布置1～2门第二消防炮4。第一消防炮2安装于车载罐体之上。第二消防炮4安装在臂架20头端上，臂架20上的灭火剂输送管路形式依据臂架20的展开方式为伸缩式或铰接式，各个第二消防炮4的安装高度、管路压力损失及额定流量及所需额定压力也基本相同。

本文实施例所提供的技术方案适用于上述的任何一种布置形式的消防车。并且，为了统一这两种布置形式的消防车，本文给出了图4所示的标准模型：即计算一个第一消防炮2和一个第二消防炮4的参数。如果实际产品是第一种布置形式的消防车，即具有两个第一消防炮2，那么两个第一消防炮2的结构、各自配套的第一供液管路3、以及本文介绍的第一流量调节阀8均基本相同。那么模型与实际产品的差异仅在于实际控制中增压泵6调速和流量匹配的具体数值不同，其控制逻辑和方法相同。如果实际产品是第二种布置形式的消防车，即具有两个第二消防炮4，那么两个第二消防炮4的结构、配套的第二供液管路5、以及本文介绍的第二流量调节阀9均基本相同。那么模型与实际产品的差异仅在于，实际控制中增压泵6调速和流量匹配的具体数值不同，其控制逻辑和方法相同。

图4所示的消防车的模型和图2、图3所示意的结构基本相同，差别在于，在图4中只示意了一个第一消防炮2和一个第二消防炮4。后文介绍的控制逻辑和计算方式，也是对一个第一消防炮2和一个第二消防炮4进行计算得到的。如果第一消防炮2、第二消防炮4的数量不止一个，则只需采用数量乘以计算得到的单个数值即可得到多个的流量数值，压力不变。

在介绍如何控制第一消防炮2和第二消防炮4的流量之前，先介绍增压泵6的连接关系特点以及如何计算增压泵6的参数。通过增压泵6控制第一供液管路3和第二供液管路5中的流量和压力，进而可以控制第一消防炮2和第二消防炮4各自的流量和压力。该立体喷射消防车是基于对第一流量调节阀8、第二流量调节阀9、发动机1转速等的反馈控制，给出发动机1在不同工况下的调速模式和控制逻辑，设计立体喷射的安全作业控制策略和方法，实现立体喷射过程中不同压力负载下、不同高度落差下的多个消防炮供液流量的合理分配和高效利用。增压泵6由发动机1通过取力器等变速机构机械驱动，增压泵6转速与发动机1转速有着确定的比例关系。因此，通过对发动机1转速的反馈控制就是对增压泵6流量和压力的控制。

本发明实施例提供的立体喷射消防车，如果想要实现立体喷射功能，首先要求增压泵6能够提供足够的流量和压力，以满足灭火剂输送系统中多个第一消防炮2和第二消防炮4同时工作时的压力和流量需求。本发明实施例提供的技术方案包含两个部分：一是为了满足多炮同时、立体喷射要求的增压泵6压力和流量的匹配计算方法。二是为了保证立体喷射时各消防炮流量和压力合理供应，设定的增压泵6调速和流量匹配的控制逻辑。

首先介绍第一部分：为了满足多炮同时、立体喷射要求的增压泵6压力和流量的匹配方法，以及在计算得到增压泵6压力和流量后，增压泵6的轴功率计算方法。

各第一消防炮2和第二消防炮4在喷射作业中，分别在最大作业高度h_nmax独立工作时，在各自额定流量Q_n喷射时，所需的增压泵6的输出压力为P_Bnmax。其中，P_Bnmax≥(P_YJnmax+P_hnmax+P_Gn)。

其中，P_YJnmax为各消防炮处于最大作业高度时的供液管路的管路压力损失，包含沿程压力损失和局部压力损失两部分。P_YJnmax根据供液管路的具体构造设计，按照已知的计算方法获得。P_hnmax为各消防炮处于最大作业高度时的扬程压力损失，其计算方法亦是已知的。P_Gn为各消防炮在其额定流量下能够取得更好的喷射性能所需的额定压力，具体数值由消防炮生产厂家试验测定。

增压泵6的最大工作压力P_B设定为上述计算中P_B1max、P_B2max…中的最大值。工作总流量Q_B为上述各消防炮额定流量之和，即：

N为第一消防炮2和第二消防炮4的总数量。

增压泵6的轴功率

其中：Q_n为各消防炮在最大作业高度h_nmax独立喷射时的额定流量，单位为m³/h。

H_n为各消防炮在最大作业高度h_nmax独立喷射时所需增压泵6的扬程。H_n可由前述增压泵6的输出压力P_Bnmax计算而得,即：1kpa＝0.102m水柱，H_n单位为m。

ρ为密度，数值为1000，单位为kg/m³。

ɡ为重力加速度，数值9.8，单位为m/s²。

η为增压泵效率，数值为0.6～0.85。

这样，根据该工况点(P_B，Q_B)及增压泵6的轴功率N_E，就可以选择增压泵6的型号规格以及合理匹配增加泵的驱动系统的功率、扭矩和转速。具体选择方法为行业已知技术，此处不做赘述。

