多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置研發(fā)與應(yīng)用研究

摘要：消防炮是滅火類消防車的重要組成部分，消防炮性能優(yōu)劣關(guān)系消防車滅火作業(yè)的效能和速率。本文根據(jù)消防車檢驗(yàn)和驗(yàn)收的實(shí)際情況，研發(fā)一套實(shí)現(xiàn)消防炮流量、消防炮壓力、消防泵壓力、消防炮角度及射程的多客戶端集成顯示的多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置，并介紹其應(yīng)用方法。關(guān)鍵詞：多功能；正負(fù)壓式；消防車校炮消防車上裝配的消防炮是消防隊(duì)員滅火的堅(jiān)韌利器，消防炮壓力、流量與滅火距離和效能息息相關(guān)。消防炮裝車后由于受安裝高度和車頂其他裝備的影響，消防炮實(shí)際可用角度與零部件狀態(tài)也有較大差異，所以消防炮裝車后的壓力、流量、射程、旋轉(zhuǎn)角度、俯仰角度的檢驗(yàn)必不可少。研發(fā)一種占地面積小、移動(dòng)方便、操作安全、能耗低、能夠滿足消防車泵炮匹配校炮檢測、實(shí)現(xiàn)消防炮流量壓力-消防泵壓力數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示的校炮裝置尤為重要。一、多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置研發(fā)（一）正負(fù)壓校炮管路及接口研制多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置管路及接口如圖1所示，包括分水-集水器、吸水管轉(zhuǎn)接頭、消防水帶轉(zhuǎn)接頭、正負(fù)壓壓力表、無線發(fā)射模塊、流量計(jì)、管道、推車、轉(zhuǎn)接法蘭?？梢詫?shí)現(xiàn)125到200標(biāo)準(zhǔn)口徑的吸水管轉(zhuǎn)接，可以連接50、60、80、90標(biāo)準(zhǔn)水帶，通用性強(qiáng)，通過法蘭轉(zhuǎn)換方便。1.管路選型測試管路選擇直徑為150mm的不銹鋼管路，可以滿足20-120L/s的水流量通過，也是現(xiàn)有消防車最常用的吸水管路直徑。根據(jù)流量計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，流量計(jì)前端（圖1右側(cè)進(jìn)水口）管路部分采用大于流量計(jì)直徑5倍長度管路，流量計(jì)后端（圖1左側(cè)進(jìn)水口）管路部分采用大于流量計(jì)直徑10倍長度管路，來保證水流在管路中流動(dòng)平穩(wěn)。2.流量計(jì)選型裝置采用渦街流量計(jì)來應(yīng)對正負(fù)壓需求。傳統(tǒng)流量計(jì)有渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)。渦輪流量計(jì)受水流流動(dòng)影響較大，精度相對較低。電磁流量計(jì)精度較高，但由于內(nèi)部材質(zhì)限制，不能長時(shí)間承受負(fù)壓，否則容易造成內(nèi)壁涂層脫落。超聲波流量計(jì)對管壁要求較為嚴(yán)格，且容易受震動(dòng)和腐蝕影響。渦街流量計(jì)也稱之為旋渦流量計(jì)或卡門渦街流量計(jì)[1]，渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門（Karman）渦街原理測量體積流量或質(zhì)量流量，流量不受正負(fù)壓的壓力影響。3.轉(zhuǎn)接接口設(shè)計(jì)多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置需要對接消防車出水管路和進(jìn)水管路，所以接口需要多樣化，便捷連接。消防車出水管一般采用65、80、90標(biāo)準(zhǔn)水帶，進(jìn)水口一般采用125、150等標(biāo)準(zhǔn)吸水管。所以本研究采用一種進(jìn)水管和出水管互相轉(zhuǎn)接的轉(zhuǎn)接頭，如下圖所示。轉(zhuǎn)接頭兩側(cè)采用150mm口徑的三爪吸水管接頭與測試管路對接，轉(zhuǎn)接頭另一端配有防松悶蓋，且?guī)в邪踩i扣，防止悶蓋松脫。轉(zhuǎn)接頭側(cè)面采用4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)80內(nèi)扣接口，可以轉(zhuǎn)接標(biāo)準(zhǔn)65、90水帶。80內(nèi)扣接頭內(nèi)部采用鍛造鋁合金螺旋挺桿密封結(jié)構(gòu)，可以在高壓時(shí)保證接口的密封性。在吸水負(fù)壓使用時(shí)也能做到完全密封。此種接頭不僅可以實(shí)現(xiàn)分水器和集水器的功能，還能控制閥門開度來調(diào)節(jié)出水壓力大小，為消防車檢驗(yàn)檢測提供便利。此轉(zhuǎn)接頭的構(gòu)造設(shè)計(jì)，可以方便各種口徑水帶和吸水管之間的轉(zhuǎn)換，可以承受大于1.5MPa的正壓壓力，也可以在-0.8MPa的負(fù)壓壓力下正常工作。此轉(zhuǎn)接接口集成了集水器和分水器作用，還可以連接同管徑消防車吸水管，功能更加多樣化[2]。