適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，包括：載車底盤(1)、指控設(shè)備(2)、發(fā)控設(shè)備(3)、設(shè)備艙(4)、發(fā)射裝置(5)、拋射裝置(6)、滅火彈(7)、轉(zhuǎn)塔控制裝置(8)、光電探測(cè)設(shè)備(9)，其中，指控設(shè)備(2)、發(fā)控設(shè)備(3)置于載車底盤(1)的駕駛室的副駕駛位置，設(shè)備艙(4)置于駕駛室后并用螺栓固定于載車底盤(1)上，發(fā)射裝置(5)置于載車底盤(1)上并用螺釘固定，拋射裝置(6)置于發(fā)射裝置(5)上并固定，滅火彈(7)置于拋射裝置(6)中，轉(zhuǎn)塔控制裝置(8)分布在載車底盤和發(fā)射裝置上，用于完成車體調(diào)平和控制發(fā)射裝置動(dòng)作。
【專利說明】適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及消防領(lǐng)域，具體涉及一種適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車。
【背景技術(shù)】
[0002]高度大于10層或者大于24米的建筑被稱為高層建筑，高度大于100米的建筑稱之為超高層建筑，高層和超高層建筑火災(zāi)撲救一直是消防領(lǐng)域的難題。國內(nèi)外現(xiàn)有的消防裝備由于滅火高度有限、機(jī)動(dòng)部署困難、價(jià)格昂貴，難以滿足高層尤其是超高層建筑消防滅火的需求。
[0003]高層、超高層建筑火災(zāi)撲救一般采用舉高消防車和云梯消防車，目前，世界最高的消防車是芬蘭的博浪濤消防車，包括:載車底盤、舉升裝置、電氣系統(tǒng)。該消防車舉升高度為101米，分低、中、高區(qū)接力送水，送水高度最高僅160米左右。該消防車工作展開狀態(tài)寬約8米，車長17.13米，行車高度4米，總質(zhì)量60.2噸，在很多樓宇密集區(qū)域和街道稍窄的地方無法快速部署。另外，該消防車進(jìn)口價(jià)格高達(dá)2200萬元，國內(nèi)多數(shù)城市消防部門無法承受，目前只有北京、上海、杭州等少數(shù)城市裝備。
[0004]高層樓宇滅火系統(tǒng)是針對(duì)我國城市環(huán)境下高層、超高層建筑物消防滅火的嚴(yán)峻形勢(shì)研制的一種可在城市環(huán)境普通路面快速機(jī)動(dòng)部署，具備高效率、大面積撲滅或壓制高層、超高層建筑火災(zāi)的特種消防滅火系統(tǒng)，其采用向火源目標(biāo)投放滅火彈的方式。滅火彈的投放精度決定著高層樓宇滅火系統(tǒng)整體滅火效率。現(xiàn)有的滅火彈彈道解算方法并未使用精確的彈道解算方式，消防隊(duì)員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)火情的目測(cè)判斷和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，向特定區(qū)域“盲發(fā)”，存在命中精度不高的問題。在高層、超高層建筑火災(zāi)撲救時(shí)，為了完成全天候近距離目標(biāo)探測(cè)，部分消防車配置有目標(biāo)(火源)探測(cè)裝置，由于該裝置采用定焦攝像頭作為瞄準(zhǔn)鏡，該裝置存在視場(chǎng)選擇數(shù)目少、不能根據(jù)目標(biāo)的大小調(diào)節(jié)放大比例、且不能完成紅外和白光的圖像融合的缺點(diǎn)。
[0005]此外，在采用滅火彈方式進(jìn)行火災(zāi)撲救的現(xiàn)有技術(shù)中，滅火彈一般采用中心爆管的方式，噴灑滅火劑的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的殺傷破片，帶有一定的破壞性，這類滅火彈適用于森林、油罐等遠(yuǎn)離人口密集的區(qū)域，不適用于城市環(huán)境條件下高層、超高層建筑滅火。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請(qǐng)的發(fā)明人考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述情況而作出了本發(fā)明。本發(fā)明的主要目的在于，提供一種適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，解決現(xiàn)有消防裝備滅火高度有限、機(jī)動(dòng)部署困難、難以滿足高層和超高層建筑火災(zāi)撲救需求的問題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，包括:載車底盤(I)、指控設(shè)備(2)、發(fā)控設(shè)備(3)、設(shè)備艙(4)、發(fā)射裝置(5)、拋射裝置(6)、滅火彈(7)、轉(zhuǎn)塔控制裝置(8)、光電探測(cè)設(shè)備(9)，
[0008]其中，指控設(shè)備(2)、發(fā)控設(shè)備(3)置于載車底盤(I)的駕駛室的副駕駛位置，[0009]設(shè)備艙(4)置于駕駛室后并用螺栓固定于載車底盤(I)上，
[0010]發(fā)射裝置(5)置于載車底盤(I)上并用螺釘固定，
[0011]拋射裝置(6)置于發(fā)射裝置(5)上并固定，
[0012]滅火彈(7)置于拋射裝置(6)中，
[0013]轉(zhuǎn)塔控制裝置(8)分布在載車底盤和發(fā)射裝置上，用于完成車體調(diào)平和控制發(fā)射裝置動(dòng)作，
[0014]光電探測(cè)設(shè)備(9)置于發(fā)射裝置(5)下方并用螺釘固定，
