CN104580072A - 基于物联网的消防栓监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的消防栓监控系统及方法。该系统包括：信息采集模块、通信处理模块、控制模块和信息管理模块。该方法包括：信息采集模块采集消防栓的实时状态数据；通信处理模块将实时状态数据转换为数据传输单元格式并通过互联网转发；控制模块接收转换格式后的实时状态数据，并将实时状态数据与存储的原始状态数据进行比对处理；信息管理模块接收到控制模块发送的消防栓的状态数据后，对状态数据进行响应操作。本发明将消防栓信息采集系统与互联网的信息传输系统融合起来，形成一个实用化的专门的消防栓物联网，从而实现了消防栓状态的实时全面的监控管理。对于提高消防系统的行动效率，消除城市消防安全隐患具有重大现实意义。

Description

基于物联网的消防栓监控系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网技术，特别涉及一种基于物联网的消防栓监控系统及方法。

背景技术

现有消防栓的主要功能是，供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水实施灭火，也可以直接连接水带或水枪出水灭火。在消防队装备的消防车中，因自身运载水量有限，在灭火时往往需要寻找水源，这时，消防栓就发挥出巨大的供水功能。然而现实生活中，由于一些单位和个人消防安全意识淡薄，消防栓被损坏的情况非常普遍。一旦发生火灾，损坏的消防栓将无法发挥其应有的作用。对人民群众的生命财产安全构成严重威胁。随着城市规模的不断扩大，消防栓的安装范围也在不断扩展，对于消防单位而言，对消防栓进行全面的，实时的监控管理成为一种迫切的要求。

现有技术对消防栓的管理仅能停留在使用人力逐个进行现场跟踪监控，人力、物力、财力的消耗非常大，同时也不能实现及时有效的信息反馈；另外由于对消防栓的监管存在漏洞，无法进行有效的责任划分，最终导致消防栓损坏严重的后果出现，给消防工作带来了很大的隐患。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种基于物联网的消防栓监控系统及方法，用以解决现有技术中使用人力对消防栓进行现场监控造成的资源浪费，实现实时、高效的消防栓监控。

本发明提供了一种基于物联网的消防栓监控系统，包括：

信息采集模块，与所述消防栓连接，用于采集所述消防栓的状态数据；

通信处理模块，用于接收并转发所述信息采集模块发送的所述状态数据；

控制模块，用于接收所述通信处理模块发送的所述状态数据，对所述状态数据进行运算，获取所述消防栓的异常状态数据；

信息管理模块，用于接收所述控制模块发送的所述消防栓的状态数据和异常状态数据，并生成与所述异常状态数据相对应的消防栓维护指令；

所述信息采集模块包括：水压传感器、开度状态传感器、防碰撞传感器和防撞倒传感器，分别用于采集所述消防栓的水压数据、阀门开度状态、碰撞信号和撞倒信号。

本发明还提供了一种基于物联网的消防栓监控方法，包括：

信息采集模块采集所述消防栓的实时状态数据，并将所述实时状态数据发送至通信处理模块，所述实时状态数据包括：水压数据、阀门开度状态、碰撞信号和撞倒信号；

所述通信处理模块将所述实时状态数据转换为数据传输单元格式并通过互联网转发至控制模块；

所述控制模块接收转换格式后的所述实时状态数据，并将所述实时状态数据与存储的原始状态数据进行比对处理；

信息管理模块接收到所述控制模块发送的所述消防栓的状态数据后，对所述状态数据进行响应操作。

本发明提供的基于物联网的消防栓监控系统及方法，采用服务器－终端的模式，将消防栓信息采集系统与互联网的信息传输系统融合起来，形成一个实用化的专门的消防栓物联网，从而实现了消防栓状态的实时全面的监控管理。对于提高消防系统的行动效率，消除城市消防安全隐患具有重大现实意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于物联网的消防栓监控系统第一实施例的系统框图；

