CN109243126A - 一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法，包括由面壳和后壳组成的外壳体，以及与所述后壳连接的气压接头，所述气压接头上安装有外置温度传感器，气压接头的出气口连接有压力传感器，压力传感器安装在电路板上，电路板上还安装有MCU主控芯片和无线数据收发模块，在后壳内还设置有LCD显示屏模组、电池/电源模块和功能按键模块。本发明根据一定体积里面的气体压强，当温度变化时，其大小和温度成正比，由计算公式：P=R*P0*(273+t1)，进行换算，不管环境温度如何变化，经本系统MCU主控芯片处理后可以得到相当精准的灭火器储气罐安全压力值，并能初步判断环境的火警状况，大大提高了消防安全意识的管理预警工作。

Description

一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法

技术领域

本发明涉及物联网消防技术领域，具体为一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法。

背景技术

目前面世的消防类测压仪表，大多使用机械压力仪表，或简单的数字测压报警系统。此类设备由于结构简单，或测压方法，处理压力等信号过程存在许多不足，所以有可能引起误测、误报，或欠报的情况发生。

其次，现有的消防类数字测压仪表，大多只是采用各类测压传感器，将传感器输出的小信号放大后送至MCU芯片进行数字处理，然后连接至后续的各个子系统，最终组成一套综合型的测压报警系统。其测压过程只考虑到了储气罐内的气体压力的大小和变化，而忽略了环境温度对测量过程和测量结果的影响。实际上储气罐内气体的压力受环境温度的影响相当大，甚至会引起误测误报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法，通过分析罐内外温度的差异性，可以精确计算出储气罐内气体应有的安全压力，并能初步判断环境的火警状况，以解决上述背景技术中提出的环境温度对储气罐内气体压力的影响导致的误测误报问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于消防的物联网智能数字压力仪表，包括由面壳和后壳组成的外壳体，以及与所述后壳连接的气压接头，所述气压接头的出气口插接在后壳的空腔内，并连接有压力传感器，压力传感器安装在电路板上，电路板上还安装有MCU主控芯片和无线数据收发模块，所述MCU主控芯片上安装有外置温度传感器；所述电路板安装在后壳的空腔内，后壳内还设置有LCD显示屏模组、电池/电源模块和功能按键模块，后壳的外侧设有与无线数据收发模块连接的外置天线，LCD显示屏模组、电池/电源模块和功能按键模块分别与电路板电连接；所述面壳上安装有LCD显示屏和功能按键板，功能按键板与功能按键模块电连接，LCD显示屏与LCD显示屏模组电连接。

优选的，所述无线数据收发模块通过无线433Mhz的方式与用于消防的智能网关通信，智能网关将信号通过有线或无线网络方式与云服务器或火警管理机构通信。

优选的，所述压力传感器、MCU主控芯片、LCD显示屏模组、功能按键模块通过电路板电连接组成压力检测电路。

优选的，所述外置温度传感器与压力传感器兼做的内置温度传感器之间的瞬时温度差用于计算判别灭火器储气罐内安全压力值。

本发明提供另一种技术方案为：一种用于消防的物联网智能数字压力仪表的测算方法，包括以下步骤：

S1：将上述压力仪表的气压接头对接在储气罐上；

S2：通过外置温度传感器与压力传感器兼做的内置温度传感器测量并计算内外环境温度差值；

S3：根据一定体积里面的气体压强计算公式，当温度变化时，其大小和温度成正比，得测算压强P=R*P0*(273+t1)，其中：P为储气罐内修正过的气体压强，R为环境温度范围和气体品质特性的相关变量，P0为标准室温25摄氏度时的理想压强值，t1为气体的摄氏温度。

优选的，通过外置温度传感器与压力传感器兼做的内置温度传感器分析罐内外温度的差异性，可以精确计算出储气罐内气体应有的安全压力，并能初步判断环境的火警状况。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法，通过在仪表内外部设置温度传感器，根据一定体积里面的气体压强，当温度变化时，其大小和温度成正比，由计算公式：P=R*P0*(273+t1)，进行换算，不管环境温度如何变化，经本系统MCU主控芯片处理后可以得到相当精准的灭火器储气罐安全压力值。

2、本发明提供的一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法，数字表头采集加工后的信号，以无线的方式和本系统的智能网关通信，智能网关将信号通过有线或无线网络方式，与云服务器或火警管理机构通信，形成一个庞大的火警预警报警控制系统，其不仅是一般意义的智能压力测量数字仪表和火警报警系统，而是附带火警预警功能和其他各种综合功能于一身的物联网智能数字压力仪表系统。