[0015]其中，光電探測(cè)設(shè)備(9)包括:安裝殼體、電源、變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)、綜合處理單元，
[0016]變焦白光攝像頭通過螺釘與安裝殼體連接，紅外攝像頭通過螺釘與安裝殼體連接，激光測(cè)距機(jī)通過螺釘與安裝殼體連接，變焦白光攝像頭的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，紅外攝像頭的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，激光測(cè)距機(jī)的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，變焦白光攝像頭的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接，紅外攝像頭的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接，激光測(cè)距機(jī)的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接。
[0017]本發(fā)明的實(shí)施例具有以下主要優(yōu)點(diǎn):通過調(diào)節(jié)滅火彈發(fā)射俯仰角度和發(fā)射速度，并結(jié)合上升段彈道數(shù)據(jù)進(jìn)行射擊諸元解算(滅火彈發(fā)射角度計(jì)算)撲救高層和超高層建筑火災(zāi)，具有滅火高度高，精度高，成本低，反應(yīng)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用通用汽車底盤，具有機(jī)動(dòng)部署快的特點(diǎn)，適合在城市環(huán)境高層和超高層建筑消防滅火使用，解決了現(xiàn)階段不能根據(jù)目標(biāo)的大小調(diào)節(jié)放大比例，且不能完成紅外和白光的圖像融合的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的駕駛室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的設(shè)備艙的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的發(fā)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的拋射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的滅火彈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的伺服控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的光電探測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的光電探測(cè)設(shè)備的綜合處理單元的功能模塊的示意圖；[0027]圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的光電探測(cè)設(shè)備的目標(biāo)探測(cè)(位置探測(cè))的工作流程圖；
[0028]圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的滅火彈組裝架及轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)的示意圖；
[0029]圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的光電探測(cè)設(shè)備的工作流程圖。
[0030]附圖標(biāo)記說明
[0031]1:載車底盤；2:指控設(shè)備；3:發(fā)控設(shè)備；4:設(shè)備艙；5:發(fā)射裝置；6:拋射裝置；7:滅火彈；8:轉(zhuǎn)塔控制裝置；9:光電探測(cè)設(shè)備；
[0032]2-1:顯控臺(tái)；2_2:信息處理機(jī)；2_3:通信設(shè)備；3_1:發(fā)控執(zhí)行組件；3_2:滅火彈模擬器；
[0033]4-1:發(fā)電機(jī)組；4_2:供配電柜；4_3:伺服控制裝置；
[0034]5-1:發(fā)射轉(zhuǎn)塔；5_2:發(fā)射托架；5_3:模塊組裝架
[0035]7-1:尾翼減速段；7_2:擋藥板；7_3:點(diǎn)火器；7_4:殼體；7_5:整流罩；
[0036]7-6:引信；7-7:活塞;7_8:燃燒室;7_9:滅火劑;7_10:主裝藥
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面參照附圖來說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0038]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的示意圖。如圖1所示，一種適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，包括:載車底盤1、指控(指揮控制)設(shè)備2、發(fā)控(發(fā)射控制)設(shè)備3、設(shè)備艙4、發(fā)射裝置5、拋射裝置6、滅火彈7、轉(zhuǎn)塔控制裝置8、光電探測(cè)設(shè)備9。
[0039]其中，指控設(shè)備2、發(fā)控設(shè)備3置于載車底盤I的駕駛室的副駕駛位置；設(shè)備艙4置于駕駛室后并用螺栓固定于載車底盤I上；發(fā)射裝置5置于載車底盤I上并用螺釘固定；拋射裝置6置于發(fā)射裝置5上并固定；滅火彈7置于拋射裝置6中；轉(zhuǎn)塔控制裝置8分布在載車底盤和發(fā)射裝置上，用于完成車體調(diào)平和控制發(fā)射裝置動(dòng)作；光電探測(cè)設(shè)備9置于發(fā)射裝置5下方并用螺釘固定。
