CN103638627B - 一种基于物联网的消防喷淋系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的新型消防喷淋系统，水泵和气泵可切换地接喷淋管道。在喷淋管道和喷淋头之间设有三通管结构的检测头，检测头其中两接口接喷淋管道和喷淋头；第三接口内部设有活塞，侧壁设有出气口，出气口位于活塞和检测头第三接口头部之间。在第三接口内设有弹簧，活塞在气流推动下可克服弹簧作用力移动到出气口另一侧以使出气口与喷淋管道连通；在检测头上设有在火灾发生时自动将第三接口封闭的封闭机构。本发明利用气体完全模拟了消防喷淋系统在实际运行中的状态，实现了对工作环境不产生影响的消防喷淋系统的简易且准确的检测。每次检测成本低，工作量小，基本可以随时启动，对工作环境没有要求和影响。

Description

一种基于物联网的消防喷淋系统

技术领域

本发明涉及消防喷淋系统，具体指一种方便检测的消防系统，本发明同时还涉及一种检测消防系统能否正常工作的方法，属于消防设施检测技术领域。

背景技术

消防设施的预防性决定了其启用次数非常少，甚至数十年都没有工作过一次，但是又必须确保在需要启用时能够正常可靠地工作，所以有必要对其检测，看其是否正常工作。

在消防设施领域中一直都存在一个难题，楼层里的消防喷淋头进行实地检测的成本非常高昂，如果将水喷出，将会极大的影响到喷淋头所在的工作环境，例如在办公室中进行实地喷水检测，会淋湿办公室里的文件和电脑。如果将办公室里的物品移开再检测，每一次检测的成本则会非常高昂。如果不喷出却又难以知道系统中是否出现了损坏，以及那一部分出现了损坏。

传统的消防设施不能联网自动监测，不具备精细化实时监测的能力，消防喷淋头系统人工检测成本高昂且程序繁琐，无法进行高频率的检测。同时由于现在的喷淋系统中，喷淋头都没有编号，不能对喷淋头进行精细化管理。喷淋头在检测完成后没有办法进行自动联网记录。

湿式消防喷淋系统内部长期注水，容易产生锈蚀和生长苔藓，而干式消防喷淋系统内容易混入异物，或者爬入小动物，或者被空气中的水分锈蚀。传统的消防检测不具备远程通讯模块，不具备运算模块，因此不能够实现消防喷淋系统远程检测，不能够通过GIS系统进行精细化管理的消防喷淋检测。如果对消防系统加装电子装置并采取市电供电，需要在每一个检测点添加电力连线，成本高昂，且容易出现事故，同时依赖市电供电，在停电情况下不能进行检测，如果使用干电池供电，干电池一方面容量有限且容易漏液，降低了系统的可靠性，另一方面当系统出现故障后无法判断是因为干电池耗尽还是因为系统本身的原因。

传统的消防检测系统每次检测时都需要人工到每一个检测点记录检测结果，启动检测程序，人工成本高昂效率低下，不能够低成本高频率随时进行检测。由于上述原因不能对消防喷淋系统进行高频率低成本的检测，而图书馆，档案馆等一些对火灾敏感的场所，一旦发生火灾后果会很严重。市场上对消防设备的检测系统有很强劲的需求。

发明内容

针对现有技术对消防设施检测存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种检测方便、检测成本低的消防系统。

本发明还同时提供了一种检测方便、检测成本低的检测消防系统能否正常工作的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种方便检测的消防系统，包括水泵、喷淋管道和若干与喷淋管道连接的喷淋头，其特征在于：还包括气泵，所述水泵和气泵通过切换装置可切换地接喷淋管道；在喷淋管道和喷淋头之间设有检测头，所述检测头为三通管结构，检测头其中两接口分别接喷淋管道和喷淋头；第三接口头部封闭，内部设有活塞，侧壁设有出气口，出气口位于活塞和检测头第三接口头部之间；在第三接口内位于活塞和第三接口头部之间设有弹簧，弹簧两端分别接活塞和检测头第三接口头部；活塞在气流推动下可克服弹簧作用力移动到出气口另一侧以使出气口与喷淋管道连通；在检测头上设有在火灾发生时自动将第三接口封闭的封闭机构。

