自动输受灭火剂的方法、控制设备和系统以及消防车与流程

本发明涉及消防领域，具体地，涉及一种自动输受灭火剂的方法、控制设备和系统以及应用其的消防车。

背景技术：

消防车在火场灭火时，常常因为车辆携带的灭火剂数量很难满足车辆灭火需求而需要其它车辆进行远距离灭火剂输送至现场使用。其具体实现形式是通过后一台消防车水泵或输液泵泵送灭火剂给前一台消防车辆，通过两台或两台以上的消防车辆液罐接力串联供液，以保证较远距离输送灭火剂至火场最前端执行灭火任务的消防车使其获得充足的灭火剂。

图1至3是现有技术中在灭火现场用于消防车之间输受灭火剂的方案的示意图。如图1-3所示，现有技术中，通常利用消防车液罐接力供应灭火剂。如图1所示，后一台供液车1通过其液泵经输送管道90给前一台受液车2的容罐4加注灭火剂，实现远距离供液；根据现场不同情况也可如图2所示，通过多台输受液车3串联来实现远距离供液；或如图3所示，由一台供液车1给多台受液车2供液。

上述现有技术中用于消防车之间输受灭火剂的方案存在以下缺点：受液车2的容罐4加满灭火剂后，因供液车1的液泵仍在持续供液，多余的灭火剂会从容罐4中溢出，造成资源的浪费；现有技术在受液车2的液罐4加满灭火剂后，可通过现场人员采用人喊或无线通讯器材通信的方法，通知输液消防车1停止供液。但在实际灭火现场，输受液车辆多，人员多，通讯器材多，极易造成通讯和供液混乱，使供液过多和资源的浪费，无法对输受液车辆进行精准控制；受液车2的液罐4加满灭火剂后，如果突然关闭供液阀，因供液车1液泵仍在高速工作，关闭供液阀过程中的瞬间的压力变化会形成水锤效应，在供液管道90上形成较大的压力冲击，可能造成人员或设备损伤，存在安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自动输受灭火剂的方法、控制设备和系统，该方法、控制设备和系统能够控制消防车之间进行自动的输送或接受灭火剂，同时能够保证输送或接受灭火剂时的安全性，避免灭火剂的浪费。

根据本发明的另一方面，还提供一种应用所述自动输受灭火剂的系统的消防车，该消防车可同时作为受液车自动接受供液车输送的灭火剂，并作为供液车自动向受液车输送供液车，而且能够保证输受液过程的安全性，避免灭火剂的浪费，并且其可靠性高，非常适用于复杂紧急的消防现场。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于消防车的自动输受灭火剂的方法，该方法包括：接收受液车容罐中的灭火剂的液位以及连接在供液车容罐与受液车容罐之间的输送管道的管道压力；以及根据所述液位控制打开或关闭供给灭火剂的输送管道，并控制该管道压力与预设供液压力之间的差值在预定范围内。

所述根据所述液位控制打开或关闭供给灭火剂的输送管道可以包括：当所述受液车容罐中的灭火剂低于第一预定液位时，打开所述输送管道；以及当所述受液车容罐中的灭火剂的液位达到第二预定液位时，以预定的速度关闭所述输送管道，所述第一预定液位低于所述第二预定液位。

其中，控制该管道压力值与预设供液压力值之间的差值在预定范围内可以包括：通过调节供液车的供液动力来调节所述管道压力。

其中，该方法还可以包括：接收所述输送管道内的流量；在所述输送管道被关闭期间，当所述流量低于预定流量时，打开供液车侧的旁通管道，使灭火剂在供液车容罐和所述旁通管道之间循环。

其中，该方法还可以包括：在所述输送管道被打开期间，当所述输送管道内的流量高于所述预定流量时，关闭所述旁通管道。

根据本发明的另一方面，还提供一种用于消防车的自动输受灭火剂的控制设备，该控制设备可以包括：接收装置，用于接收受液车容罐中的灭火剂的液位以及连接在供液车容罐与受液车容罐之间的输送管道的管道压力；以及控制装置，用于根据所述液位控制打开或关闭供给灭火剂的输送管道，并控制该管道压力与预设供液压力之间的差值在预定范围内。