[0040]載車底盤I由通用改裝底盤和副車架組成。其中副車架可以實(shí)現(xiàn)上裝設(shè)備艙、發(fā)射裝置等其它相關(guān)產(chǎn)品與底盤的連接等功能，是滅火車上裝設(shè)備實(shí)現(xiàn)通用化及可移植的關(guān)鍵部件。
[0041]指控設(shè)備2包括顯控臺(tái)2-1、信息處理機(jī)2-2、通信設(shè)備2_3。其中，顯控臺(tái)2_1可由金屬板材制成，安裝在副駕駛位置上，顯控臺(tái)2-1上可設(shè)置有發(fā)射保險(xiǎn)開關(guān)、顯示器、操作按鈕、指示燈、控制手柄、全景攝像機(jī)等，信息處理機(jī)2-2與顯控臺(tái)2-1、通信設(shè)備2-3連接。通信設(shè)備2-3用于操作人員與火警(119)指揮控制中心通信聯(lián)系。信息處理機(jī)2-2包括綜合管理控制模塊、彈道解算模塊和通信模塊等功能模塊。
[0042]發(fā)控設(shè)備3由發(fā)控執(zhí)行組件3-1和滅火彈模擬器3-2組成。其中，發(fā)控執(zhí)行組件3-1將控制指令切換并向發(fā)射裝置5輸出的控制設(shè)備，它接收來自信息處理機(jī)的指令，并完成滅火彈的發(fā)射控制任務(wù)。滅火彈模擬器3-2可在滅火車訓(xùn)練階段使用，用來模擬滅火彈在位信號(hào)和滅火彈發(fā)射離架信號(hào)。[0043]設(shè)備艙4內(nèi)部由發(fā)電機(jī)組4-1、供配電柜4-2、伺服控制裝置4_3等組成，外部安裝通信天線。發(fā)電機(jī)組可由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、本體支架和蓄電池等組成，供電總功率不小7.3kW。其中柴油機(jī)是發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力源，發(fā)電機(jī)為能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，將柴油機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，蓄電池為發(fā)電機(jī)組提供直流控制電源，使用時(shí)發(fā)電機(jī)組有單獨(dú)油箱。供配電設(shè)備固定安裝在設(shè)備艙右側(cè)，主要完成對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組和市電的切換操作、電氣參數(shù)的顯示、配電及保護(hù)功能。
[0044]發(fā)射裝置5由發(fā)射轉(zhuǎn)塔5-1、發(fā)射托架5-2、模塊組裝架5_3組成。發(fā)射轉(zhuǎn)塔5_1的結(jié)構(gòu)內(nèi)部中心走電纜線。發(fā)射托架5-2用于支撐模塊組裝架，具有快速裝填模塊組裝架5-3和發(fā)射時(shí)的定向作用。該機(jī)構(gòu)不但實(shí)現(xiàn)模塊組裝架5-3的鎖定和解鎖，還可以與模塊組裝架5-3上的支腳配合完成初始射向的確定。
[0045]拋射裝置6主要包括拋射筒、動(dòng)力裝置、平衡體等。拋射筒內(nèi)部放置滅火彈、動(dòng)力裝置和平衡體。拋射裝置采用“有限空間”平衡發(fā)射技術(shù)，具有無煙、無光、微聲，無后坐力的特點(diǎn)。
[0046]滅火彈7包括:殼體7-4、引信7-6、點(diǎn)火器7_3、滅火劑7_9、主裝藥7_10、尾翼減速段7-1、燃燒室7-8、擋藥板7-2、活塞7-7、整流罩7_5。
[0047]殼體7-4、尾翼減速段7-1和活塞7-7可為輕質(zhì)金屬材料，殼體7_4為圓筒狀，尾翼減速段7-1置于殼體7-4底部并與殼體7-4用螺釘固定，擋藥板7-2置于尾翼減速段7_1上方，燃燒室7-8置于擋藥板7-2上方并與擋藥板7-2螺紋固定，燃燒室7-8與殼體7_4用螺釘固定?；钊?-7置于燃燒室7-8上，活塞7-7的外徑與殼體7-4的內(nèi)徑相匹配，活塞7_7中心有通孔，點(diǎn)火器7-3置于活塞7-7的通孔中并與燃燒室7-8螺紋固定，主裝藥7-10置于燃燒室7-8中。滅火劑7-9置于活塞7-7上部的空腔中并充滿整個(gè)空腔，整流罩7-5置于殼體7-4頂部并與殼體7-4用銷釘固定，整流罩7-5的表面有噴灑孔，引信7-6置于整流罩7-5上并用螺釘固定。
[0048]滅火彈7工作時(shí)，引信7-6偵測(cè)到滅火彈離火源5?10米時(shí)，將點(diǎn)火信號(hào)傳遞給點(diǎn)火器7-3，點(diǎn)火器7-3點(diǎn)燃燃燒室7-8中的主裝藥7-10，主裝藥7_10燃燒產(chǎn)生高壓，高壓推動(dòng)活塞7-7在殼體7-4中運(yùn)動(dòng)，擠壓滅火劑7-9使得連接整流罩7-5與殼體7_4之間的銷釘被剪斷，滅火劑7-9繼續(xù)推動(dòng)整流罩7-5向前運(yùn)動(dòng)，整流罩7-5到殼體7-4前端制動(dòng)，這時(shí)噴灑孔已經(jīng)暴露在空氣中，而此時(shí)活塞7-7繼續(xù)推動(dòng)滅火劑7-9向前運(yùn)動(dòng)，滅火劑7-9從噴灑孔中噴灑出來，撲向火源，起到滅火作用。在滅火彈7的飛行噴灑過程中，尾翼減速段7-1打開降落傘，使滅火彈7減速，滅火彈7穿透玻璃幕墻，深入建筑物內(nèi)實(shí)施滅火。
