一种消防车水泵油门控制方法及装置的制作方法
专利名称：一种消防车水泵油门控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气控制领域和消防装备领域，尤其是涉及一种消防车水泵油门控制 方法及装置。
背景技术：
消防水枪、水炮是火场上使用最广泛的灭火工具之一，世界各国对消防水枪、水炮 产品的研制都非常重视，各种新型的消防水枪、水炮产品不断被推出。一般水枪工作压力在 0. 2MPa-0. 8MPa之间，直冲射程可达到40m，水流可在2 8L/s之间进行调节。当水枪操作 人员改变水枪水流，如果消防车水泵转速不做调整，水流大时会导致水压不够，水流小时会 导致水压过高，因此需要同时调整水泵的转速。目前救火现场仍靠人口头或用对讲机传话 给汽车司机而实现，现场指挥难度大，工作效率低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低现场指挥 难度，提高工作效率的消防车水泵油门控制方法及装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种消防车水泵油门控制方法，其 特征在于，该方法包括以下步骤(1)设定控制参数；(2)基于设定的控制参数，通过人工或控制器自动调节油门的大小，控制水泵的出 口压力或者发动机转速到达控制目标。所述的控制参数包含压力偏移量，速度偏移量、怠速目标值、极限速度和极限正 压。所述的出口目标压力的初始值由压力传感器的测量值转化而来，随后由按键进行调整。所述的发动机目标转速的初始值由转速传感器的测量值转化而来，随后由按键进 行调整。所述的控制器有手动控制方式、压力自动控制方式、速度自动控制方式和怠速控 制方式。所述的控制器上电后为手动控制方式时，通过按键手动调整油门大小。所述的控制器为压力自动控制方式时，当水泵出口压力值超过目标压力一定范围 后，控制器驱动电机反转或者正转，油门减小或者增大直到水泵出口压力满足要求。所述的控制器为速度自动控制方式时，当发动机转速超过目标转速一定范围后， 控制器驱动电机反转或者正转，油门减小或者增大直到转速满足要求。所述的控制器处于怠速控制状态时，发动机转速超过怠速一定范围后，控制器驱 动电机反转或者正转，油门减小或者增大直到转速满足要求。一种消防车水泵油门控制方法的装置，其特征在于，该装置包括控制器、水泵、水泵出口压力传感器，水泵入口压力传感器、发动机、电机、转速传感器，所述的控制器分别连 接水泵出口压力传感器，水泵入口压力传感器和转速传感器，所述的水泵出口压力传感器 设置在水泵出口端，所述的水泵入口压力传感器设置在水泵入口端，所述的发动机的油门 通过拉线连接电机，该电机连接控制器，所述的转速传感器设置在发动机传动轴旁，所述的 控制器发出控制信号给电机，电机通过拉线拖动油门控制发动机的转速，进而调节水泵的 出口压力。与现有技术相比，本发明由控制器发出控制信号给直流电机，直流电机通过拉线 拖动油门从而控制发动机的转速，进而调节水泵的出口压力。控制器还设计了电子电位器 输出接口和总线输出接口，输出油门位置信号，以便控制装置适用于不同的消防车。控制器 有手动功能、压力自动控制功能、速度自动控制功能和怠速控制功能。使用手动功能时，通 过增大减小按键调整水泵出口压力。使用压力自动控制功能时将出口压力保持在目标压力 附近。使用速度自动控制功能时将发动机的转速控制在目标转速附近。使用怠速控制功能 时将发动机转速控制在怠速目标值附近。该控制装置实现了消防车油门的自动控制，提高 了消防车的自动化水平。
图1为本发明的装置组成；图2为本发明的电路框图；图3为本发明控制器的操作面板。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例如图1所示，一种消防车水泵油门控制装置，该装置包括控制器1、水泵2、水泵出 口压力传感器3，水泵入口压力传感器4、发动机5、电机6、转速传感器7，所述的控制器1分 别连接水泵出口压力传感器3，水泵入口压力传感器4和转速传感器7，所述的水泵出口压 力传感器3设置在水泵2出水端，所述的水泵入口压力传感器4以及水流速度传感器10设 置在水泵2进水端，所述的发动机5的油门8通过拉线9连接电机6，该电机6连接控制器 1，所述的转速传感器7设置在发动机5传动轴旁侧。控制器电路框图如图2所示，使用富士通的16位单片机11为核心，使用DC/DC模 块将消防车储电池提供的电压稳定到MV、12V、5V供相关电路使用，使用18200电机驱动单 元12驱动直流电机，使用9313数字电位器输出电路13作为数控电位器，使用CAN总线接 口电路14进行通信，压力及流量传感器使用4 20mA转换电路15转换输出，有滤波和放 大电路转速信号整形电路16将传感器的信号转变为0 5V信号，转速传感器为脉冲输出， 通过LED显示及键盘电路17显示。