CN203710582U - 一种消防车安全作业范围保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种消防车安全作业范围保护装置，包括伸缩臂角度传感器、伸缩臂长度传感器和控制器，伸缩臂角度传感器设置在伸缩臂与转台的铰点位置，检测伸缩臂与水平面的夹角，伸缩臂起升时伸缩臂角度传感器产生的变化信号输入到控制器；伸缩臂角度传感器设置在伸缩臂的侧壁，检测伸缩臂长度，其一端固定在伸缩臂的第一节臂，伸缩臂长度传感器的拉线座固定在伸缩臂第二节臂，第二节臂伸展时伸缩臂长度传感器把信号输入控制器；控制器与伸缩臂角度传感器和伸缩臂长度传感器连接，控制伸缩臂的收缩。本实用新型实现方式简单，调试更方便快速，效率较高。

Description

一种消防车安全作业范围保护装置

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种消防车安全作业范围保护装置。 

背景技术

消防车在进行消防作业时需要起升伸缩臂到一定高度，转台回转到需要救援的方向，进行灭火救援工作。如何保证转台、伸缩臂和曲臂在车辆使用过程中处于安全工作范围内很重要，否则会出现车翻人亡事故。此处的“安全工作范围”指的是对应于转台的回转角度，伸缩臂与水平面之间的夹角角度（该角度下文均称为伸缩臂角度）和伸缩臂的伸展伸出量（该伸出量下文均称为伸缩臂伸出量）都相应地具有一定的大小范围。该安全工作范围中，对应于每一个伸缩臂角度，伸缩臂具有一个最大的伸展量，该最大伸展量下文均称为理论伸出量。而伸缩臂理论伸出量的水平距离，即伸缩臂理论伸出量在水平面上的投影伸出量，称为伸缩臂理论幅度。鉴于此，消防车通常需要安装用于指示操作者作业的装置，以实时检测伸缩臂的工作状态。 

目前，消防车安全作业范围保护技术采用机械幅度限制器对伸缩臂的幅度进行控制，具体如下，如图1、图2所示： 

在伸缩臂向外伸出时，臂内导向板1’顺序前移，三角板2’转动，带动转向杆3’和活动杆4’联动，因此固定在活动杆4’和导向杆5’上的移动板6’向后运动，当限位开关安装盒7’中的开关和限制凸轮8’接触并动作时，产生限制信号，进行限制伸缩臂前伸及报警。但是，这种保护方法存在以下缺点： 

1、需要调试压缩弹簧9’的压缩量，调试的过程需要耗费时间。 

2、需要在不同的角度下调节限位开关安装盒7’的位置或者限制凸轮 8’的位置，有时候出现在某个角度下可以有效的进行幅度限制，但是角度变化后还需要调整限位开关安装盒7’或者限制凸轮8’，导致在上一个角度上不能有效控制伸缩臂伸缩量。需要反复调整，有时候一台车辆需要调试1周。 

3、在位于极限位置时的没有预警，导致车辆到达极限位置突然停止，影响操作的安全性。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种高效率的消防车安全作业范围保护装置。 

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案： 

一种消防车安全作业范围保护装置，包括伸缩臂角度传感器、伸缩臂长度传感器和控制器，其中：用于检测伸缩臂与水平面之间夹角角度的所述伸缩臂角度传感器设置在所述伸缩臂与转台的铰点位置，所述伸缩臂起升状态下其上的第一转动板转动同时带动连接杆转动，所述连接杆带动所述伸缩臂角度传感器转动，所述伸缩臂角度传感器产生的变化信号输入到所述控制器；用于检测所述伸缩臂长度的所述伸缩臂长度传感器设置在所述伸缩臂的侧壁上，所述伸缩臂长度传感器一端固定在所述伸缩臂的第一节臂，所述伸缩臂长度传感器的拉线座固定在所述伸缩臂的第二节臂，所述伸缩臂的第二节臂伸展状态下其上的所述伸缩臂长度传感器的拉线座拉动所述伸缩臂长度传感器的拉线前进，所述伸缩臂长度传感器把变化的信号输入到所述控制器；所述控制器与所述伸缩臂角度传感器和所述伸缩臂长度传感器连接并信息交互，控制所述伸缩臂的收缩。 