[0049]轉(zhuǎn)塔控制裝置8由轉(zhuǎn)塔伺服設(shè)備和車體調(diào)平設(shè)備組成。轉(zhuǎn)塔伺服設(shè)備包括控制計(jì)算機(jī)、伺服控制組件、方位電機(jī)、俯仰電動(dòng)缸、方位讀出組件、俯仰讀出組件、方位伺服機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)軸承等部件，控制計(jì)算機(jī)安裝有伺服控制模塊，方位讀出組件及方位伺服機(jī)構(gòu)都與回轉(zhuǎn)軸承的外齒嚙合。
[0050]車體調(diào)平設(shè)備選用伺服電動(dòng)缸調(diào)平，四個(gè)伺服電動(dòng)缸支撐腿分別安裝在車廂底盤副車架上，每個(gè)支撐腿的伺服電動(dòng)缸各由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。調(diào)平設(shè)備可在無信息處理機(jī)控制的情況下下手動(dòng)撤收。調(diào)平設(shè)備由調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)平控制組件，水平測(cè)角組件，調(diào)平控制模塊組成。其中四個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器和控制計(jì)算機(jī)集成在調(diào)平控制機(jī)柜中，調(diào)平控制機(jī)柜安裝在設(shè)備控制艙當(dāng)中。水平測(cè)角組件選用傾角傳感器作為調(diào)平設(shè)備的水平度檢測(cè)元件。水平傳感器在滅火車的調(diào)平過程中反饋車體的水平度，共有兩個(gè)。一個(gè)水平傳感器為主水平傳感器，車體橫向和縱向水平度以該水平傳感器讀數(shù)為準(zhǔn)，安裝在底盤回轉(zhuǎn)耳軸橫梁上的安裝面上；另一個(gè)水平傳感器為輔水平傳感器，安裝在前調(diào)平油缸橫梁上，在調(diào)平過程中，反饋車頭方向的橫向水平度，可避免滅火車在調(diào)平過程中出現(xiàn)車頭傾斜現(xiàn)象。
[0051]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的光電探測(cè)設(shè)備9的示意圖。如圖8所示，光電探測(cè)設(shè)備9包括:安裝殼體、電源、變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)、綜合處理單元。圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的光電探測(cè)設(shè)備的綜合處理單元的功能模塊的示意圖。如圖9所示，綜合處理單元包括綜合調(diào)度模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、功能自檢模塊、變焦控制模塊、數(shù)據(jù)補(bǔ)償模塊、圖像融合模塊、圖像對(duì)比模塊、以及角度解算模塊。
[0052]采用變焦白光攝像頭能夠在搜索過程中根據(jù)火源的距離及大小調(diào)節(jié)焦距，可以很準(zhǔn)確的確定火源的位置。
[0053]變焦白光攝像頭通過螺釘與安裝殼體連接，紅外攝像頭通過螺釘與安裝殼體連接，激光測(cè)距機(jī)通過螺釘與安裝殼體連接，變焦白光攝像頭的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，紅外攝像頭的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，激光測(cè)距機(jī)的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，變焦白光攝像頭的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接，紅外攝像頭的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接，激光測(cè)距機(jī)的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接。
[0054]下面，參照?qǐng)D10來說明光電探測(cè)設(shè)備9的目標(biāo)探測(cè)的工作流程。
[0055]圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的光電探測(cè)設(shè)備9的目標(biāo)探測(cè)(位置探測(cè))的工作流程圖。如圖10所示，光電探測(cè)設(shè)備進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)(火源點(diǎn)瞄準(zhǔn))主要包括以下步驟:
[0056]第一步(可選):白光光軸、紅外光軸和激光光軸標(biāo)校
[0057]光電探測(cè)設(shè)備9在使用之前可能需要進(jìn)行白光光軸、紅外光軸和激光光軸標(biāo)校(例如，在長時(shí)間未使用光電探測(cè)設(shè)備9的情況下，在當(dāng)前基準(zhǔn)光軸與上述三個(gè)光軸不一致的情況下，)，即，紅外光軸、激光光軸和最大放大倍率下的白光光軸的標(biāo)校(一致性校準(zhǔn))，調(diào)節(jié)變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)的安裝軸線，使最大放大倍率下的白光光軸、紅外光軸和激光光軸的光軸在安裝殼體基準(zhǔn)面的±20"以內(nèi)，此時(shí)認(rèn)為上述三個(gè)光軸滿足彼此一致性的要求。在調(diào)節(jié)完畢之后，使變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)的安裝支架在安裝殼體上分別固定，其相互一致的光軸作為基準(zhǔn)光軸。
