CN111636516A - 一种多功能智能消火栓 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能智能消火栓，包括：消火栓本体：包括栓体、通过撞裂环设置在栓体上的栓身、可拆卸的安装在栓身顶部的栓帽以及设置在栓身内上部与栓帽形成空间内的智能监测器，所述的智能监测器包括机盒以及安装在机盒上的物联网模块、所述的物联网模块包括设置在电路板上依次连接的用以采集消火栓状态信号的信号采集器、中央处理器和通讯模组；控制云平台：通过NB‑IOT或4G的方式与通讯模组实现通讯；监测终端：与控制云平台通信，包括WEB客户端和手机客户端。与现有技术相比，本发明具有多功能、检测消火栓的开启与关闭和开度、监测输水和漏水状态、监测管网压力、低功耗等优点。

Description

一种多功能智能消火栓
技术领域
本发明涉及消防器材技术领域，尤其是涉及一种多功能智能消火栓。
背景技术
消火栓是城市建设中的重要消防设施，可以直接接水带、水枪实施灭火，确保城市消防安全，消火栓通常分布区域广且数量多，很容易遭受破坏和非法使用，而现有的消火栓由于缺乏智能监测功能，当消火栓遭受破坏和非法使用或供水管网没水或水压不足时，消火栓管理部门无法及时了解现场消火栓的状态，并作相应的处理，当发生火灾时，若消火栓不能正常使用将会错失救火良机，导致重大火灾损失。另外，现有的消火栓由于缺乏智能监测功能，不能实现事件触发报警和故障报警功能，其巡检工作需要投入大量的人力物力。
现有技术通常只能监测消火栓是否被开启或关闭，不能监测消火栓开启与关闭的过程以及相应的开度，并且对消火栓开启时是否有水输出没有专门的监测元件，也没有消火栓状态自检功能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多功能智能消火栓。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种多功能智能消火栓，包括：
消火栓本体：包括栓体、通过撞裂环设置在栓体上的栓身、可拆卸的安装在栓身顶部的栓帽以及设置在栓身内上部与栓帽形成空间内的智能监测器，所述的智能监测器包括机盒以及安装在机盒上的物联网模块、所述的物联网模块包括设置在电路板上依次连接的用以采集消火栓状态信号的信号采集器、中央处理器和通讯模组；
控制云平台：通过NB-IOT或4G的方式与通讯模组实现通讯；
监测终端：与控制云平台通信，包括WEB客户端和手机客户端。
消火栓顶部的阀轴穿过机盒中心的通孔后通过螺杆与阀杆上端连接，阀杆下端与阀瓣连接，带动阀瓣上下运动实现消火栓的启闭。
所述的智能监测器还包括消防管网供水压力监测单元、栓帽开合监测单元、消火栓开度监测单元、振动检测单元以及液位监测单元。
所述的消防管网供水压力监测单元包括通过螺纹安装在阀瓣上的压力开关或压力传感器以及用以保护压力开关或压力传感器的保护罩，所述的保护罩设置在阀杆下端与阀瓣之间，所述的压力开关通过压力开关电缆穿过阀杆内部与信号采集器连接。
所述的栓帽开合监测单元包括安装在机盒边缘上端的栓帽微动开关，所述的栓帽微动开关与信号采集器连接，当栓帽盖上时压住栓帽微动开关的触点实现栓帽松动、开启和损坏的监测。
所述的消火栓开度监测单元包括套设在阀轴上的凸轮、随凸轮突出部转动触发的触发弹簧、相对设置在触发弹簧两侧的阀轴正转微动开关和阀轴反转微动开关，所述的阀轴正转微动开关和阀轴反转微动开关分别与信号采集器连接，当阀轴转动时带动凸轮转动，凸轮突出部带动触发弹簧转动从而触发阀轴正转微动开关或阀轴反转微动开关实现消火栓开度的监测。
所述的振动检测单元包括设置在电路板上的振动开关，所述的振动开关与信号采集器连接。
所述的液位监测单元包括通过螺母固定安装在栓身内顶部的液位开关，所述的液位开关与信号采集器连接，用以监测消火栓开启时是否有水输出以及消火栓在关闭的情况下是否出现漏水现象。
所述的通讯模组采用NB-IOT/4G通讯模块，所述的物联网模块上还设有用以身份识别和定位的二维码。
