CN109045544A - 一种基于电力载波的消防栓监测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于电力载波的消防栓监测系统，系统包括水压监测装置以及服务器；水压监测装置包括微处理器，电力载波模块、参数显示模块以及压力传感器、巡检人员监测模块即读卡器模块；其中，压力传感器将水压转换为电压信号或电流信号；微处理器将电压信号或电流信号，转换为水压值，并通过参数显示模块显示，一种电压值或一种电流值对应一种水压。微处理器同时通过读卡器模块读取巡检人员信息；电力载波模块将水压值及巡检人员的巡检信息，通过电力载波的方式发送给服务器。本申请能够将检测的水压数据及巡检人员巡检信息通过电子载波的方式便捷传输，而且不需要专门铺设通信线路。

Description

一种基于电力载波的消防栓监测系统及其方法

技术领域

本发明涉及智能消防技术领域，尤其涉及一种基于电力载波的消防栓监测系统及其方法。

背景技术

目前，传统的消防栓监测系统主要围绕压力进行监测，多数具有本地报警显示功能、部分系统也具有远程数据传输功能。

然而，远程传输方式上大多采用wifi、GPRS、zigbee等无线或有线的方式，需要单独提供无线装置或提供通信线缆；同时无线通信质量受墙体、阻挡物等的影响，效果不佳；GPRS还有数据流量的成本开支。

因此，急需找到一种水压数据传输简便，以及成本低廉的水压检测系统。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本申请提供一种基于电力载波的消防栓监测系统及其方法，该系统能够将水压数据及巡检人员的巡检信息便捷传输，而且不需要专门铺设通信线路。

本申请第一方面提供一种基于电力载波的消防栓监测系统，所述系统包括水压及巡检监测装置以及服务器；所述水压及巡检监测装置包括微处理器，电力载波模块、参数显示模块以及压力传感器；其中，所述压力传感器将水压转换为电压信号或电流信号；所述微处理器将所述电压信号或所述电流信号，转换为水压值，并通过所述参数显示模块显示，一种电压值或一种电流值对应一种水压；所述电力载波模块将所述水压值及巡检监测信息通过电力载波的方式发送给所述服务器。

在一种可能的实施方式中，所述水压及巡检监测装置还包括电源模块和读卡器模块；其中，所述电源模块给所述水压监测装置供电；所述读卡器模块用于读取IC卡的信息，所述IC卡信息包括巡检人员信息，以便于所述电力载波模块将所述巡检人员信息通过电力载波的方式发送给服务器。

在一种可能的实施方式中，所述水压及巡检监测装置还包括参数设置模块；其中，所述参数设置模块用于接收外界输入，设置预定的水压报警阈值以及所述水压及巡检监测装置的通讯地址。

在一种可能的实施方式中，所述压力传感器的型号为EX-8005，监测水压的范围0-1Mpa；其中，水压值与电流值对应关系为[(20-4)/1]*x+4mA；水压值与电压值对应关系[(5-1)/1]*x+1V，x为水压值，单位Mpa。

在一种可能的实施方式中，所述电力载波模块型号为KQ-130F。

在一种可能的实施方式中，所述水压及巡检监测装置还包括工作灯和报警灯；其中，所述水压监测装置监测到的水压小于预设水压报警阈值时，所述报警灯亮；所述水压监测装置监测到水压大于或等于预设水压报警阈值时，所述工作灯亮，表示水压正常。

在一种可能的实施方式中，所述读卡器的型号为MFRC-522。

本申请第二方面提供了一种基于电力载波的消防栓监测方法，应用于如上所述的系统中，所述方法包括：

所述水压监测装置检测消防栓中的水压，并将所述水压转换为电压信号或电流信号；

所述水压监测装置将所述电压信号或所述电流信号转换为水压值，一种电压值或一种电流值对应一种水压；

所述水压监测装置以电力载波的方式将所述水压值发送给所述服务器，以便于服务器进行显示。

在一种可能的实施方式中，所述水压监测装置通过读取巡检人员的IC卡信息，记录巡检人员信息，以便于所述水压监测装置结合系统时间，监控巡检人员是否正常巡检。

在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：当检测的水压值大于或等于预设水压报警阈值时，所述水压监测装置的报警灯亮；当检测的水压值小于所述预设水压报警阈值时，所述水压监测装置的工作灯亮。

