CN115105779A - 一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的装置和方法 - Google Patents

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张晓宾
朱阳陈
徐亮
吴刘锁
罗剑飞
王志刚
李广军
张以臣
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Abstract

本发明的一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的装置和方法，包括涡扇炮本体，涡扇炮本体上连接有涡扇炮控制器，所述涡扇炮本体上还连接有控制装置以及驱动涡扇炮本体的液压系统，控制装置与涡扇炮控制器连接；在涡扇炮本体上下左右四个方位均匀布置4个火焰探测器，所述火焰探测器的轴线与涡扇炮本体的轴线平行，所述火焰探测器和控制装置连接；所述涡扇炮本体上还连接有角度传感器，所述角度传感器与涡扇炮控制器连接。

Description

一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的装置和方法
技术领域
本发明属于消防技术领域，尤其涉及一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的装置和方法。
背景技术
涡扇泡沫细水雾是一种高效灭火技术，该技术利用泵组将水和泡沫原液按比例混合后经细水雾喷头，再经涡扇大力吹射，在较高压力下分解为更小的雾滴进行灭火。结构简单、操作简便、混合精度高、稳定性高、经济性好、设备使用寿命长、可实时混合灭火液，通过涡扇将喷头喷出大面积的泡沫细水雾快速的覆盖到火灾区域，而完成快速灭火的涡扇泡沫细水雾灭火系统。
涡扇炮灭火系统作为消防灭火设施具有很强的优势，实现涡扇炮精准朝向火源的自动控制方法就尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的装置和方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的装置，包括涡扇炮本体，涡扇炮本体上连接有涡扇炮控制器，所述涡扇炮本体上还连接有控制装置以及驱动涡扇炮本体的液压系统，控制装置与涡扇炮控制器连接；在涡扇炮本体上下左右四个方位均匀布置4个火焰探测器，所述火焰探测器的轴线与涡扇炮本体的轴线平行，所述火焰探测器和控制装置连接；所述涡扇炮本体上还连接有角度传感器，所述角度传感器与涡扇炮控制器连接。
一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的方法，包括如下步骤：
步骤1，探测器具有探测边界，包括左边界和右边界，左边界和右边界之间为探测器的视角范围；当在探测器视角范围内有火源时，探测器会发出一个开关量的火警信号；
步骤2，设涡扇炮本体上下两个方位的火焰探测器分别为1号探测器和2号探测器，间距为涡扇炮口的直径D，用于判定涡扇炮在竖直方向是否正对火源；设涡扇炮本体左右两个方位的火焰探测器分为3号探测器和4号探测器，间距为涡扇炮口的直径D，用于判定涡扇炮在水平方向是否正对火源；
步骤3，从俯视角度观察涡扇炮本体，让涡扇炮本体顺时针转动到极限位置，设为左极限，角度设为0度，然后让涡扇炮本体逆时针转动到极限位置，设为右极限；
步骤4，在距离涡扇炮本体L处设置一处火源，并且由涡扇炮的实际使用场景得知，L远大于D，从而探测器和涡扇炮本体看作一点；
步骤5，让涡扇炮本体从左极限开始转动，火源首先进入探测器的右边界，此时，4号探测器发现火源，记录此时涡扇炮本体的水平位置角度为W1；然后，复位4号探测器的火警信号，将涡扇炮本体从右基线开始转动，直至4号探测器的左边界检测到火源，记录涡扇炮本体的水平位置为W2；
从而，4号探测器获取火源的水平位置角度为：
W右=（W1+（W2-W1)/2））=（W1+W2）/2；
按照4号探测器的获取火源位置的方法，测算出3号探测器获取火源的水平位置角度为W左；取W右和W左的平均值为火源的最终的水平位置角度W水平；
步骤6，按照步骤3到步骤5的测算方法，测算出1号探测器和2号探测器获取火源的垂直位置角度分别为W上和W下；取W上和W下的平均值为火源的最终的垂直位置角度W垂直；从而，涡扇炮本体的最终位置角度为（W水平，W垂直）。
进一步的，步骤5和步骤6中，W水平和W垂直为精准的火源位置数据，但是在实际应用中，以4号探测器为例，若4号探测器无法同时获取W1和W2两个数据，则4号探测器的数据不能作为火源角度位置的数据依据；函数表示为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
；