下面介绍立体喷射消防车的工作模式和控制方法。

立体喷射消防车具有四种工作模式：单独第一消防炮2工作、单独第二消防炮4工作、从第一消防炮2工作状态进入到立体喷射模式、从第二消防炮4工作状态进入到立体喷射模式。所谓立体喷射模式是指位于不同高度的第一消防炮2和第二消防炮4均工作。

其中，单独第一消防炮2工作、单独第二消防炮4工作这两种模式也被称为非立体喷射模式。立体喷射消防车的第一消防炮2和第二消防炮4分别单独作业时(即非立体喷射模式的消防作业)，其操作流程基本类同现有的消防车。根据增压泵6中水来源的不同，具体操作控制可分成自吸和增压两种情况来简述。

第一种、增压泵6当作为自吸泵用于供水喷射时，操作步骤是：①消防车在合适位置停车，展开支腿系统，车辆就位准备作战，按下增压泵取力开关。②操控增压泵6的吸水管路打开，启动真空泵吸水。③增压泵6出水后，根据消防作业需求确定打开第一消防炮2或第二消防炮4的供液管路阀门。④根据所选喷射炮的额定流量，操作按键以手动或自动模式，调增发动机1油门，提高增压泵6转速，实现所选消防炮达到额定喷射状态所需要的压力和流量。

第二种、增压泵6当作外供水增压泵6用于供水喷射时，操作步骤是：①车辆在合适位置停车，展开支腿系统，车辆就位准备作战，联通外供水管路。②根据消防作业需求确定打开第一消防炮2或第二消防炮4的供液管路阀门；③按下增压泵取力开关；④根据所选喷射炮的额定流量，操作按键以手动或自动模式，调增发动机1油门，提高增压泵6转速，实现所选消防炮达到额定喷射状态所需要的压力和流量。

需要说明的是，本发明实施例提供的技术方案在非立体喷射模式下的消防作业与现有消防车的不同之处在于：

1、第一消防炮2和第二消防炮4各自供液管路中第一流量调节阀8和第二流量调节阀9均为电比例流量控制阀。

2、第一流量调节阀8和第二流量调节阀9分别由两个开关按钮操控。当开关按钮不处于开的状态信号输入时，第一流量调节阀8和第二流量调节阀9均为常闭状态。立体喷射消防车被配置为：在未进入立体喷射模式时，控制器只能接受任一按钮开的状态输入信号，其输出是控制对应阀完全打开，即100％开。也即：不允许同时打开第一流量调节阀8和第二流量调节阀9。如果想将另一个流量调节阀打开，必须先关前一个。在进入立体喷射模式时，控制器将自动记录上述非立体喷射模式时第一流量调节阀8和第二流量调节阀9各自的状态(即是处于打开状态、还是关闭状态)，并不再接受任一按钮开的状态输入信号。立体喷射模式下，第一流量调节阀8和第二流量调节阀9的开口度操控均转为由立体喷射的控制程序模块根据相应控制逻辑调用相应子程序模块实施，不可人为调节改变。当重新退出立体喷射模式时，控制器将自动调用发动机1的减速模块，将发动机1转速快速减到怠速n₀。减速速率以不会导致管路中出现“水锤”效应为宜。然后再根据前述已记录的非立体喷射模式时第一流量调节阀8和第二流量调节阀9各自的状态，将当前第一流量调节阀8和第二流量调节阀9实际开度状态调控到与记录的状态一致。在此之后，控制器才可以再次接受任一按钮开的状态输入信号。

为了能够更好地全方位扑救复杂情况下的大型火灾，立体喷射消防车常常需要第一消防炮2和第二消防炮4同时立体喷射灭火，即进入立体喷射模式。比如在处置石油储罐、化工装置类火灾，一方面需要第二消防炮4扑灭储罐内或化工装置顶端燃烧的明火，另一方面也需要第一消防炮2去喷射自身罐壁(或相邻罐壁)冷却降温或者是扑灭地面上的流淌火等。立体喷射消防车的消防系统在进行立体喷射作业时，与现有各消防炮独立操作的消防车消防系统和控制方式显著不同，立体喷射的消防作业分成两种情况，一是从第二消防炮4喷射进入到立体喷射模式；二是从第一消防炮2喷射进入到立体喷射模式。

在单独采用第一消防炮2、第二消防炮4灭火的情况下，其灭火剂的流量和压力控制相对简单。当要进入到立体喷射模式时，其控制策略比较复杂，下面将详加叙述非立体喷射模式和立体喷射模式下的控制方法。

为了便于理解，下面逐一介绍各种工况下如何调节发动机1的转速，上文已经介绍了，由于发动机1和增压泵6之前存在驱动连接关系，对发动机1转速的控制就是对增压泵6流量和压力的控制。

在第一消防炮2单独工作时，采用发动机加速控制装置7的第一加速模块71将发动机1的转速调节至所需要的数值。具体为：第一加速模块71，被构造为执行以下操作：控制发动机1转速在当前转速基础上，以Δω₁的步幅连续增速；实时检测第一供液管路3的实际流量值Q_1X；如果Q_1X<K₁*Q₁(即，Q_BX<(K₁*Q₁+Q_2X))，这说明第一供液管路3的实际流量值Q_1X还比较小，还未达到要求，此时持续增加发动机1转速。如果Q_1X≥K₁*Q₁，这说明第一供液管路3的实际流量值Q_1X比较大，已经达到要求，那么就停止增加发动机1转速。