所述的栓身开设有三个取水口和一个排水口，三个取水口分别为一个Φ100取水口两个Φ65取水口，所述的取水口上还设有取水口闷盖，所述的排水口设置在撞裂环下方。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的多功能智能消火栓，不仅能检测消火栓的开启与关闭，准确获取消火栓在开启与关闭过程中相应的开度值，还能监测消火栓在开启时是否有水输出以及在关闭状态下是否出现故障漏水现象，另外，当管网压力低于国标规定的最低消防管网供水压力值0.14MPa时，压力开关向监控平台发出管网压力低的报警信号。
本发明采用的压力开关属于无源元件其工作时自身不消耗电能，与通过有源元件的压力传感器监测管网压力相比更加节能环保，电池使用寿命更长。
同时该智能消火栓还具有状态自检功能，能定时向监控平台发出消火栓状态信息，以便消火栓管理人员及时了解消火栓的状态。
附图说明
图1为本发明实施例的多功能智能消火栓剖视结构图。
图2为本发明实施例的多功能智能消火栓的智能检测器立体结构图。
图3为本发明实施例的多功能智能消火栓监测系统工作原理框图。
图中标记说明：
1、栓帽，2、智能监测器，3、螺杆，4、液位开关，5、Φ100取水口，6、取水口闷盖，7、栓身，8、撞裂环，9、排水口，10、栓体，11、阀瓣，12、推力弹簧，13、阀座，14、保护罩，15、压力开关，16、压力开关电缆线，17、阀杆，18、电缆锁头，19、Φ65取水口，20、机盒，21、栓帽微动开关，22、阀轴正转微动开关，23、智能物联网模块，24、天线，25、阀轴，26，电池组，27、凸轮，28、阀轴反转微动开关，29、触发弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供一种多功能智能消火栓，包括栓体10和通过撞裂环8固定在栓体10上的栓身7、与通过自身螺纹固定在栓身7顶端的栓帽1以及设置在栓身7顶部栓帽1内的智能监测器2，智能监测器2包括机盒20以及设置在机盒10上的智能物联网模块、栓帽微动开关21、阀轴正转微动开关22、阀轴反转微动开关28、触发弹簧29及电池组26，机盒20为一圆形盒体，且固定在栓身7上端顶部，机盒10内设有电池组26、智能物联网模块23、触发弹簧29及微动开关的安装基座。
智能物联网模块23分别与液位开关4、栓帽微动开关21、阀轴正转微动开关22、阀轴反转微动开关28以及压力开关15连接，并通过云监控平台与智能终端通信。液位开关15安装在消火栓栓身7内，并用螺母固定在栓身顶部。
该多功能智能消火栓还包括安装在消火栓栓身7顶端的阀轴25以及安装在阀轴25上的凸轮27，阀轴25通过螺杆3与阀杆17连接，并带动阀杆17上下运动，阀杆17下端的阀瓣11跟随阀杆17一起上下运动实现对消火栓的起闭控制，凸轮27其外圆上均匀的分布着六个凸块，在阀轴25转动时，凸轮跟随阀轴25一起旋转，在阀轴25顺时针或逆时针旋转时，凸轮27外圆上的凸块都会触碰安装在机盒上的触发弹簧29，该触发弹簧29就会触碰阀轴正转微动开关22或阀轴反转微动开关28。智能物联网模块内的累加器会自动记录每个微动开关所触发的次数，并通过次数与凸起数计算开启的开度，在保护罩14内的压力开关15，该压力开关15通过自身的螺纹固定阀瓣11上，其压力开关电缆16穿过阀杆17与智能物联网模块连接，用来检测管网压力。消火栓侧壁上开设的两个Φ65取水口19和闷盖以及一个Φ100的取水口5和闷盖，还包括一个在撞裂环8下方开设在消火栓侧壁上的排水口9。
栓帽微动开关21安装在机盒20边缘的上端，且与智能物联网模块连接，当栓帽1盖上时向下压住栓帽微动开关21的触点，当栓帽1出现松动、打开、损坏时，栓帽1无法正常压住栓帽微动开关21的触点，则可以用来监测消火栓的栓帽是否松动或被打开或损坏。
智能物联网模块包括设置在电子线路板上的中央处理器、信号采集器、通讯模组和振动开关，中央处理器通过信号采集器分别与液位开关4、栓帽微动开关21、阀轴正转微动开关22、阀轴反转微动开关28、压力开关15和振动开关连接，并且通过无线通讯模块与云监控平台通信。
实施例1：
如图1-2所示，本例中的多功能智能消火栓，其智能监测器2安装在消火栓栓身7的顶端的栓帽1内包括：机盒20、栓帽微动开关21、阀轴正转微动开关22、智能物联网模块23、天线24、阀轴25、电池组26、凸轮27、阀轴反转微动开关28、触发弹簧29及电路板内置的振动开关；
智能监测系统终端包括：WEB客户端和手机客户端。