其中，所述控制装置可以用于：当所述受液车容罐中的灭火剂低于第一预定液位时，打开所述输送管道；以及当所述受液车容罐中的灭火剂的液位达到第二预定液位时，以预定的速度关闭所述输送管道，所述第一预定液位低于所述第二预定液位。

其中，所述控制装置可以通过调节供液车的供液动力来调节所述管道压力。

其中，所述接收装置还可以用于接收所述输送管道内的流量；以及所述控制装置还用于在所述输送管道被关闭期间，当所述流量低于预定流量时，打开供液车侧的旁通管道，使灭火剂在供液车容罐和所述旁通管道之间循环。

其中，所述控制装置还可以用于在所述输送管道被打开期间，当所述输送管道内的流量高于所述预定流量时，关闭所述旁通管道。

根据本发明的再一方面，还提供一种用于消防车的自动输受灭火剂的系统，该系统包括：液位传感器，用于检测受液车容罐中的灭火剂的液位；动力装置，用于在消防车作为供液车时提供供液动力，以使得该供液车容罐内的灭火剂经由输送管道而被输送至所述受液车容罐；供液阀，用于打开或关闭所述输送管道；压力传感器，用于检测所述输送管道内的管道压力；以及所述自动输受灭火剂的控制设备。

根据本发明的再一方面，还提供一种消防车，该消防车包括所述自动输受灭火剂的系统。

通过上述技术方案，能够实时自动控制消防车输受灭火剂，并在输受灭火剂过程中能够保证管路压力稳定，可有效避免输液管道因压力急剧变化而形成水锤效应，从而不仅实现了高度的智能自动化，还能够避免因水锤效应而造成的财产和人员损伤；同时，本发明的方案在实现消防任务时不易受到现场因素的干扰，从而可靠性更高。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1至图3是现有技术中在灭火现场用于消防车之间输受灭火剂的方案的示意图；

图4是根据本发明实施例一的自动输受灭火剂的系统的结构图；

图5是根据本发明实施例二的自动输受灭火剂的系统的结构图；

图6是根据本发明实施例三的自动输受灭火剂的控制设备的结构图；

图7是根据本发明实施例四的自动输受灭火剂的系统的结构图；

图8是根据本发明实施例五的自动输受灭火剂的方法的流程图；

图9是根据本发明实施例六的自动输受灭火剂的方法的流程图；

图10是根据本发明实施例七的自动输受灭火剂的方法的流程图。

附图标记说明

1：供液车 2：受液车

3：输受液车 4：容罐

10：接收装置 20：控制装置

30：液位传感器 40：动力装置

41：液泵 42：发动机

50：压力传感器 60：供液阀

61：旁通阀 70：显示装置

80：流量传感器 90：输液管道

91：受液管道 92：供液管道

100：控制设备

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图4是根据本发明实施例一的自动输受灭火剂的系统的结构图。如图4所示，该系统包括：控制设备，该控制设备包括接收装置10和控制装置20；液位传感器30，用于检测受液车容罐中的灭火剂的液位；动力装置40，用于在消防车作为供液车时提供供液动力，以使得该供液车容罐内的灭火剂经由输送管道而被输送至所述受液车容罐；供液阀60，用于以预定的速度打开或关闭所述输送管道；压力传感器50，用于检测所述输送管道内的管道压力。

其中，如图6所示，所述控制设备包括：接收装置10，用于接收受液车容罐中的灭火剂的液位以及连接在供液车容罐与受液车容罐之间的输送管道的管道压力；以及控制装置20，用于根据所述液位控制打开或关闭供给灭火剂的输送管道，并控制该管道压力与预设供液压力之间的差值在预定范围内。