其中，K₁为比例系数。在一些实施例中，K₁为1.05～1.1。Q₁为第一消防炮2的额定流量；Q_1X为第一供液管路3的实际流量值。Δω₁为设定值。

第一加速模块71执行完上述操作后，说明第一供液管路3充分达到了第一消防炮2的额定流量Q₁供应，此时发动机1转速已不小于第一消防炮2独立喷射额定流量时所需转速n₁。

在第二消防炮4单独工作时，采用第二加速模块72将发动机1的转速调节至所需要的数值。具体为：在一些实施例中，发动机加速控制装置7包括第二加速模块72，第二加速模块72被构造为执行以下操作：控制发动机1转速在当前转速基础上，以Δω₂的步幅连续增速；实时检测第二消防炮4在不同高度条件下第二供液管路5的实际流量值Q_2X；如果Q_2X<K₂*Q₂，持续增加发动机1转速；如果Q_2X≥K₂*Q₂，停止增加发动机1转速。

其中，Q_2X为第二供液管路5的实际流量值。K₂为比例系数。在一些实施例中，K₂为1～1.05。Q₂为第二消防炮4的额定流量。

第二加速模块72执行完上述操作后，第二消防炮4供液管路充分达到了第二消防炮4的额定流量Q₂供应，说明发动机1转速已不小于第二消防炮4处于不同高度条件下独立喷射额定流量时所需发动机1转速n_2X。

当要从第一消防炮单独工作模式进入到立体喷射模式时，采用第三加速模块73将发动机1的转速调节至所需要的数值。具体为：在一些实施例中，发动机加速控制装置7包括第三加速模块73，第三加速模块73被构造为执行以下操作：发动机1转速在当前基础上，实时检测第一供液管路3的实际流量值Q_1X；在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X<Q₁，即Q_BX<(Q₁+Q_2X)时，说明第一供液管路3内的流量还未达到额定值，所以控制发动机1自动以Δω₃的步幅增速。每当持续ΔT秒满足增压泵6的输出流量Q_BX≥(K₁*Q₁+Q_2X)时，说明增压泵6的输出流量已经接近目标值，此时发动机1就暂停增速。此时可以配合本文介绍的阀开度调节装置10给第二供液管路5分流。直到每当持续ΔT秒满足增压泵6的输出流量Q_BX≥(Q₁+Q₂)，即Q_BX≥Q_B时，发动机1就终止增速。

其中，Q₁为第一消防炮2的额定流量；K₁为比例系数；Q_2X为第二供液管路5的实际流量值，Q₂为第二消防炮4的额定流量；Q_BX为增压泵6的输出流量。

第三加速模块73执行完上述操作后，说明此时立体喷射的总流量已满足，发动机1转速已不小于立体喷射维持额定流量时所需发动机1转速n_LX。

当要从第二消防炮单独工作模式进入到立体喷射模式时，采用第四加速模块74将发动机1的转速调节至所需要的数值。具体为：在一些实施例中，发动机加速控制装置7包括第四加速模块74，第四加速模块74被构造为执行以下操作：发动机1转速在当前基础上，实时检测第二消防炮4在不同高度条件下第二供液管路5的实际流量值Q_2X。在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_2X<Q₂时，控制发动机1自动以Δω₄的步幅增速。每当持续ΔT秒满足Q_2X≥K₂*Q₂时，发动机1暂停增速。此时可以配合本文介绍的阀开度调节装置102给第一供液管路5分流。直到每当持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)，即Q_BX≥Q_B时，发动机1终止增速。

其中，Q_2X为第二供液管路5的实际流量值，Q₂为第二消防炮4的额定流量；K₂为比例系数，Q₂为第二消防炮4的额定流量；Q_BX为增压泵6的输出流量。

第四加速模块74执行完上述操作后，说明此时立体喷射的总流量已满足，发动机1转速已不小于第二消防炮4在不同高度条件下立体喷射维持额定流量时所需发动机1转速n_LX。

上述的第一加速模块71、第二加速模块72、第三加速模块73、第四加速模块74中，Δω₁、Δω₂、K₂、Δω₃、Δω₄、ΔT通过对立体喷射消防车喷射试验确定。

其中，Δω₁比如为100～200转/秒，具体比如为100转/秒、110转/秒、150转/秒、180转/秒、200转/秒等。

Δω₂比如为100～200转/秒，具体比如为100转/秒、120转/秒、150转/秒、180转/秒、200转/秒等。

Δω₃比如为50～150转/秒，具体比如为50转/秒、60转/秒、75转/秒、90转/秒等、100转/秒、120转/秒、150转/秒。

Δω₄比如为50～150转/秒，具体比如为50转/秒、70转/秒、75转/秒、80转/秒等、100转/秒、110转/秒、150转/秒。

在立体喷射消防车执行完成消防作业之后，需要退出立体喷射模式时，首先降低发动机1的转速。所以，在一些实施例中，立体喷射消防车还包括减速模块，减速模块被构造为执行以下操作：控制发动机1的转速在当前基础上，以Δω₅的步幅连续减速，减至发动机1怠速n₀停止。