在第三接口出气口附近设有染色装置，用于给出气口喷出的气体染色以方便肉眼观察是否有气体通过。

在第三接口设有用于检测出气口气体流量的电子气流计和由气流驱动发电的气流发电装置，气流发电装置用于给该检测头对应的电子设备供电；电子气流计与具有运算和存储功能的控制单元连接，由控制单元将检测到的气流信息传给接收端，接收端将气流信息换算水流量，进而判断该消防系统是否可以正常工作。

所述控制单元输出接远程通讯模块，控制单元将电子气流计的气流信息以及该电子气流计对应的身份信息写入远程通讯模块，由远程通讯模块以在线方式发送给接收端。

所述控制单元输出接近程通讯模块，控制单元将电子气流计的气流信息以及该电子气流计对应的身份信息写入近程通讯模块，由近程通讯模块以异步通讯模式发送给接收端；所述近程通讯模块为有源或无源RFID电子标签或者WiFi通讯模块或者蓝牙等通讯模块；接收端为对应的RFID读写器或者具有蓝牙或wifi功能的手持终端。

所述封闭机构主体为用继电器控制的销子，销子在活塞靠弹簧一侧，火灾发生时继电器动作，销子落下卡住活塞，使得活塞受到水压时不能向出气口方向移动。

所述封闭机构主体为套管，套管位于检测头内并位于接喷淋管道和喷淋头的两接口之间的直线管道内，在喷淋头内部设有密封件用于将检测头对应接口封堵，在检测头接喷淋头的接口内设有与喷淋头中密封件接触的内部壁以防止套管通过该接口脱落；在套管壁上设有开孔，在喷淋头密封件和套管下端之间设有支撑件，在支撑件的支撑下，开孔与检测头第三接口相通，支撑件在喷淋头密封件脱落时会失去支撑，此时套管落在内部壁上，套管开孔即与检测头第三接口完全错开，由套管将检测头第三接口封闭。

一种检测消防系统能否正常工作的方法，先将增设的气泵和原水泵通过切换装置可切换地接喷淋管道，同时在喷淋管道和喷淋头之间设有检测头，所述检测头为三通管结构，检测头其中两接口分别接喷淋管道和喷淋头，第三接口设有出气口；第三接口平时自然封闭，在一定气压作用下可自行打开，在检测到火灾发生时通过相应机构动作可将第三接口自行封闭，然后即可分别检测水泵和喷淋管道；

喷淋管道的检测方法为：将气泵切换接入喷淋管道，通过气泵向喷淋管道内通入气体，然后检测检测头第三接口出气口是否有气体通过，如果有气体通过并达到设定的流量，则喷淋管道可正常工作；否则喷淋管道存在故障。

在检测头第三接口内设有电子气流计，气体通过时，所述电子气流计自动打开以让气流通过并采集气流量，电子气流计将采集的气流量连同对应的电子气流计编号一起通过无线传输方式发送给检测系统接收端。

所述检测的启动由服务器远程启动或者通过手持设备近距离启动，该服务器或者手持设备即为所述检测系统接收端；

所述服务器端或者手持设备根据电子气流计所检测到的数据换算出消防喷淋系统实际运行过程中的水流量，进而判断该消防系统是否可以正常工作。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明利用气体完全模拟了消防喷淋系统在实际运行中的状态，实现了对工作环境不产生影响的消防喷淋系统的简易且准确的检测。

