CN1602978A - 一种自动消防炮及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的自动消防炮及其控制方法，由炮体和控制系统组成，其特征是控制系统由供水装置、火焰图像定位器、解码器以及计算机组成；采用计算机控制炮体的动作，通过设定的程序接受火灾报警信号，通过角度电位器和火焰图像定位器来获取炮体位置和火焰图像信息，及时调整炮体位置和喷头的角度，将炮体喷头对准火焰面前锋后，自动打开水泵和电动阀，对着火点实施喷水灭火直至火焰熄灭、该路报警信号消除为止。本发明的自动消防炮能够与消防报警系统联动，在设定监控的空间范围内由计算机自动控制消防炮进行火焰识别、火焰空间定位和自动开阀喷水、扑灭火焰，特别适合于高大空间和无人值守场合的火灾安全监控与扑救，可提高早期火灾扑救的自动化水平。

Description

一种自动消防炮及其控制方法

技术领域：

本发明属于消防设备技术领域，具体涉及机电一体化自动识别火焰、自动定位和自动喷水灭火并具有远程通讯功能的自动化消防装置。

背景技术：

据《光学技术》(2003年5月第29卷第3期292～294页)“基于CCD图像的火灾空间定位方法”和《大洋资讯网》(http://www.dayoo.com，2001年4月14日)“我大空间火灾研究世界领先”综合报道：现有的消防炮由于自身没有自动识别火焰、自动定位及远程通讯功能，一般只能在火灾发生发展到被人或其他火灾探测器发现后，由人工启动按钮进行喷水灭火，在火灾扑灭后，也需人工手动控制消防水炮停止运行，这难免会贻误灭火的最佳时机，也会造成次生水害的问题，尤其在无人值守的高大空间和需要重点保护区域，特别需要安装自动消防炮；据《中国消防人网站》(http://www.china-fireren.com)2001年消防论文“深圳会议展览中心方案消防给水设计论证综述”一文报道：“国内90年代开始消防水炮产品的研制，上海消防科研所″九五″攻关课题之一即是″消防水炮研制″，但该所研制的水炮只是一种遥控水炮，不能自动对准着火点，也不能同报警系统联动”。可见现有的消防炮在控制上还存在很多不足之处，主要靠人工去遥控，不能由系统控制消防炮自动对准火焰；专利号ZL 02 2 20414.8提供了一种带有滑动摩擦片的消防水炮，能够在喷头运动过程中遇到障碍物而被迫停止移动时可以防止电机损坏，但是，该专利提供的消防水炮也只是一种手动控制水炮，无法实行自动操作；不过，该专利提供的消防水炮的机械结构和消防水炮电机驱动电路仍然可以在本发明中使用，但需要增加与自动控制相关联的机械结构、供水装置、控制电路及控制方法，以实现自动喷水灭火功能。

发明内容：

本发明提供一种与消防报警系统联动的自动消防炮及其控制方法，能够在设定监控的空间范围内由计算机自动控制消防炮进行火焰识别、火焰空间定位和自动开阀喷水、扑灭火焰。

本发明的自动消防炮，包括炮体1和控制系统2；

所述炮体1包括喷头11、蜗轮12和19、主腔体14、蜗杆13和20、电机15和16、管体17、法兰盘18；

所述喷头11是由左侧入口支管和右侧入口支管连接到出口支管构成；所述主腔体14是由圆筒及其上部的两个支管构成的一个腔体，这两个支管分别与喷头左、右侧入口支管相连接；所述的管体17上端置于主腔体14的圆筒内，管体17的下端固定在法兰盘18上、并由法兰盘18联接到进水管道上；

安装在喷头11右侧入口支管和主腔体14右侧支管连接处的蜗轮12固定在喷头11右侧入口支管上，与蜗轮12相啮合的蜗杆13与电机15的输出轴固联，电机15固定在主腔体14的右侧支管中部；

蜗轮19固定在管体17下部，与蜗杆20相啮合，蜗杆20与电机16的输出轴固联，电机16固定在主腔体14的左侧支管中部；

其控制系统2中的解码器5的功率驱动模块7，由电阻R1～R20、功率管Q1～Q4、三极管Q5～Q8、光电藕合器U1～U4、稳压二极管DW1～DW4、二极管D1～D8、发光二极管L1～L4、插座CN2组成；其中，U1、U2、U3、U4的1脚分别和R5、R9、R13、R17的一端一一对应相接，U1、U2、U3、U4的2脚分别和L1、L4、L3、L2的阴极一一对应相接后接外部端子CN2-5、CN2-4、CN2-3和CN2-2，L1、L4、L3、L2的阳极和R6、R10、R14、R18的一端一一对应相接，U1的4脚、Q5的基极和R7的一端相接，U2的4脚、Q6的基极和R11的一端相接，U3的4脚、Q7的基极和R15的一端相接，U4的4脚、Q8的基极和R19的一端相接，R8的一端、R1的一端、D1的阴极和Q5的集电极相接，R12的一端、R2的一端、D2的阴极和Q6的集电极相接，R16的一端、R3的一端、D3的阴极和Q7的集电极相接，R20的一端、R4的一端、D4的阴极和Q8的集电极相接，R1的另一端、D1的阳极、DW1的阴极与Q1的栅极相接，R2的另一端、D2的阳极、DW2的阴极与Q2的栅极相接，R3的另一端、D3的阳极、DW3的阴极与Q3的栅极相接，R4的另一端、D4的阳极、DW4的阴极与Q4的栅极相接，U1的3脚、Q5的发射极、DW1的阳极、MOT的M+端、Q1的源极、D5的阳极、D6的阴极和Q2的漏极连接在一起，U4的3脚、Q8的发射极、DW4的阳极、Q4的源极、D8的阳极、MOT的M-端、D7的阴极和Q3的漏极连接在一起，R5、R6、R9、R10、R13、R14、R17、R18的另一端都和+5V电源相接，R7、R8、R11、R12、R15、R16、R19、R20的另一端都和+12V电源相接，Q1的漏极、D5的阴极、Q4的漏极、D8的阴极与+24V电源相接，Q2的源极、Q6发射极、DW2的阳极、U2的3脚、D6的阳极、D7的阳极、Q3的源极、DW3的阳极、Q7的发射极、U3的3脚与地相接，MOT的M+和M-端与炮体电机接线柱相联结；