Δω₅通过对立体喷射消防车喷射试验确定。Δω₅比如为150～200转/秒，具体比如为150转/秒、170转/秒、180转/秒、190转/秒、200转/秒等。

立体喷射消防车还包括第一流量调节阀8、第二流量调节阀9以及阀开度调节装置10。第一流量调节阀8设于第一供液管路3，以调节第一供液管路3的流量大小。第二流量调节阀9设于第二供液管路5，以调节第二供液管路5的流量大小。

在立体喷射模式下，第一消防炮2和第二消防炮4各自的流量并不是在第一流量调节阀8和第二流量调节阀9都在全开状态下同时达到，阀的开度需要根据设定的控制方法逐步调节，以达到所需要的开度。在一些实施例中，本发明实施例的技术方案提供了阀开度调节装置10。根据进入到立体喷射模式的不同，通过阀开度调节装置10执行不同的步骤，逐步达到各个阀所需要的开度，进而达到第一消防炮2和第二消防炮4所需要的流量。阀开度调节装置10与第一流量调节阀8和第二流量调节阀9均电连接，阀开度调节装置10被构造为执行以下操作：按照设定的调节幅度调节第一流量调节阀8和第二流量调节阀9各自的开度。

当从第一消防炮2工作模式进入到立体喷射模式，则采用第一阀开度调节模块101调节第一流量调节阀8、第二流量调节阀9各自的开度。具体地，第一阀开度调节模块101被构造为执行以下操作：当第一供液管路3的实际流量值Q_1X≥K₁*Q₁时，说明第一消防炮2的流量足够，此时可以给第二消防炮4开始分流。所以，第二流量调节阀9自动打开并设定初始开度为Δε₂％。实时检测Q_1X和Q_BX的变化；在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X≥K₁*Q₁时，说明第一消防炮2的流量还是足够的，第二流量调节阀9就以Δε₂％步幅增大阀的开度。每当持续ΔT秒满足Q_1X<Q₁时，说明第二消防炮4分流的流量过多，第二流量调节阀9就暂停增大开度。重复以上步骤，直到第二流量调节阀9达到全开。上述的第一阀开度调节模块101与前文介绍的发动机加速控制装置7的操作配合进行。

此后，在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X≥K₁*Q₁时，第一流量调节阀8以Δε₃％步幅减少阀的开度；每当持续ΔT秒满足Q_1X<Q₁时，第一流量调节阀8就暂停减少开度，直到持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，第一流量调节阀8就终止减少阀的开度。K₁为比例系数。说明此时立体喷射的总流量已满足，立体喷射工况下第一流量调节阀8、第二流量调节阀9开度匹配已完成。

上述第一阀开度调节模块101从第一流量调节阀8处于全开状态为起始点，采用先将第二流量调节阀9调节至全开状态、再缩小第一流量调节阀8开度的方式，使得增压泵6最终的实际输出流量值Q_BX达到所需要的数值，也使得第一消防炮2和第二消防炮4都能处于比较好灭火状态。

需要说明的是，第一阀开度调节模块101的动作和上文介绍的第一加速模块71、第二加速模块72、第三加速模块73、第四加速模块74的动作可以协调进行，即发动机1的转速调节与第一流量调节阀8、第二流量调节阀9各自的开度调节是协调进行的。

当从第二消防炮4工作模式进入到立体喷射模式，则采用第二阀开度调节模块102调节第一流量调节阀8、第二流量调节阀9各自的开度。第二阀开度调节模块102被构造为执行以下操作：当第二供液管路5的实际流量值Q_2X≥K₂*Q₂时，说明第一消防炮2的流量足够，此时可以给第一消防炮2分流，即自动打开第一流量调节阀8并设定初始开度为Δε₁％；实时检测Q_2X和Q_BX的变化；在采样周期中每当持续ΔT秒满足Q_2X≥K₂*Q₂时，说明第一消防炮2的流量足够，此时第一流量调节阀8就以Δε₁％步幅增大阀的开度；每当持续ΔT秒满足Q_2X<Q₂时，说明第一消防炮2分流的流量过多，第一流量调节阀8就暂停开度增大；重复以上步骤；直到持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，第一流量调节阀8就终止增加阀的开度。说明此时立体喷射的总流量已满足，立体喷射工况下第一流量调节阀8、第二流量调节阀9开度匹配已完成。此处，K₂为比例系数。

第二阀开度调节模块102从第二流量调节阀9处于全开状态为起始点，采用逐步增加第一流量调节阀8开度的方式，使得增压泵6最终的Q_BX达到所需要的数值，也使得第一消防炮2和第二消防炮4都能处于比较好灭火状态。

Δε₁％、Δε₂％、Δε₃％通过对立体喷射消防车喷射试验来设定。Δε₁％的取值范围比如为6％～10％。Δε₂％的取值范围比如为5％～8％。Δε₃％的取值范围比如为5％～10％。

在立体喷射消防车的消防作业完成之后，还可以采用第三阀开度调节模块将第一流量调节阀8、第二流量调节阀9的开度恢复到进入立体喷射模式之前的状态。具体地，第三阀开度调节模块被构造为执行以下操作：处于立体喷射模式下，当再次按下立体喷射按钮，立体喷射消防车的消防作业从立体喷射模式退出到非立体喷射模式，且当发动机1转速减到怠速n₀时，根据记录的非立体喷射模式时第一流量调节阀8和第二流量调节阀9各自的打开状态，将当前第一流量调节阀8和第二流量调节阀9的开度状态调控到与记录的状态一致。

