CN107018205A - 一种网络智能消防水压表控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种网络智能消防水压表控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种网络智能消防水压表控制系统,主要包括消防水压表、无线网关(基站)、业务引擎等;消防水压表包括核心模组、扩散硅压力变送器,核心模组包括中央处理器、及均与中央处理器相连接的水压传感器惠斯顿电桥AD采样系统等;扩散硅压力变送器与水压传感器惠斯顿电桥AD采样系统相连;该系统中无线模组单元与无线网关(基站)进行数据通讯,无线网关(基站)连接至业务引擎,业务引擎与云端数据服务器进行数据交互,云端数据服务器通过网络与多种客户端分别连接。采用本发明的系统可以实现一旦有应急事件出现时,可在远程指挥调配现场的水资源,节约时间,减少不必要的财产损失,为消防部队快速有效地处置各类火灾事故提供强有力的保障。

Description

一种网络智能消防水压表控制系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及消防设备技术领域和物联网技术领域,具体为一种网络智能消防水压 表控制系统及其控制方法。
背景技术
[0002] 在消防设备中,消防栓是最重要的消防灭火设备,为了防止消防栓相连的消防水 管在关键时刻无水可用,消防官兵要花费非常大的人力物力对辖区内无数的消防设备进行 定期检查。
[0003] 现有的消防水栗房供水管上是用一个机械压力表作指示的供现场检查用,不能自 动传输,精度非常差,给检查的生产带来非常大的麻烦;而消防栓相连的消防水管常常连机 械压力表都没有。
[0004] 目前,现有技术中与本发明最相关的是申请号为201410511383.9的无线远传数显 压力表;该方案采用公网GPRS无线传输方式,然而该压力表不可能用在消防水泵房的供水 管上,消防水泵房一般在地下室,首先受公网限制,没有公网信号的地方就不能使用,其次 用GPRS模块功耗太大,不可能用电池供电。另外一个现有技术中与本发明行业最相关的是 申请号为201610840192.6的一种智能一体化远程检测水压力消防栓,该方案通过Rf模块经 315MHz无线传输方式,功耗大,发射距离较小,穿墙能力弱,通讯方式为单向通信,不利于大 规模组网,它也不可能用在消防水泵房的供水管上,解决源端水压的监测问题。另外一个物 联网领域与本发明最相关的是申请号为201611070084.1的一种用于智慧路灯的无线控制 方法及系统;该方案也提到了采用NB-I〇T无线模块和eLTE-IoT无线模块无线传输方式,它 是涉及到路灯的电力控制方面,无线传输方面实施起来比较费成本,该方案中提到:使用 NB-I〇T无线模块与基站进行数据传送,该无线网络的构建需要电信运营商部署。以下两种 方案可以实现使用NB-I〇T无线模块与基站进行数据传送。方案一:终端控制器处于基站覆 盖的范围内且信号较好,可以直接通过NB-I〇T无线模块与基站进行数据传送。前提是,终端 控制器与NB-I〇T无线模块集成于一灯具4内。方案二:终端控制器不处于基站覆盖的范围 内,或者终端控制器处于基站覆盖的边缘位置且信号较差,可以利用LTE无线模块建立微基 站,在第三方运营商的基站内建立微基站。由于LTE无线模块的发送功率大,可以覆盖以微 基站为中心,超过几公里的范围,该范围内的NB-I〇T无线模块都可以直接与LTE无线模块进 行数据传送。前提是,终端控制器与NB-I〇T无线模块集成于一灯具4内。在该方案中,指令数 据包通过Internet网络发送给基站,基站再将指令数据包发送给微基站,微基站再将指令 数据包发送给终端控制器的NB-I〇T无线模块。使用eLTE-IoT无线模块与基站进行数据传 送。方案一:终端控制器处于基站覆盖的范围内且信号较好,可以直接通过eLTE-IoT无线模 块与基站进行数据传送。