其特征在于：

安装在喷头11左侧入口支管和主腔体14左侧支管连接处的齿轮23固定在喷头11左侧入口支管上，角度电位器21固定在主腔体14左侧支管上，反馈齿轮22与角度电位器21同轴并和齿轮23相啮合；

齿轮26固定在管体17的中部，角度电位器24固定在主腔体14的圆筒外壁上，反馈齿轮25与角度电位器24同轴并和齿轮26相啮合；

所述控制系统2由供水装置3、火焰图像定位器4、解码器5以及计算机6组成；

该供水装置3由泵阀控制盘27、消防泵28、电动阀29和进水管道30组成；计算机6通过RS-485总线与泵阀控制盘27相连，消防泵28与电动阀29通过控制电路分别与泵阀控制盘27连接；消防泵28安装在进水管道30的始端，电动阀29安装在进水管道30上，炮体法兰盘18连接在进水管道30的另一端；

所述泵阀控制盘27由集成电路U14～U25、电阻R35～R53、功率管Q9～Q12和继电器K1～K4组成；其中，VCC0为+5V电源，VCC1为+24V电源；U14的P10～P13分别与U15的第1、2、6、5引脚相连，U14的RXD和TXD脚分别与U16的第0、3脚相连；U17的第1脚通过电阻R36接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P00端口，第3脚接地，第4脚与Q9的基极和R38的一脚相连，R38的另一脚接至电源VCC1上，Q9的发射极与继电器K1线圈一脚相连，集电极接地，K1线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱A与电动阀29相接；U18的第1脚通过电阻R37接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P01端口，第3脚接地，第4脚与Q10的基极和R39的一脚相连，R39的另一脚接至电源VCC1上，Q10的发射极与继电器K2线圈一脚相连，集电极接地，K2线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱A与电动阀29相接；U19的第1脚通过电阻R42连接到电源VCC1上，第2脚接至电动阀的启动反馈脚，第4脚与U14的P02端口、电阻R40的一脚相连；U20的第1脚通过电阻R43连接到电源VCC1上，第2脚接至电动阀的停止反馈脚，第4脚与U14的P03端口、电阻R41的一脚相连；U21的第1脚通过电阻R44接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P20端口，第3脚接地，第4脚接到Q11的基极和R46的一脚上，R46的另一脚接至电源VCC1，Q11的发射极与继电器K3线圈一脚相连，其集电极接地，K3线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱B与消防泵30相接；U22的第1脚通过电阻R45接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P21端口，第3脚接地，第4脚接到Q12的基极和R47的一脚上，R47的另一脚接至电源VCC1，Q12的发射极与继电器K4线圈一脚相连，其集电极接地，K4线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱B与消防泵30相接；U23的第1脚通过电阻R51连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的启动反馈脚，第4脚与U14的P22、电阻R48的一脚相连；U24的第1脚通过电阻R52连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的停止反馈脚，第4脚与U14的P23、电阻R49的一脚相连；U25的第1脚通过电阻R53连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的故障反馈脚，第4脚与U14的P24、电阻R50的一脚相连；

所述火焰图像定位器4由一只红外摄像机和一只彩色摄像机组成，两只摄像机水平地固定在炮体1的喷头11的出口支管上，通过视频线与计算机6的图像采集卡连接；

所述解码器5的微处理模块8由集成电路U5、U6，拨码开关U7，电阻R21、R22，排组PR2、PR3，发光二极管L5，电容C1、C2，晶体振荡器CY1组成；所述通讯模块9由集成电路U8，电阻R23，跳线夹JP1，2脚插座CN7组成；其中，U5的X2、电容C1的一端和CY1的一端相接，U5的X1、电容C2的一端和CY1的另外一端相接，U5的TXD与U8的DI相接，U5的RXD与U8的R0相接，U5的INT0接在U8的2、3引脚上，U5的P10、P11、P12、P13分别与U6的CS、SO、CK、SI相接，+5V电源通过R22、L5接在U5的INT1上，U8的A、B分别和485的两根通讯线相接，A、B之间由R23、JP1连接，U5的RESET、R21的一端和U6的RT脚相接，R21的另一端、U6的VCC、WP两引脚、U5的EA/VP引脚和U8的VCC引脚都接在+5V电源上，PR3一侧八脚和接线端子分别接在U5的P00、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07上，PR3的另一侧八脚接+5V电源，PR2一侧的八脚和U7一侧的八脚、U5的P20、P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27一一对应相接，PR2另一侧八脚接+5V电源，U7的另一侧的八脚接地，U5的P04、P05、P06、P07分别与功率驱动模块7的CN2-2、CN2-3、CN2-4、CN2-5对应相接；