在上文介绍的各个模块中，当增压泵6实际输出流量值Q_BX大于1.1倍的各个消防炮额定流量之和时，即Q_BX≥1.1(Q₁+Q₂)，控制系统自动打开安全阀19泄流。

在一些实施例中，立体喷射消防车的立体喷射按钮具有状态自锁和状态标识功能：当操作按钮处于“是”状态，按钮能保持其状态不变，指示灯亮；当操作按钮处于“非”状态，按钮能保持其状态不变，指示灯熄灭。

当立体喷射按钮被按下处于“是”状态时，控制器不再接受任一流量调节阀开关控制按钮的状态输入信号，只自动记录当前非立体喷射模式下第一流量调节阀8和第二流量调节阀9各自的打开状态。在立体喷射模式下，第一流量调节阀8和第二流量调节阀9的开口度操控均转为由上文介绍的阀开度调节装置10根据相应控制逻辑调用相应子程序模块实施。

当立体喷射按钮被再次按下处于“非”状态，控制器只有检测到当前第一流量调节阀8和第二流量调节阀9的实际开度状态与前述已记录的非立体喷射模式时第一流量调节阀8和第二流量调节阀9开闭状态一致时，才可以再次接受任一按钮开的状态输入信号。

在上述的各个实施例中，当增压泵6输出口管路压力检测值P_BX大于增压泵6的最大工作压力P_B的1.1倍时,即P_BX>1.1*P_B时(第二消防炮4在最大作业高度状态下额定流量喷射所需压力)，发动机1转速将被自动限制、不再增加，以提高立体喷射的可靠性。

当第一供液管路3的实际流量值Q_1X大于1.2倍第一消防炮2额定流量Q₁时，即Q_1X>1.2*Q₁，发动机1转速将被自动限制、不再增加。此处，1.2大于上文介绍的参数K₁的取值范围的上限值，目的在于设定一个更高的安全流量值为限，作为另一种控制策略，用以限制发动机转速超调，从而确保立体喷射操作的控制可靠性。

当第二消防炮4在不同高度条件下第二供液管路5的实际流量值Q_2X大于1.1倍第二消防炮4额定流量Q₂时，即Q_2X>1.1*Q₂，发动机1转速将被自动限制、不再增加。此处，1.1大于上文介绍的参数K₂的取值范围的上限值，目的在于设定一个更高的安全流量值为限，作为另一种控制策略，用以限制发动机转速超调，从而确保立体喷射操作的控制可靠性。

当立体喷射消防车处于立体喷射状态，手动油门调节操作优先。

上文介绍的各个模块的调用和操作，由控制器完成。控制器可以为立体喷射消防车已有的中控系统或者另外设置的控制器。具体地，控制器被构造为判断立体喷射消防车当前的工作模式，并根据工作模式进行模块调用；其中，工作模式包括第一消防炮单独工作模式、第二消防炮单独工作模式、立体喷射模式。此处的模块是指上文介绍的第一加速模块71、第二加速模块72、第三加速模块73、第四加速模块74、减速模块、第一阀开度调节模块101、第二阀开度调节模块102。具体调用的条件，本文接下来会结合控制方法作出详细的说明。

参见图5至图7，本发明实施例还提供一种立体喷射消防车控制方法，采用本发明任一技术方案所提供的实现立体喷射消防车实现，控制方法包括以下步骤：

步骤S100、计算立体喷射消防车的增压泵6工作压力和流量。

在上文中介绍了增压泵6的输出压力P_Bnmax和消防炮额定流量的计算方式，增压泵6工作压力取自计算得到的P_B1max、P_B2max…中的最大值。增压泵6的工作总流量Q_B为各消防炮额定流量之和，即：

N为第一消防炮2和第二消防炮4的总数量。具体计算方式参见上文介绍的内容，此处不再赘述。

步骤S200、判断立体喷射消防车当前的工作模式。其中，工作模式包括第一消防炮单独工作模式、第二消防炮单独工作模式。

第一消防炮单独工作模式是指单独采用第一消防炮2进行灭火作业，此时第二消防炮4不工作。第二消防炮单独工作模式是指单独采用第二消防炮4进行灭火作业，此时第一消防炮2不工作。

步骤S300、在需要进入到立体喷射模式时，根据立体喷射消防车当前的工作模式，通过发动机加速控制装置7调节发动机1的转速，以调节增压泵6的流量进而调节第一供液管路3和第二供液管路5的流量。

上文已经介绍了发动机1和增压泵6之间存在驱动连接关系，发动机1的转速直接影响到增压泵6的压力和流量。

参见图6，如果是从第一消防炮单独工作模式进入到立体喷射模式，则步骤S300具体包括以下步骤：

首先、如果立体喷射消防车当前处于第一消防炮单独工作模式，则调用发动机加速控制装置7的第一加速模块71。第一加速模块71使得发动机1的转速增加至使得第一消防炮2能够达到了额定流量Q₁供应，此时发动机1转速已不小于第一消防炮2独立喷射额定流量时所需转速n₁。