当消防车容罐中的灭火剂即将消耗殆尽时，需要及时地向该消防车补充灭火剂，此时可以利用如图1-3所示的方案，利用其他的一台或多台消防车进行接力补充灭火剂，此时在相临的两台消防车之间，接收灭火剂的消防车为受液车，供给灭火剂的消防车为供液车。当应用所述自动输受灭火剂的系统的消防车作为供液车时，除接收装置10和控制装置20外，参与供液工作的是动力装置40和压力传感器50，当其作为受液车时，除接收装置10、控制装置20外，参与受液工作的是液位传感器30和供液阀60。

可以针对受液车的容罐设定第一预定液位和第二预定液位，其中，第一预定液位低于第二预定液位。受液车在灭火过程中，液位传感器30实时检测其容罐中的液位，接收装置10接收相应液位传感器30的液位信号，当接收到的受液车容罐中的液位低于第一预定液位时，表明受液车容罐中的灭火剂已经不足，需要给该消防车补充灭火剂，此时可以通过控制装置10控制打开供液阀60，从而输送管道，以接收来自另一消防车(即供液车)的灭火剂。随着灭火剂的供给，容罐中的灭火剂的液位逐渐上升，当液位达到第二预定液位时，表明容罐中已充满灭火剂，此时可以通过控制装置控制供液阀60关闭，从而关闭输送管道。此种方法能够实现自动输受灭火剂，相对于现有技术中利用人喊或通讯器材来通知供液车开始或停止，其控制效率更高，而且不易受外界干扰，因而还具有准确度高的优点。

此外，为了避免当打开或关闭输送管道时，输送管道由于管道内液体流动而产生的憋压等因素使管道压力瞬间上升或瞬间下降，可以根据接收的输送道的管道压力变化，来控制管道压力在预定范围内，其中，管道压力由压力传感器50检测。例如，当通过关闭供液阀60来关闭输送管道时，由于管道憋压而使管道压力上升，此时接收装置10从压力传感器50接收到管道压力上升的信号，可以使管道压力下降，以使其不超过预定范围；当通过供液阀60来打开输送管道时，因输送管道内的液体流入受液车容罐会引起管道压力瞬时下降，此时接收装置10从压力传感器50接收到管道压力降的信号，可以使管道压力上升，以使其不低于预定范围。实际应该用，所述预定范围可以包括管道压力值的上限值和下限值，当管道压力超过上限值时，可以通过控制装置20控制动力装置40降低供液动力来降低管道压力，当管道压力低于下限值时，可以通过控制装置20控制动力装置40提高供压动力来提高管道压力。

其中供液阀60打开或关闭所述输送管道的速度优先为匀速，但也可以不是匀速，也可以采用能够部分地打开或关闭的供液阀，从而可以使供液阀在预定的时间内以预定的开度范围逐渐地打开或关闭。供液阀的打开或关闭速度或开度区间可以在开发阶段进行多次测试，选取能够保证使用于该系统中时不会发生瞬时压力波动的供液阀。

通过该方案，不仅能防止关闭输送管道时因管道压力瞬时上升而引起水锤效应，还能够保证打开输送管道时的输液压力，从而即能保证输受灭火剂过程中的安全性，又能够提高供液效率，避免灭火剂溢出而造成浪费。

至于输送管道内的管道压力控制，可通过多种方式实现，例如可针对该输送管路增设一旁路管路，在降低管道压力时，可打开该旁路管路，在需要增大管道压力时，可关闭该旁路管路；还可通过调整给输送管道输送液体的液泵的转速来实现管道压力控制，当需要降低管道压力时，可减小液泵转速，在需要增大管道压力时，可增大液泵转速。