本申请利用电力载波进行消防栓监测数据的传输，无需专门铺设通信线路，且不受墙体、阻挡物的任何影响，同时也无需增加额外的开支；此外，传统的消防栓监测系统，监测对象比较单一，基本上都是针对水压进行监测，而本申请可以针对巡检员的巡检工作进行监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本申请实施例提供的一种基于电力载波的消防栓监测系统装置的安装示意图(轴视图)；

图2为本申请实施例提供的一种基于电力载波的消防栓监测系统装置的安装示意图(主视图)；

图3为本申请实施例提供的一种基于电力载波的消防栓监测系统装置示意图(主视图)；

图4为本申请实施例提供的一种基于电力载波的消防栓监测系统装置示意图(轴视图)；

图5为本申请实施例提供的一种基于电力载波的消防栓监测系统原理框图。

图1-图5中；消防栓监测装置101，消防栓的主管道102，消防栓的水阀调节开关103，消防栓水出口104，电源线105；主面板1，工作灯和报警灯2，参数显示区3，IC卡感应区4，继电器5，参数设置区6，水压传感器与主控面板的螺纹连接部分7，水压传感器8，水压传感器探头外螺纹9，电源线10；微处理器501，压力传感器502，读卡器模块503，电力载波模块504，参数设置模块505，参数显示模块506，电源模块507。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-5所示，本申请的一种基于电力载波的消防栓监测系统及其方法，所述系统包括水压及巡检监测装置以及服务器；所述水压及巡检监测装置包括微处理器，电力载波模块、参数显示模块、压力传感器以及读卡器。

所述压力传感器将水压转换为电压信号或电流信号；所述读卡器是用来读取巡检人员的IC卡，以监控巡检人员是否正常巡检；所述微处理器将所述电压信号或所述电流信号，转换为水压值，并通过所述参数显示模块显示，一种电压值或一种电流值对应一种水压；所述微处理器同时通过所述读卡器读取巡检人员信息；所述电力载波模块将所述水压值及巡检人员的巡检信息通过电力载波的方式发送给所述服务器。

在一个例子中，所述压力传感器的型号为EX-8005，监测水压的范围0-1Mpa；其中，水压值与电流值对应关系为[(20-4)/1]*x+4mA；水压值与电压值对应关系[(5-1)/1]*x+1V，x为水压值，单位Mpa。

在一个例子中，所述读卡器模块的型号为MFRC-522模块，通过该模块读取巡检人员随身携带的IC卡，实现对巡检人员的巡检工作进行监测。所述IC卡信息包括巡检人员信息，以便于所述电力载波模块将所述巡检人员信息通过电力载波的方式发送给服务器。

在一个例子中，所述水压监测装置还包括电源模块。

所述电源模块给所述水压监测装置供电；

在一个例子中，所述水压监测装置还包括参数设置模块。

所述参数设置模块用于接收外界输入，设置预定的水压报警阈值以及所述水压及巡检监测装置的通讯地址。

该地址可以为人工设置的序列号，也可以是IP地址。

在一个例子中，所述电力载波模块型号为KQ-130F。

下面对于电力载波模块进行说明。

电力载波通讯(Power line Communication，PLC)的简称。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。

PLC的最大特点：不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，无疑成为了解决建筑楼内设施监控数据传输的最佳方案之一；相对于其他无线技术，传输速率快。

电力载波模块的内部电路已经能够将串口信号和电力载波信号进行相互转换，故对使用者而言，就是透明串口，所以就按照通用的串口发送接收数据就可以了。

具体传输的过程中，是将水压、检测信号(巡检信息)打包，然后通过单片机串口(UART)发送出去就可以了，单片机的UART是接到电力载波模块的收、发接口上的，电力载波模块将串口数据转换成电力载波信号通过电力线传输至远程服务器。远程服务器端，再通过电力载波模块将信号还原成串口信号，由服务器再将该串口数据接收即可。

打包是按照协议打包，具体协议格式如下：

表1：远程服务器读消防栓的水压及巡检监测装置数据

表1中：

1，从机地址即消防栓节点地址，占用1个字节，表示消防栓节点最多可以有256个。

2，命令码：03码，表示“远程服务器”向“消防栓节点”发出读数据的命令。

3，数据首地址：默认为0x00

4，读取数据的个数：要读取“水压”、“巡检人员”、“巡检时间”三个数据，故为0x03。

5，CRC校验：占2个字节。

表2，消防栓水压及巡检监测装置发送数据到远程服务器

表2中：

1，水压数据：0-1mPa，用2个字节表示。

2，巡检人员：即IC卡号，用4个字节表示。

3，巡检时间：包括年、月、日、时、分、秒，用6个字节表示。

4，返回的字节数：返回多少个字节，该域占用1字节。

在一个例子中，所述水压监测装置还包括工作灯和报警灯；其中，所述水压监测装置监测到的水压小于预设水压报警阈值时，所述报警灯亮；所述水压监测装置监测到水压大于或等于预设水压报警阈值时，所述工作灯亮，表示水压正常。