[0058]第二步(可選):白光變焦光軸偏差檢測(cè)
[0059]光電探測(cè)設(shè)備9在使用之前可能需要進(jìn)行白光變焦光軸偏差檢測(cè)(例如，在長時(shí)間未使用光電探測(cè)設(shè)備9的情況下)，即，依次從最低放大倍率到最高放大倍率進(jìn)行變焦調(diào)節(jié)，檢測(cè)變焦白光攝像頭在不同放大倍率下的白光光軸相對(duì)于最大放大倍率下的白光光軸(基準(zhǔn)光軸)的偏差量(例如，當(dāng)前光軸在相對(duì)于基準(zhǔn)光軸的三個(gè)方向的偏差角度)，并將所述偏差量保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中。
[0060]第三步:加電自檢及端口配置(設(shè)備初始化)
[0061]光電探測(cè)設(shè)備9啟動(dòng)電源，給設(shè)備加電，變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)、綜合處理單元同時(shí)加電。功能自檢模塊對(duì)變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)及綜合處理模塊進(jìn)行自檢與初始化，初始化完畢后進(jìn)行端口通信狀態(tài)配置。[0062]第四步:瞄準(zhǔn)目標(biāo)及變焦控制
[0063]利用變焦白光攝像頭，將光電探測(cè)設(shè)備9瞄準(zhǔn)目標(biāo)(火源)。具體地，利用轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)光電探測(cè)設(shè)備9，使目標(biāo)出現(xiàn)在變焦白光攝像頭的視野中(顯示在系統(tǒng)的顯示屏上)，變焦控制模塊控制變焦白光攝像頭的放大倍率，將被瞄準(zhǔn)目標(biāo)在顯示屏上居中(目標(biāo)測(cè)距圖像中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn))，并且，高度調(diào)整為顯示屏上的整個(gè)畫面高度的3/4(也可為其它比例，只要其完整顯示并滿足清晰度要求即可)。
[0064]第五步:光軸補(bǔ)償
[0065]數(shù)據(jù)補(bǔ)償模塊根據(jù)變焦白光攝像頭的當(dāng)前放大倍率(瞄準(zhǔn)和變焦控制后的放大倍率)，讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的光軸偏差量，進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償。即，根據(jù)當(dāng)前放大倍率下的光軸偏差量，微調(diào)光電探測(cè)設(shè)備9的角度，使當(dāng)前放大倍率下的白光光軸與基準(zhǔn)光軸相符(即，目標(biāo)測(cè)距圖像數(shù)據(jù)補(bǔ)償后的新的中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn))。
[0066]第六步(可選):圖像融合
[0067]可選地，在通過紅外攝像頭取得目標(biāo)圖像(使目標(biāo)出現(xiàn)在紅外攝像頭的視野中)的情況下，綜合調(diào)度模塊讀取變焦白光攝像頭的瞄準(zhǔn)及變焦控制后的圖像、以及紅外攝像頭的圖像，然后，圖像融合模塊進(jìn)行圖像融合處理。即，將紅外攝像頭的圖像放大或縮小至與變焦白光攝像頭的瞄準(zhǔn)及變焦控制后的圖像相對(duì)應(yīng)的放大倍率(使目標(biāo)大小在兩個(gè)圖像中一致并同時(shí)居中)、并通過圖像剪裁的方式使要融合的兩個(gè)圖像的橫縱像素?cái)?shù)一致，并將兩個(gè)圖像融合(可以通過各種方法來實(shí)現(xiàn)，例如，同像素灰度求平均，等等)，得到融合后的圖像。
[0068]第七步(可選):圖像對(duì)比選擇
[0069]圖像對(duì)比模塊對(duì)白光攝像頭的圖像、紅外攝像頭的圖像(在通過紅外攝像頭取得目標(biāo)圖像的情況下，并進(jìn)行相應(yīng)放大或縮小)、或上述融合后的圖像(在通過紅外攝像頭取得目標(biāo)圖像的情況下)的清晰度進(jìn)行對(duì)比(例如，圖像銳度對(duì)比，可利用通過圖像濾波突出邊緣的圖像處理算法來實(shí)現(xiàn)，從圖像位于各邊緣的像素所反映的梯度來判斷圖像的總體銳度)，確定選擇目標(biāo)測(cè)距所需要的圖像。
[0070]第八步:激光測(cè)距
[0071]激光測(cè)距機(jī)連續(xù)多次(例如5次)進(jìn)行激光測(cè)距，之后，綜合調(diào)度模塊可將5次測(cè)量的距離去除最大值和最小值后，對(duì)處于中間值的3個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，并將該平均值作為目標(biāo)斜距。從而完成探測(cè)裝置對(duì)目標(biāo)的搜索和測(cè)量。
[0072]如圖9所示，角度解算模塊用于解算滅火彈的彈道解算角度(發(fā)射角度信息)。數(shù)據(jù)補(bǔ)償模塊還用于記錄彈軸偏差并進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償。
[0073]下面，參照?qǐng)D10來說明光電探測(cè)設(shè)備9的目標(biāo)探測(cè)的滅火彈彈道解算的工作流程。