当安装在消火栓栓身7顶部的阀轴25转动时会带动安装在阀轴25上的凸轮27转动时，在凸轮27的外圆上均匀的分布着六个凸块，在阀轴25顺时针或逆时针转动时，凸轮27上的凸块都会触碰安装在机盒20上的触发弹簧29，触发弹簧29就会触碰阀轴正转微动开关22或阀轴反转微动开关28，智能物联网模块23根据所触发的微动开关不同，来判别消火栓阀轴25的转动方向从而判别消火栓是开启还是关闭，并记录的微动开关所触发的次数，从而计算出消火栓的相应开度值。
具体的，当阀轴25顺时针转动，触发弹簧29触发阀轴正转微动开关22，智能物联网模块23会自动记录微动开关22所触发的次数，微动开关22每触发一次智能物联网模块23的中央处理器的累加器会自动减一，当阀轴25逆时针转动时，触发弹簧29触发阀轴反转微动开关28，微动开关28每触发一次智能物联网模块23的中央处理器的累加器会自动加一，累加器中微动开关所触发次数的最小值为零。将消火栓由全关开启到全开位置，中央处理器的累加器中会产生一个微动开关所触发次数的最大值。中央处理器将这个最大值作为消火栓全开位置的开度值，其开度值为100％，将微动开关所触发次数的最小值0作为消火栓的全关位置的开度值，其余位置的开度值依次按百分比计算，消火栓在开启或关闭操作时，智能物联网模块23会将其中央处理器计算出的消火栓的开度值上传到控制云平台，这样控制云平台就可及时获取消火栓开启或关闭到任意位置的开度值。
本例中的智能监测器，还可以用于监测其它阀门阀轴的转动方向及转动过程从而计算出该阀门的开度值。
本例中，液位开关4安装在消火栓栓身7内穿过其顶部并用螺母固定，通过液位开关4来监测消火栓开启是否有水输出以及消火栓在关闭的情况下是否有漏水现象，当逆时针转动阀轴25开启消火栓时，若液位开关4动作，则表示消火栓在开启时有水输出，同时也表示消火栓的供水管网正常，智能物联网模块23会向控制云平台发出消火栓开启使用取水正常的信息；若液位开关4不动作，则表示消火栓在开启时没水输出，同时也表示消火栓的供水管网异常，智能物联网模块23会向控制云平台发出消火栓开启使用取水异常的信息；在消火栓处于关闭的情况下，若液位开关4动作，则表示消火栓有故障漏水现象，智能物联网模块23会向控制云平台发出消火栓漏水的报警信息。
压力开关15设置在保护罩14内，该压力开关15通过自身的螺纹固定阀瓣11上，压力开关电缆16穿过阀杆17内部，然后由阀杆17的上端穿出，并通过电缆锁头18固定在阀杆17上端，再从栓身7内部顶端穿出，进入智能监测器2与智能物联网模块23连接，用来检测管网压力，当管网压力低于国标规定的0.14MPa时，压力开关15动作，智能物联网模块23接到动作信号后，向平台发出管网压力低的报警信号。
本例中的智能监测器2还包括安装在机盒20边缘上端的一个栓帽微动开关21，该微动开关21与消火栓的栓帽1接触，用于监测栓帽1是否松动或损坏，并将信号送给智能物联网模块23来监测智能监测器2是否被破坏。
本例中的智能监测器2的智能物联网模块23的电路板上内置一个振动开关，当消火栓受到撞击时，智能物联网模块23，发送消火栓被碰撞的报警信号。
智能物联网模块23上还设有用以身份识别的二维码，通过扫描二维码，实现身份识别与定位功能。
如图3所示，智能物联网模块包括：信号采集器、中央处理器、通信模组。其中，信号采集器，用于采集液位开关4、栓帽微动开关21、阀轴正转微动开关22、阀轴反转微动开关28、压力开关15和振动开关的信号。由于消火栓使用频率非常低，如果长期没有事件触发其采集器的采集端口是否正常无法保证，因此，本例中的信号采集器还具有采集端口自检功能；中央处理器，主要分析处理信号采集器所采集的信号，来判断消火栓所处的状态。然后将结果送给通信模组。通信模组，用于将中央处理器处理后的数据发送到控制云平台。然后通过客户端的配套软件进行信息查询。客户端，包括：WEB客户端和手机客户端，WEB客户端不仅能进行数据信息查询，还能对数据进行进一步分析，能实现对消火栓进行科学管理；手机客户端用于数据信息查询和数据上传。
实施例2：
本例中的多功能智能消火栓，在实施例1的基础上将安装在消火栓阀瓣11上的压力开关15替换成压力传感器，通过压力传感器来监测管网压力，因压力传感器能检测到管网的具体压力值，并将所检测的管网压力值通过智能物联网模块23发送到监控平台，这样平台可将所设置低压报警值与管网压力的实际检测值进行比较，当检测到低于平台报警设置值时，平台发出报警信号。