所述的数据采集模块10由电阻R24～R34，电位器W1～W4，集成电路U9～U11，三端稳压块U12、U13，电容E1～E6、C3～C8和电感L9组成；其中，U9的RG-通过R24、W1、R25和U9的RG+相接，U10的RG-通过R28、W3、R29和U10的RG+相接，U9的IN-与W2的调节端相接，+5V电源、R26、W2、R27串联接地，U10的IN-与W4的调节端相接，+5V电源、R30、W4、R31串联接地，U9的REF、VS-和U10的REF、VS-都接地，U9的VS+、U10的VS+、C8的一端、C7的一端、E4的正极和E3的正极与+5V电源相接，+12V电源通过L9分别与E1的正极、C3的一端、U12的Vin、E5的正极、C5的一端、U13的Vin相接，U12的Vout、C4的一端、E2的正极相接与+5V电源联结，U13的Vout、C6的一端、E6的正极和R32的一端相接，R32的另一端、R33的一端和端子REF+相接，E1的负极、C3的另一端、U12的GND、C4的另一端、E2的负极都接地，U13的GND、E5的负极、C5的另一端、C6的另一端、E6的负极、R34的一端都接地，U11的VCC接+5V电源，U11的GND接地，U11的A0和A1脚分别接端子A01和A02，U11的CN6-1、CN6-2、CN6-3、CN6-4、CN6-5分别与微处理模块8的U5的P00、P01、P02、P03、P04和TO脚对应相接，U9的IN1脚和U10的IN2脚与炮体角度电位器相连接。

本发明自动消防炮的自动控制方法，特征在于：计算机6在接受与消防炮相关联的某一路火灾探测器发出的报警信号、由预先设定的程序自动对火灾信号进行确认之后，通过解码器5的通讯模块9和微处理模块8，将信息发送给功率驱动模块7，由功率驱动模块7控制炮体1的水平电机和俯仰电机作旋转运动，由炮体喷头带动火焰图像定位器4进行水平方向和俯仰方向上火焰搜索定位，炮体的水平角度电位器和俯仰角度电位器及时将炮体1的位置角度信号传递给解码器的数据采集模块10，通过解码器5的通讯模块9，将信息发送给计算机，火焰图像定位器4的视频信号也传递给计算机；经过程序分析之后计算机将动作指令通过通讯模块9传递给功率驱动模块7，由功率驱动模块7控制炮体1的水平电机和俯仰电机作旋转运动，将水炮喷头对准火焰面前锋；另一方面，计算机6给泵阀控制盘27发送查询指令，泵阀控制盘27将消防泵28和电动阀29的状态信息及时反馈给计算机；一旦确认需要启动消防泵和电动阀后，计算机6给泵阀控制盘27发送控制指令，泵阀控制盘27立即启动消防泵和电动阀，对着火点实施喷水灭火直至火焰熄灭、该路报警信号消除为止；与此同时，计算机6继续接受与该自动消防炮相关联的其它各路火灾探测报警器的反馈信息，如果还存在另外一路火灾报警信号，炮体1在熄灭当前区域的火焰之后，在解码器功率驱动模块7的控制下，自动地对新的着火点进行空间搜索定位并实施灭火直至其熄灭为止；当与该自动消防炮相关联的所有火灾报警信号完全被消除之后，计算机6给泵阀控制盘27发送控制指令，泵阀控制盘27及时关闭消防泵和电动阀，系统自动地恢复到初始设定状态，等待下一次的报警信号。

本发明自动消防炮可以适用各种液体灭火介质，但一般使用水作为灭火介质。

与现有的消防炮相比较，本发明自动消防炮具有以下主要优点：

1、在本发明消防炮的炮体1中，采用角度电位器21和24将炮体在水平方向和俯仰方向上的旋转角度信息及时反馈给解码器的数据采集模块10，计算机6经过分析和处理之后，可以及时调整炮体1的位置和喷头11的角度。

2、本发明中采用的解码器5是自动消防炮的远程自动控制设备，由功率驱动模块7、微处理模块8、通讯模块9和数据采集模块10组成；数据采集模块10通过炮体1的角度电位器21和24能够及时获取炮体1的位置信息；微处理模块8是解码器的控制核心，将采集的模拟信号转化为数字信号后由通讯模块9传递给计算机，由计算机的控制程序进行分析和处理，实现对自动消防炮实行远程自动控制；计算机的控制指令再通过RS485通讯接口和通讯模块传递给解码器的功率驱动模块7，由功率驱动模块7驱动炮体1和喷头11在水平方向和俯仰方向发生转动。

3、由于本发明自动消防炮采用红外摄像机和彩色摄像机组成火焰图像定位器4固定在炮体1的喷头11上，可以随着喷头11一起运动，能够及时获取火焰图像的位置信息，以实现着火点的空间定位。