进一步地，还包括用于检测所述伸缩臂和曲臂的夹角角度的曲臂角度传感器，其设置在所述曲臂与所述伸缩臂的铰点位置，所述曲臂起升状态下其上的第二转动板转动同时带动连接杆转动，该连接杆带动所述曲臂角度传感器转动，所述曲臂角度传感器产生的变化信号输入到所述控制器；所述控制器与所述曲臂角度传感器连接并信息交互， 控制所述伸缩臂的收缩。 

基于上述技术方案，由于本实用新型是根据采集到的消防车当前的伸缩臂角度，计算出伸缩臂的理论伸出量，并将伸缩臂的实际伸出量与理论伸出量相比较和判断，若伸缩臂的实际伸出量大于或等于理论伸出量，则控制伸缩臂收缩并将伸缩臂伸出量控制到理论伸出量范围内，也就是说，本实用新型集合了伸缩臂伸出量和角度作为判断条件，当满足条件则通过电气控制即可，与现有技术中所采用的机械幅度限制器对伸缩臂的幅度控制所带来的耗费时间、效率低下的缺点相比，本实用新型实现方式不仅简单，而且调试更方便快速，效率较高。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中： 

图1为现有技术中消防车上使用的机械幅度限制器的结构示意图； 

图2为图1的侧视图； 

图3为现有技术中消防车的结构示意图； 

图4为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护方法第一实施例的流程图； 

图5为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护方法第二实施例的流程图； 

图6为伸缩臂在某一角度下的理论伸出量与变形后的实际伸出量的对比示意图； 

图7为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护方法第三实施例的流程图； 

图8为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置第一实施例的结构原理图； 

图9为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置第二实 施例的结构原理图； 

图10为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置第三实施例的结构原理图； 

图11为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置第四实施例的结构原理图； 

图12为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置第一实施例的结构示意图； 

图13为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置第二实施例的结构示意图； 

图14为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置第三实施例的结构示意图； 

图15为本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置第四实施例的结构示意图； 

图16为转台所具有的不同安全作业区域示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。 

在本实用新型的描述中，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。 

如图3所示，消防车包括转台A、伸缩臂B和曲臂C，消防车的工况通常包括转台的回转角度（图中未示出）、伸缩臂的伸出量l、伸缩臂的角度θ₁和曲臂的角度θ2，其中，伸缩臂的角度指的是伸缩臂与水平面之间所成的夹角，曲臂的角度指的是曲臂与伸缩臂之间所成的夹角。伸缩臂的幅度是伸缩臂的伸出量l在水平方向上的投影伸出量。 

本实用新型需要以伸缩臂伸出量l和伸缩臂角度θ₁作为消防车的工况参考标准，对消防车的伸缩臂伸出量进行控制，以将消防车的整个作业过程控制在安全作业范围内。 

图4显示的是本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置的保护方法第一实施例的流程图。如图4所示，本实施例中的方法包括： 

步骤101，采集消防车当前工况。本实施例中的消防车当前工况包括伸缩臂角度和实际伸出量。 

步骤102，根据消防车当前工况进行计算：根据伸缩臂角度计算出伸缩臂的理论伸出量。 

步骤103，对伸缩臂的实际伸出量与理论伸出量进行比较和判断，若伸缩臂的实际伸出量大于或等于理论伸出量，则执行步骤104；否则重复该步骤103。 

步骤104，控制伸缩臂收缩，直至伸缩臂伸出量控制到理论伸出量范围内。 

本实用新型集合了伸缩臂伸出量和角度作为判断条件，当满足条件则通过电气控制即可，与现有技术中所采用的机械幅度限制器对伸缩臂的幅度控制所带来的耗费时间、效率低下的缺点相比，本实用新型实现方式不仅简单，而且调试更方便快速，效率较高。 

图5显示的是本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置 的保护方法第二实施例的流程图。如图5所示，本实施例中： 