图5是根据本发明实施例二的自动输受灭火剂的系统的结构图。如图5所示，在实施例一的基础上，实施例二还包括流量传感器80和旁通阀61。其中，流量传感器80设置于输送管道中，用于检测所述输送管道的管道流量；旁通阀61用于打开或关闭旁通管道，所述旁通管道可以连接在所述动力装置40和供液车容罐之间，旁通阀可以设置于该旁通管道中。

当输送管道被关闭后，受液车不再接受来自供液车的灭火剂，此时输送管道中将几乎没有灭火剂流动，因此输送管道中的流量将很小或没有流量，此时如果动力装置40继续运转将导致输送管道压力过大而使输送管道爆裂，而如果关闭动力装置40，则在下次供液时需要重新开启动力装置40，从而动力装置40需要经历一个空转的过程来预热，这样会造成供液时间延迟，并且频繁地开启和关闭动力装置40，会降低其使用寿命。因此，可以在供液车侧设置连通供液车容罐和动力装置40出口的旁通管道，当输送管道关闭后，流量传感器80检测到的流量低于预定流量时，即可打开旁通阀61以打开旁通管道，使灭火剂在该旁通管道中形成自循环，从而即使在停止供液期间，也能使输送管道维持一定的压力。而当受液车需要再次补充灭火剂而打开输通管道时，由于输送管道中的灭火剂流入受液车容罐而引起流量增加，此时流量传感器80检测到的流量将增大至超过所述预定流量，供液车的接收装置10接收到该流量信号后，供液车的控制装置20可以供制旁通阀关闭，以关闭旁通管道，以避免在供液车向受液车供液的过程中因旁通管道分压而导致输送管道压力不足进而导致动力装置40额外地消耗功率。当然也可以利用旁通管道来调节输送管道的管道压力，此时可以部分地打开或关闭所述旁通阀。其中，所述预定流量可以是设定的值，可以被设定预定流量为0，但是考虑到输送管道内的流量波动等影响，也可以优选地将预定流量设定为大于零的值。

图7是根据本发明实施例六的自动输受灭火剂的系统的结构图。在图7中，箭头指示在所述自动输受灭火剂的系统工作时灭火剂的流向。配置了图7所示的自动输受灭火剂的系统的消防车即可以作为供液车，也可以作为受液车，当作为供液车时，容罐4为供液车容罐，当作为受液车时，容罐4为受液车容罐，当消防车为输送灭火剂过程中的中继消防车时(如图2中的输受液车3)，容罐4即是供液容罐又是输液容罐。此外，在图9中，输送灭火剂的输送管道可以包括受液管道91和供液管道92，动力装置40包括液泵41和发动机42。从供液车的供液管道92连接到受液车的受液管道91构成输受灭火剂的完整的输液管道。

以下以一台供液车和一台受液车之间进行输受灭火剂的情况为例，说明所述自动输受灭火剂的系统的工作原理。

如图7所示，容罐4中设置有液位传感器30，图7只是示意性是示出了液位传感器的位置，实际应用中，液位传感器30可以包括多个，可以将其分别设置于容罐4的不同或相同的液位高度处。消防车在灭火过程中，当受液车容罐4内液位高度低于所述第一预定液位时，即表示受液车容罐4中的灭火剂出现不足的情况，此时受液车的控制设备100中的接收装置10(图9中未示出)接收液位传感器30的信号，受液车的控制设备100中的控制装置20(图9中未示出)根据该信号控制受液车的供液阀60开启(同时关闭相应的旁通阀61)，以打开受液管道91，此时灭火剂在动力装置的作用下通过从供车车侧的供液管道92流经受液车侧的受液管道被输送至受液车容罐4。

当受液车容罐4中的液位达到第二预定液位时，即表示受液车容罐中已充满灭火剂，此时受车车的接收装置10(图9中未示出)接收液位传感器30的信号，并且受液车的控制装置20(图9中未示出)根据该信号控制受液车的供液阀60以预定的速度缓慢地关闭。此时，因供液阀关闭而使输液管道开始憋压，设置在供液车的液泵41出口处的压力传感器50会检测到输液管道中的压力升高，供液车的控制设备20中的控制装置会发出指令来调节其发动机42的转速，从而调节液泵41的转速，降低输液管道中的流量，进而降低输液管道中的压力。供液车的控制装置根据其接收装置接收到的压力信号，来调节液泵转速，从而达到控制输液管道中压和稳定的目的。