4、本发明自动消防炮中的供水装置3采用由泵阀控制盘27、消防泵28、电动阀29和进水管道30组成；计算机通过RS-485总线与泵阀控制盘相连，由泵阀控制盘27实现对消防泵28和电动阀29的巡检、查询和控制。消防泵启动、停止或故障的三种状态以及电动阀启动或停止的两种状态通过泵阀控制盘27及时反馈给计算机；同时，计算机需要启动或停止消防泵和电动阀的控制指令通过泵阀控制盘及时执行，从而可以实现供水和停水的自动控制。

5、本发明自动消防炮，采用计算机软件来控制炮体的动作，通过设定的程序接受火灾报警信号，通过角度电位器和火焰图像定位器来获取炮体位置和火焰图像反馈信息，及时调整炮体位置和喷头的角度，将炮体喷头对准火焰面前锋之后，自动打开水泵和电动阀，对着火点实施喷水灭火直至火焰熄灭、该路报警信号消除为止。

本发明自动消防炮特别适合于高大空间和无人值守场合的火灾安全监控与扑救，使用安全方便、系统设置灵活机动；可极大地提高早期火灾扑救的自动化水平。

附图说明：

附图1为本发明自动消防炮总装图。

附图2为炮体机械结构的主视图，图3为炮体机械结构的俯视图；

附图4为解码器功率驱动模块电路图，附图5为解码器微处理模块和通讯模块电路图，附图6为解码器数据采集模块电路图；

附图7为泵阀控制盘电路图。

附图8为本发明自动消防炮的工作过程算法流程图。

具体实施方式：

以下结合附图具体说明本发明的实施方式。

实施例1：

本发明自动消防炮由炮体1和控制系统2组成；其中控制系统2由供水装置3、火焰图像定位器4、解码器5以及计算机6组成。

本实施例中自动消防炮炮体1的机械结构如下：

喷头11由左侧入口支管和右侧入口支管连接到出口支管构成；主腔体14由圆筒及其上部的两个支管构成的一个腔体，这两个支管分别与喷头左、右侧入口支管相连接；管体17上端置于主腔体14的圆筒内，管体17的下端固定在法兰盘18上、并由法兰盘18联接到进水管道30上；

安装在喷头11右侧入口支管和主腔体14右侧支管连接处的蜗轮12固定在喷头11右侧入口支管上，与蜗轮12相啮合的蜗杆13与电机15的输出轴固联，电机15固定在主腔体14的右侧支管中部；

蜗轮19固定在管体17下部，与蜗杆20相啮合，蜗杆20与电机16的输出轴固联，电机16固定在主腔体14的左侧支管中部；

所述炮体1由齿轮23和26、反馈齿轮22和25以及角度电位器21和24组成；

安装在喷头11左侧入口支管和主腔体14左侧支管连接处的齿轮23固定在喷头11左侧入口支管上，角度电位器21固定在主腔体14左侧支管上，反馈齿轮22与角度电位器21同轴并和齿轮23相啮合；

齿轮26固定在管体17的中部，角度电位器24固定在主腔体14的圆筒外壁上，反馈齿轮25与角度电位器24同轴并和齿轮26相啮合；

供水装置3由泵阀控制盘27、消防泵28、电动阀29和进水管道30组成；

计算机6通过RS-485总线与泵阀控制盘27相连，消防泵28与电动阀29通过控制电路分别与泵阀控制盘27连接；消防泵28安装在进水管道30的始端，电动阀29安装在进水管道30上，炮体法兰盘18安装在进水管道30的另一端；本实施例中采用的消防泵28的型号为CB1.0/30，电动阀29的型号为ulli-10；

泵阀控制盘27由集成电路U14～U25、电阻R35～R53、功率管Q9～Q12和继电器K1～K4组成；其中，VCC0为+5V电源，VCC1为+24V电源；U14的P10～P13分别与U15的第1、2、6、5引脚相连，U14的RXD和TXD脚分别与U16的第0、3脚相连；U17的第1脚通过电阻R36接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P00端口，第3脚接地，第4脚与Q9的基极和R38的一脚相连，R38的另一脚接至电源VCC1上，Q9的发射极与继电器K1线圈一脚相连，集电极接地，K1线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱A与电动阀29相接，U17、Q9、K1、R36和R38构成对电动阀的启动控制；U18的第1脚通过电阻R37接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P01端口，第3脚接地，第4脚与Q10的基极和R39的一脚相连，R39的另一脚接至电源VCC1上，Q10的发射极与继电器K2线圈一脚相连，集电极接地，K2线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱A与电动阀29相接，U18、Q10、K2、R37和R39构成对电动阀的停止控制；U19的第1脚通过电阻R42连接到电源VCC1上，第2脚接至电动阀的启动反馈脚，第4脚与U14的P02端口、电阻R40的一脚相连，提供电动阀的启动极限位反馈信号；U20的第1脚通过电阻R43连接到电源VCC1上，第2脚接至电动阀的停止反馈脚，第4脚与U14的P03端口、电阻R41的一脚相连，提供电动阀的停止极限位反馈信号；U21的第1脚通过电阻R44接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P20端口，第3脚接地，第4脚接到Q11的基极和R46的一脚上，R46的另一脚接至电源VCC1，Q11的发射极与继电器K3线圈一脚相连，其集电极接地，K3线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱B与消防泵30相接，U21、Q11、K3、R44和R46构成对消防泵的启动控制；U22的第1脚通过电阻R45接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P21端口，第3脚接地，第4脚接到Q12的基极和R47的一脚上，R47的另一脚接至电源VCC1，Q12的发射极与继电器K4线圈一脚相连，其集电极接地，K4线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱B与消防泵30相接，U22、Q12、K4、R45和R47构成对消防泵的停止控制；U23的第1脚通过电阻R51连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的启动反馈脚，第4脚与U14的P22、电阻R48的一脚相连，提供消防泵的启动反馈信号；U24的第1脚通过电阻R52连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的停止反馈脚，第4脚与U14的P23、电阻R49的一脚相连，提供消防泵的停止反馈信号；U25的第1脚通过电阻R53连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的故障反馈脚，第4脚与U14的P24、电阻R50的一脚相连，提供消防泵的故障反馈信号；