如图3所示控制面板。下面四块数码管分别实时显示出口压力(0-3. OOOMPa)、 真空压力(O-IOOKPa)、转速(0-4000r/min)、和流量(0-1000L/s)，水量(0_9999m3)。控制器有两种工作状态预设和运行。根据设备承受能力和现场要求，预先设定控制参数压力偏移量为5，速度偏移量为20、怠速目标值100、极限速度2500、极限正压为2。某次运行工作流程如下(1)上电，进入于手动状态手动指示灯亮，其它所有指示灯灭。按下正转键时正 转指示灯亮，电机正转，放开按键，正转指示灯灭，电机停止。按下反转键时反转指示灯亮， 电机反转，放开按键，反转指示灯灭，电机停止。调整出口压力到l.OOOMPa。(2)按压控键，进入压控状态，目标压力指示灯亮以当前正压(出口压力)测量 值1. OOOMPa为压力控制目标值，由于受到打开或者关闭水枪等因素的影响。当正压测量值 大于压力控制目标值1. OOOMPa+压力偏移值0. 005MPa,电机反转，反转指示灯亮，当正压测 量值等于小于正压目标值1. OOOMPa时，电机停止，反转指示灯灭。当正压测量值小于正压 目标值1. OOOMPa-压力偏移值0. 005MPa时，电机正转，正转指示灯亮，当正压测量值大于等 于目标值1. OOOMPa时，电机停止，正转指示灯灭。按下增大键压力控制目标值增大，按下减 小键则压力控制目标值减小。(3)按速控键，进入速控状态，目标转速指示灯亮以转速测量值1500r/min为速 控目标值，当速度测量值大于速度目标值1500r/min+速度偏移值20r/min，电机反转，反转 指示灯亮，当速度测量值小于等于速度目标值1500r/min时，电机停止，反转指示灯灭。当 速度测量值小于速度目标值1500r/min-速度偏移值20r/min，电机正转，正转指示灯亮，当 正压测量值大于等于速度目标值1500r/min时，电机停止，正转指示灯灭。按下增大键速控 目标值增大，按下减小键则速控目标值减小。(4)按下怠速，电机反转，直到转速等于小于设定怠速值lOOr/min，并按照上速述 速控状态的控制方法将转速控制在设定怠速附近。(5)当转速大于等于设定的极限速度2500r/min，或者出口压力大于等于设定的 极限正压为2MPa，电机不能再收紧，油门不会再加大，发动机转速不会再提高。按图3所示的“预设/退出”键，进入预设状态，控制器依然按照运行状态下的选 择，控制着电机，此时按键的功能发生改变，用于设置工作参数。预设灯亮，流量指示灯亮，上部数码管显示流量。按>>键，上部数码管指示灯依 照流量、压偏、速偏、怠速、极速、极压的顺序点亮，按<<键则按照极压、极速、怠速、速偏、 压偏、流量的顺序点亮。压偏、速偏、怠速、极速、极压的指示灯点亮时，用增大和减小键改变 正压偏移值、速度偏移植值、怠速目标值、极限速度、极限正压的数值，每次改变需要按确认 键确认才能生效。流量指示灯亮时，按下增大或者减小键，流量值清零。预设灯亮时，按预 设键，退出预设状态。图3上部数码管上电时为显示上一次用开机水量。处于运行状态手动运行时显 示本次开机用水量(如不清零，则显示值为以前用水量加本次开机用水量)，速控时显示速 度目标值，压控时显示压控目标值。处于预设时状态显示内容根据右边键盘的操作，显示 流量、正压偏移值、速度偏移值、怠速目标值、极限速度、极限正压，最上部LED灯与显示内
容--对应。流量值每秒钟累计一次并存储到EER0M，压力偏移量、速度偏移量、怠速目标值、极 限速度、极限正压的数值按确认键时，保存到EER0M。电源开关在控制器侧面上，使用防水航空插头连接外部元器件。
权利要求
1.一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)设定控制参数；(2)基于设定的控制参数，通过人工或控制器自动调节油门的大小，控制水泵的出口压 力或者发动机转速到达控制目标。
2.根据权利要求1所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制参 数包含压力偏移量，速度偏移量、怠速目标值、极限速度和极限正压。
3.根据权利要求2所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的出口目 标压力的初始值由压力传感器的测量值转化而来，随后由按键进行调整。
4.根据权利要求2所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的发动机 目标转速的初始值由转速传感器的测量值转化而来，随后由按键进行调整。
5.根据权利要求1所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 有手动控制方式、压力自动控制方式、速度自动控制方式和怠速控制方式。
