CN105844730A - 一种基于物联网gis的消防设施智能巡检系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检系统及方法，系统包括系统管理平台、数据库服务器、RFID标签、读取消防栓水压的水压传感器、读头、作为蓝牙‑通讯信号转换器的安卓智能手机、移动终端智能巡检子系统；移动终端智能巡检子系统包括注册模块、巡检模块、地图查看模块；水压传感器和RFID标签都是安装在消防设施内；水压传感器读取到水压值，然后将值传送到读头中；RFID标签将标签ID值传送到读头中；水压和ID在读头中一一对应，再通过安卓智能手机读取，并传到系统管理平台中，保存到所述数据库服务器中；移动终端智能巡检子系统能即时向系统管理平台查询最新巡检结果并在地图上显示。本发明有效提高了管理的科学性和有效性。

Description

一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检系统及方法

技术领域

本发明属于智慧水务智能巡检技术领域，尤其涉及一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检系统及方法。

背景技术

消防设施作为城市重要的基础设施，对于保障城市正常、安全运行具有重要作用，保证其正常工作显得尤为重要。巡检作为跟踪掌握消防设施工作状态的重要基础手段，已成为一种常态。然而，目前，我国消防栓设备的巡检主要是靠派驻人员的巡回检查。巡检时，首先要检查周围设施有没有明显被破坏、损毁等，接下来需要手动去拧开消防栓的开关，检测消防栓是否有水，发现问题后电话或口头向管理部门汇报，以便管理部门下达处理指令，这种巡检方式存在一系列弊端：

1)拧开消防栓，效率低、工作量大；

2)凭经验估测水压，不准确；

3)巡检信息上报不及时且缺乏对巡检员的监控管理，无法满足应急需求。

为此，迫切需要发展消防设施智能巡检系统，提高巡检的自动化、智能化水平。

智能巡检系统在国内起步较晚，目前仍处于发展期，具有诸多不足之处：

1)消防管线是按照层级来进行管理的，管线之间可能具有连接关系，如干管、支管，但是目前大多数消防巡检系统难以实现消防管线的分层分级管理；

2)巡检系统一般不具备网络功能，巡检数据传输和共享困难；

3)系统硬件产品尚有不足，如RFID功耗大，读头稳定性差等。

综合以上现状与需求，需要建立一套科学有效的管理方法来促进巡检制度的落实，以便在目标监测中及时发现问题，有效预防各类问题的发生。通过规范化管理，可以提高巡检人员的责任心，及时消除安全隐患，防患于未然。计算机和自动控制相关技术的发展使得巡检工作的规范化管理切实可行，智能巡检系统应运而生。

发明内容

针对上述问题，本发明结合物联网技术以及网络地理信息服务技术，通过对巡检中信息获取、上报、存储和管理四个业务过程的分析，设计并实现了集移动巡检终端与网络后台信息管理系统于一体的消防设施智能巡检系统及方法。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检系统，其特征在于：包括系统管理平台、数据库服务器、RFID标签、读取消防栓水压的水压传感器、读头、作为蓝牙-通讯信号转换器的安卓智能手机、移动终端智能巡检子系统；所述移动终端智能巡检子系统包括注册模块、巡检模块、地图查看模块；

所述水压传感器和RFID标签都是安装在消防设施内；所述水压传感器读取到水压值，然后将值传送到读头中；所述RFID标签将标签ID值传送到读头中；水压和ID在读头中一一对应，再通过安卓智能手机读取，并传到系统管理平台中，保存到所述数据库服务器中所述移动终端智能巡检子系统能即时向系统管理平台查询最新巡检结果并在地图上显示。

作为优选，所述数据库服务器采用B/S架构，采用Struts2框架，部署在Tomcat7.0.29网络服务器下；数据库服务器通过整合jQuery、Bootstrap第三方库，实现异步交互；同时调用百度地图接口，利用坐标转换方法，实现空间位置管理；所述移动终端智能巡检子系统采用C/S架构，调用蓝牙连接接口与读头进行RFID标签数据读写以及水压数据传输，使用HTTP POST方法与系统管理平台传输巡检数据。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在移动终端智能巡检子系统构建注册消防设施基本信息；

