CN110732109B - 一种船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置 - Google Patents

一种船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，包括数据采集模块、报警器、控制系统和上位机，适用于船用消防灭火钢瓶压力自动化检测、报警及控制，节约人工成本，消除人工巡检的安全隐患。本发明可实现对消防灭火钢瓶压力实时监测显示，自动判断超压、低压并上报警情及其地址，定位准确快速，可实现自动化监测管理。

Description

一种船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置
技术领域
本发明涉及消防技术领域，尤其涉及一种船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置。
背景技术
船用消防灭火钢瓶是消防领域用于储存各类有压气体或液体的装置，其内部通常需维持在一定的压力范围内才能保证实施有效灭火，否则不但无法保证实施有效灭火，还会存在安全隐患。目前船用消防灭火钢瓶压力的监测方式大部分是采用安装指针式压力表，并安排人工定期巡检：目测压力表指针所指示的位置，指示绿色区域即为合格；处于红色去即为不合格，必须马上做更换或其他维护工作。这样的人工巡检方式如果安排过密，人工成本大大增加，过于稀疏又不能及时有效的排除隐患；而且由于人工操作存在不可确定的失误因素，不能达到令人满意的效果。为保障船用消防灭火钢瓶始终处于有效实施灭火的压力状态，同时减少人工成本和排除人为疏忽的安全隐患，实现自动化监测管理，提出一种新型消防灭火钢瓶压力自动化监测装置。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种可实现消防灭火钢瓶压力自动化监测管理的装置，采用如下技术方案：
一种船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，包括：数据采集模块、报警器、控制系统、上位机；
所述数据采集模块包括灭火钢瓶ID、用以检测灭火钢瓶内部实时压力的压力传感器、用于确定灭火钢瓶位置的定位装置、和用以传送所述数据采集模块所采集数据和接收所述控制系统控制指令的第一通讯模块，均与所述控制系统连接；
所述报警器采用声光报警器和/或语音报警器，在灭火钢瓶内部压力出现异常时发出警报，所述报警器与所述控制系统连接；
所述控制系统包括第二通信模块、数据分析模块、数据存储与显示模块、用户管理模块、设备管理模块、控制模块、电源模块；所述数据分析模块对所述数据采集模块采集的钢瓶ID、压力、位置实时数据信息进行分析处理，管理所述实时数据信息负载时的安全性；所述数据存储与显示模块对所述获取灭火钢瓶的实时数据进行存储、统计和显示；所述第二通信模块用以接收所述数据采集模块所采集数据、传送控制指令和与所述上位机通信，采用Zigbee模块、EnOcean模块、Z-Wave模块、4G通信模块或WIFI模块中的一种或多种；所述控制模块控制所述第二通信模块、数据分析模块、数据存储与显示模块、用户管理模块、设备管理模块进行相应的操作，所述电源模块为所述控制系统供电；所述用户管理模块，用于控制登陆权限和查看所述实时数据信息权限；所述设备管理模块，用于管理所述数据采集模块；
所述上位机与所述控制系统连接，用于显示所述灭火钢瓶的实时数据信息，工作人员通过所述上位机登录控制系统查看所述实时数据信息。
本发明适用于船用消防灭火钢瓶压力自动化检测、报警及控制，节约人工成本，消除人工巡检的安全隐患。采用压力传感器和自动化的检测、控制及报警，实现对船用消防灭火钢瓶压力自动化监测。
进一步地，所述电源模块采用可充电电池，能长时间持续供电。
进一步地，本发明的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，还包括用以检测灭火钢瓶内部实时温度的温度传感器。
进一步地，本发明的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，还包括用以检测灭火钢瓶内部药剂实时液位的液位传感器。
进一步地，所述压力传感器、或温度传感器、或液位传感器通过信号中转箱与所述控制系统连接，准确传输灭火钢瓶状态信息信号。