压力传感器主要用来测量消防栓内部水压大小，该传感器输出4-20mA信号或0-10电压信号，供微处理器MCU进行采集，以判断消防栓内部是否缺水。传感器型号：EX-8005，测压范围：0～1MPa，输出信号：4～20mA或1～5V。举例：当水压为0MPa时，输出电流为4mA或输出电压为1V，当水压为1MPa时，输出电流为20mA或输出电压为5V。

读卡器模块采用MFRC-522模块，主要用来读取消防栓巡检人员的IC卡送MCU，配合系统时间，能够生成巡检记录，保存并传输远程PC。

电力载波模块一端连接微处理器MCU的收发引脚(TXD和RXD)，另一端连接交流电的火线和零线，运用电力载波方式，通过交流电力线，将微处理器MCU数据实时传输至远程服务器PC。

参数设置模块主要用来设置水压报警阈值、消防栓地址、系统时间校准等。水压报警阈值主要用于缺水报警判断，当水压低于阈值时，系统提示缺水，并启动声光报警及继电器动作输出。消防栓地址主要用于多点通讯需要，远程服务器PC通过消防栓地址，实现对多个消防栓的监控。系统时间校准主要用于系统首次使用或系统出现故障维修后，进行标准时间的校准，以确保系统时间与北京时间同步。

电源模块主要作用是，将220V电源转换成24V、5V、3.3V，给传感器、MCU、读卡器模块等提供电源，其中24V为水压传感器供电，5V为读卡器模块供电，3.3V为MCU供电。

如图1-2所示，水压监测装置通过与消防栓主管道的内螺纹进行螺纹连接，实时采集消防栓水压状况。

参数显示区主要显示参数有：系统时间、消防栓水压数值、是否缺水、消防栓地址。系统时间为实时时间，如：“2018年7月15日15：30”，消防栓水压数值为消防栓主管道的实时水压数值，通过消防栓水压实时采集，结合报警阈值，判断消防栓是否缺水。如果水压值过低，则显示“缺水”状态。

由于监测系统监测连接的消防栓数量众多，故利用消防栓地址加以区分，远程服务器PC通过消防栓地址实现对多个消防栓的实时监测。消防栓地址可通过系统设置区域，地址编号为“001”、“002”、“...”；也可以是IP地址对应的实际地点区域。

系统设置主要包括系统时间的校准、消防栓本机地址的设定、水压报警阈值的设定等。当系统第一次运行或系统出现错误时，需要对系统时间进行重新校准，此时可通过参数设置区域将系统时间重新调至“北京时间”，调整完毕并确认后，系统时间将于“北京时间”同步。水压报警阈值也是通过系统设置完成，当阈值调整完毕并确认后，水压阈值将会被写入系统MCU的Flash，作为是否缺水的判断条件。

当采集水压数值低于报警阈值时，提醒缺水，并声光报警。系统设置主要通过4个按键“功能”、“向上”、“向下”、“确认”实现设置。通过按“功能”键并配合“向上”及“向下”键，可实现系统时间、消防栓地址、水压阈值参数的轮流切换。

具体来说，当按下“功能”键1次，则LCD显示“系统时间”，表示当前要对系统时间进行设置，此时按“向上”或“向下”键，可将显示切换成“消防栓地址”或“水压阈值”，多次按“向上”或“向下”键，则在这三个参数间轮流显示。当确定好要调试的参数后，再次按下“确认”键，则进入参数具体的数值设置，通过“向上”、“向下”键，可实现1位数字的0～9设置。“向上”是加1键，“向下”是减1键，加到9后再加1，则自动回0，减到0后再减1，则自动回9。本位数字调好后，如需要调整下一位(高位)，则通过按确认键，实现对下一位数字的调整，以此类推。直至最高位也调整好后，再次按下确认键，则系统设置完毕，显示区重回正常工作时的界面。