本实施例中的火焰图像定位器4由型号分别是BP134和LTC0450的一只红外摄像机和一只彩色摄像机组成，两只摄像机水平地固定在炮体1的喷头11的出口支管上，通过视频线直接与计算机6的图像采集卡连接；

本实施例中的解码器5由微处理模块8、功率驱动模块7、数据采集模块10、通讯模块9组成；解码器5提供了炮体驱动、炮体状态反馈、微处理运算和远程通讯功能。

所述解码器5的功率驱动模块7由两个相同的电路组成，分别用于控制炮体水平和俯仰方向的旋转；其中，U1、U2、U3、U4的1脚分别和R5、R9、R13、R17的一端一一对应相接，U1、U2、U3、U4的2脚分别和L1、L4、L3、L2的阴极一一对应相接后接外部端子CN2-5、CN2-4、CN2-3和CN2-2，L1、L4、L3、L2的阳极和R6、R10、R14、R18的一端一一对应相接，U1的4脚、Q5的基极和R7的一端相接，U2的4脚、Q6的基极和R11的一端相接，U3的4脚、Q7的基极和R15的一端相接，U4的4脚、Q8的基极和R19的一端相接，R8的一端、R1的一端、D1的阴极和Q5的集电极相接，R12的一端、R2的一端、D2的阴极和Q6的集电极相接，R16的一端、R3的一端、D3的阴极和Q7的集电极相接，R20的一端、R4的一端、D4的阴极和Q8的集电极相接，R1的另一端、D1的阳极、DW1的阴极与Q1的栅极相接，R2的另一端、D2的阳极、DW2的阴极与Q2的栅极相接，R3的另一端、D3的阳极、DW3的阴极与Q3的栅极相接，R4的另一端、D4的阳极、DW4的阴极与Q4的栅极相接，U1的3脚、Q5的发射极、DW1的阳极、MOT的M+端、Q1的源极、D5的阳极、D6的阴极和Q2的漏极连接在一起，U4的3脚、Q8的发射极、DW4的阳极、Q4的源极、D8的阳极、MOT的M-端、D7的阴极和Q3的漏极连接在一起，R5、R6、R9、R10、R13、R14、R17、R18的另一端都和+5V电源相接，R7、R8、R11、R12、R15、R16、R19、R20的另一端都和+12V电源相接，Q1的漏极、D5的阴极、Q4的漏极、D8的阴极与+24V电源相接，Q2的源极、Q6发射极、DW2的阳极、U2的3脚、D6的阳极、D7的阳极、Q3的源极、DW3的阳极、Q7的发射极、U3的3脚与地相接，MOT的M+和M-端与炮体电机接线柱相联结；

本实施例中，所述解码器5的微处理模块8由集成电路U5、U6，拨码开关U7，电阻R21、R22，排组PR2、PR3，发光二极管L5，电容C1、C2，晶体振荡器CY1组成；所述通讯模块9由集成电路U8，电阻R23，跳线夹JP1，2脚插座CN7组成；其中，U5的X2、电容C1的一端和CY1的一端相接，U5的X1、电容C2的一端和CY1的另外一端相接，U5的TXD与U8的DI相接，U5的RXD与U8的RO相接，U5的INT0接在U8的2、3引脚上，U5的P10、P11、P12、P13分别与U6的CS、SO、CK、SI相接，+5V电源通过R22、L5接在U5的INT1上，U8的A、B分别和485的两根通讯线相接，A、B之间由R23、JP1连接，U5的RESET、R21的一端和U6的RT脚相接，R21的另一端、U6的VCC、WP两引脚、U5的EA/VP引脚和U8的VCC引脚都接在+5V电源上，PR3一侧八脚和接线端子分别接在U5的P00、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07上，PR3的另一侧八脚接+5V电源，PR2一侧的八脚和U7一侧的八脚、U5的P20、P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27一一对应相接，PR2另一侧八脚接+5V电源，U7的另一侧的八脚接地，U5的P04、P05、P06、P07分别与功率驱动模块7的CN2-2、CN2-3、CN2-4、CN2-5对应相接；