进一步地，所述信号中转箱通过4～20mA模拟信号与所述压力传感器电连接。
进一步地，所述信号中转箱将接收到的压力传感器、或温度传感器、或液位传感器发出的模拟信号进行抗干扰、滤波、A/D转换处理转换为数字信号，通过光纤与所述控制系统连接。
进一步地，所述控制模块采用PLC、DCS、单片机、智能控制器中的任意一种，实时性强，可靠性高。
进一步地，所述上位机包括用于记录历史监测数据的信息存储器、具有交互功能的信息显示屏，工作人员通过该信息显示屏获取灭火钢瓶的状态数据信息。
进一步地，所述控制模块将接收到的压力数据进行算术平均运算，再乘以比例因子，得到最终压力值；将其与预设的正常压力上限、下限进行比较得到压力状态，若大于上限则发出超压警报，若小于下限则发出低压警报，若介于上限和下限之间则正常。
进一步地，在实时液位小于预设液位时，所述控制模块控制所述报警器发出液体不足警报；在实时温度大于预设温度时，所述控制模块控制所述报警器发出温度过高警报。
进一步地，还包括按键输入模块，与所述控制模块的输入端口连接，用于对所述灭火钢瓶的地址、比例因子及管理权限密码进行设置。
所述地址用于区分安放在不同地点的消防灭火钢瓶，可准确快速定位和方面管理，与所述灭火钢瓶ID配套使用，作为备用方案。所述比例因子是根据消防灭火钢瓶工作压力类型不同设置相应的比例因子，使本装置具有更广泛的应用。
本发明可取得如下有益效果：
1、本发明可实现对消防灭火钢瓶压力实时监测显示，自动判断超压、低压并上报警情及其地址，定位准确快速，可实现自动化监测管理。
2、本发明无需安排人工定期巡检，可消除人工疏忽的安全隐患，节约人力成本。
3、所述比例因子可根据消防灭火钢瓶工作压力类型不同设置相应的比例因子，使本发明具有更广泛的应用。
4、本发明能够及时的对消防设备的状况进行更新，便于了解消防设备的状态，做出及时调整。
5、本发明的装置具有操作简单、易于控制、可靠性高、成本低的特点。。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的压力数据处理流程图；
图3是本发明实施例的系统控制流程图；
附图标记说明：灭火钢瓶1，灭火钢瓶ID 11，压力传感器12，定位装置13，第一通讯模块14，温度传感器15，液位传感器16，信号中转箱2，控制系统3，第二通信模块31，数据分析模块32，数据存储与显示模块33，用户管理模块34，设备管理模块35，电源模块36，控制模块37，上位机4，信息存储器41，信息显示屏42，报警器5。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的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。
实施例1：
如图1所示，一种船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，包括：数据采集模块、报警器5、控制系统3和上位机4。其中，数据采集模块1包括灭火钢瓶ID 11、用以检测灭火钢瓶1内部实时压力的压力传感器12、用于确定灭火钢瓶1位置的定位装置13、和用以传送数据采集模块所采集数据和接收控制系统3控制指令的第一通讯模块14，均与控制系统3连接，其中第一通讯模块14采用Zigbee模块。报警器5采用声光报警器，在灭火钢瓶1内部压力出现异常时发出声音警报并且亮起警示灯，报警器5与控制系统3连接。在灭火钢瓶上安装报警器，在出现异常情况时，能够及时找到故障灭火钢瓶，进一步起到定位的作用。
控制系统3包括第二通信模块31、数据分析模块32、数据存储与显示模块33、用户管理模块34、设备管理模块35、电源模块36、控制模块37。其中，数据分析模块32对数据采集模块采集的钢瓶ID、压力、位置实时数据信息进行分析处理，管理实时数据信息负载时的安全性；数据存储与显示模块33对获取的灭火钢瓶1的实时数据进行存储、统计和显示；第二通信模块31用以接收数据采集模块所采集数据、传送控制指令和与上位机4通信，采用Zigbee模块；控制模块37采用PLC控制器，控制第二通信模块31、数据分析模块32、数据存储与显示模块33、用户管理模块34、设备管理模块35进行相应的操作；电源模块36的输入端外接直流24V电源，完成电压转换，为控制系统3供电；用户管理模块34用于控制登陆权限和查看实时数据信息权限；设备管理模块35用于管理数据采集模块。