6.根据权利要求5所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 上电后为手动控制方式时，通过按键手动调整油门大小。
7.根据权利要求5所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 为压力自动控制方式时，当水泵出口压力值超过目标压力一定范围后，控制器驱动电机反 转或者正转，油门减小或者增大直到水泵出口压力满足要求。
8.根据权利要求5所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 为速度自动控制方式时，当发动机转速超过目标转速一定范围后，控制器驱动电机反转或 者正转，油门减小或者增大直到转速满足要求。
9.根据权利要求5所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 处于怠速控制状态时，发动机转速超过怠速一定范围后，控制器驱动电机反转或者正转，油 门减小或者增大直到转速满足要求。
10.一种实施权利要求1所述的消防车水泵油门控制方法的装置，其特征在于，该装置 包括控制器、水泵、水泵出口压力传感器，水泵入口压力传感器、发动机、电机、转速传感器， 所述的控制器分别连接水泵出口压力传感器，水泵入口压力传感器和转速传感器，所述的 水泵出口压力传感器设置在水泵出口端，所述的水泵入口压力传感器设置在水泵入口端， 所述的发动机的油门通过拉线连接电机，该电机连接控制器，所述的转速传感器设置在发 动机传动轴旁，所述的控制器发出控制信号给电机，电机通过拉线拖动油门控制发动机的 转速，进而调节水泵的出口压力。
全文摘要
本发明涉及一种消防车水泵油门控制方法及装置，该方法包括以下步骤(1)设定控制参数；(2)根据该控制参数，自动控制调节油门的大小，控制水泵的出口压力或者发动机转速到达控制目标。装置由控制器、油门驱动器(直流电机)、出口压力传感器、进口压力传感器、转速传感器构成。由控制器发出控制信号给直流电机，直流电机通过拉线拖动油门从而控制发动机的转速，进而调节水泵的出口压力。与现有技术相比，本发明控制装置实现了消防车油门的自动控制，提高了消防车的自动化水平。
文档编号A62C27/00GK102116203SQ20091024787
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者余朝刚, 吴训成, 张珏成, 施华洋, 曾敬 申请人:上海工程技术大学
技术领域：
本发明涉及电气控制领域和消防装备领域，尤其是涉及一种消防车水泵油门控制 方法及装置。
背景技术：
消防水枪、水炮是火场上使用最广泛的灭火工具之一，世界各国对消防水枪、水炮 产品的研制都非常重视，各种新型的消防水枪、水炮产品不断被推出。一般水枪工作压力在 0. 2MPa-0. 8MPa之间，直冲射程可达到40m，水流可在2 8L/s之间进行调节。当水枪操作 人员改变水枪水流，如果消防车水泵转速不做调整，水流大时会导致水压不够，水流小时会 导致水压过高，因此需要同时调整水泵的转速。目前救火现场仍靠人口头或用对讲机传话 给汽车司机而实现，现场指挥难度大，工作效率低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低现场指挥 难度，提高工作效率的消防车水泵油门控制方法及装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种消防车水泵油门控制方法，其 特征在于，该方法包括以下步骤(1)设定控制参数；(2)基于设定的控制参数，通过人工或控制器自动调节油门的大小，控制水泵的出 口压力或者发动机转速到达控制目标。所述的控制参数包含压力偏移量，速度偏移量、怠速目标值、极限速度和极限正 压。所述的出口目标压力的初始值由压力传感器的测量值转化而来，随后由按键进行调整。所述的发动机目标转速的初始值由转速传感器的测量值转化而来，随后由按键进 行调整。所述的控制器有手动控制方式、压力自动控制方式、速度自动控制方式和怠速控 制方式。所述的控制器上电后为手动控制方式时，通过按键手动调整油门大小。所述的控制器为压力自动控制方式时，当水泵出口压力值超过目标压力一定范围 后，控制器驱动电机反转或者正转，油门减小或者增大直到水泵出口压力满足要求。所述的控制器为速度自动控制方式时，当发动机转速超过目标转速一定范围后， 控制器驱动电机反转或者正转，油门减小或者增大直到转速满足要求。所述的控制器处于怠速控制状态时，发动机转速超过怠速一定范围后，控制器驱 动电机反转或者正转，油门减小或者增大直到转速满足要求。