所述的数据采集模块10由电阻R24～R34，电位器W1～W4，集成电路U9～U11，三端稳压块U12、U13，电容E1～E6、C3～C8和电感L9组成；其中，U9的RG-通过R24、W1、R25和U9的RG+相接，U10的RG-通过R28、W3、R29和U10的RG+相接，U9的IN-与W2的调节端相接，+5V电源、R26、W2、R27串联接地，U10的IN-与W4的调节端相接，+5V电源、R30、W4、R31串联接地，U9的REF、VS-和U10的REF、VS-都接地，U9的VS+、U10的VS+、C8的一端、C7的一端、E4的正极和E3的正极与+5V电源相接，+12V电源通过L9分别与E1的正极、C3的一端、U12的Vin、E5的正极、C5的一端、U13的Vin相接，U12的Vout、C4的一端、E2的正极相接与+5V电源联结，U13的Vout、C6的一端、E6的正极和R32的一端相接，R32的另一端、R33的一端和端子REF+相接，E1的负极、C3的另一端、U12的GND、C4的另一端、E2的负极都接地，U13的GND、E5的负极、C5的另一端、C6的另一端、E6的负极、R34的一端都接地，U11的VCC接+5V电源，U11的GND接地，U11的A0和A1脚分别接端子A01和A02，U11的CN6-1、CN6-2、CN6-3、CN6-4、CN6-5分别与微处理模块8的U5的P00、P01、P02、P03、P04和TO脚对应相接，U9的IN1脚和U10的IN2脚与炮体角度电位器相连接；

其自动控制模式是按照附图8的算法流程图编制的自动操作程序：第一步是系统初始化，自动消防炮处于系统设定的初始位置；第二步是计算机接受报警信号，一旦计算机接受到与自动消防炮相关联的某一火灾探测器的火灾报警信号之后，立即进入第三步火警判断，即对采集的视频图像信号进行图像处理和分析，由程序进行判断是否存在火警，如果不存在火警，系统停留在初始状态；一旦判断为火警，则进入第四步由火焰图像定位器将火焰的图像信息传递给计算机，计算出着火点坐标值，再通过解码器的功率驱动模块启动炮体；在启动初期，由于起火点可能不在火焰图像定位器的视角范围内，解码器控制炮体以每次30度角自动地从左往右、自上而下进行扫描，直到找准着火点；第五步自动消防炮瞄准着火点，第六步计算机获取泵阀控制盘27反馈的消防泵28和电动阀29的状态信息，通过软件分析之后，通过泵阀控制盘启动消防泵和电动阀，自动消防炮对火焰前锋实施喷水灭火；当此路火灾探测报警器发出的报警信号消除之后，系统进入第七步计算机接受其它各路的火灾报警，如果其它报警器仍然存在报警信号，系统将自动调整炮体喷头的方向，对着火点进行定位和实施灭火；如果在该自动消防炮控制范围内所有火灾报警信号都被消除之后，系统进入第八步计算机通过泵阀控制盘关闭消防水泵和电动阀，炮体自动回复原位，系统回到巡检状态，对设定的空间范围进行火灾安全监控。

自动控制的工作过程如下：计算机6在接受与自动消防炮相关联的某一路火灾探测器发出的报警信号，由预先设定的程序自动对火灾信号进行确认之后，通过解码器5的通讯模块和微处理模块将炮体角度移动信息发送给功率驱动模块，由功率驱动模块控制炮体的水平电机和俯仰电机作旋转运动，由炮体喷头带动火焰图像定位器4进行水平方向和俯仰方向上搜索定位，炮体的水平角度电位器和俯仰角度电位器及时将炮体和火焰图像定位器的角度信息传递给解码器的数据采集模块，采集的数字量信号和模拟量信号同时传输给微处理模块进行分析和处理，在进行火灾进一步确认和火焰空间精确定位之后，计算机6给泵阀控制盘27发送控制指令，泵阀控制盘27立即启动消防泵和电动阀，炮体对着火点实施喷水灭火直至火焰熄灭、该路报警信号消除为止；与此同时，计算机继续接受与该自动消防炮相关联的其它各路火灾探测报警器的反馈信息，如果还存在其它的火灾报警信号，自动消防炮在熄灭当前区域的火焰之后，将在解码器功率驱动模块的控制下，自动地对新的着火点进行空间搜索定位并实施灭火直至其熄灭为止；当与该自动消防炮相关联的所有火灾报警信号完全被消除之后，系统自动地恢复到初始状态。

Claims (2)

1、一种自动消防炮，包括炮体1和控制系统2；

所述炮体1包括喷头11、蜗轮12和19、主腔体14、蜗杆13和20、电机15和16、管体17、法兰盘18；

所述喷头11是由左侧入口支管和右侧入口支管连接到出口支管构成；所述主腔体14是由圆筒及其上部的两个支管构成的一个腔体，这两个支管分别与喷头左、右侧入口支管相连接；所述的管体17上端置于主腔体14的圆筒内，管体17的下端固定在法兰盘18上、并由法兰盘18联接到进水管道上；

安装在喷头11右侧入口支管和主腔体14右侧支管连接处的蜗轮12固定在喷头11右侧入口支管上，与蜗轮12相啮合的蜗杆13与电机15的输出轴固联，电机15固定在主腔体14的右侧支管中部；