图2为本发明基于物联网的消防栓监控系统第二实施例的系统框图；

图3为本发明基于物联网的消防栓监控系统第二实施例中行程开关的平面结构示意图；

图4为本发明基于物联网的消防栓监控系统第三实施例的分布示意图；

图5为本发明基于物联网的消防栓监控方法第一实施例的流程图；

图6为本发明基于物联网的消防栓监控方法第二实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明基于物联网的消防栓监控系统第一实施例的系统框图。如图1所示，本发明实施例提供了一种基于物联网的消防栓监控系统，包括：信息采集模块1、通信处理模块2、控制模块3和信息管理模块4。其中，信息采集模块1与消防栓连接，用于采集消防栓的状态数据；通信处理模块2用于接收并转发信息采集模块1发送的状态数据；控制模块3用于接收通信处理模块2发送的状态数据，对该状态数据进行运算，获取消防栓的异常状态数据；信息管理模块4用于接收控制模块3发送的消防栓的状态数据和异常状态数据，并生成与异常状态数据相对应的消防栓维护指令；信息采集模块1包括：水压传感器11、开度状态传感器12、防碰撞传感器13和防撞倒传感器14。其中，水压传感器11用于采集消防栓的水压数据，开度状态传感器12用于采集消防栓的阀门开度状态，防碰撞传感器13用于采集消防栓的碰撞信号，防撞倒传感器14用于采集消防栓的撞倒信号。

在本发明实施例中，信息管理模块4属于服务器，通信处理模块2、信息采集模块1和控制模块3属于终端。信息管理模块4位于整个系统的最上层，主要负责对整个系统中收集到的状态数据进行响应。通信处理模块2负责系统中采集到数据的收发工作，将数据压缩打包后，通过互联网等途径完成数据在终端与服务器之间的传递。信息采集模块1负责对消防栓的实时信息进行采集，主要由各种状态传感器与采集电路组成，采集电路将各种传感器的输出信息通过模数转换为数字量，传输到服务器。其中水压传感器11采集消防栓的水压数据，用于防止消防栓水压过大或过小而影响消防栓的正常使用；开度状态传感器12采集消防栓阀门的开度状态，阀门的开度状态关系到出水量的大小，以保证消防栓正常使用时有最大的出水量；防碰撞传感器13和防撞倒传感器14分别采集消防栓的碰撞信号和撞倒信号，当消防栓被碰撞或撞倒时，传感器即能采集到相应的信号，以便维护人员尽快修复消防栓。控制模块3则对信息采集模块1采集到的状态数据进行总控与管理。

近年来，物联网技术在现代社会得到了广泛的应用，物联网技术将传统的物理设施与高速发展的互联网络进行联网，使一些传统的工作方式发生了质的改变。本发明实施例就是实现了一种基于物联网技术的城市智能消防栓监控系统，利用该系统，管理者通过统一的管理界面就可以对整个区域内分布的消防栓进行检查。

本发明实施例提供的基于物联网的消防栓监控系统，采用服务器－终端的模式，将消防栓信息采集系统与互联网的信息传输系统融合起来，形成一个实用化的专门的消防栓物联网，从而实现了消防栓状态的实时全面的监控管理。对于提高消防系统的行动效率，消除城市消防安全隐患具有重大现实意义。

图2为本发明基于物联网的消防栓监控系统第二实施例的系统框图。如图2所示，在上述实施例的基础上，开度状态传感器12可以为行程开关121。图3为本发明基于物联网的消防栓监控系统第二实施例中行程开关的平面结构示意图。如图3所示，行程开关121的弹簧121a通过接触端121b与消防栓的球形阀门5a相连，当消防栓的球形阀门5a向上或向下运动时，与接触端121b相连的弹簧121a则会发生相应的伸缩，从而通过行程开关121的行程信息（即，弹簧121a的伸缩量）获取消防栓的阀门开度状态。

进一步地，防碰撞传感器13可以为弹簧式振动开关131，防撞倒传感器14可以为滚珠式振动开关141。弹簧式振动开关131正常情况时不产生触发信号，用重物敲打或者车辆碰撞消防栓时感应振动时，会给出闭合开关信号，通过一阶RC滤波电路后，传递给通信处理模块2。滚珠式振动开关141金色电极向上为常开，当被撞倒后，进行外部中断触发，通过一阶RC滤波电路后，传递给通信处理模块2。

