CN107426537A - 一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，包括无线水压监测节点、无线物联基站、云端服务器、消火栓信息平台、巡检终端。所述无线水压监测节点安装在消火栓阀门上，可低功耗采集广域范围内消火栓水压数据，并以无线方式将数据传输至所述无线物联基站。所述无线物联基站接收所述无线水压监测节点发送的水压数据，并将数据通过互联网传输至云端服务器。所述消火栓信息平台可接收消火栓异常消火栓水压点位的报警提醒，并派发维修任务至巡检人员，巡检人员通过所述巡检终端接收任务并上报维修反馈单至消火栓信息平台。本发明的有益效果是：提供了一种监控范围更广、功耗低、组网方便、可高效巡检的消火栓水压监控系统。
Description
技术领域
本发明为一种消火栓水压远程监控系统，特别涉及一种基于低功耗无线物联网技术的消火栓水压远程监控系统，属于消防远程监控技术领域。
背景技术
消火栓作为一种固定式消防设施，是扑救火灾的重要消防设施之一。基于目前城市消火栓数量众多，分布广而散，水压监测失灵等情况，已给消防应急救援工作带来一定阻碍。而随着全国高层及超高层建筑大量建成，城市人口密集程度加剧，对消防应急救援、消火栓系统的规范性、智能性提出了更高的要求。
现有的消火栓水压监测，已由人为观察进入到仪器客观记录阶段，但传统智能消火栓监控系统，采用有线方式布网的，成本较高且布线复杂；采用无线布网的，通过WIFI/蓝牙传输数据的，数据传输距离较短，监控范围较小；采用GPRS/3G/4G蜂窝远程传输数据的，监控范围虽然增大，但通信信号容易受到干扰和建筑屏蔽，而且需要在水压监测终端添加SIM卡，每月向运营商支付相关流量包的套餐费用，而大量消火栓水压监测终端都添加SIM卡，每月的维护成本也较高。
此外，现有消火栓的水压监测，一般在消防栓出水口闷盖或消防栓水管道上安装水压传感器，仅有监测水压功能，消火栓维护人员的巡检任务派发、维修反馈信息依赖手工纸质记录，信息反馈速度慢，效率较低。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于：解决现有消火栓水压监测系统布网复杂、成本高、监控范围小、信息化程度低的问题，提供了一种消火栓水压远程监控系统，可低功耗、广域、较低成本、高效巡检的消火栓水压监控系统，进一步为消防救援、应急指挥提供准确的可靠的数据，保障人民生命财产安全。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，包括无线水压监测节点、无线物联基站、云端服务器、消火栓信息平台、巡检终端。
所述无线水压监测节点包括逻辑控制及存储模块、无线水压传感器、通信模块、电源模块、I/O端口。
所述逻辑控制及存储模块，用以控制和协同所述无线水压监测节点中无线水压传感器、通信模块、电源模块的工作，临时存储中转数据，解析和处理各项指令。
所述无线水压传感器，与所述逻辑控制及存储模块连接，用以监测、采集水压数据，并将采集到的水压数据传输至逻辑控制及存储模块。
所述通信模块采用LoRa芯片，与所述逻辑控制及存储模块连接，接收所述逻辑控制及存储模块发出的指令，将所述无线水压传感器采集的水压信息，无线传输至无线物联基站。
进一步地，所述通信模块结合无线物联网基站，经过定位算法，可定位当前节点消火栓的地理位置。
所述电源模块，与所述逻辑控制及存储模块连接，采用长效锂电池供电，基于所述通信模块LoRa芯片的低功耗及休眠期设计，工作时间可长达5年以上。
所述I/O端口，与所述逻辑控制及存储模块连接，是无线水压监测节点的I/O端口，用于调试所述无线水压监测节点中各模块的初始化设置和参数设定。
进一步地，可基于国家标准对不同消防场景的要求，调试所述水压传感器的阈值范围。
进一步地，可基于全球免费免费频段（433、470MHz（±20MHz可设置）），调试所述通信模块LoRa芯片的频段。
进一步地，可调试所述通信模块LoRa芯片的数据传输的周期，设定休眠期，以延长所述电源模块的寿命。
所述无线物联基站采用LoRa无线物联基站，接收所述通信模块发送的水压数据，并将数据通过互联网传输至云端服务器。
进一步地，每个LoRa无线物联基站可以接收周边3公里范围内的10万个无线水压监测节点采集的数据。
所述云端服务器用以存储和处理所述LoRa无线物联基站传来的数据，一般为消防应用单位的私有云系统，是承载数据库及各种应用服务的硬件载体。
所述消火栓信息平台，包括数据接入处理层和业务应用层，为面向用户的业务应用软件平台，可通过PC端或移动端连接。
所述数据接入处理层是连接所述无线水压节点的数据接口，用于硬件节点与业务应用之间的数据交互。
所述业务应用层包括后台管理和前端应用，其中所述后台管理可基于设定的算法，对比分析与所述水压传感器预设的水压阈值，当数据超出阈值，进行报警响应，同时管理员可登录后台管理，录入各点位消火栓的基础数据，如型号、位置、当前消火栓点位的管理者、编号等信息。
