专利名称：消防炮智能控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动化控制技术领域，尤其是一种消防炮智能控制系统。
背景技术：
随着国民经济的发展，石油化工企业、储罐区、飞机库、仓库、港口码头等场所规模越来越大，人们居住的高楼也越来越多，伴之而来的潜在危险也与日俱增，诸如火灾等。现有的消防炮等设备不具有近远程智能控制性能，从而导致出现响应能力慢、安全性低等缺陷。为了使在抢险救援过程中使火场指挥员和消防人员在安全距离内消防灭火，同时还要保证高效提高抢险救援，保障人民群众人身财产安全、降低人身财产损失，消防炮及其技术亟待提高和升级，以适应“零伤亡”的要求。而现有技术中也尚未有文献记载将基于人工智能的自动化控制技术应用于国产消防车和抢险救援设备上。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种对消防炮进行智能化控制的系统。本发明的一种消防炮智能控制系统，其特征在于，该系统包括消防炮控制单元和参数设置与状态显示单元，两个单元之间通过CAN总线相互通信，其中所述消防炮控制单元包括驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器以及消防炮控制模块；所述驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器用于接收并显示消防炮控制模块检测到的消防炮的状态信息和所述参数设置与状态显示单元发送的用户设置的消防炮参数信息，根据所接收到的状态信息和消防炮参数信息产生相应的控制指令，并将产生的控制指令传送到所述消防炮控制模块；所述消防炮控制模块用于检测消防炮的状态信息，将所述状态信息反馈给相应的操作器以及所述参数设置与状态显示单元，并根据所述操作器发出的控制指令对消防炮旋转电机、俯仰电机、鸭嘴调节电机进行控制；所述参数设置与状态显示单元用于使用户对消防炮控制单元的参数进行设置，将设置的参数通过所述消防炮控制模块发送给所述操作器，同时显示所述消防炮控制模块传输上来的消防炮的各种状态信息；所述消防炮控制模块通过CAN总线与所述参数设置与状态显示单元连接，以接收所述参数设置与状态显示单元发送来的用户设置的参数。本发明的消防炮智能控制系统具有触摸屏的友好操作界面，将可编程控制器、工控设备等自动化技术设备进行组合控制，通过高度集成的可视化信息系统，使整机的操作、信息的显示、数据的采集分析及处理控制，更为稳定，更加简便和直观。
图I是本发明消防炮智能控制系统的结构示意图。
图2是消防炮控制单元的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。图I是本发明消防炮智能控制系统结构图。如图I所示，所述消防炮智能控制系统包括消防炮控制单元和参数设置与状态显示单元，两单元之间通过CAN总线相互通信，其中所述消防炮控制单元主要由三个操控器(驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器)以及消防炮控制模块组成，如图2所示。车前炮的控制单元与车顶炮的控制单元可以通用，这里以图2所示出的车顶炮的控制单元为例进行描述。
在图2中，驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器均用于将消防炮的控制指令传送到消防炮控制模块，同时显示消防炮的状态信息。所述驾驶室主控操作器将信号通过线缆传送到消防炮控制模块，所述远程有线操作器将控制指令和状态信息通过串行通讯端口(SCI)与消防炮控制模块进行通讯，而远程无线操作器通过无线方式发送控制指令、接受状态信息。所述消防炮控制模块通过控制旋转电机左右旋转的角度、转速，来控制消防炮的左右旋转，直至触到左右限位开关，使消防炮停止旋转或返回；同样，消防炮控制模块通过控制俯仰电机的上下俯仰的角度、转速，来控制消防炮的上下俯仰，直至触到上下限位开关，使消防炮停止俯仰或返回。所述消防炮控制模块通过控制鸭嘴调节电机，来控制水炮出水的射流形状。在实际抢险救援中，根据实际需要，选择三个操作器中的一个操作器来使用。此外，图2中自上而下的3个M分别代表旋转电机、俯仰电机和鸭嘴调节电机。2个R分别对应旋转电机的旋转编码器I和俯仰电机的旋转编码器2。2个V+均代表供电电压或电源正极。2个A均代表旋转编码器输出的一组A相位脉冲，2个B均代表旋转编码器输出的一组B相位脉冲，两组A/B相位差为90度；这样，分别通过这两组脉冲既可以测量电机转速，也可以判断电机旋转方向。