3、本发明提供的一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法，考虑到了环境温度对储气罐内气体压力的影响，通过分析罐内外温度的差异性（包含温度的缓慢变化和快速变化），可以精确计算出储气罐内气体应有的安全压力，并能初步判断环境的火警状况，大大提高了消防安全意识的管理预警工作。

附图说明

图1为本发明的仪表外观结构图；

图2为本发明的仪表内部模块连接图；

图3为本发明的智能监控系统框图；

图4为本发明的压力检测电路图。

图中：1、面壳；2、后壳；3、气压接头；4、外置温度传感器；5、压力传感器；6、电路板；7、外置天线；8、MCU主控芯片；9、无线数据收发模块；10、LCD显示屏模组；11、电池/电源模块；12、功能按键模块；13、LCD显示屏；14、功能按键板。

具体实施方式

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。

请参阅图1-2，本发明实施例中：一种用于消防的物联网智能数字压力仪表，包括由面壳1和后壳2组成的外壳体，以及与后壳2连接的气压接头3，气压接头3的出气口插接在后壳2的空腔内，并连接有压力传感器5，压力传感器5安装在电路板6上，电路板6上还安装有MCU主控芯片8和无线数据收发模块9， MCU主控芯片8上安装有外置温度传感器4；电路板6安装在后壳2的空腔内，后壳2内还设置有LCD显示屏模组10、电池/电源模块11和功能按键模块12，后壳2的外侧设有与无线数据收发模块9连接的外置天线7，无线数据收发模块9通过外置天线7接收来自外界信号以及向外接发送信号，LCD显示屏模组10、电池/电源模块11和功能按键模块12分别与电路板6电连接；面壳1上安装有LCD显示屏13和功能按键板14，功能按键板14与功能按键模块12电连接，LCD显示屏13与LCD显示屏模组10电连接。

请参阅图3，在上述实施例中，无线数据收发模块9通过无线433Mhz的方式（收发距离50-500米）与用于消防的智能网关通信，智能网关将信号通过有线或无线网络方式与云服务器或火警管理机构通信，由此可形成一个庞大的火警预警报警控制系统。

请参阅图4，在上述实施例中，压力传感器5、MCU主控芯片8、LCD显示屏模组10、功能按键模块12通过电路板6电连接组成压力检测电路；压力传感器5用于将其所处环境的压力信号转换为电信号，并将该电信号输出至MCU主控芯片8上，MCU主控芯片8用于接收电信号，并根据该电信号获得对应的数字压力值；LCD显示屏模组10用于接收并显示数字，并通过LCD显示屏13显示压力值，使用时，首先将整个仪表置于被测环境，然后由压力传感器5输出当前环境压力对应的电压信号至MCU主控芯片8内，由该MCU主控芯片8根据电压信号的电压值分析获得当前环境的数字压力值，并通过LCD显示屏模组10显示该数字压力值；本发明通过设置压力传感器5将其所处环境的压力信号转换为电信号，由MCU主控芯片8接收该电信号，同时根据该电信号获得对应的数字压力值，并通过LCD显示屏模组10显示该数字压力值，由于将检测的压力通过数字压力值的形式显示，相对于现有技术采用机械表测量压力值，可更加直观反映当前的压力大小，因此更加便于用户读取数据，提高了测量的精度，同时具有较高的过载能力及抗震性能，此外，在温度多变的复杂环境下，具有相当准确的温度矫正能力，可确保测量精度和测量的一致性；相对于现有的机械压力表来说，采用压力传感器5感应气压，并加以处理成数字信号加以显示，精度和显示灵敏度高，数字显示直观清晰；而且不需要机械压力表的回零等操作，自动显示，减少了人工操作；更重要的少去了复杂的机械齿轮结构，成本低。

其次，本发明考虑到了环境温度对储气罐内气体压力的影响，通过外置温度传感器4与压力传感器5兼做的内置温度传感器之间的瞬时温度差（包含温度的缓慢变化和快速变化）用于计算判别灭火器储气罐内安全压力值，并能初步判断环境的火警状况；例如：当储气罐内外温度变化缓慢时，可定义为气候影响的结果，当储气罐内外温度在短时间内变化特别快时，可定义为火警预警，如果环境温度在短时间内持续快速升高，预警信号将会升级。

