CN110445880B - 一种远程报警防窃热装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于供热信息监测技术领域，涉及一种远程报警防窃热装置；包括电池、智能芯片、NB‑IOT通讯模组、震动传感器、角度传感器和报警开关；电池与智能芯片、NB‑IOT通讯模组串联连接组成通讯环路；智能芯片具备自休眠和自唤醒功能，当智能芯片接收到报警开关的断开或闭合、震动传感器及角度传感器被触发的信息而被唤醒后，智能芯片会通过电信运营商的协议将收集到的数据包由NB‑IOT通讯模组向上位平台上传；智能芯片与报警开关、并联的震动传感器和角度传感器串联连接，组成报警环路，此环路具备两条报警线路；本发明可自休眠，只在传感器触动后启动，耗电少，使用年限长，运行维护费用低，适合供热企业对窃热用户的静态监测，简单高效，节省人力物力。

Description

一种远程报警防窃热装置

技术领域

本发明属于供热信息监测技术领域，涉及一种远程报警防窃热装置。

背景技术

供热企业每年都有因一些情况而办理停热的用户，在众多停热用户中，有相当一部分用户是为了少缴纳供热费而报停，实际却私自连接供热管线进行窃热行为，给供热企业带来巨大的经济损失，各热力单位为了杜绝此现象，都成立了单独的稽查部门进行查处，但由于停热用户数量巨大，在海量停热用户中无法精确确认窃热用户，拉网式普查造成浪费大量人力物力，遗漏和针对性逃避检查，使热力企业流失大量热费，同时由于供热是公用事业，在处罚方面仅进行补缴热费，用户违法成本低，造成此种窃热现象屡禁不止。为了杜绝此现象，基于物联网NB-IOT通讯技术通讯资费低、信息量小、通讯信号强的特点，研制了远程报警防窃热装置，适合供热企业对窃热用户的静态监测，通过监测用户进户阀门的开关状态，判断用户是否有窃热行为，并通过物联网NB-IOT通讯技术向上位监控平台报警。

NB-IOT是窄带物联网(Narrow BandInternetof Things)的简写，NB-IOT和移动通信(2/3/4/5G)的区别和特点：1、覆盖广；2、海量连接；3、低功耗，使用电池便可以工作十年，无需充电；4、移动性做了简化。

在供热防窃热领域目前没有相关或相近技术专利，本装置在技术构想及技术实践方面处于领先地位，填补了国内在此领域的空白。

发明内容

本发明远程报警防窃热装置自带电源，通过报警开关和感应器等设备对用户进户阀门开关状态的监测，收集整理监测信号，利用NB-IOT物联网通讯的技术特点，将信息向上位平台发送，从而达到实时监测进户阀门的是否被移动，拆除、旋转等信息，实现远程监测报警，防止停热用户私自连接供热管线的设备。

一种远程报警防窃热装置，包括电池1、智能芯片2、NB-IOT通讯模组3、震动传感器4、角度传感器5和报警开关6；

所述电池1与智能芯片2、NB-IOT通讯模组3串联连接组成通讯环路，由电池1为智能芯片2提供不间断连续电源；

所述智能芯片2具备自休眠和自唤醒功能，当智能芯片2接收到报警开关6的断开或闭合、震动传感器4及角度传感器5被触发的信息而被唤醒后，智能芯片2会通过电信运营商的协议将收集到的数据包由NB-IOT通讯模组3向上位平台上传；

所述智能芯片2与报警开关6、并联的震动传感器4和角度传感器5串联连接，组成报警环路，此环路具备两条报警线路：

第一条报警线路是智能芯片2的一个唤醒管脚与报警开关6的行程导通开关线路相连，当报警开关6每次断开或闭合时，都将唤醒智能芯片2并上传数据包；

第二条报警线路是智能芯片2的另一个唤醒管脚与报警开关6的正常开关线路、并联的震动传感器4和角度传感器5串联连接，此条报警线路工作的前提是报警开关6处于闭合状态，外界的拆除、旋转操作触发震动传感器4或角度传感器5导通，智能芯片2被唤醒并上传数据包。