蜗轮19固定在管体17下部，与蜗杆20相啮合，蜗杆20与电机16的输出轴固联，电机16固定在主腔体14的左侧支管中部；

其控制系统2中的解码器5的功率驱动模块7，由电阻R1～R20、功率管Q1～Q4、三极管Q5～Q8、光电藕合器U1～U4、稳压二极管DW1～DW4、二极管D1～D8、发光二极管L1～L4、插座CN2组成；其中，U1、U2、U3、U4的1脚分别和R5、R9、R13、R17的一端一一对应相接，U1、U2、U3、U4的2脚分别和L1、L4、L3、L2的阴极一一对应相接后接外部端子CN2-5、CN2-4、CN2-3和CN2-2，L1、L4、L3、L2的阳极和R6、R10、R14、R18的一端一一对应相接，U1的4脚、Q5的基极和R7的一端相接，U2的4脚、Q6的基极和R11的一端相接，U3的4脚、Q7的基极和R15的一端相接，U4的4脚、Q8的基极和R19的一端相接，R8的一端、R1的一端、D1的阴极和Q5的集电极相接，R12的一端、R2的一端、D2的阴极和Q6的集电极相接，R16的一端、R3的一端、D3的阴极和Q7的集电极相接，R20的一端、R4的一端、D4的阴极和Q8的集电极相接，R1的另一端、D1的阳极、DW1的阴极与Q1的栅极相接，R2的另一端、D2的阳极、DW2的阴极与Q2的栅极相接，R3的另一端、D3的阳极、DW3的阴极与Q3的栅极相接，R4的另一端、D4的阳极、DW4的阴极与Q4的栅极相接，U1的3脚、Q5的发射极、DW1的阳极、MOT的M+端、Q1的源极、D5的阳极、D6的阴极和Q2的漏极连接在一起，U4的3脚、Q8的发射极、DW4的阳极、Q4的源极、D8的阳极、MOT的M-端、D7的阴极和Q3的漏极连接在一起，R5、R6、R9、R10、R13、R14、R17、R18的另一端都和+5V电源相接，R7、R8、R11、R12、R15、R16、R19、R20的另一端都和+12V电源相接，Q1的漏极、D5的阴极、Q4的漏极、D8的阴极与+24V电源相接，Q2的源极、Q6发射极、DW2的阳极、U2的3脚、D6的阳极、D7的阳极、Q3的源极、DW3的阳极、Q7的发射极、U3的3脚与地相接，MOT的M+和M-端与炮体电机接线柱相联结；

其特征在于：

安装在喷头11左侧入口支管和主腔体14左侧支管连接处的齿轮23固定在喷头11左侧入口支管上，角度电位器21固定在主腔体14左侧支管上，反馈齿轮22与角度电位器21同轴并和齿轮23相啮合；

齿轮26固定在管体17的中部，角度电位器24固定在主腔体14的圆筒外壁上，反馈齿轮25与角度电位器24同轴并和齿轮26相啮合；

所述控制系统2由供水装置3、火焰图像定位器4、解码器5以及计算机6组成；

该供水装置3由泵阀控制盘27、消防泵28、电动阀29和进水管道30组成；计算机6通过RS-485总线与泵阀控制盘27相连，消防泵28与电动阀29通过控制电路分别与泵阀控制盘27连接；消防泵28安装在进水管道30的始端，电动阀29安装在进水管道30上，炮体法兰盘18连接在进水管道30的另一端；

所述泵阀控制盘27由集成电路U14～U25、电阻R35～R53、功率管Q9～Q12和继电器K1～K4组成；其中，VCC0为+5V电源，VCC1为+24V电源；U14的P10～P13分别与U15的第1、2、6、5引脚相连，U14的RXD和TXD脚分别与U16的第0、3脚相连；U17的第1脚通过电阻R36接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P00端口，第3脚接地，第4脚与Q9的基极和R38的一脚相连，R38的另一脚接至电源VCC1上，Q9的发射极与继电器K1线圈一脚相连，集电极接地，K1线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱A与电动阀29相接；U18的第1脚通过电阻R37接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P01端口，第3脚接地，第4脚与Q10的基极和R39的一脚相连，R39的另一脚接至电源VCC1上，Q10的发射极与继电器K2线圈一脚相连，集电极接地，K2线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱A与电动阀29相接；U19的第1脚通过电阻R42连接到电源VCC1上，第2脚接至电动阀的启动反馈脚，第4脚与U14的P02端口、电阻R40的一脚相连；U20的第1脚通过电阻R43连接到电源VCC1上，第2脚接至电动阀的停止反馈脚，第4脚与U14的P03端口、电阻R41的一脚相连；U21的第1脚通过电阻R44接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P20端口，第3脚接地，第4脚接到Q11的基极和R46的一脚上，R46的另一脚接至电源VCC1，Q11的发射极与继电器K3线圈一脚相连，其集电极接地，K3线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱B与消防泵30相接；U22的第1脚通过电阻R45接至电源VCC0上，第2脚接到U14的P21端口，第3脚接地，第4脚接到Q12的基极和R47的一脚上，R47的另一脚接至电源VCC1，Q12的发射极与继电器K4线圈一脚相连，其集电极接地，K4线圈的另一脚接到VCC1上，接线柱B与消防泵30相接；U23的第1脚通过电阻R51连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的启动反馈脚，第4脚与U14的P22、电阻R48的一脚相连；U24的第1脚通过电阻R52连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的停止反馈脚，第4脚与U14的P23、电阻R49的一脚相连；U25的第1脚通过电阻R53连接到电源VCC1上，第2脚接至消防泵的故障反馈脚，第4脚与U14的P24、电阻R50的一脚相连；