步骤2：在移动终端智能巡检子系统向系统管理平台注册消防设施；

步骤3：在移动终端智能巡检子系统的地图查看模块上按位置巡检消防设施；

步骤4：构建巡检表单；

步骤5：在线发送巡检信息至系统管理平台，并在数据库服务器中进行在线存储，移动终端智能巡检子系统进行更新显示。

作为优选，步骤1的具体实现包括以下子步骤：

步骤1.1：通过蓝牙发送数据读取消防设备内安装的RFID标签的序列号；

步骤1.2：构建消防设备型号信息；

步骤1.3：通过GPS自动定位构建消防设备经度及纬度信息；

步骤1.4：构建消防设备包括省份城市管辖区街道序号的编号信息。

作为优选，步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：利用移动终端智能巡检子系统将消防设备基本信息写入RFID标签中；

步骤2.2：利用移动终端智能巡检子系统发送消防设备注册请求到系统管理平台，在线注册消防栓信息。

作为优选，步骤3的具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：在移动终端智能巡检子系统的地图查看模块上，进入地图界面显示当前位置与周围消防管线及消防栓的分布；

步骤3.2：通过消防栓图标跳动判断当前蓝牙读取到的消防栓；

步骤3.3：读取当前消防栓信息。

作为优选，步骤4的具体实现包括以下子步骤：

步骤4.1：获取位置及地图信息；利用移动终端智能巡检子系统获取GPS全球定位系统发送图标，再经过坐标转换与矫正获得巡线人员的实时坐标获取定位点，再将定位点附近的消防设备显示在地图上；

步骤4.2：通过蓝牙自动读取RFID标签中当前巡检消防设备的序列号、编号及经度纬度信息；

步骤4.3：通过蓝牙自动读取水压传感器的值信息；

步骤4.4：构建消防设备外观状态选项，包括正常与不正常两项；

步骤4.5：在不正常的情况下，构建状态细节描述，包括：损毁、漏水、保护盖破损、周围地面损坏四项；

步骤4.6：获取巡检时间；

步骤4.7：构建其它备注描述信息，用于巡检员填写自主巡检信息。

本发明具有以下优点和积极效果：

(1)支持非接触式巡检。由于巡检周期不能太长，这样消防水栓频繁或较频繁的使用工频来启动，对于功率较大的消防栓来说机械冲击将会极大地减少机械器件的使用寿命。假设一组消防栓每个月启动5次，那么一年就是60次，3年就是近两百次，将由机械磨损而减少使用寿命。所以因为阀本身质量和使用寿命的原因，不宜无为地过多动作。因此，不宜采用传统的打开测量水压方法，需要采用水压传感器感应到水压，通过蓝牙技术发送到智能巡检终端，各种阀门不再动作。通过这些方法，来解决消防栓的锈蚀问题，也避免因为定期开启检查而带来的损耗问题。本发明中的巡检方法实现了基于RFID与蓝牙无线通讯的非接触式自动巡检，避免了打开消防栓检测水压带来的消防设施机械磨损，延长了消防设施使用寿命，同时提高了巡检的便捷性和巡检效率；

(2)支持巡检信息实时上报。针对水务设施突发缺陷，需要巡检系统提供实时上报功能，以及缺陷巡查应对方案，提供专家指导功能和更灵活的调度管理功能。通过巡检系统的采集数据上报功能，能够对水务巡检的数据进行快速有效的统计和分析，相比较传统的人工巡检再录入的方式，克服了传统巡检信息上报不及时，造成水务信息现势性不强等缺陷，能够对水务巡检现状作出全面准确的评估。

(3)支持消防管线分层分级管理。城市消防供水管网埋藏于地下，拓扑结构复杂、规模较大，缺乏可视性，常规方法难以进行高效管理。为了能够生动直观地了解供水管网信息，本系统以地图为底图，结合拓扑识别、图论与面向对象技术，实现消防管网的自动建网、自动更新。首先，巡检后台管理系统在新建消防管线时，根据拓扑关系建立主线、支线，以不同粗细的线条区别表示，一目了然；然后，在消防栓注册时，将其关联到所属消防管线上，根据各个管线的拓扑关系，可以定性判断各个消防栓之间的水压关系、水流量以及管网各部分的负荷情况、各水源的供水区域、各节点的供水路线等，为巡检员和管理员判断水压异常提供依据；最后，通过后台巡检管理系统，还能够在消防供水管线爆管等紧急事故发生时，根据供水管网图给出最优阀门关闭方案、事故点隔离措施等。

