现有的消防水炮供水压力在1MPa左右,依赖大流量提高射程,对大容量水源需求较大,并且由于火灾发生的不确定性,仅凭人工往往不能及时消防灭火,为了减小消防场所对流量的需求以及能够自动消防灭火,本文设计了一种智能高压消防水炮,针对零部件结构设计、软件设计、射流轨迹预测和系统动态性能等关键技术问题开展了理论研究,并进行了相关仿真,为样机研制奠定了基础。本文首先在传统消防水炮的基础上,进行了高压消防水炮的结构设计。结合现有实验条件和国家标准,设计了额定压力5MPa、额定流量500L/min的消防水炮。利用Ansys Workbench软件,对关键零部件的强度进行了仿真校核,以保证结构的安全性与合理性。其次,设计了火焰识别算法,其对火焰视频和路灯视频的识别误报率均在9%以内,有良好的识别性能;根据弹道学相关理论建立了消防水炮射流轨迹数学模型,利用Matlab和四阶Runge-Kutta法对模型进行求解得到射流轨迹曲线,同时对水炮射流轨迹进行了流场仿真,并将仿真结果拟合成轨迹曲线,假设流场仿真轨迹近似于水炮实际射流轨迹,将射流数学模型预测轨迹与流场仿真轨迹利用统计学方法进行对比分析,当二者所取对应点的纵坐标的平均方差最小时,确定射流数学模型预测轨迹待定系数a为9.9,射程与射高预测相对误差均在10%以内;根据摄像头的成像原理,设计了一种火焰空间双目定位的方法,分别建立了两个摄像头探测重叠区域的空间坐标系和以消防水炮为中心的空间坐标系,根据两个坐标系之间的几何关系以及射流轨迹曲线和火焰识别算法,可实现消防水炮对火场的跟踪、定位以及自动调整。最后,建立了系统数学模型,根据经典控制理论利用频域分析法设计了系统速度环与位置环的PID控制器,并根据数学模型在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,进行了系统动态性能仿真验证,系统动态响应能很好地跟随输入信号变化而变化。同时,在Proteus中进行了系统物理模型仿真,验证了硬件选型和软件设计的正确性与合理性。