在该方案中,指令数据包通过Internet网络发送给基站,基站再直 接将指令数据包发送给终端控制器的eLTE-IoT无线模块。方案二:终端控制器不处于基站 覆盖的范围内,或者终端控制器处于基站覆盖的边缘位置且信号较差,可以利用eLTE无线 模块建立微基站,在第三方运营商的基站内建立微基站。由于eLTE无线模块的发送功率大, 可以覆盖以微基站为中心,超过几公里的范围,该范围内的eLTE-IoT无线模块都可以直接 与eLTE无线模块进行数据传送。在该方案中,指令数据包通过internet网络发送给基站,基 站再将指令数据包发送给微基站,微基站再将指令数据包发送给终端控制器的eLTE-IoT无 线模块。该方案只是改变了它本行业内的一种传输方式而已,没有根本改变终端的控制方 法方案。
[0005]现有消防车出警基本都是头车装有一些应急的消防用水,而其它跟随的消防车都 是到火灾现场才就近取水的,然而由于种种原因一些室外消防栓实际是没有水的,而有一 些消防栓内的水压很低,根本达不到消防用水的要求,这样消防车到这种消防栓处取水肯 定是取不到水的,给火灾救援带来时间上的浪费。由于这些水压不足的数据不能进行数据 上传和组网,不利于消防部门的监管和应急指挥。检查登记效率低,费时费力,甚至在关键 时候出现水压不足和无水可用的消防栓,造成重大损失。因此设计一套可智能、远程、多点 位监测消防水压的网络智能消防水压控制系统就非常有必要。
发明内容
[0006] 针对现有技术中的不足,本发明提供一种网络智能消防水压表控制系统及其控制 方法。
[0007] 本发明的网络智能消防水压表控制系统,包括消防水压表、无线网关(基站)、业务 引擎、云端数据服务器、多种客户端;
[0008] 所述的消防水压表包括由圆柱铝壳体及上、下塑料壳盖构成的外壳、置于外壳内 的核心模组、水压传感器系统,所述的水压传感器系统包括扩散硅压力变送器,通过螺纹材 质不锈钢316L连接于圆柱铝壳体与消防栓相连的消防水管之间,所述的核心模组包括中央 处理器、及均与中央处理器相连接的水压传感器惠斯顿电桥AD采样系统、无线模组单元、宽 电源处理单元;所述的水压传感器惠斯顿电桥AD采样系统包括依次连接的AD采集电路、数 字滤波单元、信号放大处理单元;扩散硅压力变送器与水压传感器惠斯顿电桥AD采样系统 中的AD采集电路相连;
[0009] 所述的无线模组单元通过无线与无线网关(基站)进行数据通讯,无线网关(基站) 通过有线或无线连接至业务引擎,业务引擎通过internet公网连接至云端数据服务器进行 数据交互,云端数据服务器通过网络与多种客户端分别连接。
[0010] 上述技术方案中,所述的无线模组单元包括eLTE-IoT无线模组和天线单元,所述 eLTE-IoT无线模组电连接天线单元,所述天线单元通过无线网络连接至无线网关(基站)。 所述的无线模组单元也可以包括NB-I〇T无线模组和天线单元,所述NB-I〇T无线模组电连接 天线单元,所述天线单元通过无线网络连接至无线网关(基站)。
[0011] 进一步的,所述的无线网关(基站)可以为室内基站或室外基站。
[0012] 进一步的,所述的宽电源处理单元可以包括宽范围直流电压输入单元、3 • 6伏电 源、3.3伏数字电源和3.3伏模拟电源,所述的3.6伏电源连接至无线模组单元的发射电源接 口,所述的3.3伏数字电源连接无线模组单元的核心CPU电源接口和中央处理器CPU电源接 口,所述的3.3伏模拟电源连接扩散硅压力变送器的电源接口。
[0013] 进一步的,所述的多种客户端包括用于监管方监控、指挥和管理的远程PC客户端 指挥监控平台、用于业主单位用户或维保单位本地监控和管理的本地PC客户端监控平台、 用于业主单位用户或维保单位的手机APP消息推送平台。
[0014] 一种网络智能消防水压表系统的控制方法,采用复合式主从多机通信方式,包括 两条数据传输链路,数据由主向从传输,在数据传输链路1中以核心模组为主,所述的云端 数据服务器为从,在数据传输链路2中所述的云端数据服务器为主,所述的多种客户端为 从;