(4)支持基于空间位置的消防设施统一管理。物联网所联系和管理的物体都具有时空属性，依赖于由GIS所管理的地理空间信息。此外，GIS的信息集成、可视化表达以及强大的空间分析等技术特点可以为物联网应用提供海量时空数据管理、时空关系与时空过程分析、时空信息动态可视化等强大能力。因此，GIS技术及应用成为了物联网的核心支撑技术之一，也是智慧城市信息基础框架的关键平台。消防栓给水是固定消防供水系统的重要功能组成部分。本系统提供管线和消防栓的统一地图可视化和管理，即时展示消防栓最新巡检状态。通过支持通过网络地理信息服务对具有空间位置的消防拴、消防管线及巡检信息进行时空管理与关联分析，有效提高了管理的科学性和有效性。

附图说明

图1是本发明实施例的系统架构图。

图2是本发明实施例的方法流程图。

图3是本发明实施例的智能巡检中GIS管理流程图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例结合智能无线传感器及其观测数据的特点，提出了从智能水压传感器到RFID标签所标识的消防栓注册，到消防栓水压及外观数据巡检，到巡检数据的获取，到移动端对于巡检数据实时查询并展示的流程，为智能无线巡检的操作及流程提供了支持。

请见图1，本发明提供的一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检系统，包括系统管理平台、数据库服务器、RFID标签、读取消防栓水压的水压传感器、读头、作为蓝牙-通讯信号转换器的安卓智能手机、移动终端智能巡检子系统；移动终端智能巡检子系统包括注册模块、巡检模块、地图查看模块；水压传感器和RFID标签都是安装在消防设施内；水压传感器读取到水压值，然后将值传送到读头中；RFID标签将标签ID值传送到读头中；水压和ID在读头中一一对应，再通过安卓智能手机读取，并传到系统管理平台中，保存到数据库服务器中移动终端智能巡检子系统能即时向系统管理平台查询最新巡检结果并在地图上显示。

本实施例的数据库服务器采用B/S架构，采用Struts2框架，部署在Tomcat7.0.29网络服务器下；数据库服务器通过整合jQuery、Bootstrap第三方库，实现异步交互；同时调用百度地图接口，利用坐标转换方法，实现空间位置管理；移动终端智能巡检子系统采用C/S架构，调用蓝牙连接接口与读头进行RFID标签数据读写以及水压数据传输，使用HTTP POST方法与系统管理平台传输巡检数据。

请见图2，本发明提供的一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检方法，包括以下步骤：

步骤1：在移动终端智能巡检子系统构建注册消防栓基本信息，包括消防栓序列号、型号、经纬度、省市区街道序号信息；

步骤1.1：通过蓝牙发送数据读取消防栓内安装的RFID标签的序列号；

步骤1.2：构建消防栓型号信息；

步骤1.3：通过GPS自动定位构建消防栓经度及纬度信息；

步骤1.4：构建消防栓包括省份城市管辖区街道序号的编号信息。

通过移动终端智能巡检子系统对RFID标签进行初始化写入，将位置、型号、所在省市县区以及街道编号写入RFID标签中，并与特定消防栓关联，作为该消防栓的唯一标识。初始化过程在移动终端智能巡检子系统与读头中蓝牙匹配之后进行，其中设备序列号是RFID标签的自有属性，经纬度信息由GPS定位系统定位获取，型号信息由用户手动选择，编号信息由用户选择省市县区以及街道编号后关联生成。