2、本发明可以远程启动检测程序并联网处理检测数据，数据接收快速，能够及时掌握各检测点的检测结果。

3、本发明每次检测成本低，工作量小，基本可以随时启动，对工作环境没有要求和影响。

4、本发明利用流量发电装置同时解决了现有消防检测系统中节点上电子设备的供电问题，克服了使用干电池或市电供电，成本高昂可靠性差的缺陷。

附图说明

图1-本发明消防系统结构示意图。

图2-本发明第一种检测头结构示意图。

图3-本发明第二种检测头结构示意图。

图4-本发明第三种检测头结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明方便检测的消防系统，包括水泵1、喷淋管道2和若干与喷淋管道连接的喷淋头3。本发明的改进在于增设有检测用气泵4，所属水泵1和气泵4通过切换装置5可切换地接喷淋管道2。平时，水泵1与喷淋管道2连接，以满足消防灭火需要；需要检测时，将水泵1切换为气泵4，由气泵4与喷淋管道2连接。为了不对原有消防检测系统做出大的改动，本发明在喷淋管道2和喷淋头3之间增设有检测头6，检测头6为三通管结构，检测头其中一接口为公头，与消防喷淋管道连接，另一接口为母头，与消防喷淋头连接，第三接口侧壁设有检测用出气口14，仅仅用于气体通过。

因为喷淋头3要通过检测头6连接喷淋管道2，所以在任何情况下喷淋头3和喷淋管道2都是通过检测头6连通的。但是本发明检测头第三接口在没有压力时应当是闭合的，当启动检测程序后第三接口又能自动打开，气体可从出气口14流出，用于日常检测。在发生火灾时该接口又处于闭合状态，确保水只能通过喷淋头喷出，而不能通过第三接口喷出。基于上述要求，本发明检测头6还具有如下基本结构：第三接口头部封闭，内部设有活塞15，出气口14位于活塞和检测头第三接口头部之间。在第三接口内位于活塞和第三接口头部之间设有弹簧16，弹簧两端分别接活塞和检测头第三接口头部；活塞在气流推动下可克服弹簧作用力移动到出气口另一侧以使出气口与喷淋管道连通。在检测头上设有在火灾发生时自动将第三接口封闭的封闭机构。

本发明在火灾发生时自动将第三接口封闭的封闭机构主要有如下三种实现结构：

一、继电器控制的销子。参见图2，所述封闭机构主体为用继电器控制的销子，销子在活塞靠弹簧一侧，火灾发生时继电器动作，销子落下卡住活塞，使得活塞受到水压时不能向出气口方向移动。

具体结构及原理为：销子22沿径向穿插在检测头6第三接口壁上，并位于第三接口活塞15和出气口14之间，销子22与继电器21连接，通过继电器控制销子的开启和落下。通讯模块通过控制模块与继电器连接，以控制继电器的动作。当销子落下后会卡住活塞，使得活塞不能向出气口一侧移动，检测头出气口被封闭。继电器的电源可以是市电，也可以是电池。当监测到火灾发生后，消防系统发出指令给检测头上的通讯模块，通讯模块接收到指令后通过控制模块控制继电器进而使销子落下卡住活塞。

二、带孔套管和支撑件。参见图3，所述封闭机构主体为套管9，套管9位于检测头6内并位于接喷淋管道和喷淋头的两接口之间的直线管道内，在喷淋头3内部设有密封件11用于将检测头对应接口封堵，在检测头接喷淋头的接口内设有与喷淋头中密封件接触的内部壁10以防止套管通过该接口脱落。在套管9壁上设有开孔12，在喷淋头密封件11和套管9下端之间设有支撑件13（如弹簧或者伞骨状结构），在支撑件的支撑下，开孔12与检测头第三接口相通，支撑件在喷淋头密封件脱落时会失去支撑，此时套管落在内部壁上，套管开孔即与检测头第三接口完全错开，由套管将检测头第三接口封闭。

正常情况下，由于出气口位于活塞和检测头第三接口头部之间，故第三接口被活塞封住。当启动检测程序后，由于喷淋头端是封闭的，气体不能通过，此时气流克服弹簧作用推动活塞打开第三接口，气流可通过该接口排出以进行检测。当发生火灾时，喷淋头中的玻璃球洒水喷头爆裂（现有的消防喷淋头自身就具有这样的结构特点），密封件跟着脱落，支撑件由于顶在密封件上，故密封件脱落时，支撑件会跟着脱落（如弹簧或者伞骨状结构收紧），金属套管失去支撑落在套管内部壁上，从而封住检测头第三接口，水只能通过喷淋头出来，从而不影响正常灭火。