其次、当Q_1X≥K₁*Q₁时，同时调用立体喷射消防车的第一阀开度调节模块101和第三加速模块73。第一阀开度调节模块101采用设定的逻辑先增加第二流量调节阀9的开度至使得第二流量调节阀9全开，然后再按照设定的方法缩小第一流量调节阀8的开度，以使得整个立体喷射消防车处于最佳的灭火状态。

复次、当Q_BX≥Q_B时，停止第一阀开度调节模块101和第三加速模块73的操作。其中，Q_B为第一消防炮2和第二消防炮4的额定流量之和。在增压泵6的实际输出流量值大于等于所有的第一消防炮2和所有的第二消防炮4的额定流量之和时，不再调节第一流量调节阀8、第二流量调节阀9各自的开度，而是维持各个阀的开度，使得整个立体喷射消防车处于最佳的灭火状态。

参见图7，如果是从第二消防炮单独工作模式进入到立体喷射模式，则步骤S300具体包括以下步骤：

首先、如果立体喷射消防车当前处于第二消防炮单独工作模式，则调用发动机加速控制装置7的第二加速模块72。第二加速模块72所执行的具体操作参见上文所介绍的内容，此处不再赘述。通过第二加速模块72使得发动机1的转速调节至所需要的数值，也就使得增压泵6的转速先满足第二消防炮4单独工作所需要的最大压力和流量。第二加速模块72执行完上述操作后，第二消防炮4供液管路充分达到了第二消防炮4的额定流量Q₂供应，说明发动机1转速已不小于第二消防炮4处于不同高度条件下独立喷射额定流量时所需发动机1转速n_2X。

其次、当Q_2X≥K₂*Q₂时，同时调用立体喷射消防车的第二阀开度调节模块102和第四加速模块74。第二阀开度调节模块102和第四加速模块74所执行的具体操作参见上文所介绍的内容，此处不再赘述。第二阀开度调节模块102在保持第二流量调节阀9开度的前提下，将第一流量调节阀8的开度调节至最佳开度，该最佳开度不一定是第一流量调节阀8处于全开状态，但是是整个立体喷射消防车消防性能最佳的状态。第四加速模块74配合第二阀开度调节模块102的操作，使得在增加第一流量调节阀8开度的过程中，增压泵6所提供的流量和压力满足第一消防炮2、第二消防炮4共同的需求。

复次、当Q_BX≥Q_B时，停止第二阀开度调节模块102和第四加速模块74的操作。其中，Q_B为第一消防炮2和第二消防炮4的额定流量之和。在增压泵6的实际输出流量值大于等于所有的第一消防炮2和所有的第二消防炮4的额定流量之和时，不再调节第一流量调节阀8、第二流量调节阀9各自的开度，而是维持各个阀的开度，使得整个立体喷射消防车处于最佳的灭火状态。

在上述的各个实施例中，采用下述方式判断立体喷射消防车当前的工作模式：如果立体喷射消防车的第一流量调节阀8处于打开状态，则立体喷射消防车当前的工作模式为第一消防炮单独工作模式；如果立体喷射消防车的第二流量调节阀9处于打开状态，则立体喷射消防车当前的工作模式为第二消防炮单独工作模式。

在一些实施例中，立体喷射消防车控制方法还包括以下步骤：

步骤S400、在立体喷射消防车完成消防作业后，调用立体喷射消防车的减速模块，以停止发动机1。

在一些实施例中，立体喷射消防车控制方法还包括以下步骤，以保证灭火操作的安全性：当立体喷射消防车处于立体喷射模式，则只能通过立体喷射消防车的阀开度调节装置10调节第一流量调节阀8和第二流量调节阀9各自的开度。

在一些实施例中，立体喷射消防车控制方法还包括以下步骤，以保证灭火操作的安全性：当立体喷射消防车处于立体喷射模式，则禁止立体喷射消防车的臂架20的变幅和伸缩动作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (18)

1.一种立体喷射消防车，其特征在于，包括：

发动机(1)；

第一消防炮(2)；

第一供液管路(3)，与所述第一消防炮(2)流体连通，以向所述第一消防炮(2)提供灭火剂；

第二消防炮(4)，处于工作状态下，所述第二消防炮(4)的工作高度高于所述第一消防炮(2)的工作高度，且所述第二消防炮(4)的工作高度可调节；

第二供液管路(5)，与所述第二消防炮(4)流体连通，以向所述第二消防炮(4)提供灭火剂；

增压泵(6)，与所述第一供液管路(3)和所述第二供液管路(5)均流体连通；所述增压泵(6)与所述发动机(1)驱动连接，以在所述发动机(1)的驱动下向所述第一供液管路(3)和所述第二供液管路(5)提供灭火剂；以及

控制器，包括发动机加速控制装置(7)，所述发动机加速控制装置(7)被构造为通过调节所述发动机(1)的转速来控制所述第一供液管路(3)和/或第二供液管路(5)的流量；其中，所述发动机加速控制装置(7)包括第三加速模块(73)和/或第四加速模块(74)；