一种消防车水泵油门控制方法的装置，其特征在于，该装置包括控制器、水泵、水泵出口压力传感器，水泵入口压力传感器、发动机、电机、转速传感器，所述的控制器分别连 接水泵出口压力传感器，水泵入口压力传感器和转速传感器，所述的水泵出口压力传感器 设置在水泵出口端，所述的水泵入口压力传感器设置在水泵入口端，所述的发动机的油门 通过拉线连接电机，该电机连接控制器，所述的转速传感器设置在发动机传动轴旁，所述的 控制器发出控制信号给电机，电机通过拉线拖动油门控制发动机的转速，进而调节水泵的 出口压力。与现有技术相比，本发明由控制器发出控制信号给直流电机，直流电机通过拉线 拖动油门从而控制发动机的转速，进而调节水泵的出口压力。控制器还设计了电子电位器 输出接口和总线输出接口，输出油门位置信号，以便控制装置适用于不同的消防车。控制器 有手动功能、压力自动控制功能、速度自动控制功能和怠速控制功能。使用手动功能时，通 过增大减小按键调整水泵出口压力。使用压力自动控制功能时将出口压力保持在目标压力 附近。使用速度自动控制功能时将发动机的转速控制在目标转速附近。使用怠速控制功能 时将发动机转速控制在怠速目标值附近。该控制装置实现了消防车油门的自动控制，提高 了消防车的自动化水平。
图1为本发明的装置组成；图2为本发明的电路框图；图3为本发明控制器的操作面板。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例如图1所示，一种消防车水泵油门控制装置，该装置包括控制器1、水泵2、水泵出 口压力传感器3，水泵入口压力传感器4、发动机5、电机6、转速传感器7，所述的控制器1分 别连接水泵出口压力传感器3，水泵入口压力传感器4和转速传感器7，所述的水泵出口压 力传感器3设置在水泵2出水端，所述的水泵入口压力传感器4以及水流速度传感器10设 置在水泵2进水端，所述的发动机5的油门8通过拉线9连接电机6，该电机6连接控制器 1，所述的转速传感器7设置在发动机5传动轴旁侧。控制器电路框图如图2所示，使用富士通的16位单片机11为核心，使用DC/DC模 块将消防车储电池提供的电压稳定到MV、12V、5V供相关电路使用，使用18200电机驱动单 元12驱动直流电机，使用9313数字电位器输出电路13作为数控电位器，使用CAN总线接 口电路14进行通信，压力及流量传感器使用4 20mA转换电路15转换输出，有滤波和放 大电路转速信号整形电路16将传感器的信号转变为0 5V信号，转速传感器为脉冲输出， 通过LED显示及键盘电路17显示。如图3所示控制面板。下面四块数码管分别实时显示出口压力(0-3. OOOMPa)、 真空压力(O-IOOKPa)、转速(0-4000r/min)、和流量(0-1000L/s)，水量(0_9999m3)。控制器有两种工作状态预设和运行。根据设备承受能力和现场要求，预先设定控制参数压力偏移量为5，速度偏移量为20、怠速目标值100、极限速度2500、极限正压为2。某次运行工作流程如下(1)上电，进入于手动状态手动指示灯亮，其它所有指示灯灭。按下正转键时正 转指示灯亮，电机正转，放开按键，正转指示灯灭，电机停止。按下反转键时反转指示灯亮， 电机反转，放开按键，反转指示灯灭，电机停止。调整出口压力到l.OOOMPa。(2)按压控键，进入压控状态，目标压力指示灯亮以当前正压(出口压力)测量 值1. OOOMPa为压力控制目标值，由于受到打开或者关闭水枪等因素的影响。当正压测量值 大于压力控制目标值1. OOOMPa+压力偏移值0. 005MPa,电机反转，反转指示灯亮，当正压测 量值等于小于正压目标值1. OOOMPa时，电机停止，反转指示灯灭。当正压测量值小于正压 目标值1. OOOMPa-压力偏移值0. 005MPa时，电机正转，正转指示灯亮，当正压测量值大于等 于目标值1. OOOMPa时，电机停止，正转指示灯灭。按下增大键压力控制目标值增大，按下减 小键则压力控制目标值减小。(3)按速控键，进入速控状态，目标转速指示灯亮以转速测量值1500r/min为速 控目标值，当速度测量值大于速度目标值1500r/min+速度偏移值20r/min，电机反转，反转 指示灯亮，当速度测量值小于等于速度目标值1500r/min时，电机停止，反转指示灯灭。当 速度测量值小于速度目标值1500r/min-速度偏移值20r/min，电机正转，正转指示灯亮，当 正压测量值大于等于速度目标值1500r/min时，电机停止，正转指示灯灭。按下增大键速控 目标值增大，按下减小键则速控目标值减小。(4)按下怠速，电机反转，直到转速等于小于设定怠速值lOOr/min，并按照上速述 速控状态的控制方法将转速控制在设定怠速附近。(5)当转速大于等于设定的极限速度2500r/min，或者出口压力大于等于设定的 极限正压为2MPa，电机不能再收紧，油门不会再加大，发动机转速不会再提高。按图3所示的“预设/退出”键，进入预设状态，控制器依然按照运行状态下的选 择，控制着电机，此时按键的功能发生改变，用于设置工作参数。预设灯亮，流量指示灯亮，上部数码管显示流量。