CN104548459A - 基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法，包括以下步骤：采集被监测物的位置、压力和流量信息；多模网关接收采集到的信息，并将采集到的被监测物的实时监测数据发送至信息管理系统数据平台；信息管理系统数据平台对采集到的被监测物的实时监测数据进行分析，并对此管网上的消火栓的参数数值进行系统调度计算，赋予不同消火栓以不同的使用优先级以及建议使用压力值，并在前端通过指示灯进行显示。本发明能够实现消火栓的水压实时监测和消火栓现场使用调度指示。

Description

基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域中水压实时监控和使用调度，特别是涉及一种基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法。

背景技术

消火栓是城市消防安全的重要基础，随着城市化进程的加快以及社会经济的发展需求，消防栓的供水问题越来越受到政府和人民的关注。目前消火栓由于损坏后重新安装导致消火栓的位置发生变化，而市政管理部门向消防部门提供的消火栓位置信息系统不能实现实时更新，会导致消防人员紧急情况下无法找到消火栓。现在大量的消火栓巡检工作都是有人工监测，水压监测仍然处于人员到场测试的传统方法，无法实现消火栓水压的实时监测，每年耗费大量的人力、物力成本。而当某区域发生火情后，消防救援部门会对此处消防栓进行全方位的使用，使用的时候缺乏必要的调度手段，也因此带来了消防水压不够，带来消防没货无法正常使用的弊端，给国家和社会带来了重大的经济损失和人身安全危险。因此，我们提出的种基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法能够对消火栓设施水压实时监测，并采集消火栓运行数据，当发生火情后快速启动响应程序，通过协调调度算法，给救援人员进行消火栓使用进行配置，以免出现水压不足的情形，杜绝救火的消防隐患存在；并且，可以在一定程度上通过流量传感器实时监控消火栓用水，促进智慧城市的社会发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法，能够实现消火栓的水压实时监测和消火栓现场使用调度指示。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法，包括以下步骤：

(1)采集被监测物的位置、压力和流量信息；

(2)多模网关接收采集到的信息，并将采集到的被监测物的实时监测数据发送至信息管理系统数据平台；

(3)信息管理系统数据平台对采集到的被监测物的实时监测数据进行分析，并对此管网上的消火栓的参数数值进行系统调度计算，赋予不同消火栓以不同的使用优先级以及建议使用压力值，并在前端通过指示灯进行显示。

所述步骤(3)中系统调度计算方式为：当limP_{N_i}→P_min时，则说明第N条管线上不能再有人使用，否则将引起压力不足，此时如果还需要继续开启消火栓，则需要通过系统的自优化算法，在保证P_{N_i}≥P_min的情况下，降低第i个消火栓的流量，从而使得消火栓的数量得到最大化，且优先使用P_{N_i}的值最大的消火栓，其中，P_N-i代表第N条管线的第i个消火栓的压力值；P_min为消火栓供水压力的最小值。

第N条管线的第i个消火栓的压力值P_{N_i}＝Fun{x_i,y_i,P_{loss_i},α*ΔP_i,P_N}，其中△P_i＝Fun{x，y，Q_i}；且必须满足P_{N_i}≥P_min；其中，x_i为第i个消火栓位置横坐标；y_i为第i个消火栓位置纵坐标；P_{loss_i}代表第i个消火栓在管线上的压力损耗；P_N为此管线的当前压力值；α均是权重因子；△P_i代表使用第i个消火栓会给管线带来的压力降低值；Q_i为第i个消火栓使用时的流量值。

所述步骤(2)中利用GPRS/3G远程数据传输模块将采集到的被监测物的实时监测数据发送至信息管理系统数据平台。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过集位置、压力和流量信息一体的传感模块，利用多模网关传输到系统平台，而系统平台通过对采集到的被监测物的状态信息进行分析，对此管网上的消火栓的参数数值则进行系统调度计算，赋予不同消火栓以不同的使用优先级以及建议使用压力值。减少紧急情况下的消火栓使用调度时间，杜绝消火栓水压不足这一重大消防隐患存在，促进智慧城市的创新性发展。

附图说明

图1是基于多模网关的消火栓水压实时监控系统应用示意图；

图2是基于多模网关的消火栓水压实时监控系统总体架构图；

图3是消火栓信息监测的多模网关传输装置的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

图1给出了基于多模网关自适应传输的消火栓信息监控系统应用示意图，管理配置模块完成对本机的参数配置与读取，以及完成对网关模块的GPRS/3G入网管理；协议处理模块是完成本监测区域状态监测结果的数据封装与发送；电源模块是为多模网关提供稳压、隔离与保护；网络选择模块是选择合适的移动蜂窝网接入基站，以便更加可靠地将监测信息传输到后台服务器中，整个多模自适应网关将完成向后台服务器的数据信息发送，以及后台监控平台机下达指令的接收，并进行感知前端指示部分的显示。