当从第一消防炮单独工作模式进入到立体喷射模式时，采用所述第三加速模块(73)；所述第三加速模块(73)被构造为执行以下操作：所述发动机(1)转速在当前基础上，实时检测所述第一供液管路(3)的实际流量值Q_1X；在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X＜Q₁时，控制所述发动机(1)以Δω₃的步幅增速；每当持续ΔT秒满足所述增压泵(6)的输出流量Q_BX≥(K₁*Q₁+Q_2X)时，所述发动机(1)就暂停增速；直到每当持续ΔT秒满足所述增压泵(6)的输出流量Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，所述发动机(1)就终止增速；其中，Q₁为所述第一消防炮(2)的额定流量；K₁为比例系数；Q_2X为所述第二供液管路(5)的实际流量值，Q₂为所述第二消防炮(4)的额定流量；Q_BX为所述增压泵(6)的输出流量；

当从第二消防炮单独工作模式进入到立体喷射模式时，采用所述第四加速模块(74)；所述第四加速模块(74)被构造为执行以下操作；所述发动机(1)转速在当前基础上，实时检测所述第二消防炮(4)在不同高度条件下所述第二供液管路(5)的实际流量值Q_2X；在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_2X＜Q₂时，控制所述发动机(1)自动以Δω₄的步幅增速；每当持续ΔT秒满足Q_2X≥K₂*Q₂时，所述发动机(1)暂停增速；直到每当持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，所述发动机(1)终止增速；其中，K₂为比例系数。

2.根据权利要求1所述的立体喷射消防车，其特征在于，所述发动机加速控制装置(7)包括：

第一加速模块(71)，被构造为执行以下操作：控制所述发动机(1)转速在当前转速基础上，以Δω₁的步幅连续增速；实时检测所述第一供液管路(3)的实际流量值Q_1X；如果Q_1X＜K₁*Q₁，持续增加所述发动机(1)转速；如果Q_1X≥K₁*Q₁，停止增加所述发动机(1)转速；

其中，K₁为比例系数；Q₁为所述第一消防炮(2)的额定流量；Q_1X为第一供液管路(3)的实际流量值，Δω₁为设定值。

3.根据权利要求2所述的立体喷射消防车，其特征在于，K₁为1.05～1.1。

4.根据权利要求1所述的立体喷射消防车，其特征在于，所述发动机加速控制装置(7)包括：

第二加速模块(72)，被构造为执行以下操作：控制所述发动机(1)转速在当前转速基础上，以Δω₂的步幅连续增速；实时检测所述第二消防炮(4)在不同高度条件下所述第二供液管路(5)的实际流量值Q_2X；如果Q_2X＜K₂*Q₂，持续增加所述发动机(1)转速；如果Q_2X≥K₂*Q₂，停止增加所述发动机(1)转速；

其中，Q_2X为所述第二供液管路(5)的实际流量值；K₂为比例系数，Q₂为所述第二消防炮(4)的额定流量。

5.根据权利要求4所述的立体喷射消防车，其特征在于，K₂为1～1.05。

6.根据权利要求1所述的立体喷射消防车，其特征在于，还包括：

减速模块，被构造为执行以下操作：控制所述发动机(1)的转速在当前基础上，以Δω₅的步幅连续减速，减至所述发动机(1)怠速n₀停止。

7.根据权利要求1所述的立体喷射消防车，其特征在于，还包括：

第一流量调节阀(8)，设于所述第一供液管路(3)，以调节所述第一供液管路(3)的流量大小；和/或

第二流量调节阀(9)，设于所述第二供液管路(5)，以调节所述第二供液管路(5)的流量大小；

所述控制器还包括阀开度调节装置(10)，所述阀开度调节装置(10)与所述第一流量调节阀(8)和所述第二流量调节阀(9)均电连接，所述阀开度调节装置(10)被构造为执行以下操作：按照设定的调节幅度调节所述第一流量调节阀(8)和所述第二流量调节阀(9)各自的开度。

8.根据权利要求7所述的立体喷射消防车，其特征在于，所述阀开度调节装置(10)包括：

第一阀开度调节模块(101)，被构造为执行以下操作：当所述第一供液管路(3)的实际流量值Q_1X≥K₁*Q₁时，所述第二流量调节阀(9)自动打开并设定初始开度为Δε₂％；实时检测Q_1X和Q_BX的变化；在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X≥K₁*Q₁时，所述第二流量调节阀(9)就以Δε₂％步幅增大阀的开度；每当持续ΔT秒满足Q_1X＜Q₁时，所述第二流量调节阀(9)就暂停增大开度；重复以上操作，直到所述第二流量调节阀(9)达到全开；此后，在采样周期内每当持续ΔT秒满足Q_1X≥K₁*Q₁时，所述第一流量调节阀(8)以Δε₃％步幅减少阀的开度；每当持续ΔT秒满足Q_1X＜Q₁时，所述第一流量调节阀(8)就暂停减少开度，直到持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，所述第一流量调节阀(8)就终止减少阀的开度；