步骤101，采集消防车当前工况。本实施例中的消防车当前工况包括伸缩臂角度和实际伸出量。 

步骤102，根据消防车当前工况进行计算：根据伸缩臂角度计算出伸缩臂的理论伸出量，根据实际伸出量计算实际幅度，根据理论伸出量计算理论幅度。 

步骤105，对伸缩臂的实际幅度与理论幅度进行比较和判断，判断两幅度是否相等，若伸缩臂的实际幅度与理论幅度相等，则执行步骤103，否则重复步骤105。 

步骤103，对伸缩臂的实际伸出量与理论伸出量进行比较和判断，若伸缩臂的实际伸出量大于或等于理论伸出量，则执行步骤106。 

步骤106，控制伸缩臂收缩，直至伸缩臂伸出量控制到理论伸出量范围内，同时，将伸缩臂的实际伸出量修正为理论伸出量。 

实际上，本实施例主要是针对当伸缩臂伸出一定程度后会产生变形的情形给出的，如图6所示，图6中，O表示的是转台中心；M表示的是伸缩臂在某一角度下的理论伸出量，是一条直线；N表示的是伸缩臂产生变形后的实际伸出量，但是在末端由于重力作用出现了向下弯曲的现象，因此，即便是M和N所表示的伸出量相同，但是，两伸出量在水平方向的投影即实际幅度和理论幅度必然会不相等。鉴于此，当长度传感器采集到的实际伸出量和计算出的理论伸出量相等时，并且，实际幅度a大于理论幅度b的时候，此时需要调试修正，本实用新型方法每5°进行一次伸出量修正，以满足在不同的伸缩臂角度下，实际幅度小于等于理论幅度的情形，由此可知，对实际的伸长量进行修正，避免了因伸缩臂变形导致的在理论伸出量下超出安全作业范围。 

图7显示的是本实用新型所提供的消防车安全作业范围保护装置的保护方法第三实施例的流程图。如图7所示，本实施例中： 

步骤101，采集消防车当前工况。本实施例中的消防车当前工况包括伸缩臂角度和实际伸出量。 

步骤102，根据消防车当前工况进行计算：根据伸缩臂角度计算出伸缩臂的理论伸出量，根据实际伸出量计算实际幅度，根据理论伸出量计算理论幅度。 

步骤105，对伸缩臂的实际幅度与理论幅度进行比较和判断，判断两幅度是否相等，若伸缩臂的实际幅度与理论幅度相等，则进入步骤103，否则重复步骤105。 

步骤103，对伸缩臂的实际伸出量与理论伸出量进行比较和判断，若伸缩臂的实际伸出量大于或等于理论伸出量，则执行步骤104，若伸缩臂的实际伸出量小于理论伸出量，则进入步骤107。 

步骤106，控制伸缩臂收缩，直至伸缩臂伸出量控制到理论伸出量范围内，同时，将伸缩臂的实际伸出量修正为理论伸出量。 

步骤107，判断伸缩臂的实际伸出量是否位于理论伸出量1米内，若伸缩臂的实际伸出量位于理论伸出量1米内，则进入步骤108，否则，重复步骤107。 

步骤108，执行预警和减速控制。 

经调试后的车辆，当伸缩臂在一定的角度情况下，控制器计算出理论幅度，可以计算出在此角度下的伸缩臂的理论伸出量（最大伸出量），和采集到的实际伸缩臂的伸出量进行比较，当伸缩臂伸出量小于等于理论伸出量时，不限制伸缩臂伸缩；但当伸缩臂伸出量接近理论极限值（1米范围）时，提前预警，进行减速控制，当伸缩臂伸出量大于等于理论伸出量时，伸缩臂不能伸出，只能缩回，以保证在安全作业范围内，本实用新型增加的预警及减速逻辑，避免了伸缩臂达到极限位置时的突然停止造成的冲击以及车辆的晃动。 

但是，实际工况中，系统可能会出现一些问题，因此，在第三实施例的基础之上，还包括步骤109，判断系统是否进行了预警和减速操作，若已执行，则说明系统正常，返回步骤103；若未执行预警和减速指令，则进入步骤1010。 

步骤1010，查找问题或返回重新修正。 

由于伸缩臂在提升的过程中，伸缩臂角度是不断变化的，因此， 本实用新型方法还包括对伸缩臂角度进行标定的步骤：在每个标定的伸缩臂角度下实施伸缩臂的实际幅度与理论幅度相比较和判断的步骤。例如：伸缩臂角度的范围是0度-90度，在这个范围内，本实用新型从初始角度开始，可以选择每隔5度进行标定一次，然后在每一个标定的角度下进行上述各实施例的操作，这样就可以较为全面地对伸缩臂的幅度进行控制，使其整个工作过程都为安全操作。 