按>>键，上部数码管指示灯依 照流量、压偏、速偏、怠速、极速、极压的顺序点亮，按<<键则按照极压、极速、怠速、速偏、 压偏、流量的顺序点亮。压偏、速偏、怠速、极速、极压的指示灯点亮时，用增大和减小键改变 正压偏移值、速度偏移植值、怠速目标值、极限速度、极限正压的数值，每次改变需要按确认 键确认才能生效。流量指示灯亮时，按下增大或者减小键，流量值清零。预设灯亮时，按预 设键，退出预设状态。图3上部数码管上电时为显示上一次用开机水量。处于运行状态手动运行时显 示本次开机用水量(如不清零，则显示值为以前用水量加本次开机用水量)，速控时显示速 度目标值，压控时显示压控目标值。处于预设时状态显示内容根据右边键盘的操作，显示 流量、正压偏移值、速度偏移值、怠速目标值、极限速度、极限正压，最上部LED灯与显示内
容--对应。流量值每秒钟累计一次并存储到EER0M，压力偏移量、速度偏移量、怠速目标值、极 限速度、极限正压的数值按确认键时，保存到EER0M。电源开关在控制器侧面上，使用防水航空插头连接外部元器件。
权利要求
1.一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)设定控制参数；(2)基于设定的控制参数，通过人工或控制器自动调节油门的大小，控制水泵的出口压 力或者发动机转速到达控制目标。
2.根据权利要求1所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制参 数包含压力偏移量，速度偏移量、怠速目标值、极限速度和极限正压。
3.根据权利要求2所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的出口目 标压力的初始值由压力传感器的测量值转化而来，随后由按键进行调整。
4.根据权利要求2所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的发动机 目标转速的初始值由转速传感器的测量值转化而来，随后由按键进行调整。
5.根据权利要求1所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 有手动控制方式、压力自动控制方式、速度自动控制方式和怠速控制方式。
6.根据权利要求5所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 上电后为手动控制方式时，通过按键手动调整油门大小。
7.根据权利要求5所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 为压力自动控制方式时，当水泵出口压力值超过目标压力一定范围后，控制器驱动电机反 转或者正转，油门减小或者增大直到水泵出口压力满足要求。
8.根据权利要求5所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 为速度自动控制方式时，当发动机转速超过目标转速一定范围后，控制器驱动电机反转或 者正转，油门减小或者增大直到转速满足要求。
9.根据权利要求5所述的一种消防车水泵油门控制方法，其特征在于，所述的控制器 处于怠速控制状态时，发动机转速超过怠速一定范围后，控制器驱动电机反转或者正转，油 门减小或者增大直到转速满足要求。
10.一种实施权利要求1所述的消防车水泵油门控制方法的装置，其特征在于，该装置 包括控制器、水泵、水泵出口压力传感器，水泵入口压力传感器、发动机、电机、转速传感器， 所述的控制器分别连接水泵出口压力传感器，水泵入口压力传感器和转速传感器，所述的 水泵出口压力传感器设置在水泵出口端，所述的水泵入口压力传感器设置在水泵入口端， 所述的发动机的油门通过拉线连接电机，该电机连接控制器，所述的转速传感器设置在发 动机传动轴旁，所述的控制器发出控制信号给电机，电机通过拉线拖动油门控制发动机的 转速，进而调节水泵的出口压力。
全文摘要
本发明涉及一种消防车水泵油门控制方法及装置，该方法包括以下步骤(1)设定控制参数；(2)根据该控制参数，自动控制调节油门的大小，控制水泵的出口压力或者发动机转速到达控制目标。装置由控制器、油门驱动器(直流电机)、出口压力传感器、进口压力传感器、转速传感器构成。由控制器发出控制信号给直流电机，直流电机通过拉线拖动油门从而控制发动机的转速，进而调节水泵的出口压力。与现有技术相比，本发明控制装置实现了消防车油门的自动控制，提高了消防车的自动化水平。
文档编号A62C27/00GK102116203SQ20091024787
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者余朝刚, 吴训成, 张珏成, 施华洋, 曾敬 申请人:上海工程技术大学
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