所述远程报警防窃热装置设置在设备外壳7内，所述设备外壳7为圆柱体，圆柱体上方设有外沿10，外沿设有阀门执行机构卡口，用于防止阀门执行机构的转动，报警开关6设置在圆柱体的中心部位，报警开关6高度不高于外沿高度。

本发明有益技术效果：

1、利用NB-IOT物联网通讯技术，实时监控阀门状态；

2、装置可自休眠，只在传感器触动后启动，耗电少，使用年限长；信息量小，适合NB-IOT通讯方式，通讯资费小，运行维护费用低。

3、适合供热企业对窃热用户的静态监测，通过监测用户进户阀门的开关状态，判断用户是否有窃热行为，简单高效，节省大量人力物力。

4、报警环路设计合理，对用户可能采取的窃热行为逐条设计报警环路，避免窃热行为发生。窃热用户必须通过对首道进户阀门操作方可达到窃热的目的，本装置有三个设备的触发能够向上位平台报警，即报警开关、震动传感器、角度传感器。

5、外形设计适用范围广。本装置需要绑缚在用户的进户阀门上才能启动开关进入工作状态。用户的进户阀门样式非常多，有带搬把的阀门，有圆轮旋转开关的阀门，有锁闭阀门等，为了能够使本装置适用于各种阀门的捆绑，本装置将外观设计成圆柱形，并且在一侧设计了突出外沿，外沿的作用是将阀门执行机构能够全部罩在装置的外沿内部，限制对其操作，对于长柄型进户阀门由于进户阀门的搬把较长，特意在本装置的外沿一侧设置了搬把卡口，既能限制搬把的旋拧，又不至于使本装置过于庞大。外延上有用于安装绑固线绳的孔洞，便于热企工作人员安装。外沿内的中央部位设计了报警开关，其有弹簧按钮，利用进户阀门执行机构中间凸起部分或在执行机构上垫些其他物质将弹簧按钮压下，则报警开关开启，外沿内平面一平，既美观又实用。

附图说明

图1为本发明所述远程报警防窃热装置结构示意图；

图2为本发明所述远程报警防窃热装置逻辑图；

图3为本发明所述远程报警防窃热装置外形图；

图4为本发明所述远程报警防窃热装置安装示意图；

图5为本发明所述远程报警防窃热装置程序流程图；

图中：

1、电池；2、智能芯片；3、NB-IOT通讯模组；4、震动传感器；5、角度传感器；6、报警开关；7、设备外壳；8、绑缚线绳；9、阀门执行机构；10、外沿；11、供热管道；12、进户阀门；13阀门搬把。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明做进一步说明。

1、本发明远程报警防窃热装置是基于物联网NB-IOT通讯技术开发的产品，通过感知用户方对进户阀门拆除、旋转、震动等操作，及时向上位平台发送信息报警，达到随时监测用户进户阀门状态的效果。包括智能芯片2、电池1、NB-IOT通讯模组3、震动传感器4、角度传感器5、报警开关6、防水的设备外壳7、绑缚线绳8等。

2、本发明远程报警防窃热装置的工作原理是，供热企业关闭停热用户进户阀门，工作人员将绑缚线绳穿过外沿预留的孔洞将本装置绑缚在进户阀门或管道上，装置的外沿侧套安在进户阀门开关的执行机构上，市场上进户阀门开关的执行机构的搬把一般分为长柄型和圆形，本装置的外沿设计为圆形，一侧开口是保证长柄型搬把穿过外沿，外沿设计基本可以套安现在市场上各类型号阀门的搬把，进而限制对搬把进行旋拧，达到执行机构不被操作。停热用户要实现窃热目的，必须摘除本装置对进户阀的执行机构进行“旋拧”操作，才能实现供热，本装置是根据用户可能采取的手段针对性的研发产品。

2.1窃热用户拆除本装置打开进户阀门。用户从进户阀门的执行机构上拆除本装置，用以打开已关闭的进户阀门。报警开关设有弹簧按钮，在自然状态时处于弹起状态，装置安装时利用绑缚线绳的紧固力将报警开关按下，当用户须剪断装置绑缚线绳时，装置压于进户阀门执行机构上的报警开关弹起，弹起过程中报警开关的行程导通线路会瞬间通电，将智能芯片的唤醒管脚激活，形成数据包上传至平台，通知监控人员，装置被拆除，报警。