IC卡感应区，本质上是一个读卡器，主要是通过感应IC卡来判断巡检人员是否正常巡检。巡检人员随身携带有IC卡，该IC卡信息代表巡检人员的具体身份，当巡检人员进入感应区时，读卡器自动读取IC卡信息，并结合当前系统时间，将巡检人员的巡检信息保存、打包并通过电力载波通讯，将打包数据传输至远程PC机。

继电器输出区主要是在系统缺水时，提供一组继电器控制输出，用来控制外接设备使用，继电器输出主要包括有源(常开、常闭)开关、无源(常开、常闭)开关，通过开关，可以控制外接设备的运行或停止。如没有外控设备，可不接。

状态指示灯主要显示当前工作状态，主要包括工作灯和报警灯，工作灯为绿灯，报警灯为声光一体化报警装置，报警状态为红灯。正常情况下，工作灯常亮，当出现水压过低时，LCD显示缺水状态，同时报警灯红灯闪烁并伴有报警声，提醒消防管理部门，消防栓处于缺水报警状态。

如图3-图4所示。压力传感器主要将水压转换成电压电流信号，经过信号调理，供微处理器MCU读取。MCU根据读取的值进行判断当前消防栓是否缺水。

压力传感器所需供电电压为直流24V，输出三根线，其中两根为电源，第三根线为信号输出线，接线简单方便。

读卡器模块可以采用MFRC-522模块，它是一种基于RFID射频IC卡感应模块，当巡检工作人员进入消防栓附近时，读卡器模块将读取巡检人员携带的IC卡信息，该信息代表巡检员的身份信息，结合系统时间，就可以获取什么时候、哪位巡检员进行消防栓巡检工作。

参数设置模块主要用于消防栓水压报警值、系统时间、消防栓节点地址等参数的设置。参数设置模块对应四个按键，分别“功能”、“向上”、“向下”、“确认”四个按键。

功能按键，主要是通过连续按下“功能”键，实现水压报警值、系统时间、节点地址的设置、巡检员人员信息录入等切换。具体操作：按下1次，LCD上闪烁显示“水压报警值”，表明当前是对水压报警值进行设置；按下2次，LCD上闪烁显示“系统时间”表明当前是对系统时间进行设置；按下3次，LCD上闪烁显示“消防栓地址”表明当前是对消防栓节点地址进行设置；按下4次，LCD闪烁显示“消防员人员信息录入”，表明要更新或添加消防巡检工作人员；按下5次，LCD重新回到“水压报警值”，按下6次，后面依次轮询。

确认按键，主要是对当前要设置的参数进行确认、数值设定过程中的移位、数值设定好后的退出等功能。以当前对水压报警值进行设定为例，按下“功能”1(或5、9…)次，LCD闪烁显示“水压报警值”；此时，按下“确认”键，则LCD显示当前的水压报警值，通过“增加”、“减少”按键，将水压报警值设置到要调整的数值，最后再次通过按下“确认”键，退出设定，从而完成水压报警值的设置。

“向上”键表示加1或进入下一选项，“向下”键表示减1或回到前一选项，通过这两个按键来调整数值中每一位数字的大小，从最低位开始，当最低位调整好后，通过确认键，移动到高一位，进入下一位的数值调整，直至调整到最高位，当最高位数字调整完毕后，最后通过确认键，退出，从而完成数值的调整。

显示模块主要用来显示消防栓水压的实时数值、消防栓地址、系统时间、消防栓状态。

当消防栓水压低于报警值时，MCU通过三极管驱动蜂鸣器进行报警，以提示消防栓缺水。同时启动继电器模块，继电器可用来拓展控制使用。

电源模块主要作用是，将220V电源转换成24V、5V、3.3V，给传感器、MCU、读卡器模块等提供电源，其中24V为水压传感器供电，5V为读卡器模块供电，3.3V为MCU供电。

电力载波模块具有11针接口，其中的两针分别挂接到220V交流电的火线和零线上，其余9针主要包括工作电源5V、GND、RX、TX、MODE、NC/RST等。该模块包括了载波驱动、耦合、滤波、防雷击等功能。其中信号线TX(发)、RX(收)连接单片机，通过模块的两个AC端直接连接220V(不分火线，零线)，通过电力载波与远程系统实现完成全透明数据传输。