所述前端应用，接收异常消火栓水压点位的报警提醒，并显示该异常消火栓水压点位的水压、位置、型号等信息提示，管理员基于上述信息，派发维修任务给对应的消火栓巡检人员，并接收巡检人员上报的维修反馈单。
所述巡检终端用以接收管理员派发的维修任务，消火栓巡检人员基于巡检终端的定位模块可准确、快速达到维修现场。
进一步地，消火栓巡检人员完成维修任务，上报维修反馈单至所述消火栓信息平台。
进一步地，管理员通过所述消火栓信息平台查看异常消火栓水压节点的维修结果，并进行消火栓节点水压异常原因的统计分析。
附图说明
图1是：本发明的结构示意图。
图2是：单个无线水压监控模块的结构组成图。
附图标记说明：无线水压监测节点（1）；无线物联基站（2）；云端服务器（3）；消火栓信息平台（4）；巡检终端（5）；逻辑控制及存储模块（11）；无线水压传感器（12）；通信模块（13）；电源模块（14）；I/O端口（15）。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，包括无线水压监测节点（1）、无线物联基站（2）、云端服务器（3）、消火栓信息平台（4）、巡检终端（5）。
所述无线水压监测节点（1）安装在消火栓阀门上，每个无线水压监测节点包括逻辑控制及存储模块（11）、无线水压传感器（12）、通信模块（13）、电源模块（14）、I/O端口（15）。
可以理解的是，所述无线水压监测节点（1）可以根据消火栓应用场景的类型，安装在楼宇内或者室外，楼宇内又分为高层楼宇和普通楼层等，室外又分露天工厂、仓库、森林、农场等场景。
所述逻辑控制及存储模块（11），用以控制和协同所述无线水压监测节点中无线水压传感器、通信模块、电源模块的工作，临时存储中转数据，解析和处理各项指令。
所述无线水压传感器（12），与所述逻辑控制及存储模块连接，用以监测、采集水压数据，并将采集到的水压数据传输至逻辑控制及存储模块。
所述通信模块（13）采用LoRa芯片，与所述逻辑控制及存储模块（11）连接，接收所述逻辑控制及存储模块（11）发出的指令，将所述无线水压传感器（12）采集的水压信息，无线传输至无线物联基站（2）。
优选地，所述LoRa芯片采用SX1278LoRa芯片，使用扩频技术传输数据，传输效率更高，能主动纠正被干扰数据包，使得通信距离更远，可以以9.9 mA低功耗运行，支持休眠/唤醒机制的设定，休眠功耗为200 nA。
进一步地，所述通信模块（13）结合无线物联网基站（2），经过定位算法，可定位当前节点消火栓的地理位置，定位精度为1-5米。
所述电源模块（14），与所述逻辑控制及存储模块连接，采用长效锂电池供电，基于所述通信模块LoRa芯片的低功耗及休眠期设计，工作时间可长达5年以上。
所述I/O端口（15），与所述逻辑控制及存储模块（11）连接，是无线水压监测节点的I/O端口，用于调试所述无线水压监测节点中各模块的初始化设置和参数设定。
进一步地，可基于国家标准对不同消防场景的要求，调试所述水压传感器的阈值范围。
进一步地，可基于全球免费免费频段（433、470MHz（±20MHz可设置）），调试所述通信模块（13）LoRa芯片的频段。
进一步地，可调试所述通信模块（13）LoRa芯片的数据传输的周期，设定休眠期，以延长所述电源模块的寿命。
所述无线物联基站（2）采用LoRa无线物联基站，接收所述通信模块（13）发送的水压数据，并将数据通过互联网传输至云端服务器（3）。
进一步地，每个LoRa无线物联基站可以接收周边3公里范围内的10万个无线水压监测节点采集的数据。
需要说明的是，当在城市楼宇较密集的区域，所述无线物联基站（2）可接收半径为1KM范围内的无线水压监测模块（1）发来的水压数据包；当在较空旷的露台工厂或村庄，所述无线物联基站（2）可接收半径为5KM范围内的无线水压监测模块（1）发来的水压数据包。
进一步需要说明的是，所述互联网传输方式指在LoRa无线物联基站中安插GPRS/3G/4G SIM卡或以太网。
所述云端服务器（3）用以存储所述LoRa无线物联基站（2）传来的数据。
进一步地，所述云端服务器一般为消防应用单位的私有云系统，是承载数据库及各种应用服务的硬件载体。
所述消火栓信息平台（5），包括数据接入处理层和业务应用层，为面向用户的业务应用软件平台，可通过PC端或移动端连接。
所述数据接入处理层是连接所述无线水压节点（1）的数据接口，用于硬件节点与业务应用之间的数据交互。
所述业务应用层包括后台管理和前端应用，其中所述后台管理可基于设定的算法，对比分析与所述水压传感器预设的水压阈值，当数据超出阈值，进行报警响应，同时管理员可登录后台管理，录入各点位消火栓的基础数据，如型号、位置、当前点位管理者、编号等信息。
所述前端应用，接收异常消火栓水压点位的报警提醒，并显示该异常消火栓水压点位的水压、位置、型号等信息提示，管理员基于上述信息，派发维修任务给对应的消火栓巡检人员，并接收巡检人员上报的维修反馈单。