然后进行管线分层关联，本例中以地图为底图，结合拓扑识别、图论与面向对象技术，实现消防管网的自动建网、自动更新。首先，巡检系统管理平台在新建消防管线时，根据拓扑关系建立主线、支线，以不同粗细的线条区别表示，一目了然；然后，在消防栓注册时，将其关联到所属消防管线上，根据各个管线的拓扑关系，可以定性判断各个消防栓之间的水压关系、水流量以及管网各部分的负荷情况、各水源的供水区域、各节点的供水路线等。

步骤2：在移动终端智能巡检子系统向系统管理平台注册消防设施；

步骤2.1：利用移动终端智能巡检子系统将消防设备基本信息写入RFID标签中；RFID标签中即存储了用户选择的型号以及位置信息。

步骤2.2：利用移动终端智能巡检子系统发送消防设备注册请求到系统管理平台，在线注册消防栓信息。移动终端智能巡检子系统会将信息通过互联网发送至系统管理平台，在系统管理平台中注册该与该标签关联的消防栓的信息。

步骤3：在移动终端智能巡检子系统的地图查看模块上按位置巡检消防设施；

步骤3.1：在移动终端智能巡检子系统的地图查看模块上，进入地图界面显示当前位置与周围消防管线及消防栓的分布；

步骤3.2：通过消防栓图标跳动判断当前蓝牙读取到的消防栓；

步骤3.3：读取当前消防栓信息，包括序列号、编号、经纬度、型号、水压值、状态以及细节。其中序列号、编号、经纬度以及型号是根据注册时数据读取的；水压值由蓝牙传输至读头，再传输至移动终端智能巡检子系统；状态以及细节由用户选择构造。

步骤4：构建巡检表单；

巡检过程是在感知层中通过手持移动终端智能巡检子系统对RFID标签以及水压传感器的信息进行读取的过程。通过巡检，Android移动终端智能巡检子系统一方面可以通过RFID标签读取消防栓基本信息，此外通过读头读取水压传感器的数值；另一方面，用户通过选择状态、状态细节等信息，对消防栓的外观进行巡检。最后，移动终端智能巡检子系统将这些信息上传至系统管理平台，系统管理平台对消防栓水压信息进行更新和存储，并在地图上同步更新展示。

消防栓巡检主要包括位置及地图信息的获取、消防栓基本信息的获取、水压获取、消防栓外观获取、巡检时间获取五个部分。

步骤4.1：获取位置及地图信息；在本例中，根据用户采用智能手机获取GPS全球定位系统发送图标，再经过坐标转换与矫正获得巡线人员的实时坐标获取定位点，再将定位点附近的消防栓显示在地图上。本例中调用的是百度地图，地图上根据地图比例尺变化，自动分级显示消防拴及消防供水管道，比例尺大包含的地理范围小显示信息详细，比例尺小则显示信息概略。

步骤4.2：通过蓝牙自动读取RFID标签中当前巡检消防设备的序列号、编号及经度纬度信息；读头识别与消防拴绑定的RFID标签，获取并解析RFID标签中的基本信息，再通过蓝牙4.0发送给Android移动终端智能巡检子系统，移动终端智能巡检子系统再发送给系统管理平台进行端存储和展示。

步骤4.3：水压信息获取过程：首先由安装在消防栓上的水压传感器感知消防栓水压，然后将水压值发送给读头，再通过蓝牙发送给Android移动终端智能巡检子系统，移动终端智能巡检子系统显示水压值并将其发送给系统管理平台进行存储和展示。

步骤4.4：消防栓外观获取的过程；巡检员在巡检时通过判断，在移动终端智能巡检子系统的巡检页面上选择消防栓外观状态(包括正常与不正常两项)，在不正常的情况下，再构建状态细节描述，主要包括：损毁、漏水、保护盖破损、周围地面损坏四项；发送给系统管理平台进行存储，并根据水压和外观状态在地图上以不同图标区别显示。