[0074]圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車的光電探測(cè)設(shè)備的滅火彈彈道解算的工作流程圖。具體地，在完成上述激光測(cè)距之后，光電探測(cè)設(shè)備得到目標(biāo)火源到滅火彈的斜線距離L，同時(shí)，轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)向綜合調(diào)度模塊回傳目標(biāo)相對(duì)于轉(zhuǎn)塔的俯仰角Θ和方位角φ (例如，轉(zhuǎn)塔中心的方位角Ψ可取為O)，光電探測(cè)設(shè)備進(jìn)行滅火彈彈道解算，求解滅火彈的發(fā)射角度信息。
[0075]也就是說，解算模塊根據(jù)目標(biāo)斜距L和目標(biāo)俯仰角Θ、目標(biāo)方位角#，求解彈發(fā)射俯仰角Vf和發(fā)射方位角f/，使彈在發(fā)射仰角為Vf、發(fā)射方位角-/ (在誤差允許的情況下，發(fā)射方位角可取為轉(zhuǎn)塔中心的方位角，例如O)時(shí)，能夠命中目標(biāo)。
[0076]滅火彈彈道解算的具體步驟如下。
[0077]第一步(可選):不同架位(以圖11所示的24個(gè)架位為例)的滅火彈的位置和軸線略有不同，標(biāo)定出滅火彈組裝架的各個(gè)架位與探測(cè)裝置光軸的左右位置偏差和上下位置偏差以及航向(方位)偏差角和俯仰偏差角，并將四個(gè)偏差數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)補(bǔ)償模塊中。
[0078]第二步:角度解算模塊根據(jù)目標(biāo)的斜線距離、俯仰角求解得到目標(biāo)火源相對(duì)于滅火彈的高度信息和目標(biāo)距離發(fā)射點(diǎn)的水平距離。求解公式如下:
[0079]hO = LXsin Θ
[0080]d = LX cos Θ
[0081]式中:Θ為滅火彈組裝架的俯仰角，L為滅火彈組裝架到目標(biāo)的斜線距離，hO為目標(biāo)火源相對(duì)于滅火彈的高度信息，d為目標(biāo)與發(fā)射點(diǎn)的水平距離。
[0082]第三步:角度解算模塊求解得到滅火彈拋射角度。
[0083]角度解算模塊依據(jù)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程如下:
[0084]動(dòng)力學(xué)微分方程
【權(quán)利要求】
1.一種適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，包括:載車底盤(I)、指控設(shè)備(2)、發(fā)控設(shè)備(3)、設(shè)備艙(4)、發(fā)射裝置(5)、拋射裝置(6)、滅火彈(7)、轉(zhuǎn)塔控制裝置(8)、光電探測(cè)設(shè)備(9)， 其中，指控設(shè)備(2)、發(fā)控設(shè)備(3)置于載車底盤(I)的駕駛室的副駕駛位置， 設(shè)備艙(4)置于駕駛室后并用螺栓固定于載車底盤(I)上， 發(fā)射裝置(5)置于載車底盤(I)上并用螺釘固定， 拋射裝置(6)置于發(fā)射裝置(5)上并固定， 滅火彈(7)置于 拋射裝置(6)中， 轉(zhuǎn)塔控制裝置(8)分布在載車底盤和發(fā)射裝置上，用于完成車體調(diào)平和控制發(fā)射裝置動(dòng)作， 光電探測(cè)設(shè)備(9)置于發(fā)射裝置(5)下方并用螺釘固定， 其中，光電探測(cè)設(shè)備(9)包括:安裝殼體、電源、變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)、綜合處理單元， 變焦白光攝像頭通過螺釘與安裝殼體連接，紅外攝像頭通過螺釘與安裝殼體連接，激光測(cè)距機(jī)通過螺釘與安裝殼體連接，變焦白光攝像頭的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，紅外攝像頭的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，激光測(cè)距機(jī)的供電接口通過導(dǎo)線與電源連接，變焦白光攝像頭的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接，紅外攝像頭的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接，激光測(cè)距機(jī)的數(shù)據(jù)接口通過導(dǎo)線與綜合處理單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，綜合處理單元包括綜合調(diào)度模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、變焦控制模塊、數(shù)據(jù)補(bǔ)償模塊， 其中，在火災(zāi)撲救之前，光電探測(cè)設(shè)備(9)用來進(jìn)行火源探測(cè)，包括以下步驟: 利用變焦白光攝像頭，將光電探測(cè)設(shè)備(9)瞄準(zhǔn)作為目標(biāo)的火源，其中，利用轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)光電探測(cè)設(shè)備(9)，使目標(biāo)出現(xiàn)在變焦白光攝像頭的視野中并顯示在顯示屏上，變焦控制模塊控制變焦白光攝像頭的放大倍率，將被瞄準(zhǔn)目標(biāo)在顯示屏上居中，并完整顯示； 數(shù)據(jù)補(bǔ)償模塊根據(jù)變焦白光攝像頭的當(dāng)前放大倍率，讀取在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的光軸偏差量，進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償，其中，根據(jù)當(dāng)前放大倍率下的光軸偏差量，微調(diào)光電探測(cè)設(shè)備(9)的角度，使當(dāng)前放大倍率下的白光光軸與基準(zhǔn)光軸相符； 