[0015]所述的无线模组向所述的云端数据服务器以ASCII码流发送命令指令,从机应答 于命令指令,建立数据链路;无线模组依据发送的所述命令指令建立的数据链路,调取所述 命令指令的相关实时数据,并通过无线网络发送至云端数据服务器,所述的云端数据服务 器接收到的数据通过internet公网实时推送到各客户端。
[0016]无线模组发送命令指令和数据指令时,所述的命令指令和数据指令数据包,可以 通过eLTE无线网络向所述云端数据服务器发送所述数据。也可以通过LTE无线网络向所述 云端数据服务器发送所述数据。
[0017]所述的宽范围直流电压输入单元可兼容电池单元供电、变压器交流供电、稳压电 源直流供电。
[0018] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0019] 本发明系统可实现当某一消防栓相连的消防水管水压突变时,可实时传输压力数 据至云端服务器,云端服务器将收到的数据实时发送给远程PC客户端指挥监控平台、本地 PC客户端监控平台或责任单位负责人和维保单位负责人手机APP消息推送平台,方便值班 人员和监管单位管理,一旦有应急事件出现时,还可以在远程指挥调配现场的水资源,节约 宝贵的时间,减少不必要的财产损失,为消防部队快速有效地处置各类火灾事故提供强有 力的保障。水压在一定范围内小幅波动时该系统处于睡眠模式周期的主动发送数据,如果 检测到水压数据突变式时立即中断唤醒系统处于报警状态,这样大大的降低了系统的功耗 和增加了系统的可靠性,该基于企业级方案的eLTE-IoT无线模组通讯,属于非授权的 470MHZ频段,无流量费用产生,无线网关(基站)是企业自建;如果采用基于运营商方案的 NB-IoT无线模组通讯,无线网关(基站)是第三方运营商组建,如中国移动、中国电信或者中 国联通,这里将产生流量计费,具体费用由运营商收取。本发明改变了以往的即大部分模拟 量先转换成4_2〇MA的电流信号,电流信号再转换成数字信号进行传输的常用做法,直接由 数字滤波和信号放大处理电路转换成数字信号进行远距离传输,有效的解决了模拟信号的 抗干扰问题和传输问题。增加了消防水压表系统的可靠性。
附图说明
[0020] 图1为本发明系统分解示意图;
[0021] 图2为本发明核心模组原理图;
[0022] 图3为本发明水压传感器系统原理图;
[0023]图4为本发明无线模组单元原理图;
[0024]图5为本发明无线模组单元原理图;
[0025]图6为本发明宽范围直流电压输入单元原理图;
[0026]图7为本发明数据传输链路1原理图;
[0027]图8为本发明数据传输链路2原理图; luwb」图y力本友明工作流程图。
[0029]图中^核心模组、2圆柱铝壳体、3水压传感器系统、4塑料壳盖、5无线网关(基站)、 6业务引擎、7云端数据服务器、8远程PC客户端指挥监控平台、9本地pc客户端监控平台、1〇 手机APP消息推送平台。
具体实施方式
[0030]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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
[0031]参照图1-9,本发明的一种网络智能消防水压表的控制系统,包括消防水压表、无 线网关(基站)5、业务引擎6、云端数据服务器7、多种客户端;
[0032]所述的消防水压表包括由圆柱铝壳体2及上、下塑料壳盖4构成的外壳、置于外壳 内的核心模组1、水压传感器系统3,所述的水压传感器系统3包括扩散硅压力变送器31,通 过螺纹材质不锈钢316L连接于圆柱铝壳体2与消防栓相连的消防水管之间,所述的核心模 组1包括中央处理器11、及均与中央处理器11相连接的水压传感器惠斯顿电桥AD采样系统 12、无线模组单元13、宽电源处理单元14;扩散硅压力变送器31与水压传感器惠斯顿电桥AD 采样系统12相连;