三、在与弹簧位于活塞同侧处设电机，即电机17和弹簧16位于活塞15同侧，见图4，电机与检测火灾的传感器连接，由检测火灾的传感器控制电机的启动，在火灾发生时工作，电机17通过传动机构18推动阻挡部件19向活塞15方向运动，由阻挡部件限制活塞向出气口方向运动的行程，使活塞不能到达出气口位置。阻挡部件19可以是销子、套筒等结构，只要能够在电机驱动下移动到活塞行进路径上阻挡活塞到达出气口位置即可。销子和套筒可以从弹簧中穿过。

当启动检测程序后，由于喷淋头端是封闭的，气体不能通过，此时由于电机没有工作，阻挡部件在初始位置，不会对活塞的行进有阻挡，气流即可克服弹簧作用推动活塞打开第三接口，气流可通过出气口排出并进行检测。当发生火灾时，喷淋头中的玻璃球洒水喷头爆裂，喷淋头打开，同时电机启动，电机通过传动机构推动阻挡部件向活塞方向前进一定距离，即使水压克服弹簧作用推动活塞向出气口方向运动，但阻挡部件能够将活塞顶住，使活塞不能到达出气口，从而通过活塞封住检测头第三接口，水只能通过喷淋头出来，从而不影响正常灭火。火灾扑灭后，使电机及阻挡部件复位（反转）即可进行下次检测。

上述三种结构，以第一种较为简单和容易实现，可以作为实际优选结构。

以上为检测头的基本结构。具体检测时，可以有不同的检测模式，每种检测模式下检测头有不同的结构，主要有以下三种，下面分别对此进行说明。

第一种检测头结构及对应的检测模式（肉眼检测）：

在资金有限的情况下，为了低成本的实现消防系统的检测，可以在第三接口出气口附近设置染色装置，用于给出气口喷出的气体染色以方便肉眼观察是否有气体通过，通过观测颜色气体喷出的速度来判断消防系统的运行状况。也可以直接由气泵向喷淋管道内通入肉眼可见的带颜色的气体。

第一种模式也是最简单的检测模式，没有任何电子设备和电源需要。

第二种检测头结构及对应的检测模式（远程检测）：

在第三接口设有用于检测出气口气体流量的电子气流计7和由气流驱动发电的气流发电装置20，气流发电装置20用于给该检测头对应的电子设备供电。电子气流计7与具有运算和存储功能的控制单元连接，所述控制单元输出接远程通讯模块，控制单元将电子气流计的气流信息以及该电子气流计对应的身份信息写入远程通讯模块，由远程通讯模块以在线方式发送给接收端。接收端将接收到的气流信息换算为水流量，进而判断该消防系统是否可以正常工作。

检测系统中气泵，以及切换气泵与水泵的切换装置连接市电，服务器端发出检测启动信号，启动检测程序，检测系统切换气泵连接喷淋管道，同时开启气泵向喷淋管道内注入气体，在气体压力的作用下，检测头上的活塞向出气口一侧移动，打开出气口，气流冲出出气口喷出。当气流流过出气口时，气流发电装置开始发电，检测头上的相应设备在获得电力后启动预设的检测程序，将电子气流计检测到的数据通过远程通讯模块发送到系统接收端（即服务器端），完成检测。

第三种检测头结构及对应的检测模式（近程检测）：

在第三接口设有用于检测出气口气体流量的电子气流计7和由气流驱动发电的气流发电装置20，气流发电装置20用于给该检测头对应的电子设备供电。电子气流计与具有运算和存储功能的控制单元连接，所述控制单元输出接近程通讯模块，控制单元将电子气流计的气流信息以及该电子气流计对应的身份信息写入近程通讯模块，由近程通讯模块以异步通讯模式发送给接收端。接收端将接收到的气流信息换算为水流量，进而判断该消防系统是否可以正常工作。