基于上述实施例一描述，为了进一步更好的解释说明上述方案，本发明还提供一种用于消防的物联网智能数字压力仪表的测算方法，包括以下步骤：

第一步：将上述压力仪表的气压接头3对接在储气罐上；

第二步：通过外置温度传感器4与压力传感器5兼做的内置温度传感器测量并计算内外环境温度差值；

第三步：根据一定体积里面的气体压强计算公式，当温度变化时，其大小和温度成正比，得测算压强P=R*P0*(273+t1)，其中：P为储气罐内修正过的气体压强，R为环境温度范围和气体品质特性的相关变量，R值的取值与环境温度范围、气体的品种特性相关，需要通过大量试验得到，P0为标准室温25摄氏度时的理想压强值，t1为气体的摄氏温度，通过本公式换算，不管环境温度如何变化，经本系统MCU主控芯片8处理后可以得到相当精准的灭火器储气罐安全压力值。

本发明通过内外温度差的测量，可定量的计算出气罐内的安全压力值；还可以定性的分析，当前环境是否有紧急情况出现，比如火警，当预估有火警发生时，系统会发出一个预警信号，如果环境温度短时间内持续快速升高，预警信号将会升级。

综上所述：本发明提供的一种用于消防的物联网智能数字压力仪表及测算方法，通过在仪表内外部设置温度传感器，根据一定体积里面的气体压强，当温度变化时，其大小和温度成正比，由计算公式：P=R*P0*(273+t1)，进行换算，不管环境温度如何变化，经本系统MCU主控芯片8处理后可以得到相当精准的灭火器储气罐安全压力值；其次，本发明数字表头采集加工后的信号，以无线（433Mhz）的方式（收发距离50-500米）和本系统的智能网关通信，智能网关将信号通过有线或无线网络方式，与云服务器或火警管理机构通信，形成一个庞大的火警预警报警控制系统，其不仅是一般意义的智能压力测量数字仪表和火警报警系统，而是附带火警预警功能和其他各种综合功能于一身的物联网智能数字压力仪表系统；另外，本发明考虑到了环境温度对储气罐内气体压力的影响，通过分析罐内外温度的差异性（包含温度的缓慢变化和快速变化），可以精确计算出储气罐内气体应有的安全压力，并能初步判断环境的火警状况，大大提高了消防安全意识的管理预警工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于消防的物联网智能数字压力仪表，其特征在于，包括由面壳（1）和后壳（2）组成的外壳体，以及与所述后壳（2）连接的气压接头（3），其特征在于，所述气压接头（3）的出气口插接在后壳（2）的空腔内，并连接有压力传感器（5），压力传感器（5）安装在电路板（6）上，电路板（6）上还安装有MCU主控芯片（8）和无线数据收发模块（9），所述MCU主控芯片（8）上安装有外置温度传感器（4）；所述电路板（6）安装在后壳（2）的空腔内，后壳（2）内还设置有LCD显示屏模组（10）、电池/电源模块（11）和功能按键模块（12），后壳（2）的外侧设有与无线数据收发模块（9）连接的外置天线（7），LCD显示屏模组（10）、电池/电源模块（11）和功能按键模块（12）分别与电路板（6）电连接；所述面壳（1）上安装有LCD显示屏（13）和功能按键板（14），功能按键板（14）与功能按键模块（12）电连接，LCD显示屏（13）与LCD显示屏模组（10）电连接。

2.如权利要求1所述的一种用于消防的物联网智能数字压力仪表，其特征在于：所述无线数据收发模块（9）通过无线433Mhz的方式与用于消防的智能网关通信，智能网关将信号通过有线或无线网络方式与云服务器或火警管理机构通信。

3.如权利要求1所述的一种用于消防的物联网智能数字压力仪表，其特征在于：所述压力传感器（5）、MCU主控芯片（8）、LCD显示屏模组（10）、功能按键模块（12）通过电路板（6）电连接组成压力检测电路。

4.如权利要求1所述的一种用于消防的物联网智能数字压力仪表，其特征在于：所述外置温度传感器（4）与压力传感器（5）兼做的内置温度传感器之间的瞬时温度差用于计算判别灭火器储气罐内安全压力值。

5.一种如权利要求1所述的用于消防的物联网智能数字压力仪表的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将上述压力仪表的气压接头（3）对接在储气罐上；

S2：通过外置温度传感器（4）与压力传感器（5）兼做的内置温度传感器测量并计算内外环境温度差值；

S3：根据一定体积里面的气体压强计算公式，当温度变化时，其大小和温度成正比，得测算压强P=R*P0*(273+t1)，其中：P为储气罐内修正过的气体压强，R为环境温度范围和气体品质特性的相关变量，P0为标准室温25摄氏度时的理想压强值，t1为气体的摄氏温度。

6.如权利要求5所述的一种用于消防的物联网智能数字压力仪表的测算方法，其特征在于，通过外置温度传感器（4）与压力传感器（5）兼做的内置温度传感器分析罐内外温度的差异性，可以精确计算出储气罐内气体应有的安全压力，并能初步判断环境的火警状况。