CN111643846A - 一种基于物联网的消火栓智能监测装置 - Google Patents
一种基于物联网的消火栓智能监测装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于物联网的消火栓智能监测装置，包括：前端监测单元、中央数据处理及调用单元、故障实时监查单元、异常警示单元、身份验证单元和远程终端监控单元；前端监测单元用于检测消火栓的阀位开度、实时水压和位置定位；中央数据处理及调用单元用于对各个消火栓的检测到的数据进行周期性轮循接收并将接收的数据信息与设定的标准参数阈值进行比较判定后输出；故障实时监查单元用于检测装置是否存在电路故障及人为恶意损坏的状况；异常警示单元用于接收异常判定结果并进行报警类型分析和报警消火栓定位；身份验证单元用于操作人员身份验证防止恶意盗水，本发明安全可靠，可实现对消火栓的远程监控进行安全报警并对提供最优消防供水方案。
Description
技术领域
本发明涉及消防技术领域，尤其涉及到一种基于物联网的消火栓智能监测装置。
背景技术
由于现代社会人员居住和活动较为密集，若在公共场所发生火灾不及时的救援会造成很大的财产及生命损失，而火灾救援有时需要就近采用水源，公共场所一般都设置有消火栓备用，室外消火栓是设置在建筑物外面消防给水管网上的供水设施，主要供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水实施灭火，是扑救火灾的重要消防设施之一，但消火栓的维护和保养花费许多人力十分不便，且不能对恶意盗水或者损坏公共消火栓的情况进行及时监控，可能会在火灾发生时造成不必要的损失，目前的消火栓虽能实现简单的远程水压监控功能，但不能及时对消火栓的安全及故障状况进行判断，也不能自动对救援需求水压进行预估，因此，设计一种可对消火栓所需水压进行预估并对故障状况进行判断分类且可进行远程集中控制的基于物联网的消火栓智能监测装置十分有意义。
综上所述，如何提供一种安全可靠，可实现对消火栓的远程监控进行安全报警并对提供最优消防供水方案的基于物联网的消火栓智能监测装置，是本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本方案针对上文提到的问题和需求，提出一种基于物联网的消火栓智能监测装置及其水压控制方法，其由于采取了如下技术方案而能够解决上述技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的消火栓智能监测装置，包括：前端监测单元、中央数据处理及调用单元、故障实时监查单元、异常警示单元、身份验证单元和远程终端监控单元；
所述前端监测单元包括消火栓阀位监测模块、消火栓水压监测模块、定位模块、用水水时长统计模块和数据中转模块，所述消火栓阀位监测模块用于检测消火栓的阀位开度，所述消火栓水压监测模块用于检测消火栓的实时静水压和出水压，所述定位模块用于对消火栓进行位置定位以便在火灾发生时选择最优位置的消火栓，所述数据中转模块用于将所述火栓阀位监测模块、所述消火栓水压监测模块、所述定位模块和所述用水水时长统计模块检测到的相关数据信息发送至所述中央数据处理及调用单元；
所述中央数据处理及调用单元包括数据轮循接收模块、数据处理及调用模块和数据校正输出模块，所述数据轮循接收模块用于对各个所述消火栓的检测到的所述相关数据信息进行周期性轮循接收，所述数据处理及调用模块用于将接收的所述相关数据信息与设定的标准参数阈值进行比较判定，所述数据校正输出模块用于将所述相关数据信息和判定结果进行校正输出；
所述故障实时监查单元用于检测装置是否存在电路故障及人为恶意损坏的状况，若存在异常故障则所述故障实时监查单元将异常数据通过所述数据中转模块发送至所述异常警示单元；
所述异常警示单元用于接收所述异常数据和所述数据校正输出模块输出的异常判定结果并根据相关参数进行报警类型分析和报警消火栓定位；
所述身份验证单元包括登录鉴权模块、交互模块和接收终端，所述登录鉴权模块用于操作人员身份验证防止恶意盗水，所述交互模块用于输入现场设施信息并根据所述现场设施信息计算需求水压强度，将所述需求水压强度发送至所述接收终端；
所述远程终端监控单元包括云服务器和关联列表存储模块，所述关联列表存储模块用于将与所述服务器接收到的报警信息、所述相关数据信息与时间戳信息进行关联形成存储列表以便查询，所述身份验证单元与所述云服务器相连。
进一步地，所述故障实时监查单元包括电力检测模块和倾斜及碰撞检测模块，所述电力检测模块用于检测装置电路是否存在短路、漏电和供电电源低电压的情况，所述倾斜及碰撞检测模块用于检测所述消火栓是否存在倾斜和恶意撞击的状况，所述电力检测模块和所述倾斜及碰撞检测模块均与所述数据中转模块相连。