所述近程通讯模块为有源或无源RFID电子标签或者WiFi通讯模块或者蓝牙等通讯模块；接收端为对应的RFID读写器或者具有蓝牙或wifi功能的手持终端。

检测系统中气泵，以及切换气泵与水泵的切换装置连接市电。当启动检测程序后，工作人员前往气泵与水泵的安置点，将气泵连接到消防管网，同时启动气泵向消防管网内注入气体，在气体压力的作用下，检测头上的活塞向出气口一侧移动，打开出气口，气流冲出出气口喷出。当气流流过出气口时，气流发电装置开始发电，检测头上的相应电子设备在获得电力后启动预设的检测程序，将检测到的数据记录在控制单元存储模块中，同时开启进程通讯模块在一个持续的时间内向附近发射通讯信号，当工作人员手持接收终端从附近经过时，即可以接收到检测数据。

所述检测程序的启动可以由服务器远程启动也可以通过手持设备近距离启动，该服务器或者手持设备也同时构成所述检测系统接收端。

为了解决电力供应问题，本发明在每个检测头旁设有在气流通过时自动发电的流量发电装置，流量发电装置用于给对应的电子设备供电，如检测头上的电子气流计、电子模块、无线通信模块。虽然流量发电装置的发电量很小，但对于向本发明的电子设备提供工作电源则没有任何问题。

由于现有的喷淋头在没有火灾的情况下是封闭的，气体不能通过，所以本发明检测头设置为三通管结构，其中两个接头连接喷淋管道和喷淋头，第三个接头用于气体通过。因此，本发明不能检测喷淋头的好坏，只能检测水泵和喷淋管道。

前述气泵和检测头只能实现对喷淋管道的检测，不能用于水泵的检测。为了检测水泵工作状况，本发明在每个水泵1旁路一个水泵检测管道8。该检测管道一般情况都不连通，只有在启动水泵检测程序后才会联通。用现有的水泵检测技术进行检测即可。水泵检测时与水泵检测管道的连接既可以自动切换，也可以人为切换。也可以在水泵检测管道内设置检测水压的电子水压计，电子水压计的输出接具有运算和存储功能的控制单元，所述控制单元输出接远/近程通讯模块，控制单元将电子水压计的水压信息连同对应的电子水压计身份信息写入远/近程通讯模块，由远/近程通讯模块以在线方式或者异步通讯模式发送给接收端，接收端再判断该消防系统水泵是否可以正常工作。其检测模式跟喷淋管道后两种检测模式完全一致。

水泵检测时，水泵1切换到与水泵检测管道8连接的状态，然后启动水泵1使水泵出水，水流通过时，所述电子水压计自动打开并采集水压值，然后通过远/近程通讯模块以无线方式发送给检测系统接收端。

本发明克服了传统消防检测系统需要注水检测的不足，用不注水的方式来检测。在干式系统中通过用气流代替水流的方式来检测，一旦有管道损坏可以立刻发现。同时解决了有源消防检测系统中节点上电子设备的供电问题，克服使用干电池或市电供电，成本高昂可靠性差的缺陷。实现远程启动电子检测程序，实现消防喷淋系统远程低成本检测。

本发明既可用于新建筑消防设施的安装，也可以适合已经修建好的现有消防系统的改造，在现有消防系统中不做大的改动即可加装本发明中的消防检测设施，如气泵、切换装置、检测头、水泵检测管路及对应的电子设备和服务器、手持检测设备等。本消防检测系统可以通过物联网方式进行，操作员在云端远程启动检测程序，每一个检测头皆配有RFID标签，检测头完成检测后再通过无线网络远程将检测到的数据发送到云端，并在云端对数据进行分析，通过GIS系统进行精细化管理。以此实现检测的自动化，智能化。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种方便检测的消防系统，包括水泵、喷淋管道和若干与喷淋管道连接的喷淋头，其特征在于：还包括气泵，所述水泵和气泵通过切换装置可切换地接喷淋管道；在喷淋管道和喷淋头之间设有检测头，所述检测头为三通管结构，检测头其中两接口分别接喷淋管道和喷淋头；第三接口头部封闭，内部设有活塞，侧壁设有出气口，出气口位于活塞和检测头第三接口头部之间；在第三接口内位于活塞和第三接口头部之间设有弹簧，弹簧两端分别接活塞和检测头第三接口头部；活塞在气流推动下可克服弹簧作用力移动到出气口另一侧以使出气口与喷淋管道连通；在检测头上设有在火灾发生时自动将第三接口封闭的封闭机构。