进一步的，步骤5和步骤6中，W水平和W垂直为精准的火源位置数据，但是在实际应用中，以3号探测器和4号探测器为例，若3号探测器和4号探测器其中一个探测器故障，则以另一个探测器获取的火源位置为涡扇炮本体的水平位置角度值；若3号探测器和4号探测器均故障，则不能作为火源角度位置的数据依据，函数表示为：
Figure 883964DEST_PATH_IMAGE002
。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、目前，涡扇炮在消防上的应用案例较少，相应的针对涡扇炮的一些技术应用也很少。本方案在一定程度上，或者说是对涡扇炮控制技术，消防领域的完善和补充。
2、火焰探测器是一种成熟的产品。目前在社会的上典型应用场所包括但不局限于航空航天，石化，制药业，发电，仓储等各个领域。产品种类丰富多样，功能安全可靠。我国有很多优秀的火焰探测器生产厂家，核心技术国产化。由此可见，设备来源丰富。火焰探测器在实际应用中有很大的便捷性，维护简单，对接触使用人员专业素质要求低。
3、本技术方案组成单元的主要设备独立性很高。组成单元只需简单的线路连接，就可满足本技术方案所描述的功能。在本方案的基础上，当有部分单元性能改动或提升时，不会因此要对其他连接单元进行改动或提升而造成继续应用本技术方案的一系列改造工作。
附图说明
图1为本实施例的整体结构示意图；
图2为单个火焰探测器探测火源的情形1；
图3为单个火焰探测器探测火源的情形2；
图4为单个火焰探测器探测火源的情形3；
图5为火焰探测器安装位置图；
图6为4号探测器右边界检测到火源时的位置关系图；
图7为4号探测器左边界检测到火源时的位置关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的装置，如图1所示，包括涡扇炮本体，涡扇炮本体上连接有涡扇炮控制器，所述涡扇炮本体上还连接有控制装置以及驱动涡扇炮本体的液压系统，液压系统与涡扇炮本体之间机械联动，控制装置与涡扇炮控制器连接；在涡扇炮本体上下左右四个方位均匀布置4个火焰探测器，所述火焰探测器的轴线与涡扇炮本体的轴线平行，所述火焰探测器和控制装置连接；所述涡扇炮本体上还连接有角度传感器，所述角度传感器与涡扇炮控制器连接。
主要结构说明：
火焰探测器，直流电源供电。火焰探测器探测火源具有一定的视角范围，当在火焰探测器视角范围内有火源时，火焰探测器会开出一个开关量的火警信号。
如图2、3和4所示，情形1和情形2，探测器均会开出火警信号。当是情形3时，探测器不会开出火警信号。
涡扇炮控制器，是涡扇炮灭火系统的控制中心，通过处理火警信号和涡扇炮本体的位置角度数据（由角度传感器测得），控制涡扇炮本体进行俯、仰、左转和右转。
涡扇炮本体和液压驱动系统是接线连接，角度传感器和火焰探测器安装在涡扇炮本体上。其中，角度传感器是涡扇炮本体的固有配置。
一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的方法，如图5、6和7所示，包括如下步骤：
步骤1，探测器具有探测边界，包括左边界和右边界，左边界和右边界之间为探测器的视角范围；当在探测器视角范围内有火源时，探测器会发出一个开关量的火警信号；
步骤2，设涡扇炮本体上下两个方位的火焰探测器分别为1号探测器和2号探测器，间距为涡扇炮本体口的直径D，用于判定涡扇炮本体在竖直方向是否正对火源；设涡扇炮本体左右两个方位的火焰探测器分为3号探测器和4号探测器，间距为涡扇炮本体口的直径D，用于判定涡扇炮本体在水平方向是否正对火源；
步骤3，从俯视角度观察涡扇炮本体，让涡扇炮本体顺时针转动到极限位置，设为左极限，角度设为0度，然后让涡扇炮本体逆时针转动到极限位置，设为右极限；
步骤4，在距离涡扇炮本体L处设置一处火源，并且由涡扇炮本体的实际使用场景得知，L远大于D，从而探测器和涡扇炮本体看作一点；
步骤5，让涡扇炮本体从左极限开始转动，火源首先进入探测器的右边界，此时，4号探测器发现火源，记录此时涡扇炮本体的水平位置角度为W1；然后，复位4号探测器的火警信号，将涡扇炮本体从右基线开始转动，直至4号探测器的左边界检测到火源，记录涡扇炮本体的水平位置为W2；
从而，4号探测器获取火源的水平位置角度为：
W右=（W1+（W2-W1)/2））=（W1+W2）/2；
按照4号探测器的获取火源位置的方法，测算出3号探测器获取火源的水平位置角度为W左；取W右和W左的平均值为火源的最终的水平位置角度W水平；
步骤6，按照步骤3到步骤5的测算方法，测算出1号探测器和2号探测器获取火源的垂直位置角度分别为W上和W下；取W上和W下的平均值为火源的最终的垂直位置角度W垂直；从而，涡扇炮本体的最终位置角度为（W水平，W垂直）；
步骤5和步骤6中，W水平和W垂直为精准的火源位置数据，但是在实际应用中，以4号探测器为例，若4号探测器无法同时获取W1和W2两个数据，则4号探测器的数据不能作为火源角度位置的数据依据；函数表示为：