（二）消防炮角度、距離和無線檢測模塊組網(wǎng)傳輸方式研制多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置既要滿足消防車操作和數(shù)據(jù)采樣的實(shí)時(shí)性，又不能產(chǎn)生較大的數(shù)據(jù)延遲傳輸現(xiàn)象，系統(tǒng)的總體物理架構(gòu)如下圖所示：消防炮角度無線測試系統(tǒng)：由陀螺儀和采集器組成，陀螺儀安裝在消防車消防炮炮筒上，支持水平和豎直角度監(jiān)測，485數(shù)字接口輸出，采集器采用485轉(zhuǎn)WIFI，將采集數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。流量、水壓無線采集系統(tǒng)：消防車一般配備多條吸水管路，每條管路上均配備流量計(jì)和壓力表。此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)流量計(jì)，多個(gè)壓力計(jì)和采集器集成，流量計(jì)和壓力計(jì)采用485數(shù)字接口輸出，采集器采用485轉(zhuǎn)WIFI，將采集數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。消防炮無線距離測試系統(tǒng)：由測距儀和采集器組成，測距儀安裝于消防炮炮筒末端，測距儀藍(lán)牙接口輸出，采集器轉(zhuǎn)WIFI，將采集數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器[3]。無線物聯(lián)網(wǎng)工控服務(wù)器：服務(wù)器是所有數(shù)據(jù)采集及相關(guān)數(shù)據(jù)展現(xiàn)功能的載體，承擔(dān)485數(shù)字接口協(xié)議解析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)展現(xiàn)等功能。多客戶端無線同步顯示APP：通過與物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器連接，在PC端和手機(jī)端實(shí)時(shí)展示消防炮流量、消防炮壓力、消防泵壓力、消防炮角度及射程等數(shù)據(jù)。二、多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置應(yīng)用現(xiàn)有檢測裝置均為固定式檢測系統(tǒng)，無法移動(dòng)，并且正壓校炮、負(fù)壓校炮和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)需要多套固定式裝備。此裝備移動(dòng)方便、操作安全、能夠滿足消防車泵炮匹配校炮檢測，實(shí)現(xiàn)消防炮流量壓力-消防泵壓力數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示，達(dá)到了一機(jī)多用的效果。（一）多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置正壓校炮應(yīng)用利用一臺載液消防車作為供水單元，利用自身消防泵供水，通過水帶與多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置的進(jìn)口相連，水流經(jīng)過測試裝置流量計(jì)計(jì)量流量，然后通過出口水帶與被測消防車供水口相連，供水管路直通消防炮，經(jīng)過被測消防炮噴出。利用該裝置中的傾角和旋轉(zhuǎn)角模塊測量消防炮角度，利用激光測距儀測量消防炮射程。通過消防炮基座上的無線壓力傳感器讀取被測消防炮的壓力[4]。（二）多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置負(fù)壓校炮應(yīng)用被測消防車需要自帶消防泵，多功能移動(dòng)正負(fù)壓式消防車校炮裝置進(jìn)水口通過吸水管與水池相連，裝置出水口通過吸水管與被測車輛的消防泵進(jìn)水口相連。啟動(dòng)車輛自身消防泵吸水，水流經(jīng)過裝置流量計(jì)后，進(jìn)入消防泵再通過被測消防炮噴出。利用該裝置中的傾角和旋轉(zhuǎn)角模塊測量消防炮角度，利用激光測距儀測量消防炮射程。通過無線傳感器讀取被測消防炮的壓力[5]。（三）消防車水泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)用消防車水泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在水池便利的地方，消防車可以利用吸水管在水池吸水，利用水帶連接消防泵出口到該裝置管路上，經(jīng)過管路上流量計(jì)測量水泵流量，再通過回水水帶將水引流到水池中，如此進(jìn)行消防泵連續(xù)可靠性試驗(yàn)[6]。以上三種應(yīng)用分別解決了以下三種情況，在沒有固定式試驗(yàn)裝備的前提下，實(shí)現(xiàn)消防車消防炮校炮和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。三種情況分別是：第一，現(xiàn)場有多臺罐類消防車，但沒有水池，可采用此裝置實(shí)現(xiàn)正壓校炮。第二，僅有一臺車輛，并且試驗(yàn)現(xiàn)場有水池，可采用此裝置實(shí)現(xiàn)負(fù)壓校炮。第三，僅有一臺車輛，并且試驗(yàn)現(xiàn)場有水池，可采用此裝置實(shí)現(xiàn)消防車水