更进一步地，通信处理模块2可以为通用分组无线服务（GeneralPacket Radio Service，简称GPRS）模块，该模块可以包括：第一接收子模块21、第一处理子模块22和第一发送子模块23。其中，第一接收子模块21用于接收信息采集模块1发送的状态数据；第一处理子模块22用于将状态数据转换为数据传输单元（Data Transfer Unit，简称DTU）格式；第一发送子模块23用于将转换格式后的状态数据通过互联网发送至控制模块3。GPRS模块可以通过无线通讯网络来完成移动数据的传输服务。利用该模块的无线功能，可以不必再另行铺设网络，直接将数据终端与互联网融合起来。GPRS模块可以使用了华为公司的EM310GPRS通讯模块。

再进一步地，控制模块3可以包括：第二接收子模块31、第二处理子模块32和第二发送子模块33。其中，第二接收子模块31用于接收通信处理模块2发送的转换格式后的状态数据；第二处理子模块32用于将状态数据与存储的原始状态数据进行比对，当该状态数据与原始状态数据不一致时，确定该状态数据为异常状态数据，其中，系统首次安装后信息采集模块1采集并发送出的数据作为原始状态数据，被认为是消防栓正常状态时的数据；第二发送子模块33用于将异常状态数据发送至所述信息管理模块。在本发明实施例中，控制模块3可以采用微芯公司的PIC16F723单片机。

本发明实施例提供的基于物联网的消防栓监控系统，采用行程开关、弹簧式振动开关和滚珠式振动开关进行状态数据采集，并通过无线通讯网络完成数据的传输，实现消防栓状态的实时全面监控管理，能够提高消防系统的行动效率，消除城市消防的安全隐患。

图4为本发明基于物联网的消防栓监控系统第三实施例的分布示意图。如图4所示，本发明实施例提供了一种基于物联网的消防栓监控系统，在本系统中，信息采集模块1安装于与消防栓5内部，用于采集消防栓的水压数据、阀门开度状态、碰撞信号和撞倒信号。信息采集模块1采集到的状态数据通过GPRS/3G模块24和互联网（Internet）发送至控制模块3。控制模块3的第二接收子模块31可以包括：路由器311、防火墙312和通信计算机313。信息管理模块4可以分布在Web服务器41和数据库服务器42中。另外，本发明实施例还可以增加不同的用户终端以进行相应操作。如，与控制模块3相连的内部查询主机6，可以实现整个系统的网络管理、全管办公、社会服务、调度中心等。与控制模块3相连的打印机7，可以将相关数据打印出来以供操作人员使用。还可以包括各种类型的计算机8和移动终端9，用于通过互联网访问信息管理模块4中的状态数据。

本发明实施例提供的基于物联网的消防栓监控系统，采用服务器－终端的模式，将消防栓信息采集系统与互联网的信息传输系统融合起来，形成一个实用化的专门的消防栓物联网，从而实现了消防栓状态的实时全面的监控管理。对于提高消防系统的行动效率，消除城市消防安全隐患具有重大现实意义。

图5为本发明基于物联网的消防栓监控方法第一实施例的流程图。如图5所示，本发明实施例提供的基于物联网的消防栓监控方法，包括：

步骤501、信息采集模块采集消防栓的实时状态数据，并将该实时状态数据发送至通信处理模块，该实时状态数据包括：水压数据、阀门开度状态、碰撞信号和撞倒信号；

步骤502、通信处理模块将实时状态数据转换为数据传输单元格式并通过互联网转发至控制模块；

步骤503、控制模块接收转换格式后的实时状态数据，并将该实时状态数据与存储的原始状态数据进行比对处理；

步骤504、信息管理模块接收到控制模块发送的消防栓的状态数据后，对该状态数据进行响应操作。

在本发明实施例中，信息采集模块采集消防栓的实时水压数据、阀门开度状态、碰撞信号和撞倒信号后，将这些数据发送到通信处理模块；通信处理模块将其转换为数据传输单元格式后，通过互联网转发；控制模块在接收到转换格式后的实时状态数据后，将该实时状态数据与存储的原始状态数据进行比对处理；信息管理模块接收到控制模块发送的消防栓的状态数据后，对该状态数据进行响应操作。

