消防车泡沫式灭火控制系统的研究与设计

摘要

随着新型化工等材料的广泛应用，以及建筑结构愈加复杂与密集，一旦发生火灾，造成的生命财产损失和环境污染是很严重的。传统纯水式消防车灭火方法对其的灭火效果愈来愈差，而新型压缩空气泡沫灭火系统是目前针对固体和可燃性液体火灾灭火效果最好的灭火方法之一，研制其控制系统具有非常重要的意义。
　　 本文以此为背景，对压缩空气泡沫灭火系统的泡沫比例混合器以及空气与混合液的压力和流量平衡控制进行了研究与设计。论文分析了压缩空气泡沫灭火系统的国内外发展现状，对其控制系统进行了功能需求分析，在此基础上给出了控制系统的整体设计方案，并进行了系统软硬件的设计。根据控制系统的功能以及主控制器运算速度和接口等方面的要求，选定了两个主控芯片PIC18F4682，一个用来控制泡沫比例的混合，另一个控制空气与混合液压力与流量的平衡，两个控制器之间通过UART接口通讯。硬件设计了电源模块电路、按键及数码管显示电路、信号采集电路和控制输出电路;软件完成了水流量和压力的采集、模拟串口通讯、定时器中断、模糊控制调节、输出控制、数码管显示和键盘扫描等功能。
　　 最后，在实验室内搭建了灭火泡沫比例控制与空气压缩控制试验台，经过控制系统反复在线调试与校核，验证了系统软硬件设计的合理性，达到了压缩空气泡沫比例混合精确与稳定的控制目标，也为后期的改进和上车检验奠定了基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 压缩空气泡沫灭火系统产生的背景

1．2 国内外压缩空气泡沫灭火系统的发展状况

1．2．1 国外压缩空气泡沫灭火系统的发展状况

1．2．2 国内压缩空气泡沫灭火系统的发展状况

1．3 课题研究意义及来源

1．4 课题主要研究设计内容

第2章 泡沫式灭火控制系统的总体结构设计

2．1 泡沫式灭火控制系统功能要求

2．2 泡沫式灭火控制系统的总体设计方案

2．2．1 总体结构设计

2．2．2 泡沫比例混合控制原理及设计

2．2．3 压缩空气与混合液匹配平衡控制原理及设计

2．3 泡沫式灭火控制系统的总体设计性能指标

2．4 本章小结

第3章 泡沫比例混合控制功能的设计与实现

3．1 泡沫比例混合控制功能设计

3．2 泡沫比例混合控制的硬件实现

3．2．1 中央处理模块

3．2．2 电源模块设计

3．2．3 信号采集模块设计

3．2．4 通讯模块

3．2．5 键盘输入及数码管显示模块

3．2．6 控制输出模块

3．3 泡沫比例混合控制的软件实现

3．3．1 系统软件总体设计

3．3．2 主程序模块

3．3．3 定时器数据采集子程序

3．3．4 通讯程序设计

3．3．5 人机交互模块程序

3．3．6 模糊控制算法的软件实现

3．4 本章小结

第4章 压缩空气匹配平衡控制功能的设计与实现

4．1 压缩空气匹配平衡控制功能设计

4．2 空气压缩机的选择

4．3 压缩空气匹配平衡控制的硬件实现

4．3．1 电源模块设计

4．3．2 信号采集模块设计

4．3．3 控制模块

4．4 压缩空气匹配平衡控制的软件实现

4．4．1 主程序

4．4．2 定时器数据采集程序

4．4．3 人机交互模块程序

4．4．4 UART通讯程序设计

4．5 本章小结

第5章 泡沫式灭火控制系统的验证与实验分析

5．1 泡沫式灭火控制系统的仿真与调试

5．1．1 电源稳压模块仿真实验

5．1．2 输入输出设备调试

5．1．3 电机转速驱动输出调试

5．1．4 通讯功能调试

5．2 泡沫式灭火控制系统实验平台的搭建与结果分析

5．2．1 水流量检测标定实验

5．2．2 泡沫流量输出检测实验

5．2．3 整体性能检测实验

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表