本说明书实施例中，还提供一种基于电力载波的消防栓监测方法，应用于如上所述的系统中，所述方法包括：

所述水压监测装置检测消防栓中的水压，并将所述水压转换为电压信号或电流信号；

所述水压监测装置将所述电压信号或所述电流信号转换为水压值，一种电压值或一种电流值对应一种水压；

所述水压监测装置以电力载波的方式将所述水压值发送给所述服务器，以便于服务器进行显示。

在一个示例中，所述水压监测装置通过读取巡检人员的IC卡信息，记录巡检人员信息，以便于所述水压监测装置结合系统时间，监控巡检人员是否正常巡检。

在一个示例中，所述方法还包括：当检测的水压值大于或等于预设水压报警阈值时，所述水压监测装置的报警灯亮；当检测的水压值小于所述预设水压报警阈值时，所述水压监测装置的工作灯亮。

本说明书实施例中涉及方法的部分，与上述涉及系统实施例的部分相同之处不再赘述，详见涉及系统实施例部分的描述。

本申请中，能够实现的技术效果：

一，不仅能够监测消防栓本体的水压参数，还能够对巡检人员的消防栓巡检工作进行监测，能够监测巡检员是否按时巡检、何时巡检、巡检员身份等信息，并将巡检信息及水压参数一并传输至远程服务器；

二，本申请同时支持消防员手动信息输入，更改消防栓节点地址、水压报警参数、消防员身份修改等功能；

三，本申请同时具有报警参数存储功能，存储水压报警的历史记录，供本地查询；

四，本申请采用电力载波模式，将数据传输至远程服务器，电力载波主要是利用现有的交流电线路，信息以载波形式加载到交流电上，利用现有的电力线路传输至远程PC，无需专门铺设通信电缆，同时不受建筑、阻挡物的影响。即解决了传统总线模式需要铺设电缆的问题，又解决了传统无线传输局限的问题。

本申请利用电力载波进行消防栓监测数据的传输，无需专门铺设通信线路，且不受墙体、阻挡物的任何影响，同时也无需增加额外的开支；此外还能够针对巡检员的巡检工作进行监测。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电力载波的消防栓监测系统，其特征在于，所述系统包括水压及巡检监测装置以及服务器；所述水压及巡检监测装置包括微处理器，电力载波模块、参数显示模块以及压力传感器；其中，

所述压力传感器将水压转换为电压信号或电流信号；

所述微处理器将所述电压信号或所述电流信号，转换为水压值，并通过所述参数显示模块显示，一种电压值或一种电流值对应一种水压；

所述电力载波模块将所述水压值及巡检监测信息通过电力载波的方式发送给所述服务器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水压及巡检监测装置还包括电源模块和读卡器模块；其中，

所述电源模块给所述水压监测装置供电；

所述读卡器模块用于读取IC卡的信息，所述IC卡信息包括巡检人员信息，以便于所述电力载波模块将所述巡检人员信息通过电力载波的方式发送给服务器。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述水压及巡检监测装置还包括参数设置模块；其中，

所述参数设置模块用于接收外界输入，设置预定的水压报警阈值以及所述水压及巡检监测装置的通讯地址。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力传感器的型号为EX-8005，监测水压的范围0-1Mpa；其中，

水压值与电流值对应关系为[(20-4)/1]*x+4mA；水压值与电压值对应关系[(5-1)/1]*x+1V，x为水压值，单位Mpa。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电力载波模块型号为KQ-130F。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述水压及巡检监测装置还包括工作灯和报警灯；其中，

所述水压监测装置监测到的水压小于预设水压报警阈值时，所述报警灯亮；

所述水压监测装置监测到水压大于或等于预设水压报警阈值时，所述工作灯亮，表示水压正常。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述读卡器的型号为MFRC-522。

8.一种基于电力载波的消防栓监测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7任意一项权利要求的系统中，所述方法包括：

所述水压监测装置检测消防栓中的水压，并将所述水压转换为电压信号或电流信号；

所述水压监测装置将所述电压信号或所述电流信号转换为水压值，一种电压值或一种电流值对应一种水压；

所述水压监测装置以电力载波的方式将所述水压值发送给所述服务器，以便于服务器进行显示。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水压监测装置通过读取巡检人员的IC卡信息，记录巡检人员信息，以便于所述水压监测装置结合系统时间，监控巡检人员是否正常巡检。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测的水压值大于或等于预设水压报警阈值时，所述水压监测装置的报警灯亮；

当检测的水压值小于所述预设水压报警阈值时，所述水压监测装置的工作灯亮。