本发明实施例提供的基于物联网的消防栓监控系统，采用信息采集模块进行状态数据采集，通过互联网完成数据传输，将消防栓信息采集系统与互联网的信息传输系统融合起来，形成一个实用化的专门的消防栓物联网，实现消防栓状态的实时全面监控管理，能够提高消防系统的行动效率，消除城市消防的安全隐患。

图6为本发明基于物联网的消防栓监控方法第二实施例的流程图。如图6所示，在上述方法实施例的基础上，本发明提供的方法实施例，在上述步骤501之前，还包括：

步骤601、向信息采集模块发送系统激活指令；

步骤602、信息采集模块接收到该系统激活指令后，即时采集消防栓的当前状态数据作为原始状态数据；

步骤603、信息采集模块将该原始状态数据通过通信数据模块发送至控制模块和信息管理模块。

在本发明实施例中，系统首次安装或激活时发出系统激活指令，当信息采集模块接收到该系统激活指令时，将当前状态数据作为原始状态数据，该原始状态数据被认为是消防栓正常状态时的数据。该原始状态数据存储于控制模块和信息管理模块中用于后续的比对操作。

进一步地，当信息管理模块接收到原始状态数据后，向控制模块发送时间信号，使控制模块与信息管理模块的时间系统一致；

此时，步骤503可以具体为：

步骤604、控制模块接收转换格式后的实时状态数据；

步骤605、控制模块将该实时状态数据与原始状态数据进行比对，当实时状态数据与原始状态数据一致时，执行步骤606；否则，确定该实时状态数据为异常状态数据，执行步骤607；

步骤606、以信息管理模块发送的时间信号为基准时间，当当前时间到达预设时间时，执行步骤607；

步骤607、向信息管理模块发送该实时状态数据。

在本发明实施例中，信息采集模块以很高的频率采集数据（如，每5秒一次），当采集到的实时状态数据发送至控制模块时，控制模块不会把所有数据都发送至信息管理模块。控制模块首先会将原始状态数据发送至信息管理模块，其余时间控制模块会处于休眠状态，每个隔一段预设时间（如，可以把预设时间设为一星期等），控制模块自动唤醒一次，将当前接收到的实时状态数据发送至信息管理模块。期间，当接收到的实时状态数据与原始状态数据不一致时，即，消防栓发生异常，控制模块也会自动唤醒，将异常状态数据发送至信息管理模块。

更进一步地，步骤504可以包括：

步骤608、当信息管理模块接收到正常的状态数据时，存储该状态数据；

步骤608、当信息管理模块接收到异常状态数据时，生成与该异常状态数据相对应的消防栓维护指令。

信息管理模块生成的消防栓维护指令与异常状态数据相对应，如当异常状态数据表明水压偏低，则生成调整水压的指令；若异常状态数据表明阀门开度偏小，则生成调整阀门的指令等。

另外，在本发明实施例中，通信数据考虑到可靠性与高效性，结合智能消防终端的实际采集信息进行了优化设计。如表1所示，数据帧包含帧首、帧尾、唯一身份识别码、地址、数据及校验部分。帧首可以采用字符“S”，帧尾可以使用字符0D0A结束；地址是用单字节地址，共64字节，地址分配上，各个采集模块地址不相连，使其保持一定的容错性；数据部分为一个字节；地址部分和数据部分使用十六进制ASCII码；帧的校验部分可以使用循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，简称CRC）。

表1

帧首

唯一身份识别码

地址

数据

CRC

帧尾

本发明实施例提供的基于物联网的消防栓监控方法，将消防栓信息采集系统与互联网的信息传输系统融合起来，形成一个实用化的专门的消防栓物联网，从而实现了消防栓状态的实时全面的监控管理。对于提高消防系统的行动效率，消除城市消防安全隐患具有重大现实意义。

在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (11)