[0033]所述的无线模组单元13包括eLTE-IoT无线模组131和天线单元132或者是包括NB-I〇T无线模组131和天线单元132,所述eLTE-IoT无线模组131或NB-IoT无线模组131电连接 天线单元132,所述天线单元132通过无线网络连接至无线网关(基站)5。无线网关(基站)5 可以是室内基站或室外基站。
[0034] 所述的无线模组单元13通过无线与无线网关(基站)5进行数据通讯,无线网关(基 站)5通过有线或无线连接至业务引擎6,业务引擎6通过internet公网连接至云端数据服务 器7进行数据交互,云端数据服务器7通过网络与多种客户端分别连接。所述的多种客户端 包括用于监管方监控、指挥和管理的远程PC客户端指挥监控平台8、用于业主单位用户或维 保单位本地监控和管理的本地PC客户端监控平台9、或者手机APP消息推送平台10。
[0035]该消防水压表系统的控制方式是采用复合式主从多机通信方式,包括两条数据传 输链路,在数据传输链路1中所述的核心模组1为主,所述的云端数据服务器7为从,在数据 传输链路2中所述的云端数据服务器7为主,所述的远程PC客户端指挥监控平台8为从1,所 述的本地PC客户端监控平台9为从2,所述的手机APP消息推送平台10为从3,所述的无线模 组13向所述的云端数据服务器7以ASCII码流发送命令指令步骤:响应于网络智能消防水压 表装置的命令,发送命令指令,从机应答于命令指令,建立数据链路;发送数据指令步骤:依 据发送的所述命令指令建立的数据链路,调取所述命令指令的相关实时数据,并通过无线 网络发送至云端数据服务器7,所述的云端数据服务器7接收到的数据通过internet公网实 时推送到所述的远程PC客户端指挥监控平台8从1、所述的本地PC客户端监控平台9从2、所 述的手机APP消息推送平台10从3,所述的发送命令指令和数据指令步骤中,所述的命令指 令和数据指令数据包,通过eLTE无线网络向所述云端数据服务器7发送所述数据,所述的发 送命令指令和数据指令步骤中,所述的命令指令和数据指令数据包,通过LTE无线网络向所 述云端数据服务器7发送所述数据。
[0036] 本发明中所述的宽电源处理单元14包括宽范围直流电压输入单元141、3.6伏电源 142、3.3伏数字电源143和3.3伏模拟电源144组成,所述的3.6伏电源142连接至无线模组单 元13的发射电源接口,所述的3.3伏数字电源143连接无线模组单元的核心CPU电源接口和 中央处理器CPU电源接口,所述的3.3伏模拟电源144连接扩散硅压力变送器的电源接口,所 述的宽范围直流电压输入单元141兼容电池单元供电,所述的宽范围直流电压输入单元141 兼容变压器交流供电,所述的宽范围直流电压输入单元141兼容稳压电源直流供电。
[0037]该消防水压表装置系统的使用方法具体步骤可以如下:
[0038] S1:核心模组1自检,采集水压力数据,建立自学习模型,无线模组13自检,检测数 据传输链路1的无线网络是否畅通,直至无线网络传输通畅为止;
[0039] S2:在步骤S1中建立的数据传输链路1畅通的基础上,网络智能消防水压表装置中 的无线模组13向云端数据服务器7以ASCII码流发送命令指令步骤:响应于网络智能消防水 压表装置的命令,发送命令指令,从机云端数据服务器7应答于命令指令,建立数据链路1; [0040] S3:在步骤S2中建立的数据传输链路1上,网络智能消防水压表装置中的无线模组 13向云端数据服务器7以ASCII码流发送发送数据指令步骤:依据发送的所述命令指令建立 的数据链路,调取所述命令指令的相关实时数据,并通过无线网络发送至云端数据服务器 7,所述的云端数据服务器7接收到的数据通过internet公网实时推送到所述的远程PC客户 端指挥监控平台8从1、所述的本地PC客户端监控平台9从2、所述的手机APP消息推送平台10 从3,建立数据链路2;
[0041] S4:在步骤S3完成后,网络智能消防水压表装置中的核心模组1进入自学习模式;
[0042] S5:在步骤S4中自学习模式下对水压力传感器数据的突变情况进行监测,若采集 的数据在自学习的值域范围内没有突变,则进行下一步骤S6,若采集的数据超出自学习的 值域范围达到突变,则进入步骤S3;