当受液车的供液阀60完全关闭后，输液管道中将无液体流动，或只有很轻微的流动(如可能由于输液管道震动而引起假性的流动)，此时设置于供液车的液泵41出口处理流量传感器80将检测到很小的流量值，或检测到的流量值为0，因此当供液车的接收装置接收到的流量值低于预定流量时，相应的控制装置可以发出指令来打开旁通阀61，旁通阀61设置在连接供液车的液泵41出口和供液车容罐4的旁通管道中，打开旁通阀61后，液泵41与供液容罐之间形成自循环，从而避免受液车的供液阀61完全关闭后因输液管道憋压而导致液泵长时间憋压而发热，能够起到保护液泵的作用。当受液车容罐4中的灭火剂消耗至第二预定液位时，相应的液位传感器将液位信号发送至控制设备，从而受液车的控制设备再次使受液阀60打开，并关闭受液车的旁通阀61，此时输液管道中的灭火剂流入受液车的容罐4，输液管道中的压力下降，供液车的压力传感器50将下降的压力信号发送给相应的控制设备100，从而控制设备调节相应发动机42的转速，从而设节相应液泵的转速，以保持输液管道中的压力稳定。

由于设置了旁通阀61，即使在受液车的供液阀60完全关闭后，供液车的液泵也可以以一定的转速运转，从而不仅能保在下一次供液开始时不会引会重新开启液泵而增加延迟时间，还能够避免液泵突然开启而导致输液管道中的瞬时压力波动，同时还避免空气进入输液管道，并且也避免了液泵频繁开启而降低液泵的使用寿命。实际使用中，当受液车的供液阀60关闭后，可以使供液车的液泵41以最低速率运转，此时超过管道压力的流量会通过旁通管道流入供液车液容罐。

在输受灭火剂的过程中，为了调节输液管道的压力，也可以视情况来控制旁通阀适当地打开或关闭。

实践中还可以设置显示装置70，显示装置可以是触控屏，可以通过触控屏输入控制参数，同时系统中的各种参数也可以显示在触控屏上，以便于消管理人员实时掌握消防车的状态。还可以在该系统中设置报警装置，用于对液位、流量、压力等参数发生异常时发出警报。

图8是根据本发明实施例一的自动输受灭火剂的方法的流程图。如图8所示，该方法包括以下步骤：

在步骤S810中，接收受液车容罐中的灭火剂的液位以及连接在供液车容罐与受液车容罐之间的输送管道的管道压力。可以在消防车的容罐中设备液位传感器，从而可以根据液位传感器所检测到的信号来获知液位。所述输送管道的管道压力可以通过在输送管道中设置压力传感器来进行检测。

在步骤S820中，根据所述液位控制打开或关闭供给灭火剂的输送管道，并控制该管道压力与预设供液压力之间的差值在预定范围内。

图9是根据本发明实施例二的自动输受灭火剂的方法的流程图。如图9所示，所述自动输受灭火剂的方法可以包括以下步骤：

其中，步骤S910与上述步骤S810相同。

在步骤S820中，当所述受液车容罐中的灭火剂低于第一预定液位时，打开所述输送管道。

在步骤S830中，当所述受液车容罐中的灭火剂的液位达到第二预定液位时，以预定的速度关闭所述输送管道，所述第一预定液位低于所述第二预定液位。

当液位低于第一预定液位时，可以判定此时该受液车需要补充灭火剂，此时需要打开所述输送管道，以便于接受从供液车输送过来的灭火剂。

在从供液车向受液车输送灭火剂的过程中，如果检测到受液车容罐中的灭火剂已到达第二液位，则可以判定受液车容罐已充满灭火剂，此时应当及时关闭输送管道，以免灭火剂从受液车容罐中溢出，造成灭火剂浪费。