1.一种基于物联网的消防栓监控系统，其特征在于，包括：

信息采集模块，与所述消防栓连接，用于采集所述消防栓的状态数据；

通信处理模块，用于接收并转发所述信息采集模块发送的所述状态数据；

控制模块，用于接收所述通信处理模块发送的所述状态数据，对所述状态数据进行运算，获取所述消防栓的异常状态数据；

信息管理模块，用于接收所述控制模块发送的所述消防栓的状态数据和异常状态数据，并生成与所述异常状态数据相对应的消防栓维护指令；

其中，所述信息采集模块包括：水压传感器、开度状态传感器、防碰撞传感器和防撞倒传感器，分别用于采集所述消防栓的水压数据、阀门开度状态、碰撞信号和撞倒信号。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的消防栓监控系统，其特征在于，所述开度状态传感器为行程开关，所述行程开关的弹簧通过接触端与所述消防栓的球形阀门相连，通过所述行程开关的行程信息获取所述消防栓的阀门开度状态。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的消防栓监控系统，其特征在于，所述防碰撞传感器为弹簧式振动开关，所述防撞倒传感器为滚珠式振动开关。

4.根据权利要求1至3中任一所述的基于物联网的消防栓监控系统，其特征在于，所述通信处理模块为通用分组无线服务模块，包括：

第一接收子模块，用于接收所述信息采集模块发送的所述状态数据；

第一处理子模块，用于将所述状态数据转换为数据传输单元格式；

第一发送子模块，用于将转换格式后的所述状态数据通过互联网发送至所述控制模块。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的消防栓监控系统，其特征在于，所述控制模块包括：

第二接收子模块，用于接收所述通信处理模块发送的转换格式后的所述状态数据；

第二处理子模块，用于将所述状态数据与存储的原始状态数据进行比对，当所述状态数据与所述原始状态数据不一致时，确定所述状态数据为异常状态数据；

第二发送子模块，用于将所述异常状态数据发送至所述信息管理模块。

6.根据权利要求4所述的基于物联网的消防栓监控系统，其特征在于，还包括：用户终端，用于通过互联网访问所述信息管理模块中的状态数据。

7.一种基于物联网的消防栓监控方法，其特征在于，包括：

信息采集模块采集所述消防栓的实时状态数据，并将所述实时状态数据发送至通信处理模块，所述实时状态数据包括：水压数据、阀门开度状态、碰撞信号和撞倒信号；

所述通信处理模块将所述实时状态数据转换为数据传输单元格式并通过互联网转发至控制模块；

所述控制模块接收转换格式后的所述实时状态数据，并将所述实时状态数据与存储的原始状态数据进行比对处理；

信息管理模块接收到所述控制模块发送的所述消防栓的状态数据后，对所述状态数据进行响应操作。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的消防栓监控方法，其特征在于，在上述步骤之前，还包括：

向所述信息采集模块发送系统激活指令；

所述信息采集模块接收到所述系统激活指令后，即时采集所述消防栓的当前状态数据作为原始状态数据；

所述信息采集模块将所述原始状态数据通过所述通信数据模块发送至所述控制模块和所述信息管理模块。

9.根据权利要求7所述的基于物联网的消防栓监控方法，其特征在于：该方法还包括：所述信息管理模块接收到所述原始状态数据后，向所述控制模块发送时间信号。

10.根据权利要求9所述的基于物联网的消防栓监控方法，其特征在于，所述控制模块接收转换格式后的所述实时状态数据，并将所述实时状态数据与存储的原始状态数据进行比对处理的步骤，包括：

步骤S1、所述控制模块接收转换格式后的所述实时状态数据；

步骤S2、将所述实时状态数据与所述原始状态数据进行比对，当所述实时状态数据与所述原始状态数据一致时，执行步骤S3；否则，确定所述实时状态数据为异常状态数据，执行步骤S4；

步骤S3、以所述信息管理模块发送的所述时间信号为基准时间，当当前时间到达预设时间时，执行步骤S4；

步骤S4、向所述信息管理模块发送所述实时状态数据。

11.根据权利要求9所述的基于物联网的消防栓监控方法，其特征在于，所述信息管理模块接收到所述控制模块发送的所述消防栓的状态数据后，对所述状态数据进行响应操作的步骤，包括：

当接收到正常的状态数据时，存储所述状态数据；

当接收到所述异常状态数据时，生成与所述异常状态数据相对应的消防栓维护指令。