系统架构如图2所示，该装置包括：信息感知模块，通过压力传感器、流量传感器、GNSS/GPS位置信息模块采集被监测物的状态信息(消火栓位置、水压、用水量等)；多模网关模块，将采集的消火栓数据信息进行分析，将监测数据进行协议转换提交GPRS/3G远程数据传输模块；远程数据传输模块，通过GPRS/3G网络将实时监测数据发送至信息管理系统数据平台，系统服务器对此管网上的消火栓的参数数值则进行系统调度计算，赋予不同消火栓以不同的使用优先级以及建议使用压力值，并在前端通过指示灯进行显示。

图3给出了消火栓信息监测的多模网关自适应传输装置的内部结构示意图，其中，GNSS/GPS模块采用与本地多模网关模块直连的形式，固定在消火栓的底部，放在消火栓管井中，压力传感和流量模块采用法兰式安装在消火栓的弯管和供水管线之间，采用Zigbee方式与网关通信，其中，多模自适应网关模块主要实现对传感模块信息的处理和对外向系统监控平台进行传输，并接收系统平台服务器的调度与使用指示。

系统平台服务的消火栓使用调度算法法如下：

当limP_{N_i}→P_min时，则说明第N条管线上不能再有人使用，否则将引起压力不足，此时如果因为某些原因还需要继续开启消火栓，则需要通过系统的自优化算法，在保证P_{N_i}≥P_min，降低第i个消火栓的流量，从而使得i的数量得到最大化，且优先使用P_{N_i}的值最大的消火栓。

详细算法如下：

P_{N_i}＝Fun{x_i,y_i,P_{loss_i},α*ΔP_i,P_N}，其中△P_i＝Fun{x，y，Q_i}；

且必须满足P_{N_i}≥P_min。

P_N-i代表第N条管线的第i个消火栓的压力值；

x_i为第i个消火栓位置横坐标；

y_i为第i个消火栓位置纵坐标；

P_{loss_i}代表第i个消火栓在管线上的压力损耗；

P_N为此管线的当前压力值；

△P_i代表使用第i个消火栓会给管线带来的压力降低值；

α是权重因子；

Q_i为第i个消火栓使用时的流量值；

P_min为消火栓供水压力的最小值。

整个基于多模网关的消火栓水压实时监控和使用调度系统流程如下：

(1)消火栓位置、压力和流量数据信息将通过系统设定的周期性时间点由多模网关发出激活制定从休眠状态转入工作状态，进行监测发送；

(2)多模网关接收消火栓位置、压力和流量数据信息进行进行协议转换提交GPRS/3G远程数据传输模块；

(3)远程数据传输模块，通过GPRS/3G网络将实时监测数据发送至信息管理系统数据平台；

(4)系统服务器对此管网上的消火栓的参数数值则进行系统调度计算，赋予不同消火栓以不同的使用优先级以及建议使用压力值，并在前端通过指示灯进行显示。

Claims (4)

1.一种基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采集被监测物的位置、压力和流量信息；

(2)多模网关接收采集到的信息，并将采集到的被监测物的实时监测数据发送至信息管理系统数据平台；

(3)信息管理系统数据平台对采集到的被监测物的实时监测数据进行分析，并对此管网上的消火栓的参数数值进行系统调度计算，赋予不同消火栓以不同的使用优先级以及建议使用压力值，并在前端通过指示灯进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法，其特征在于，所述步骤(3)中系统调度计算方式为：当limP_{N_i}→P_min时，则说明第N条管线上不能再有人使用，否则将引起压力不足，此时如果还需要继续开启消火栓，则需要通过系统的自优化算法，在保证P_{N_i}≥P_min的情况下，降低第i个消火栓的流量，从而使得消火栓的数量得到最大化，且优先使用P_{N_i}的值最大的消火栓，其中，P_N-i代表第N条管线的第i个消火栓的压力值；P_min为消火栓供水压力的最小值。

3.根据权利要求2所述的基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法，其特征在于，第N条管线的第i个消火栓的压力值P_{N_i}＝Fun{x_i,y_i,P_{loss_i},α*ΔP_i,P_N}，其中△P_i＝Fun{x，y，Q_i}；且必须满足P_{N_i}≥P_min；其中，x_i为第i个消火栓位置横坐标；y_i为第i个消火栓位置纵坐标；P_{loss_i}代表第i个消火栓在管线上的压力损耗；P_N为此管线的当前压力值；α均是权重因子；△P_i代表使用第i个消火栓会给管线带来的压力降低值；Q_i为第i个消火栓使用时的流量值。

4.根据权利要求1所述的基于多模网关的智能消火栓水压实时监控和使用调度方法，其特征在于，所述步骤(2)中利用GPRS/3G远程数据传输模块将采集到的被监测物的实时监测数据发送至信息管理系统数据平台。