激光測(cè)距機(jī)連續(xù)多次進(jìn)行激光測(cè)距，綜合調(diào)度模塊將多次測(cè)量的距離進(jìn)行平均，并將該平均值作為目標(biāo)斜距，從而完成探測(cè)裝置對(duì)目標(biāo)的搜索和測(cè)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，所述光電探測(cè)設(shè)備(9)進(jìn)行火源探測(cè)之前，還用來進(jìn)行以下步驟: 在當(dāng)前基準(zhǔn)光軸與上述三個(gè)光軸不一致的情況下，進(jìn)行變焦白光攝像頭的光軸、紅外攝像頭的光軸和激光測(cè)距機(jī)的光軸標(biāo)校，將紅外攝像頭的光軸、激光測(cè)距機(jī)的光軸和最大放大倍率下的變焦白光攝像頭的光軸的調(diào)節(jié)一致，其相互一致的光軸作為調(diào)校后的基準(zhǔn)光軸； 進(jìn)行白光變焦光軸偏差檢測(cè)，其中，依次從最低放大倍率到最高放大倍率進(jìn)行變焦調(diào)節(jié)，檢測(cè)變焦白光攝像頭在不同放大倍率下的白光光軸相對(duì)于基準(zhǔn)光軸的光軸偏差量，并將所述光軸偏差量保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，所述綜合處理單元還包括功能自檢模塊，在進(jìn)行火源探測(cè)之前，所述光電探測(cè)設(shè)備(9)還用來進(jìn)行以下步驟: 啟動(dòng)電源，給設(shè)備加電，變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)、綜合處理單元同時(shí)加電，功能自檢模塊對(duì)變焦白光攝像頭、紅外攝像頭、激光測(cè)距機(jī)及綜合處理模塊進(jìn)行自檢與初始化，初始化完畢后進(jìn)行端口通信狀態(tài)配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，所述綜合處理單元還包括圖像融合模塊，所述光電探測(cè)設(shè)備(9)進(jìn)行火源探測(cè)還包括以下步驟: 在通過紅外攝像頭取得目標(biāo)圖像的情況下，綜合調(diào)度模塊讀取變焦白光攝像頭的瞄準(zhǔn)及變焦控制后的圖像、以及紅外攝像頭的圖像， 然后，圖像融合模塊進(jìn)行圖像融合處理，其中，將紅外攝像頭的圖像放大或縮小至與變焦白光攝像頭的瞄準(zhǔn)及變焦控制后的圖像相對(duì)應(yīng)的放大倍率、并通過圖像剪裁的方式使要融合的兩個(gè)圖像的橫縱像素?cái)?shù)一致，并將兩個(gè)圖像融合，得到融合后的圖像， 其中，所述綜合處理單元還包括圖像對(duì)比模塊，所述光電探測(cè)設(shè)備(9)進(jìn)行火源探測(cè)還包括以下步驟: 圖像對(duì)比模塊對(duì)白光攝像頭的圖像、紅外攝像頭的圖像、和/或上述融合后的圖像的銳度進(jìn)行對(duì)比，確定銳度最高的圖像，作為目標(biāo)測(cè)距所需要的圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，轉(zhuǎn)塔控制裝置(8)由轉(zhuǎn)塔伺服設(shè)備和車體調(diào)平設(shè)備組成，轉(zhuǎn)塔伺服設(shè)備包括控制計(jì)算機(jī)、伺服控制組件、方位電機(jī)、俯仰電動(dòng)缸、方位讀出組件、俯仰讀出組件、方位伺服機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)軸承，控制計(jì)算機(jī)安裝有伺服控制模塊，方位讀出組件及方位伺服機(jī)構(gòu)都與回轉(zhuǎn)軸承的外齒嚙合， 其中，車體調(diào)平設(shè)備包括調(diào)平執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)平控制組件、水平測(cè)角組件，并安裝有調(diào)平控制模塊，其中，四個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器和控制計(jì)算機(jī)集成在調(diào)平控制機(jī)柜中，調(diào)平控制機(jī)柜安裝在設(shè)備控制艙當(dāng)中，兩個(gè)水平傳感器在滅火車的調(diào)平過程中反饋車體的水平度，一個(gè)水平傳感器為主水平傳感器，車體橫向和縱向水平度以該水平傳感器讀數(shù)為準(zhǔn)，安裝在底盤回轉(zhuǎn)耳軸橫梁上的安裝面上，另一個(gè)水平傳感器為輔水平傳感器，安裝在前調(diào)平油缸橫梁上，在調(diào)平過程中，反饋車頭方向的橫向水平度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，所述綜合處理單元還包括角度解算模塊，其中，所述角度解算模塊用于解算滅火彈的發(fā)射角度信息， 其中，在完成所述激光測(cè)距之后，光電探測(cè)設(shè)備(9)得到目標(biāo)火源到滅火彈的斜線距離L，同時(shí)，轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)向綜合調(diào)度模塊回傳目標(biāo)相對(duì)于轉(zhuǎn)塔的俯仰角Θ，光電探測(cè)設(shè)備(9)進(jìn)行滅火彈彈道解算，求解滅火彈的發(fā)射角度信息， 其中，光電探測(cè)設(shè)備(9)解算滅火彈的發(fā)射角度信息包括以下步驟: 角度解算模塊依據(jù)以下動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)微分方程如下: 動(dòng)力學(xué)微分方程