通过步骤S810和步骤S820，能够实现自动控制输受液开始或停止，控制过程准确可靠，不需要人工介入，而且不易受外界环境的干扰，尤其适用于复杂紧急的灭火现场。

在步骤S840和步骤S850中，通过调节供液车的供液动力来调节所述管道压力。其中，在步骤S840中，在关闭输送管道的过程中，如果检测到管道压力上升，可以以降低供液动力的方式来降低管道压力。在步骤S850中，在打开输送管道的过程中，如果检测到管道压力下降，可以以增加供液动力的方法来提高管道压力。当然，这里只是调节管道压力的示例，除了在关闭或打开输送管道时可以以上述方式调节管道压力外，在输受灭火剂的过程中也可以以调节供液动力的方式保持管道压力恒定。还可以在输送管道上设置旁通管道，进而通过调节旁通管道的压力来调节所述管道压力，但是通过调节供液动力来调节压力更加准确可靠。

实际应用中，可以设定管道压力的上限值和下限值，当管道压力超过上限值时，可以用上述方式使管道压力下降，当管道压力低于下限值时，可以用上述方式使管道压力上升。

图10是根据本发明实施例三的自动输受灭火剂的方法的流程图。如图10所示，在上述实施例的基础上，所述自动输受灭火剂的方法还可以包括以下步骤：

其中，步骤S101与上述步骤S810相同，步骤S103同步骤S920，步骤S105同步骤S930，步骤S107、S108分别同上述步骤S940、S950在此不再赘述。

在步骤S102中，接收所述输送管道内的流量。输送管道内的流量可以通过流量传感器进行检测，其中，优选地检测供液车的液泵出口处的流量，因液泵作为供液的动力装置，其出口处的流量更能反映出输送管道的整体管道压力。

实施例三还可以优选地包括步骤S104，在该步骤中，在所述输送管道被打开期间，当所述输送管道内的流量高于所述预定流量时，关闭所述旁通管道。当受液车容罐中的灭火剂低于第一预定液位时，受液车侧会自动控制打开输送管道，输送管道中的灭火剂向受液车容罐流动，从而使输送管道中产生较大的流量，此时，会检测到输送管道中的流量高于预定流量，表明当前处于供液状态，为了维持供液时输送管道中的压力，此时可以关闭旁通管道。

在步骤S106中，在所述输送管道被关闭期间，当所述流量低于预定流量时，打开供液车侧的旁通管道，使灭火剂在供液车容罐和所述旁通管道之间循环。

实践中也可以利用供液车侧的旁通管道的开闭来调节供液过程中输送管道的管道压力。例如，所述管道压力超过上限值时，打开旁通管道或部分打开旁通管道，当所述管道压力低于下限值时，关闭所述旁通管道，或部分关闭所述旁通管道。

本发明实施例所述的自动输受灭火剂的系统在应用于消防车时，利用供液车测的压力传感器、流量传感器以及控制设备来实现供液车侧的控制能，并利用受液车侧的液位传感器和控制设备来实现受液车侧的控制功能。作为替代方案，也可以将供液车的控制设备和受液车的控制设备合并，同时将所有输受灭火剂的消防车加入一个通信网络，每台消防车通过无线通信来发送其液位传感器、压力传感器、流量传感器信号，同时控制设备通过无线通信接收这些信号。但是在实践中，消防现场通常情况紧急而且复杂，使用无线通信传输信号时会受到现场各种因素的干扰，从而容易发生故障，基于消防任务的急迫性，需要最大限度地减少故障的发生，因为一旦出现任何故障都有可能导致现场的生命或财产损失。因此，上述本发明实施例所提供的自动输受灭火剂的系统的可靠性更高，更能适应于复杂的消防现场。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。