[0043] S6:网络智能消防水压表装置系统进入睡眠模式,周期到,则进入步骤S3;
[0044] 本实施例中,无线网关(基站)可以是企业自建或者第三方运营商(如移动、联通或 者电信)两种方式。
[0045]本实施例中,数据传输链路1可以是非授权频段的无线网络,若采用非授权频段的 无线网络,即使用eLTE-IoT无线模组与无线网关(基站)进行数据传输。eLTE-IoT属于非授 权频段,工作于公共频段,任何组织只要符合相关标准无需审核即可组建eLTE无线网关(基 站)。数据传输方向是命令指令和数据指令均通过网络智能消防水压表装置中的无线模组 13向无线网关(基站)5发送,无线网关(基站)5将相关内容向业务引擎6发送,业务引擎6通 过internet公网连接至云端数据服务器7进行数据交互,云端数据服务器7接收到的数据通 过internet公网实时推送到远程PC客户端指挥监控平台8从1、本地PC客户端监控平台9从 2、手机APP消息推送平台1 〇从3。
[0046]本实施例中,数据传输链路1也可以是授权频段的无线网络,若采用授权频段的无 线网络,即使用NB-I〇T无线模组与无线网关(基站)进行数据传输。该无线网络的无线网关 (基站)需要运营商组建。数据传输方向是命令指令和数据指令均通过网络智能消防水压表 装置中的无线模组I3向无线网关(基站)5发送,无线网关(基站)5将相关内容向业务引擎6 发送,业务引擎6通过internet公网连接至云端数据服务器7进行数据交互,云端数据服务 器7接收到的数据通过internet公网实时推送到远程PC客户端指挥监控平台8从1、本地pC 客户端监控平台9从2、手机APP消息推送平台10从3。
[0047]从实际应用的角度来看,选用的eLTE-IoT无线模块是企业级解决方案,基站是需 企业自建的,现场信号范围覆盖由企业自己架设基站解决,NB-I〇T无线模块是运营商解决 方案,由三大运营商组建基站,现场信号范围覆盖由运营商架设基站解决;我们现场采用的 企业级eLTE-IoT无线解决方案来看,信号的覆盖范围完全有我们的基站选址来解决,室内 终端密集区采用室内增加一个挂墙或吸顶安装的室内型基站,一个室内基站范围可以覆盖 5公里,一个室外基站范围可以覆盖1〇公里,通过业务引擎直通公网连接至云端数据服务 器。在室外空旷的应用场景中,NB-IoT和eLTE-IoT都适合,有室内应用场景时还是eLTE-IoT 合适。在我们的方案里不需要微基站,每个基站都直接通往业务引擎直达云端数据服务器。 [0048]尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果 进行了进一步的详细说明,应当理解,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限 定本发明的保护范围。特别指出,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发 明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种网络智能消防水压表控制系统,其特征在于,包括消防水压表、无线网关(基站) ⑸、业务引擎⑹、云端数据服务器⑺、多种客户端; 所述的消防水压表包括由圆柱铝壳体(2)及上、下塑料壳盖(4)构成的外壳、置于外壳 内的核心模组(1)、水压传感器系统(3),所述的水压传感器系统⑶包括扩散硅压力变送器 C31),通过螺纹材质不锈钢316L连接于圆柱铝壳体(2)与消防栓相连的消防水管之间,所述 的核心模组(1)包括中央处理器(11)、及均与中央处理器(11)相连接的水压传感器惠斯顿 电桥AD采样系统(12)、无线模组单元(13)、宽电源处理单元(14);所述的水压传感器惠斯顿 电桥AD采样系统包括依次连接的AD采集电路、数字滤波单元、信号放大处理单元;扩散硅压 力变送器与水压传感器惠斯顿电桥AD采样系统中的AD采集电路相连; 所述的无线模组单元(13)通过无线与无线网关(基站)(5)进行数据通讯,无线网关(基 站)⑸通过有线或无线连接至业务引擎(6),业务引擎⑹通过internet公网连接至云端数 据服务器(7)进行数据交互,云端数据服务器(7)通过网络与多种客户端分别连接。