压力传感器12设置于消防灭火钢瓶内，将压力信号转换为电压信号，输出电压信号经比例放大路、A/D转换电路送至控制系统3的SPI总线输入端。控制系统3将压力值与预设的正常压力范围上限、下限进行比较得到压力状态，若大于上限则报警器5发出超压警报，若小于下限则报警器5发出低压警报，若介于上限和下限之间则正常。上位机4与控制系统3连接，用于显示灭火钢瓶1的实时数据信息，工作人员通过上位机4登录控制系统3查看灭火钢瓶1内压力是否正常。
本发明适用于船用消防灭火钢瓶压力自动化检测、报警及控制，节约人工成本，消除人工巡检的安全隐患。采用压力传感器和自动化的检测、控制及报警，实现对船用消防灭火钢瓶压力自动化监测。
实施例2：
本实施例的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，在实施例1的基础上，压力传感器12通过4～20mA模拟信号与信号中转箱2电连接，信号中转箱2将接收到的压力传感器12发出的模拟信号进行抗干扰、滤波、A/D转换处理转换为数字信号，通过光纤与控制系统3连接，准确传输灭火钢瓶1状态信息信号。第一通信模块14和第二通信模块31均采用EnOcean模块，电源模块36采用可充电电池，能长时间持续供电。报警器5采用语音报警器，灭火钢瓶1内部压力超出上限或低于下限时时发出语音警报。控制模块37采用DCS控制器，实时性强，可靠性高。
实施例3：
本实施例的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，在实施例2的基础上，还包括用以检测灭火钢瓶1内部实时温度的温度传感器15，与压力传感器12均通过4～20mA模拟信号与信号中转箱2电连接，信号中转箱2将接收到的压力传感器12和温度传感器15发出的模拟信号进行抗干扰、滤波、A/D转换处理转换为数字信号，通过光纤与控制系统3连接，准确传输灭火钢瓶1压力和温度信息信号。在实时温度大于预设温度时，控制模块37控制报警器5发出温度过高警报。第一通信模块14和第二通信模块31均采用Zigbee模块和Z-Wave模块，控制模块37采用单片机，体积小、质量轻、价格便宜，输入输出接口简单。上位机4包括用于记录历史监测数据的信息存储器41、具有交互功能的信息显示屏42，工作人员通过该信息显示屏42获取灭火钢瓶的各项状态数据信息。
实施例4：
本实施例的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，在实施例3的基础上，还包括用以检测灭火钢瓶内部药剂实时液位的液位传感器16，同样的，通过4～20mA模拟信号与信号中转箱2电连接，信号中转箱2将接收到的液位传感器16发出的模拟信号进行抗干扰、滤波、A/D转换处理转换为数字信号，通过光纤与控制系统3连接，准确传输灭火钢瓶1液位信息信号。报警器5采用声光报警器，在实时液位小于预设液位时，控制模块37控制报警器5发出液体不足警报。第一通信模块14和第二通信模块31均采用WIFI模块和Z-Wave模块，控制模块37采用智能控制器，实时性强，可靠性高。
实施例5：
本实施例的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，在实施例3的基础上，还包括按键输入模块38，与控制模块37的输入端口连接，用于对灭火钢瓶1的地址、系统比例因子及管理权限密码进行设置；长按3秒按键输入模块38，控制系统3进入设置模式，数据存储与显示模块33显示相应的地址、比例因子或管理权限密码，完成设置后，恢复显示最终压力值。其中，地址用于区分安放在不同地点的消防灭火钢瓶，可准确快速定位和方面管理，与所述灭火钢瓶ID配套使用，作为备用方案。比例因子是根据消防灭火钢瓶工作压力类型不同设置相应的比例因子，使本装置具有更广泛的应用。第一通信模块14和第二通信模块31均采用EnOcean模块、Z-Wave模块和4G通信模块，控制模块37采用PLC控制器，信号处理时间短，速度快，实时性强，可靠性高，安装简单，质优价廉。
本实施例的压力数据处理流程如图2所示，控制模块37将接收到的压力数据进行算术平均运算，再乘以比例因子，得到最终压力值；将其与预设的正常压力上限、下限进行比较得到压力状态，若大于上限则发出超压警报，若小于下限则发出低压警报，若介于上限和下限之间则正常。