2.根据权利要求1所述的方便检测的消防系统，其特征在于：在第三接口出气口附近设有染色装置，用于给出气口喷出的气体染色以方便肉眼观察是否有气体通过。

3.根据权利要求1所述的方便检测的消防系统，其特征在于：在第三接口设有用于检测出气口气体流量的电子气流计和由气流驱动发电的气流发电装置，气流发电装置用于给该检测头对应的电子设备供电；电子气流计与具有运算和存储功能的控制单元连接，由控制单元将检测到的气流信息传给接收端，接收端将气流信息换算水流量，进而判断该消防系统是否可以正常工作。

4.根据权利要求3所述的方便检测的消防系统，其特征在于：所述控制单元输出接远程通讯模块，控制单元将电子气流计的气流信息以及该电子气流计对应的身份信息写入远程通讯模块，由远程通讯模块以在线方式发送给接收端。

5.根据权利要求3所述的方便检测的消防系统，其特征在于：所述控制单元输出接近程通讯模块，控制单元将电子气流计的气流信息以及该电子气流计对应的身份信息写入近程通讯模块，由近程通讯模块以异步通讯模式发送给接收端；所述近程通讯模块为有源或无源RFID电子标签或者WiFi通讯模块或者蓝牙通讯模块；接收端为对应的RFID读写器或者具有蓝牙或wifi功能的手持终端。

6.根据权利要求1所述的方便检测的消防系统，其特征在于：所述封闭机构主体为用继电器控制的销子，销子在活塞靠弹簧一侧，火灾发生时继电器动作，销子落下卡住活塞，使得活塞受到水压时不能向出气口方向移动。

7.根据权利要求1所述的方便检测的消防系统，其特征在于：所述封闭机构主体为套管，套管位于检测头内并位于接喷淋管道和喷淋头的两接口之间的直线管道内，在喷淋头内部设有密封件用于将检测头对应接口封堵，在检测头接喷淋头的接口内设有与喷淋头中密封件接触的内部壁以防止套管通过该接口脱落；在套管壁上设有开孔，在喷淋头密封件和套管下端之间设有支撑件，在支撑件的支撑下，开孔与检测头第三接口相通，支撑件在喷淋头密封件脱落时会失去支撑，此时套管落在内部壁上，套管开孔即与检测头第三接口完全错开，由套管将检测头第三接口封闭。

8.一种检测消防系统能否正常工作的方法，其特征在于：先将增设的气泵和原水泵通过切换装置可切换地接喷淋管道，同时在喷淋管道和喷淋头之间设有检测头，所述检测头为三通管结构，检测头其中两接口分别接喷淋管道和喷淋头，第三接口设有出气口；第三接口平时自然封闭，在一定气压作用下可自行打开，在检测到火灾发生时通过相应机构动作可将第三接口自行封闭，然后即可分别检测水泵和喷淋管道；

喷淋管道的检测方法为：将气泵切换接入喷淋管道，通过气泵向喷淋管道内通入气体，然后检测检测头第三接口出气口是否有气体通过，如果有气体通过并达到设定的流量，则喷淋管道可正常工作；否则喷淋管道存在故障。

9.根据权利要求8所述的检测消防系统能否正常工作的方法，其特征在于：在检测头第三接口内设有电子气流计，气体通过时，所述电子气流计自动打开以让气流通过并采集气流量，电子气流计将采集的气流量连同对应的电子气流计编号一起通过无线传输方式发送给检测系统接收端。

10.根据权利要求9所述的检测消防系统能否正常工作的方法，其特征在于：所述检测的启动由服务器远程启动或者通过手持设备近距离启动，该服务器或者手持设备即为所述检测系统接收端；

所述服务器端或者手持设备根据电子气流计所检测到的数据换算出消防喷淋系统实际运行过程中的水流量，进而判断该消防系统是否可以正常工作。