GND代表接地或电源负极。驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器的主要功能都是接收并显示消防炮控制模块检测到的消防炮的状态信息和所述参数设置与状态显示单元发送的用户设置的消防炮参数信息，根据所接收到的状态信息和消防炮参数信息发出相应的控制指令，并将产生的控制指令传送到消防炮控制模块，所不同是传输介质有所不同驾驶室主控操作器自身没有处理器，它将控制指令通过线缆发送到消防炮控制模块；远程有线操作器自身有处理器，它将控制指令和状态信息通过串行通讯端口(SCI)与消防炮控制模块进行通讯；远程无线操作器通过无线方式向消防炮控制模块发送消防炮的控制指令、接收消防炮控制模块检测到的消防炮的状态信息。在实际抢险救援中，根据需要，选择三个操作器中的一个操作器来使用。消防炮控制模块主要负责通过传感器检测消防炮的状态信息，比如消防炮旋转角度、消防炮俯仰角度，消防炮旋转左/右极限位置、消防炮上/下俯仰极限位置、故障信息，并将所述状态信息反馈给相应的操作器，并根据所述操作器发出的控制指令对消防炮旋转电机、俯仰电机、鸭嘴调节电机进行控制，比如，控制消防炮旋转电机、俯仰电机、鸭嘴调节电机的驱动和停止，以及对各种开关信号的控制输出以控制消防炮的出水量、出水方式等信息。消防炮控制模块通过传感器检测消防炮的状态信息，比如消防炮旋转角度、消防炮俯仰角度，消防炮旋转左/右极限位置、消防炮上/下俯仰极限位置，具体为通过安装在旋转电机上的旋转编码器I产生的信号检测消防炮的旋转角度；通过安装在俯仰电机上的旋转编码器2产生的信号检测消防炮的俯仰角度；通过旋转电机左限位开关信号检测消防炮的旋转左极限位置；通过旋转电机右限位开关信号检测消防炮的旋转右极限位置；通过俯仰电机上限位开关信号检测消防炮的上俯仰极限位置；通过俯仰电机下限位开关信号检测消防炮的下俯仰极限位置。所述旋转编码器，可以将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出。
所述消防炮控制模块通过CAN总线与所述参数设置与状态显示单元连接，以接收所述参数设置与状态显示单元发送来的用户设置的参数、向所述参数设置与状态显示单元发送消防炮的各种状态信息。所述参数设置与状态显示单元是人机交互界面，其采用触摸屏的方式，即用户可以通过触摸屏对消防炮控制单元的参数进行设置(比如，消防炮运动极限位置，消防炮复位状态位置，电机闭环控制参数等)，将设置的参数通过所述消防炮控制模块发送给所述操作器，同时显示所述消防炮控制模块传输上来的消防炮的各种状态信息(比如，消防炮旋转角度，消防炮俯仰角度，左右旋转极限位置，上下俯仰极限位置，以及故障信息)。在实际使用过程中，比如，为防止车顶炮与车顶设备发生干涉，首先需要用户通过所述参数设置与状态显示单元设置车顶炮的极限位置，继而根据用户设置的极限位置通过插值的方法计算出车顶炮允许的运动范围，生成车顶炮运动极限位置轨迹，比如车顶炮水平旋转角度范围可设为O 360度,俯仰角度范围可设为-15 70度；然后所述参数设置与状态显示单元将车顶炮运动极限位置轨迹通过所述消防炮控制模块发送给所述操作器，所述操作器根据所述车顶炮运动极限位置轨迹以及消防炮控制模块反馈回的车顶炮状态信息发出控制指令，所述消防炮控制模块根据车顶炮运动极限位置轨迹结合所述操作器的控制指令对车顶炮的运动进行实时的控制。比如在实际使用过程中，在用户设置好车顶炮运动极限位置轨迹之后，操作器随即通过消防炮控制模块发出驱动控制信号，以驱动车顶炮旋转电机、俯仰电机和鸭嘴调节电机，车顶炮开始工作；在车顶炮的工作过程中，消防炮控制模块对车顶炮的状态信息进行实时检测，并将检测得到的消防炮状态信息发送给所述操作器，当所述操作器发现车顶炮已经运动到用户设定的极限位置时，其通过消防炮控制模块发出相应的停止控制信号，停止车顶炮旋转电机、俯仰电机或鸭嘴调节电机的运转，从而防止碰撞的发生。由上可以看出，该系统具有触摸屏的友好操作界面，将可编程控制器、工控设备等自动化技术设备进行组合控制，通过高度集成的可视化信息系统，使整机的操作、信息的显示、数据的采集分析及处理控制，更为稳定，更加简便和直观。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内 。
权利要求