步骤4.5：巡检时间获取的过程：巡检员巡检时，移动终端智能巡检子系统联网获取时间，发送给系统管理平台与该条巡检信息进行关联存储。

步骤4.6：构建其它备注描述信息；若巡检员有备注信息，则再自主填写备注信息。

步骤5：在线发送巡检信息至系统管理平台，并在数据库服务器中进行在线存储，移动终端智能巡检子系统进行更新显示；如图3所示Android移动终端智能巡检子系统可以在地图界面上实时看到已经巡检过的消防栓的用来标识消防栓的巡检状态的图标变化，点击后可以查看该次巡检详细信息。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检系统，其特征在于：包括系统管理平台、数据库服务器、RFID标签、读取消防栓水压的水压传感器、读头、作为蓝牙-通讯信号转换器的安卓智能手机、移动终端智能巡检子系统；所述移动终端智能巡检子系统包括注册模块、巡检模块、地图查看模块；

所述水压传感器和RFID标签都是安装在消防设施内；所述水压传感器读取到水压值，然后将值传送到读头中；所述RFID标签将标签ID值传送到读头中；水压和ID在读头中一一对应，再通过安卓智能手机读取，并传到系统管理平台中，保存到所述数据库服务器中；所述移动终端智能巡检子系统能即时向系统管理平台查询最新巡检结果并在地图上显示。

2.根据权利要求1所述的基于物联网GIS的消防设施智能巡检系统，其特征在于：所述数据库服务器采用B/S架构，采用Struts2框架，部署在Tomcat 7.0.29网络服务器下；数据库服务器通过整合jQuery、Bootstrap第三方库，实现异步交互；同时调用百度地图接口，利用坐标转换方法，实现空间位置管理；所述移动终端智能巡检子系统采用C/S架构，调用蓝牙连接接口与读头进行RFID标签数据读写以及水压数据传输，使用HTTP POST方法与系统管理平台传输巡检数据。

3.一种基于物联网GIS的消防设施智能巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在移动终端智能巡检子系统构建注册消防设施基本信息；

步骤2：在移动终端智能巡检子系统向系统管理平台注册消防设施；

步骤3：在移动终端智能巡检子系统的地图查看模块上按位置巡检消防设施；

步骤4：构建巡检表单；

步骤5：在线发送巡检信息至系统管理平台，并在数据库服务器中进行在线存储，移动终端智能巡检子系统进行更新显示。

4.根据权利要求3所述的基于物联网GIS的消防设施智能巡检方法，其特征在于，步骤1的具体实现包括以下子步骤：

步骤1.1：通过蓝牙发送数据读取消防设备内安装的RFID标签的序列号；

步骤1.2：构建消防设备型号信息；

步骤1.3：通过GPS自动定位构建消防设备经度及纬度信息；

步骤1.4：构建消防设备包括省份城市管辖区街道序号的编号信息。

5.根据权利要求3所述的基于物联网GIS的消防设施智能巡检方法，其特征在于，步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：利用移动终端智能巡检子系统将消防设备基本信息写入RFID标签中；

步骤2.2：利用移动终端智能巡检子系统发送消防设备注册请求到系统管理平台，在线注册消防栓信息。

6.根据权利要求3所述的基于物联网GIS的消防设施智能巡检方法，其特征在于，步骤3的具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：在移动终端智能巡检子系统的地图查看模块上，进入地图界面显示当前位置与周围消防管线及消防栓的分布；

步骤3.2：通过消防栓图标跳动判断当前蓝牙读取到的消防栓；

步骤3.3：读取当前消防栓信息。

7.根据权利要求3所述的基于物联网GIS的消防设施智能巡检方法，其特征在于，步骤4的具体实现包括以下子步骤：

步骤4.1：获取位置及地图信息；利用移动终端智能巡检子系统获取GPS全球定位系统发送图标，再经过坐标转换与矫正获得巡线人员的实时坐标获取定位点，再将定位点附近的消防设备显示在地图上；

步骤4.2：通过蓝牙自动读取RFID标签中当前巡检消防设备的序列号、编号及经度纬度信息；

步骤4.3：通过蓝牙自动读取水压传感器的值信息；

步骤4.4：构建消防设备外观状态选项，包括正常与不正常两项；

步骤4.5：在不正常的情况下，构建状态细节描述，包括：损毁、漏水、保护盖破损、周围地面损坏四项；

步骤4.6：获取巡检时间；

步骤4.7：构建其它备注描述信息，用于巡检员填写自主巡检信息。