本发明的多功能智能消火栓能获取消火栓的开度值，就可以根据管网压力值和消火栓的开度值以及消火栓的开启使用时间估算消火栓的用水量，为消火栓的用水管理提供数据支持。

Claims (10)

1.一种多功能智能消火栓，其特征在于，包括：
消火栓本体：包括栓体(10)、通过撞裂环(8)设置在栓体(10)上的栓身(7)、可拆卸的安装在栓身(7)顶部的栓帽(1)以及设置在栓身(7)内上部与栓帽(1)形成空间内的智能监测器(2)，所述的智能监测器(2)包括机盒(20)以及安装在机盒(20)上的物联网模块(23)、所述的物联网模块(23)包括设置在电路板上依次连接的用以采集消火栓状态信号的信号采集器、中央处理器和通讯模组；
控制云平台：通过NB-IOT或4G的方式与通讯模组实现通讯；
监测终端：与控制云平台通信，包括WEB客户端和手机客户端。
2.根据权利要求1所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，消火栓顶部的阀轴(25)穿过机盒(20)中心的通孔后通过螺杆(3)与阀杆(17)上端连接，阀杆(17)下端与阀瓣(11)连接，带动阀瓣上下运动实现消火栓的启闭。
3.根据权利要求2所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，所述的智能监测器(2)还包括消防管网供水压力监测单元、栓帽开合监测单元、消火栓开度监测单元、振动检测单元以及液位监测单元。
4.根据权利要求3所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，所述的消防管网供水压力监测单元包括通过螺纹安装在阀瓣(11)上的压力开关(15)或压力传感器以及用以保护压力开关(15)或压力传感器的保护罩(14)，所述的保护罩(14)设置在阀杆(17)下端与阀瓣(11)之间，所述的压力开关(15)通过压力开关电缆(16)穿过阀杆(17)内部与信号采集器连接。
5.根据权利要求3所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，所述的栓帽开合监测单元包括安装在机盒(20)边缘上端的栓帽微动开关(21)，所述的栓帽微动开关(21)与信号采集器连接，当栓帽(1)盖上时压住栓帽微动开关(21)的触点实现栓帽松动、开启和损坏的监测。
6.根据权利要求3所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，所述的消火栓开度监测单元包括套设在阀轴(25)上的凸轮(27)、随凸轮(27)突出部转动触发的触发弹簧(29)、相对设置在触发弹簧(29)两侧的阀轴正转微动开关(22)和阀轴反转微动开关(28)，所述的阀轴正转微动开关(22)和阀轴反转微动开关(28)分别与信号采集器连接，当阀轴(25)转动时带动凸轮(27)转动，凸轮(27)突出部带动触发弹簧(29)转动从而触发阀轴正转微动开关(22)或阀轴反转微动开关(28)实现消火栓开度的监测。
7.根据权利要求3所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，所述的振动检测单元包括设置在电路板上的振动开关，所述的振动开关与信号采集器连接。
8.根据权利要求3所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，所述的液位监测单元包括通过螺母固定安装在栓身(7)内顶部的液位开关(4)，所述的液位开关(4)与信号采集器连接，用以监测消火栓开启时是否有水输出以及消火栓在关闭的情况下是否出现漏水现象。
9.根据权利要求1所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，所述的通讯模组采用NB-IOT/4G通讯模块，所述的物联网模块(23)上还设有用以身份识别和定位的二维码。
10.根据权利要求1所述的一种多功能智能消火栓，其特征在于，所述的栓身(7)开设有三个取水口和一个排水口(9)，三个取水口分别为一个Φ100取水口(5)和两个Φ65取水口(19)，所述的取水口上还设有取水口闷盖(6)，所述的排水口(9)设置在撞裂环(8)下方。
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