Figure 132543DEST_PATH_IMAGE001
；
表1 单个探测器位置角度数据情形
Figure DEST_PATH_IMAGE003
在表1中，情形1表示获得了完成的数据，根据有效的W1和W2得到了火源位置角度W右的数值。
在表1中，情形2、情形3和情形4未获得完整的有效的W1和W2值，表示探测器可能会出现因探测器故障，环境干扰等因素出现火源位置数据错误或者异常情形。以上3种情形的数据，不能作为火源角度位置的数据依据。
步骤5和步骤6中，W水平和W垂直为精准的火源位置数据，但是在实际应用中，以3号探测器和4号探测器为例，若3号探测器和4号探测器其中一个探测器故障，则以另一个探测器获取的火源位置为涡扇炮本体的水平位置角度值；若3号探测器和4号探测器均故障，则不能作为火源角度位置的数据依据，函数表示为：
Figure 183544DEST_PATH_IMAGE004
；
表2 组合探测器位置角度数据的几种情形
Figure DEST_PATH_IMAGE005
在表2中，情形1表示两个探测器的位置角度数据均如同表1情形1所示，是完整的，所以可以计算得到水平位置角度。
在表2中，情形2和情形3相同，都是只有一个探测器获得了完整的数据。根据单个探测器获得的火源位置作为源相对于涡扇炮本体的水平位置角度值。
在表2中，情形4表示两个探测器均未能获得位置角度数据。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的装置，其特征在于：包括涡扇炮本体，涡扇炮本体上连接有涡扇炮控制器，所述涡扇炮本体上还连接有控制装置以及驱动涡扇炮本体的液压系统，控制装置与涡扇炮控制器连接；在涡扇炮本体上下左右四个方位均匀布置4个火焰探测器，所述火焰探测器的轴线与涡扇炮本体的轴线平行，所述火焰探测器和控制装置连接；所述涡扇炮本体上还连接有角度传感器，所述角度传感器与涡扇炮控制器连接。
2.一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，探测器具有探测边界，包括左边界和右边界，左边界和右边界之间为探测器的视角范围；当在探测器视角范围内有火源时，探测器会发出一个开关量的火警信号；
步骤2，设涡扇炮本体上下两个方位的火焰探测器分别为1号探测器和2号探测器，间距为涡扇炮口的直径D，用于判定涡扇炮在竖直方向是否正对火源；设涡扇炮本体左右两个方位的火焰探测器分为3号探测器和4号探测器，间距为涡扇炮口的直径D，用于判定涡扇炮在水平方向是否正对火源；
步骤3，从俯视角度观察涡扇炮本体，让涡扇炮本体顺时针转动到极限位置，设为左极限，角度设为0度，然后让涡扇炮本体逆时针转动到极限位置，设为右极限；
步骤4，在距离涡扇炮本体L处设置一处火源，并且由涡扇炮的实际使用场景得知，L远大于D，从而探测器和涡扇炮本体看作一点；
步骤5，让涡扇炮本体从左极限开始转动，火源首先进入探测器的右边界，此时，4号探测器发现火源，记录此时涡扇炮本体的水平位置角度为W1；然后，复位4号探测器的火警信号，将涡扇炮本体从右基线开始转动，直至4号探测器的左边界检测到火源，记录涡扇炮本体的水平位置为W2；
从而，4号探测器获取火源的水平位置角度为：
W右=（W1+（W2-W1)/2））=（W1+W2）/2；
按照4号探测器的获取火源位置的方法，测算出3号探测器获取火源的水平位置角度为W左；取W右和W左的平均值为火源的最终的水平位置角度W水平；
步骤6，按照步骤3到步骤5的测算方法，测算出1号探测器和2号探测器获取火源的垂直位置角度分别为W上和W下；取W上和W下的平均值为火源的最终的垂直位置角度W垂直；从而，涡扇炮本体的最终位置角度为（W水平，W垂直）。
3.根据权利要求2所述的一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的方法，其特征在于：步骤5和步骤6中，W水平和W垂直为精准的火源位置数据，但是在实际应用中，以4号探测器为例，若4号探测器无法同时获取W1和W2两个数据，则4号探测器的数据不能作为火源角度位置的数据依据；函数表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
4.根据权利要求2所述的一种基于火焰探测器实现涡扇炮定位火源的方法，其特征在于：步骤5和步骤6中，W水平和W垂直为精准的火源位置数据，但是在实际应用中，以3号探测器和4号探测器为例，若3号探测器和4号探测器其中一个探测器故障，则以另一个探测器获取的火源位置为涡扇炮本体的水平位置角度值；若3号探测器和4号探测器均故障，则不能作为火源角度位置的数据依据，函数表示为：
Figure 476448DEST_PATH_IMAGE002
。
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