所述巡检终端（5）用以接收管理员派发的维修任务，消火栓巡检人员基于巡检终端（5）的定位模块可准确、快速达到维修现场。
进一步地，消火栓巡检人员完成维修任务，上报维修反馈单至所述消火栓信息平台（4）。
进一步地，管理员通过所述消火栓信息平台（5）查看异常消火栓水压节点的维修结果，并进行消火栓节点水压异常原因的统计分析。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，并非因此限制本发明专利范围，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，包括无线水压监测节点、无线物联基站、云端服务器、消火栓信息平台、巡检终端，其特征在于：所述无线水压监测节点，用以采集不同场景消火栓的水压数据，并将数据无线传输至所述无线物联基站；所述无线物联基站接收所述无线水压监测节点发送的水压数据，并将数据通过互联网传输至云端服务器；所述云端服务器用以存储所述无线物联基站传来的数据；所述消火栓信息平台可通过PC端或移动端连接，当对比分析到异常消火栓水压节点时，管理员发送该异常消火栓水压节点的巡检维修任务至巡检人员；所述巡检人员基于所述巡检终端派发的任务及定位系统，快速赶赴异常消火栓水压节点位置，完成维修后通过所述巡检终端将维修反馈单发送至所述消火栓信息平台；管理员通过所述消火栓信息平台查看异常消火栓水压节点的维修结果，并进行消火栓节点水压异常原因的统计分析。
2.如权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述无线水压监测模块节点安装在消火栓阀门上，包括逻辑控制及存储模块、无线水压传感器、通信模块、电源模块、I/O端口。
3.如权利要求1和2所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述逻辑控制及存储模块用以控制和协同所述无线水压监测节点中无线水压传感器、通信模块、电源模块的工作，临时存储中转数据，解析和处理各项指令。
4.如权利要求1和2所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述无线水压传感器与所述逻辑控制及存储模块连接，用以监测、采集水压数据，并将采集到的水压数据传输至逻辑控制及存储模块。
5.如权利要求1和2所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述通信模块采用SX1278LoRa芯片，与所述逻辑控制及存储电路中心连接，接收所述逻辑控制及存储电路中心发出的指令，将所述无线水压传感器采集的水压信息，传输至所述无线物联基站。
6.如权利要求1和2所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述电源模块，与所述逻辑控制及存储电路中心连接，采用长效锂电池供电。
7.如权利要求1和2所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述I/O端口，与所述逻辑控制及存储电路中心连接，是无线水压监测节点的I/O端口，用于调试所述无线水压监测节点中各模块的初始化设置和参数设定；
进一步地，所述I/O端口可基于国家标准对不同消防场景的要求调试所述水压传感器的阈值范围；
进一步地，所述I/O端口可基于全球免费免费频段（433、470MHz（±20MHz可设置）），调试所述通信模块的频段；
进一步地，所述I/O端口可调试所述通信模块的数据传输的周期，设定休眠期。
8.如权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述无线物联网基站采用LoRa无线物联基站，接收所述无线水压监测节点发送的水压数据，并将数据通过互联网传输至云端服务器。
9.如权利要求1和2和6所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述无线水压监测节点的通信模块结合无线物联网基站，经过定位算法，可定位当前节点消火栓的地理位置，定位精度为1-5米。
10.如权利要求1所述的一种基于低功耗物联网的消火栓水压远程监控系统，其特征在于：所述消火栓信息平台，包括数据接入处理层和业务应用层，可通过PC端或移动端连接；
进一步地，所述业务应用层包括后台管理和前端应用；
进一步地，所述后台管理可基于设定的算法，对比分析与所述水压传感器预设的水压阈值，当数据超出阈值，进行报警响应，同时管理员可登录后台管理，录入各点位消火栓的基础数据，如型号、位置、当前点位管理者、编号信息；
进一步地，所述前端应用，接收异常消火栓水压点位的报警提醒，并显示该异常消火栓水压点位的水压、位置、型号信息提示，管理员基于上述信息，派发维修任务给对应的消火栓巡检人员，并接收巡检人员上报的维修反馈单进行消火栓节点水压异常原因的统计分析。
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