2.2窃热用户将本装置和进户阀门一同从供热管路上剪除，重新安装进户阀门以进行窃热活动。由于报警开关绑缚线绳未被剪断，其行程导通线路不会通电，智能芯片不会被激活，报警开关未形成报警信息。但用户剪除本装置过程中必会形成震动和旋转操作，这一操作会触发本装置内的震动传感器和角度传感器接通电路，将智能芯片的唤醒管脚激活，形成数据包发出报警信息，进而供热企业工作人员能够及时发现窃热行为。

3.参阅图3、图4，本装置外形为圆柱形，一侧有突出外沿儿，所有设备均安装在防水设备外壳内，外沿侧套安在阀门的执行机构上，进户阀门的执行机构需由搬把旋拧才能进行开关，搬把分长柄型和圆形，对于长柄型搬把将长柄搬把从外沿卡口处伸出，外沿尺寸可套罩市场上各型号阀门的执行机构及搬把，外沿的设计可限制对进户阀门执行机构的操作。外沿上有四处绑缚用的孔洞，用以将本装置绑缚在用户进户阀门或管线上。外沿侧中心位置安装报警开关，设有弹簧按钮，自然状态为弹起状态，安装后为按下状态，即进户阀门执行机构中间凸起部分或在执行机构上垫些其他物质将弹簧按钮压下，装置处于工作状态。

4.本装置设计3个环路，包括：

4.1电池、智能芯片和NB-IOT通讯模组共同组成通讯环路，电池为智能芯片提供持续用电，智能芯片具备自我休眠功能，即在不工作时装置处于休眠状态，不耗电，只有当自我唤醒功能符合条件，或唤醒管脚接到数据包时，智能芯片才开始工作，并将不同数据包通过通讯模组上传平台，智能芯片的自我休眠功能保证了装置的耗电达到最低。

4.2智能芯片、报警开关的开关线路组成第一条报警环路，此环路主要用于监测用户剪断装置线绳拆除装置时的报警，当装置的线绳被剪断后，报警开关会自动弹起，由于报警开关是单刀双路开关，当报警开关弹起时两路报警环路均会被断电，后续报警装置不再被触发，此时我们利用报警开关的行程导通开关线路进行报警，即报警开关在弹起和按下时环路均处于断开状态，但在下按和弹起过程中会接通电路，此电路接通的过程就是报警过程，智能芯片的唤醒管脚会被接通的电流唤醒，并形成数据包上传。

4.3智能芯片、报警开关的行程导通线路、震动传感器、角度传感器组成第二条报警环路。此环路用于用户对本装置和阀门同时切除时的报警，通过震动传感器和角度传感器对剪切过程中的震动和翻转的感知进行报警，连接方式为震动传感器和角度传感器并联，之后与报警开关、智能芯片串联。此环路需要使用单刀双路报警开关的另外一条开关线路，即弹起状态为断开，按下状态为闭合，装置工作时报警开关被按下处于闭合状态时，但环路在震动传感器和角度传感器位置仍处于断开状态，只有在震动传感器4和角度传感器5被触发时，环路才处于通电状态，智能芯片的唤醒管脚会被接通的电流唤醒，并形成数据包上传。

上述3个环路在装置未被触动时，均处于休眠和断路状态，只有在智能芯片自唤醒或被唤醒管脚唤醒时才会接通电路，消耗电能，因此电池电耗很低，可保证此设备连续工作5年以上；

5.装置内环安装的报警开关设有弹簧按钮，装置利用绑缚线绳安装在进户阀门的执行机构上时，由于绑缚线绳的紧固作用和进户阀门执行机构处的突出部分将报警开关按下，保证报警开关启动。报警开关的启动或断开，智能芯片都会向上位平台发送开关信息，让上位系统明确设备处于的状态。当报警开关处于闭合状态时，装备内的震动传感器和角度传感器会处于工作状态，外部任何的旋转、震动都会触发传感器激活，并将此信息通过智能芯片向上位报警。当报警开关处于断开状态时，震动传感器和角度传感器处于断电状态，不再工作，上位平台只会接收到报警开关断开的信息，证明设备已不再是工作状态，此时可能设备遭到人为拆除。正是对报警开关、震动传感器、角度传感器的状态信息收集，进而掌握进户阀门的状态，实现远程报警防窃热的功能。