本实施例的控制系统控制流程如图3所示，系统初始化后，先判断是否进入设置模式，若是，则先验证密码，密码正确方可进行地址和比例因子设置。在退出设置模式后，系统进入数据处理及控制阶段，控制上位机4显示压力值、温度和液位数据，控制第二通信模块31输出与压力值、温度和液位数据相应的电流信号，若出现压力、温度或液位数据异常，向报警器5发出报警信号，并通过第二通信模块31向上位机4发送串口数据，也可通过第二通信模块31接收来自上位机4的控制命令，实现自动监测控制。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，其特征在于，包括：数据采集模块、报警器、控制系统、上位机和按键输入模块；
所述数据采集模块包括灭火钢瓶ID、用以检测灭火钢瓶内部实时压力的压力传感器、用于确定灭火钢瓶位置的定位装置、和用以传送所述数据采集模块所采集数据和接收所述控制系统控制指令的第一通讯模块，均与所述控制系统连接；
所述报警器采用声光报警器和/或语音报警器，在灭火钢瓶内部压力出现异常时发出警报，所述报警器与所述控制系统连接；
所述控制系统包括第二通信模块、数据分析模块、数据存储与显示模块、用户管理模块、设备管理模块、控制模块、电源模块；所述数据分析模块对所述数据采集模块采集的钢瓶ID、压力、位置实时数据信息进行分析处理，管理所述实时数据信息负载时的安全性；所述数据存储与显示模块对所述获取灭火钢瓶的实时数据进行存储、统计和显示；所述第二通信模块用以接收所述数据采集模块所采集数据、传送控制指令和与所述上位机通信，采用Zigbee模块、EnOcean模块、Z-Wave模块、4G通信模块或WIFI模块中的一种或多种；所述电源模块为所述控制系统供电；所述用户管理模块，用于控制登陆权限和查看所述实时数据信息权限；所述设备管理模块，用于管理所述数据采集模块；所述控制模块控制所述第二通信模块、数据分析模块、数据存储与显示模块、用户管理模块、设备管理模块进行相应的操作，所述控制模块将接收到的压力数据进行算术平均运算，再乘以比例因子，得到最终压力值；将其与预设的正常压力上限、下限进行比较得到压力状态，若大于上限则发出超压警报，若小于下限则发出低压警报，若介于上限和下限之间则正常；
所述上位机与所述控制系统连接，用于显示所述灭火钢瓶的实时数据信息，工作人员通过所述上位机登录控制系统查看所述实时数据信息，所述上位机包括用于记录历史监测数据的信息存储器、具有交互功能的信息显示屏；
所述按键输入模块与所述控制模块的输入端口连接，用于对所述灭火钢瓶的地址、比例因子及管理权限密码进行设置，所述比例因子是根据消防灭火钢瓶工作压力类型不同设置相应的比例因子；
控制流程为：系统初始化后，先判断是否进入设置模式，若是，则先验证密码，密码正确方可进行地址和比例因子设置；在退出设置模式后，系统进入数据处理及控制阶段，控制上位机显示压力值数据，控制第二通信模块输出与压力值数据相应的电流信号，若出现压力数据异常，向报警器发出报警信号，并通过第二通信模块向上位机发送串口数据，或通过第二通信模块接收来自上位机的控制命令，实现自动监测控制；
所述压力传感器、温度传感器或液位传感器通过信号中转箱与所述控制系统连接，所述信号中转箱通过4～20 mA模拟信号与所述压力传感器、温度传感器或液位传感器电连接；所述信号中转箱将接收到的压力传感器、温度传感器或液位传感器发出的模拟信号进行抗干扰、滤波、A/D转换处理转换为数字信号，通过光纤与所述控制系统连接。
2.如权利要求1所述的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，其特征在于，所述电源模块采用可充电电池。
3.如权利要求1所述的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，其特征在于，还包括用以检测灭火钢瓶内部实时温度的温度传感器，和/或用以检测灭火钢瓶内部药剂实时液位的液位传感器。
4.如权利要求1所述的船用消防灭火钢瓶压力自动化监测装置，其特征在于，所述控制模块采用PLC、DCS、单片机或智能控制器。
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