本实用新型还提供一种消防车安全作业范围保护装置，图8显示的是消防车安全作业范围保护装置第一实施例的结构原理图。如图8所示，本实施例中的装置包括伸缩臂角度传感器11、伸缩臂长度传感器12和控制器2，其中： 

伸缩臂角度传感器11用于采集伸缩臂角度信号，伸缩臂长度传感器12用于采集伸缩臂伸出量信号。各传感器所采集到的信号均输送给控制器2。 

控制器2包括接收单元21、计算单元22、第一识别单元23和信号输出单元24，其中： 

接收单元21用于接收采集到的当前状态下伸缩臂伸出量和角度。 

计算单元22用于根据伸缩臂伸出量计算出理论伸出量。 

第一识别单元23用于对伸缩臂的实际伸出量与理论伸出量进行比较和判断。 

信号输出单元24用于根据第一识别单元23的判断结果，若伸缩臂的实际伸出量大于或等于理论伸出量，则发送伸缩臂收缩的指令，直至伸缩臂伸出量控制到理论伸出量范围内。 

本实用新型集合了伸缩臂角度传感器11和伸缩臂长度传感器12采集到的当前状态下伸缩臂伸出量和角度作为判断条件，当满足条件则通过电气控制即可，与现有技术中所采用的机械幅度限制器对伸缩臂的幅度控制所带来的耗费时间、效率低下的缺点相比，本实用新型实现方式不仅简单，而且调试更方便快速，效率较高。 

图9显示的是消防车安全作业范围保护装置第二实施例的结构原理图。如图9所示，本实施例中的装置还包括：第二识别单元25，其 中： 

计算单元22还用于根据实际伸出量计算实际幅度，根据理论伸出量计算理论幅度。 

第二识别单元25用于对伸缩臂的实际幅度与理论幅度相比较和判断； 

信号输出单元24还用于根据第二识别单元25的判断结果，若伸缩臂的实际幅度与理论幅度相等且伸缩臂的实际伸出量大于或等于理论伸出量，则在发送伸缩臂收缩指令的同时，还发送将伸缩臂的实际伸出量修正为理论伸出量的指令。 

实际上，本实施例中，当伸缩臂伸出一定程度后，会产生变形，导致当长度传感器采集的实际伸出量和计算出的理论伸出量极值相等时，并且，实际幅度大于理论幅度的时候，此时需要调试修正，本方法每5°进行一次伸出量修正，以满足在不同的伸缩臂角度下，实际的最大幅度小于等于理论的极限幅度，由此可知，对实际的伸长量进行修正，避免了因伸缩臂变形导致的在理论伸出量下超出安全作业范围。 

图10显示的是消防车安全作业范围保护装置第三实施例的结构原理图。如图10所示，本实施例中的装置还包括：第三识别单元26，其中： 

第三识别单元26用于在伸缩臂的实际伸出量小于理论伸出量的时候，对伸缩臂的实际伸出量是否位于理论伸出量1米内进行判断； 

信号输出单元24还用于根据第三识别单元26的判断结果，若伸缩臂的实际伸出量位于理论伸出量1米内，则发送预警和减速控制指令。 

经调试后的车辆，当伸缩臂在一定的角度情况下，控制器计算出理论幅度，可以计算出在此角度下的伸缩臂的理论伸出量（最大伸出量），和采集到的实际伸缩臂的伸出量进行比较，当伸缩臂伸出量小于等于理论伸出量时，不限制伸缩臂伸缩；但当伸缩臂伸出量接近理论极限值（1米范围）时，提前预警，进行减速控制，当伸缩臂伸出 量大于等于理论伸出量时，伸缩臂不能伸出，只能缩回，以保证在安全作业范围内，本实用新型增加的预警及减速逻辑，避免了伸缩臂达到极限位置时的突然停止造成的冲击以及车辆的晃动。 