1.一种消防炮智能控制系统，其特征在于，该系统包括消防炮控制单元和参数设置与状态显示单元，两个单元之间通过CAN总线相互通信，其中 所述消防炮控制单元包括驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器以及消防炮控制模块； 所述驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器用于接收并显示消防炮控制模块检测到的消防炮的状态信息和所述参数设置与状态显示单元发送的用户设置的消防炮参数信息，根据所接收到的状态信息和消防炮参数信息产生相应的控制指令，并将产生的控制指令传送到所述消防炮控制模块； 所述消防炮控制模块用于检测消防炮的状态信息，将所述状态信息反馈给相应的操作器以及所述参数设置与状态显示单元，并根据所述操作器发出的控制指令对消防炮旋转电机、俯仰电机、鸭嘴调节电机进行控制； 所述参数设置与状态显示单元用于使用户对消防炮控制单元的参数进行设置，将设置的参数通过所述消防炮控制模块发送给所述操作器，同时显示所述消防炮控制模块传输上来的消防炮的各种状态信息； 所述消防炮控制模块通过CAN总线与所述参数设置与状态显示单元连接，以接收所述参数设置与状态显示单元发送来的用户设置的参数。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器的传输介质不同。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驾驶室主控操作器通过线缆与所述消防炮控制模块通信；所述远程有线操作器通过串行通讯端口与所述消防炮控制模块通信；所述远程无线操作器通过无线方式与所述消防炮控制模块通信。
4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，在实际抢险救援中，根据需要，选择三个操作器中的一个操作器来使用。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述消防炮的状态信息包括消防炮旋转角度、消防炮俯仰角度，消防炮旋转左/右极限位置、消防炮上/下俯仰极限位置、故障信肩、O
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述对消防炮旋转电机、俯仰电机、鸭嘴调节电机进行控制包括控制消防炮旋转电机、俯仰电机、鸭嘴调节电机的驱动和停止，对各种开关信号的控制输出以控制消防炮的出水量、出水方式。
7.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述消防炮控制模块通过传感器检测消防炮的状态信息。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述通过传感器检测消防炮的状态信息进一步为 通过安装在旋转电机上的第一旋转编码器产生的信号检测消防炮的旋转角度；通过安装在俯仰电机上的第二旋转编码器产生的信号检测消防炮的俯仰角度；通过旋转电机左限位开关信号检测消防炮的旋转左极限位置；通过旋转电机右限位开关信号检测消防炮的旋转右极限位置；通过俯仰电机上限位开关信号检测消防炮的上俯仰极限位置；通过俯仰电机下限位开关信号检测消防炮的下俯仰极限位置。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述消防炮的参数包括消防炮运动极限位置轨迹，消防炮复位状态位置，电机闭环控制参数。
10.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述参数设置与状态显示单元采用触摸屏的方式使用户对消防炮的参数进行设置。
全文摘要
本发明公开了一种消防炮智能控制系统，该系统包括通过CAN总线进行相互通信的消防炮控制单元和参数设置与状态显示单元，所述消防炮控制单元包括驾驶室主控操作器、远程有线操作器、远程无线操作器以及消防炮控制模块；参数设置与状态显示单元将用户设置的消防炮控制单元参数发送给操作器，消防炮控制模块将检测到的消防炮的状态信息反馈给操作器，操作器根据用户设定的参数和消防炮的状态信息产生控制指令，消防炮控制模块根据控制指令对各种电机进行控制。本发明通过高度集成的可视化信息系统，使整机的操作、信息的显示、数据的采集分析及处理控制，更为稳定、简便和直观。
文档编号A62C37/00GK102772874SQ201210252548
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者王健 申请人:中国科学院自动化研究所