参阅图1，本实用远程报警防窃热装置，包括电池1、智能芯片2、NB-IOT通讯模组3、震动传感器4、角度传感器5、报警开关6、设备外壳7。

电池1与智能芯片2、NB-IOT通讯模组3串联连接组成通讯环路，由电池1为智能芯片2提供不间断连续电源。智能芯片2具备自休眠和自唤醒功能，即其没有唤醒信息时，智能芯片2可自休眠，装置将处于不耗电状态。当智能芯片2接收到报警开关的通电或断电、震动传感器4及角度传感器5触发信息被唤醒后，智能芯片2会通过电信运营商的协议将收集到的数据包由NB-IOT通讯模组3向上位平台上传；另外，本装置按照计时时钟每天唤醒智能芯片2一次，并上传唤醒信息，确保设备处于工作状态。

当没有窃热时，没有被剪断绑绳时，智能芯片2也要被每天唤醒2次，上报正常。

在最初安装本发明装置时，报警开关6被按下，智能芯片2当时被唤醒，报告正常运行，安装本发明装置前报警开关6是断开的，以免发生振动误报，安装本发明装置时按下，唤醒智能芯片2上报正常。

安装好后，如果被剪断绑绳，报警开关6被断开，智能芯片2就会被唤醒，上报被窃热，如果将阀门一并拆除，报警开关6虽没断开，但因振动而智能芯片2被唤醒，上报被窃热。

参阅图2，智能芯片2与报警开关6、并联的震动传感器4和角度传感器5串联连接，组成报警环路，此环路具备两条报警线路，第一条报警线路是智能芯片2的一个唤醒管脚与报警开关6的行程导通开关线路相连，当报警开关6每次断开或闭合时，都将唤醒智能芯片2并上传数据包；第二条报警线路是智能芯片2的另一个唤醒管脚与报警开关的正常开关线路、并联的震动传感器4和角度传感器5串联连接，此条报警线路工作的前提是报警开关处于按下状态，即导通状态，外界的拆除、旋转等操作触发震动传感器4或角度传感器5导通，智能芯片2将被唤醒并上传数据包。

装置中的报警开关6为单刀双路开关，其中一个线路为正常开关线路，即弹起状态为断开，按下状态为闭合；报警开关6的另一个线路开关设置为行程导通开关，即报警开关6在弹起和按下状态时报警开关的行程导通线路是处于断开状态，但在下按和弹起过程中会接通电路，进而将报警开关6的开关过程形成数据包传给智能芯片2并上传。

通过上述描述，本装置中的报警开关是关键部件，即装置只有在安装时将报警开关按下，才能保证用户在拆除本装置时报警开关6触发弹起动作，并形成报警数据；报警开关6在弹起后整个报警环路都将处于断电状态，震动传感器4、角度传感器5将不会被触发。报警开关6采用单刀双路设计，主要目的是确保装置在未被安装前，报警环路是断开状态，震动传感器4和角度传感器5在运输、安装过程中不会造成误报警并浪费电池电量。

报警开关在装置未安装前处于断开状态，整个设备不向上位平台通讯信息，当装置安装到进户阀门后，报警开关利用阀门搬把位置突出部位将弹簧报警开关按下，利用绑绳绑缚固定，使设备处于闭合状态，智能芯片接受闭合信号，并向上位平台发送状态信息。上位平台通过接收到报警开关6的闭合或断开数据及传感器的触发或休眠数据可判断设备是否被拆除、移动、旋转等，进而判断用户阀门是否被操作，是否有窃热行为发生。