图11显示的是消防车安全作业范围保护装置第四实施例的结构原理图。如图11所示，本实施例中的装置还包括：第四识别单元27，其中： 

第四识别单元27用于判断系统是否进行预警和减速控制； 

信号输出单元24还用于根据第四识别单元27的判断结果，若系统未进行预警和减速控制，发送查找问题或返回重新修正指令。 

上述各实施例中，如图12-15所示，伸缩臂角度传感器11设置在伸缩臂与转台的铰点位置，伸缩臂角度传感器11主要伸缩臂与水平面之间的夹角角度，原理是伸缩臂起升时，第一转动板F1转动同时带动连接杆E转动，连接杆E带动伸缩臂角度传感器11转动，会产生变化信号输入到控制器2。 

伸缩臂长度传感器12设置在伸缩臂的侧壁上，具体地，伸缩臂长度传感器12主要由于检测伸缩臂长度，其一端固定在第一节臂B1，伸缩臂长度传感器12的拉线座121固定在第二节臂B2，当第二节臂B2伸展时，第二节臂B2上的拉线座121拉动长度传感器的拉线前进，长度传感器把变化的信号输入到控制器2。 

曲臂角度传感器13设置在曲臂与伸缩臂的铰点位置，曲臂角度传感器13主要检测伸缩臂和曲臂的夹角角度，原理是曲臂起升时，第二转动板F2转动同时带动连接杆E转动，连接杆E带动曲臂角度传感器13转动，会产生变化信号输入到控制器2。 

回转角度传感器15主要判断转台的相对于对中时的状态位置，原理是回转角度传感器15上的齿轮围绕中心齿轮转动，产生了数据变化发送到控制器2。对于转台，其也具有不同的安全作业区域，如图16所示，图16中显示了不同的安全作业区域，通过回转角度传感器15判断转台带动伸缩臂回转的方向位置，因为在伸缩臂在正前方左右70°是一种安全作业曲线，回转到正后方是另外一种安全作业曲线， 主要用于判断理论的作业曲线。 

对中开关14配合回转角度传感器15判断转台是否处于对中状态，如果回转角度满足一定条件，并且对中开关14处于底盘车架D上检测板凹点时为转台对中。对中开关14配合角度传感器15判断转台是否处于对中状态，如果回转角度满足一定条件，并且对中开关14处于底盘车架D上检测板凹点时为转台对中，当转台对中并且长度传感器12检测到信号全收，曲臂传感器13检测到曲臂全收，此时伸缩臂的下落动作不受限制。 

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。 

Claims (2)

1.一种消防车安全作业范围保护装置，其特征在于，包括：伸缩臂角度传感器、伸缩臂长度传感器和控制器，其中：用于检测伸缩臂与水平面之间夹角角度的所述伸缩臂角度传感器设置在所述伸缩臂与转台的铰点位置，所述伸缩臂起升状态下其上的第一转动板转动同时带动连接杆转动，所述连接杆带动所述伸缩臂角度传感器转动，所述伸缩臂角度传感器产生的变化信号输入到所述控制器；用于检测所述伸缩臂长度的所述伸缩臂长度传感器设置在所述伸缩臂的侧壁上，所述伸缩臂长度传感器一端固定在所述伸缩臂的第一节臂，所述伸缩臂长度传感器的拉线座固定在所述伸缩臂的第二节臂，所述伸缩臂的第二节臂伸展状态下其上的所述伸缩臂长度传感器的拉线座拉动所述伸缩臂长度传感器的拉线前进，所述伸缩臂长度传感器把变化的信号输入到所述控制器；所述控制器与所述伸缩臂角度传感器和所述伸缩臂长度传感器连接并信息交互，控制所述伸缩臂的收缩。 

2.如权利要求1所述的防车安全作业范围保护装置，其特征在于，还包括用于检测所述伸缩臂和曲臂的夹角角度的曲臂角度传感器，其设置在所述曲臂与所述伸缩臂的铰点位置，所述曲臂起升状态下其上的第二转动板转动同时带动连接杆转动，该连接杆带动所述曲臂角度传感器转动，所述曲臂角度传感器产生的变化信号输入到所述控制器；所述控制器与所述曲臂角度传感器连接并信息交互，控制所述伸缩臂的收缩。