所述火焰图像定位器4由一只红外摄像机和一只彩色摄像机组成，两只摄像机水平地固定在炮体1的喷头11的出口支管上，通过视频线与计算机6的图像采集卡连接；

所述解码器5的微处理模块8由集成电路U5、U6，拨码开关U7，电阻R21、R22，排组PR2、PR3，发光二极管L5，电容C1、C2，晶体振荡器CY1组成；所述通讯模块9由集成电路U8，电阻R23，跳线夹JP1，2脚插座CN7组成；其中，U5的X2、电容C1的一端和CY1的一端相接，U5的X1、电容C2的一端和CY1的另外一端相接，U5的TXD与U8的DI相接，U5的RXD与U8的R0相接，U5的INT0接在U8的2、3引脚上，U5的P10、P11、P12、P13分别与U6的CS、SO、CK、SI相接，+5V电源通过R22、L5接在U5的INT1上，U8的A、B分别和485的两根通讯线相接，A、B之间由R23、JP1连接，U5的RESET、R21的一端和U6的RT脚相接，R21的另一端、U6的VCC、WP两引脚、U5的EA/VP引脚和U8的VCC引脚都接在+5V电源上，PR3一侧八脚和接线端子分别接在U5的P00、P01、P02、P03、P04、P05、P06、P07上，PR3的另一侧八脚接+5V电源，PR2一侧的八脚和U7一侧的八脚、U5的P20、P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27一一对应相接，PR2另一侧八脚接+5V电源，U7的另一侧的八脚接地，U5的P04、P05、P06、P07分别与功率驱动模块7的CN2-2、CN2-3、CN2-4、CN2-5对应相接；

所述的数据采集模块10由电阻R24～R34，电位器W1～W4，集成电路U9～U11，三端稳压块U12、U13，电容E1～E6、C3～C8和电感L9组成；其中，U9的RG-通过R24、W1、R25和U9的RG+相接，U10的RG-通过R28、W3、R29和U10的RG+相接，U9的IN-与W2的调节端相接，+5V电源、R26、W2、R27串联接地，U10的IN-与W4的调节端相接，+5V电源、R30、W4、R31串联接地，U9的REF、VS-和U10的REF、VS-都接地，U9的VS+、U10的VS+、C8的一端、C7的一端、E4的正极和E3的正极与+5V电源相接，+12V电源通过L9分别与E1的正极、C3的一端、U12的Vin、E5的正极、C5的一端、U13的Vin相接，U12的Vout、C4的一端、E2的正极相接与+5V电源联结，U13的Vout、C6的一端、E6的正极和R32的一端相接，R32的另一端、R33的一端和端子REF+相接，E1的负极、C3的另一端、U12的GND、C4的另一端、E2的负极都接地，U13的GND、E5的负极、C5的另一端、C6的另一端、E6的负极、R34的一端都接地，U11的VCC接+5V电源，U11的GND接地，U11的A0和A1脚分别接端子A01和A02，U11的CN6-1、CN6-2、CN6-3、CN6-4、CN6-5分别与微处理模块8的U5的P00、P01、P02、P03、P04和TO脚对应相接，U9的IN1脚和U10的IN2脚与炮体角度电位器相连接。

2、一种自动消防炮的自动控制方法，特征在于：计算机6在接受与消防炮相关联的某一路火灾探测器发出的报警信号、由预先设定的程序自动对火灾信号进行确认之后，通过解码器5的通讯模块9和微处理模块8，将信息发送给功率驱动模块7，由功率驱动模块7控制炮体1的水平电机和俯仰电机作旋转运动，由炮体喷头带动火焰图像定位器4进行水平方向和俯仰方向上火焰搜索定位，炮体的水平角度电位器和俯仰角度电位器及时将炮体1的位置角度信号传递给解码器的数据采集模块10，通过解码器5的通讯模块9，将信息发送给计算机，火焰图像定位器4的视频信号也传递给计算机；经过程序分析之后计算机将动作指令通过通讯模块9传递给功率驱动模块7，由功率驱动模块7控制炮体1的水平电机和俯仰电机作旋转运动，将水炮喷头对准火焰面前锋；另一方面，计算机6给泵阀控制盘27发送查询指令，泵阀控制盘27将消防泵28和电动阀29的状态信息及时反馈给计算机；一旦确认需要启动消防泵和电动阀后，计算机6给泵阀控制盘27发送控制指令，泵阀控制盘27立即启动消防泵和电动阀，对着火点实施喷水灭火直至火焰熄灭、该路报警信号消除为止；与此同时，计算机6继续接受与该自动消防炮相关联的其它各路火灾探测报警器的反馈信息，如果还存在另外一路火灾报警信号，炮体1在熄灭当前区域的火焰之后，在解码器功率驱动模块7的控制下，自动地对新的着火点进行空间搜索定位并实施灭火直至其熄灭为止；当与该自动消防炮相关联的所有火灾报警信号完全被消除之后，计算机6给泵阀控制盘27发送控制指令，泵阀控制盘27及时关闭消防泵和电动阀，系统自动地恢复到初始设定状态，等待下一次的报警信号。

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