2. 根据权利要求1所述的网络智能消防水压表控制系统,其特征在于,所述的无线模组 单元(1¾包括eLTE-IoT无线模组(131)和天线单元(132),所述eLTE-IoT无线模组(131)电 连接天线单元(132),所述天线单元(132)通过无线网络连接至无线网关(基站)(5)。
3. 根据权利要求1所述的网络智能消防水压表控制系统,其特征在于,所述的无线模组 单元(1¾包括NB-IoT无线模组(131)和天线单元(132),所述NB-IoT无线模组(131)电连接 天线单元(132),所述天线单元(132)通过无线网络连接至无线网关(基站)(5)。
4. 根据权利要求1所述的网络智能消防水压表控制系统,其特征在于,所述的无线网关 (基站)(5)为室内基站或室外基站。
5.根据权利要求1所述的网络智能消防水压表控制系统,其特征在于,所述的宽电源处 理单元(14)包括宽范围直流电压输入单元(141)、3.6伏电源(142)、3.3伏数字电源(143)和 3.3伏模拟电源(144),所述的3.6伏电源(142)连接至无线模组单元(13)的发射电源接口, 所述的3.3伏数字电源(143)连接无线模组单元(13)的核心CPU电源接口和中央处理器CPU 电源接口,所述的3 •3伏模拟电源(144)连接扩散硅压力变送器(31)的电源接口。
6.根据权利要求1所述的网络智能消防水压表控制系统,其特征在于,所述的多种客户 端包括用于监管方监控、指挥和管理的远程PC客户端指挥监控平台(8)、用于业主单位用户 或维保单位本地监控和管理的本地PC客户端监控平台(9)、或者手机APP消息推送平台 ⑽。
7. —种网络智能消防水压表系统的控制方法,其特征在于,采用复合式主从多机通信 方式,包括两条数据传输链路,数据由主向从传输,在数据传输链路1中以核心模组(1)为 主,所述的云端数据服务器(7)为从,在数据传输链路2中所述的云端数据服务器(7)为主, 所述的多种客户端为从; 所述的无线模组(13)向所述的云端数据服务器(7)以ASCII码流发送命令指令,从机应 答于命令指令,建立数据链路;无线模组(13)依据发送的所述命令指令建立的数据链路,调 取所述命令指令的相关实时数据,并通过无线网络发送至云端数据服务器(7),所述的云端 数据服务器(7)接收到的数据通过internet公网实时推送到各客户端。
8.根据权利要求7所述的网络智能消防水压表系统的控制方法,其特征在于:无线模组 (1¾发送命令指令和数据指令时,所述的命令指令和数据指令数据包,通过eLTE无线网络 向所述云端数据服务器(7)发送所述数据。
9.根据权利要求7所述的网络智能消防水压表系统的控制方法,其特征在于:无线模组 (13)发送命令指令和数据指令时,所述的命令指令和数据指令数据包,通过LTE无线网络向 所述云端数据服务器(7)发送所述数据。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109056907A (zh) * 2018-06-26 2018-12-21 惠州市千秋软件开发有限公司 一种基于物联网的消防栓及其装配方法
CN109470319A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 辽宁思凯科技股份有限公司 一种专门用于智能超声波水表的nb-iot模组
CN109495545A (zh) * 2018-10-23 2019-03-19 信翰创(武汉)物联科技有限公司 一种消防水压远程监控系统及其管理方法

Cited By (3)

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