其中，Q_1X为所述第一供液管路(3)的实际流量值；K₁为比例系数；Q₁为所述第一消防炮(2)的额定流量；Q_BX为增压泵(6)的实际输出流量值。

9.根据权利要求7所述的立体喷射消防车，其特征在于，所述阀开度调节装置(10)包括：

第二阀开度调节模块(102)，被构造为执行以下操作：当所述第二供液管路(5)的实际流量值Q_2X≥K₂*Q₂时，所述第一流量调节阀(8)自动打开并设定初始开度为Δε₁％；实时检测Q_2X和Q_BX的变化；在采样周期中每当持续ΔT秒满足Q_2X≥K₂*Q₂时，所述第一流量调节阀(8)就以Δε₁％步幅增大阀的开度，每当持续ΔT秒满足Q_2X＜Q₂时，所述第一流量调节阀(8)就暂停开度增大；重复以上操作，直到持续ΔT秒满足Q_BX≥(Q₁+Q₂)时，第一流量调节阀(8)就终止增加阀的开度；

其中，Q_2X为所述第二供液管路(5)的实际流量值；Q₁为所述第一消防炮(2)的额定流量；K₂为比例系数，Q₂为所述第二消防炮(4)的额定流量；Q_BX为所述增压泵(6)的输出流量，Q_BX为增压泵(6)的实际输出流量值。

10.根据权利要求7所述的立体喷射消防车，其特征在于，所述阀开度调节装置(10)包括：

第三阀开度调节模块，被构造为执行以下操作：处于立体喷射模式下，当所述立体喷射消防车的消防作业从立体喷射模式退出到非立体喷射模式；当所述发动机(1)转速减到怠速n₀时，根据记录的非立体喷射模式时所述第一流量调节阀(8)和所述第二流量调节阀(9)各自的打开状态，将当前所述第一流量调节阀(8)和所述第二流量调节阀(9)的开度状态调控到与记录的状态一致。

11.根据权利要求2～10任一所述的立体喷射消防车，其特征在于，所述控制器被构造为判断立体喷射消防车当前的工作模式，并根据工作模式进行模块调用；其中，所述工作模式包括第一消防炮单独工作模式、第二消防炮单独工作模式、立体喷射模式。

12.一种立体喷射消防车控制方法，其特征在于，采用权利要求1～11任一所述的立体喷射消防车实现，所述控制方法包括以下步骤：

计算所述立体喷射消防车的增压泵(6)工作压力和流量；

判断所述立体喷射消防车当前的工作模式；其中，所述工作模式包括第一消防炮单独工作模式、第二消防炮单独工作模式、立体喷射模式；

在需要从所述第一消防炮单独工作模式和所述第二消防炮单独工作模式的其中一种模式进入到立体喷射模式时，根据所述立体喷射消防车当前的工作模式，通过所述发动机加速控制装置(7)调节发动机(1)的转速，以调节所述第一供液管路(3)和所述第二供液管路(5)的流量。

13.根据权利要求12所述的立体喷射消防车控制方法，其特征在于，

如果所述立体喷射消防车当前处于第一消防炮单独工作模式，则调用所述发动机加速控制装置(7)的第一加速模块(71)，以将所述发动机(1)的转速调节至第一消防炮(2)单独工作所需要的数值；

当Q_1X≥K₁*Q₁时，同时调用所述立体喷射消防车的第一阀开度调节模块(101)和第三加速模块(73)，以将所述发动机(1)的转速调节至立体喷射所需要的数值、第一流量调节阀(8)和第二流量调节阀(9)的开度调节至立体喷射所需要的数值；

当Q_BX≥Q_B时，停止所述第一阀开度调节模块(101)和第三加速模块(73)的操作；其中，所述Q_B为所述第一消防炮(2)和所述第二消防炮(4)的额定流量之和。

14.根据权利要求12所述的立体喷射消防车控制方法，其特征在于，

如果所述立体喷射消防车当前处于第二消防炮单独工作模式，则调用所述发动机加速控制装置(7)的第二加速模块(72)，以将所述发动机(1)的转速调节至第二消防炮(4)单独工作所需要的数值；

当Q_2X≥K₂*Q₂时，同时调用所述立体喷射消防车的第二阀开度调节模块(102)和第四加速模块(74)，以将所述发动机(1)的转速调节至立体喷射所需要的数值、第一流量调节阀(8)和第二流量调节阀(9)的开度调节至立体喷射所需要的数值；

当Q_BX≥Q_B时，停止所述第二阀开度调节模块(102)和第四加速模块(74)的操作；其中，所述Q_B为所述第一消防炮(2)和所述第二消防炮(4)的额定流量之和。

15.根据权利要求12所述的立体喷射消防车控制方法，其特征在于，采用下述方式判断所述立体喷射消防车当前的工作模式：

如果所述立体喷射消防车的第一流量调节阀(8)处于打开状态，则所述立体喷射消防车当前的工作模式为第一消防炮单独工作模式；如果所述立体喷射消防车的第二流量调节阀(9)处于打开状态，则所述立体喷射消防车当前的工作模式为第二消防炮单独工作模式。

16.根据权利要求12所述的立体喷射消防车控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述立体喷射消防车完成消防作业后，调用所述立体喷射消防车的减速模块，以停止发动机(1)。

17.根据权利要求12所述的立体喷射消防车控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当所述立体喷射消防车处于立体喷射模式，则只能通过所述立体喷射消防车的阀开度调节装置(10)调节第一流量调节阀(8)和第二流量调节阀(9)各自的开度。

18.根据权利要求12所述的立体喷射消防车控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当所述立体喷射消防车处于立体喷射模式，则禁止所述立体喷射消防车的臂架(20)的变幅和伸缩动作。

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