本装置采用的上传协议均为NB-IOT各运营商的标准协议，不存在未公开代码程序。

参阅图5程序流程图。本发明装置需在智能芯片中编写报发程序，其流程如下：装置在通讯卡开通后，第一次按下报警开关时，会将装置信息向上位发送报文，包含设备ID、包长、包类型、时间、信号强度、电压、固件版本、硬件版本、校验位等。上位接到信息后会下发应答包，包括设备ID、包长度、包类型、服务器IP、端口号、注网次数、注网间隔、消息查询等待间隔、消息查询放弃超时、心跳时间间隔、事件包重发间隔、事件包重发次数、校验位等。接收到应答包，智能芯片进入休眠，如果发送失败，则将相关数据放入缓存，随下次心跳包发送时一起重新发送，数据放入缓存后，智能芯片进入休眠。发生以下事件时，智能芯片会被唤醒，即震动传感器和角度传感器被接通时形成的震动事件、报警开关安装和拆除时形成的安装事件和拆除事件、智能芯片自唤醒的心跳包，上述事件均会使智能芯片被唤醒。震动事件、安装事件、拆机事件形成的震动包、安装包、拆除包直接向上位报送，报送成功上位判断是否应答，后进入休眠，如果没有上传，则将数据放入缓存，之后休眠。每天向上位发送的心跳包，主要判断装置的工作状态，心跳包包括设备ID、包长、包类型、缓存消息数、时间、设置反馈、信号强度、电压、固件版本、硬件版本、校验位等，心跳包发送前，由智能芯片检查缓存内是否有缓存包事件，有则发送缓存包，没有则直接发送心跳包，发送完毕进入休眠状态。缓存包包含设备ID、包长、包类型、事件1类型、事件1时间、事件2类型、事件2时间、事件3类型、事件3时间、当前时间、信号强度、电池电压、固件版本、硬件版本、校验位等。

参阅图3，远程报警防窃热装置整体设备为圆柱体，柱体上方有外沿，外沿设有阀门搬把卡口，用于固定阀门扳手的转动，柱体上方的中心部位设有弹簧报警开关，开关高度不高于外沿高度。此外形设计可以适用目前各种形式的进户阀门绑固。

Claims (2)

1.一种远程报警防窃热装置，其特征在于：包括电池(1)、智能芯片(2)、NB-IOT通讯模组(3)、震动传感器(4)、角度传感器(5)和报警开关(6)；

所述电池(1)与智能芯片(2)、NB-IOT通讯模组(3)串联连接组成通讯环路，由电池(1)为智能芯片(2)提供不间断连续电源；

所述智能芯片(2)具备自休眠和自唤醒功能，当智能芯片(2)接收到报警开关(6)的断开或闭合、震动传感器(4)及角度传感器(5)被触发的信息而被唤醒后，智能芯片(2)会通过电信运营商的协议将收集到的数据包由NB-IOT通讯模组(3)向上位平台上传；所述智能芯片(2)与报警开关(6)、并联的震动传感器(4)和角度传感器(5)串联连接，组成报警环路，此环路具备两条报警线路：

第一条报警线路是智能芯片(2)的一个唤醒管脚与报警开关(6)的行程导通开关线路相连，当报警开关(6)每次断开或闭合时，都将唤醒智能芯片(2)并上传数据包，即报警开关在弹起和按下时环路均处于断开状态，但在下按和弹起过程中会接通电路，此电路接通的过程就是报警过程，智能芯片的唤醒管脚会被接通的电流唤醒，并形成数据包上传；

第二条报警线路是智能芯片(2)的另一个唤醒管脚与报警开关(6)的正常开关线路、并联的震动传感器(4)和角度传感器(5)串联连接，此条报警线路工作的前提是报警开关(6)处于闭合状态，外界的拆除、旋转操作触发震动传感器(4)或角度传感器(5)导通，智能芯片(2)被唤醒并上传数据包。

2.根据权利要求1所述的一种远程报警防窃热装置，其特征在于： 所述远程报警防窃热装置设置在设备外壳(7)内，所述设备外壳(7)为圆柱体，圆柱体 上方设有外沿(10)，外沿设有阀门执行机构卡口，用于防止阀门执行机构的转动，报警开关 (6)设置在圆柱体的中心部位，报警开关(6)高度不高于外沿高度。

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