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，角度解算模塊還用來進(jìn)行以下步驟: 根據(jù)目標(biāo)的斜線距離L、目標(biāo)相對(duì)于轉(zhuǎn)塔的俯仰角Θ求解得到作為目標(biāo)的火源相對(duì)于滅火彈的高度hO和目標(biāo)距離發(fā)射點(diǎn)的水平距離d，所依照的公式如下:hO = LXsin Θd = LXcos Θ 在計(jì)算完某一彈道俯仰角φ下的全彈道參數(shù)之后，計(jì)算在某一彈道俯仰角φ下達(dá)到水平距離d的射高H，其中初始值Φ0 = Θ，如下:
Hk-hO| ^ 0.01 (12)
φ,+1 = φ,+0.5 (Hk-hO) θ (13) 利用公式(12)判斷H與目標(biāo)高度hO的大小關(guān)系，如滿足(12)式則停止迭代，當(dāng)前俯仰角$,即為最終的滅火彈發(fā)射俯仰角；如不滿足(12)式，則用公式(13)更新發(fā)射俯仰角，用所述動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)微分方程重新計(jì)算全彈道參數(shù)和射高Hk+1，其中k為當(dāng)前迭代步數(shù)，直到射高Hk與目標(biāo)高度hO滿足(12)式為止，此時(shí)的發(fā)射角Φ,即為最終的滅火彈俯仰發(fā)射角。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，滅火彈(7)包括:殼體(7-4)、引信(7-6)、點(diǎn)火器(7-3)、滅火劑(7-9)、主裝藥(7-10)、尾翼減速段(7-1)、燃燒室(7-8)、擋藥板(7-2)、活塞(7-7)、整流罩(7_5)， 殼體(7-4)、尾翼減速段(7-1)和活塞(7-7)可為輕質(zhì)金屬材料，殼體(7-4)為圓筒狀，尾翼減速段(7-1)置于殼體(7-4)底部并與殼體(7-4)用螺釘固定，擋藥板(7-2)置于尾翼減速段(7-1)上方，燃燒室(7-8)置于擋藥板(7-2)上方并與擋藥板(7-2)螺紋固定，燃燒室(7-8)與殼體(7-4)用螺釘固定?；钊?7-7)置于燃燒室(7-8)上，活塞(J-T)的外徑與殼體(7-4)的內(nèi)徑相匹配，活塞(7-7)中心有通孔，點(diǎn)火器(7-3)置于活塞(7-7)的通孔中并與燃燒室(7-8)螺紋固定，主裝藥(7-10)置于燃燒室(7-8)中。滅火劑(7-9)置于活塞(7-7)上部的空腔中并充滿整個(gè)空腔，整流罩(7-5)置于殼體(7-4)頂部并與殼體(7-4)用銷釘固定，整流罩(7-5)的表面有噴灑孔，引信(7-6)置于整流罩(7-5)上并用螺釘固定。 滅火彈(7)工作時(shí)，引信(7-6)偵測(cè)到滅火彈離火源5~10米時(shí)，將點(diǎn)火信號(hào)傳遞給點(diǎn)火器(7-3)，點(diǎn)火器(7-3)點(diǎn)燃燃燒室(7-8)中的主裝藥(7-10)，主裝藥(7_10)燃燒產(chǎn)生高壓，高壓推動(dòng)活塞(7-7)在殼體(7-4)中運(yùn)動(dòng)，擠壓滅火劑(7-9)使得連接整流罩(7-5)與殼體(7-4)之間的銷釘被剪斷，滅火劑(7-9)繼續(xù)推動(dòng)整流罩(7-5)向前運(yùn)動(dòng)，整流罩(7-5)到殼體(7-4)前端制動(dòng)，這時(shí)噴灑孔已經(jīng)暴露在空氣中，而此時(shí)活塞(7-7)繼續(xù)推動(dòng)滅火劑(7-9)向前運(yùn)動(dòng),滅火劑(7-9)從噴灑孔中噴灑出來,撲向火源,起到滅火作用。在滅火彈(7)的飛行噴灑過程中，尾翼減速段(7-1)打開降落傘，使滅火彈(7)減速，滅火彈(7)穿透玻璃幕墻，深入建筑物內(nèi)實(shí)施滅火。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高層和超高層建筑火災(zāi)撲救的消防車，其中，發(fā)控設(shè)備(3)由發(fā)控執(zhí)行組件(3-1)和滅火彈模擬器(3-2)組成，其中，發(fā)控執(zhí)行組件(3-1)將控制指令發(fā)送到發(fā)射裝置(5)，發(fā)射裝置(5)接收來自信息處理機(jī)的指令，并完成滅火彈的發(fā)射控制任務(wù)，滅火彈模擬器(3-2)用于滅火車訓(xùn)練階段使用，用來模擬滅火彈在位信號(hào)和滅火彈發(fā)射離架信號(hào)， 其中，設(shè)備艙(4)內(nèi)部包括發(fā)電機(jī)組(4-1)、供配電柜(4-2)、伺服控制裝置(4-3)，設(shè)備艙(4)外部安裝有通信天線， 其中，發(fā)射裝置(5)由發(fā)射轉(zhuǎn)塔(5-1)、發(fā)射托架(5-2)、模塊組裝架(5-3)組成，發(fā)射轉(zhuǎn)塔(5-1)的結(jié)構(gòu)內(nèi)部中心走電纜線， 發(fā)射托架(5-2)用于支撐模塊組裝架，具有快速裝填模塊組裝架(5-3)和發(fā)射時(shí)的定向作用，發(fā)射托架(5-2)不但實(shí)現(xiàn)模塊組裝架(5-3)的鎖定和解鎖，還與模塊組裝架(5-3)上的支腳配合完成初始射向的確定， 其中，拋射裝置(6)包括拋射筒、動(dòng)力裝置、平衡體，拋射筒內(nèi)部放置滅火彈、動(dòng)力裝置和平衡體。
【文檔編號(hào)】A62C27/00GK103958004SQ201380004041
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】邱旭陽, 申研, 韓書永, 劉浩, 秦淵, 張學(xué)文 申請(qǐng)人:北京機(jī)械設(shè)備研究所