进一步地，所述异常警示单元包括报警信息接收模块、报警类型分析模块、报警类型关联模块、GIS管理模块和报警信息输出模块，所述报警信息接收模块接收所述异常数据和消火栓压力及阀门开度的异常参数并发送给所述报警类型分析模块进行报警类型分析，将分析结果按照功能列表输出至所述报警类型关联模块，所述报警类型关联模块将所述功能列表与所述GIS管理模块进行关联确定报警消火栓的位置然后通过所述报警信息输出模块对报警信息进行输出报警。
进一步地，所述远程终端监控单元还包括用于绘制消防栓报警类型及发生地域关联图表的图表绘制模块和显示终端，所述图表绘制模块和所述显示终端均与所述云服务器相连接。
进一步地，所述现场设施信息包括消火栓与火场范围水平及垂直距离、救援水带阻抗系数和水带长度。
进一步地，所述登录鉴权模块包括登录模块和认证服务器，操作人员通过所述登录模块向所述认证服务器发送身份验证请求，所述登录模块向所述认证服务器发送随机查询共享加密数据；所述认证服务器收到所述查询共享加密数据与存储在所述认证服务器中的密钥及其唯一识别码信息经过鉴权加密算法，生成鉴权响应值进行身份验证并向用户发行访问授权资格；当用户身份验证成功后可通过所述交互模块访问所述云服务器。
进一步地，根据消火栓与火场范围水平及垂直距离和水带参数计算需求水压强度；并根据需求水压强度和增压泵前后压差，判断是否需要增开补压泵，若需要，则按预设功率开启补压泵并实时监测所述稳压泵的频率并依据所述补压泵与所述稳压泵的频率关系调整所述补压泵的频率。
进一步地，所述计算需求水压强度包括：根据公式Hb＝(SnHd+Hq+H1)/r计算消火栓所需压力，其中，Hb为消火栓水泵出口所需压力，Hq为水枪喷嘴造成充实水柱所需水压，Hd为水带损失，Hl为消防栓与水枪手站立位置垂直高度差，Sn为水带长度，r为水泵扬尘系数；然后根据
计算造成充实水柱所需水压，其中，x为水枪喷口直径，z为试验系数；据Hd＝S*Q2计算水带损失，其中，Q为水带内流量，S为与水带阻抗系数。
本发明的有益效果是，该基于物联网的消火栓智能监测装置安全可靠，可实现对消火栓的远程监控进行安全报警并针对取用消火栓提供供水水压。
下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本发明的特征和优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
图1为本发明一种基于物联网的消火栓智能监测装置的结构示意图。
图2为本发明中异常警示单元的结构示意图。
图3为本实施例中身份验证具体步骤的步骤示意图。
图4为本实施例中需求水压计算方法的步骤示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
参见附图1至附图4，本发明提供了一种安全可靠，可实现对消火栓的远程监控进行安全报警并针对取用消火栓提供供水水压的基于物联网的消火栓智能监测装置，包括：前端监测单元、中央数据处理及调用单元、故障实时监查单元、异常警示单元、身份验证单元和远程终端监控单元；
所述前端监测单元包括消火栓阀位监测模块、消火栓水压监测模块、定位模块、用水水时长统计模块和数据中转模块，所述消火栓阀位监测模块用于检测消火栓的阀位开度，所述消火栓水压监测模块用于检测消火栓的实时静水压和出水压，所述定位模块用于对消火栓进行位置定位以便在火灾发生时选择最优位置的消火栓，所述数据中转模块用于将所述火栓阀位监测模块、所述消火栓水压监测模块、所述定位模块和所述用水水时长统计模块检测到的相关数据信息发送至所述中央数据处理及调用单元；
所述中央数据处理及调用单元包括数据轮循接收模块、数据处理及调用模块和数据校正输出模块，所述数据轮循接收模块用于对各个所述消火栓的检测到的所述相关数据信息进行周期性轮循接收，所述数据处理及调用模块用于将接收的所述相关数据信息与设定的标准参数阈值进行比较判定，所述数据校正输出模块用于将所述相关数据信息和判定结果进行校正输出；
所述故障实时监查单元用于检测装置是否存在电路故障及人为恶意损坏的状况，若存在异常故障则所述故障实时监查单元将异常数据通过所述数据中转模块发送至所述异常警示单元。所述故障实时监查单元包括电力检测模块和倾斜及碰撞检测模块，所述电力检测模块用于检测装置电路是否存在短路、漏电和供电电源低电压的情况，所述倾斜及碰撞检测模块用于检测所述消火栓是否存在倾斜和恶意撞击的状况，所述电力检测模块和所述倾斜及碰撞检测模块均与所述数据中转模块相连。
所述异常警示单元用于接收所述异常数据和所述数据校正输出模块输出的异常判定结果并根据相关参数进行报警类型分析和报警消火栓定位。所述异常警示单元包括报警信息接收模块、报警类型分析模块、报警类型关联模块、GIS管理模块和报警信息输出模块，所述报警信息接收模块接收所述异常数据和消火栓压力及阀门开度的异常参数并发送给所述报警类型分析模块进行报警类型分析，将分析结果按照功能列表输出至所述报警类型关联模块，所述报警类型关联模块将所述功能列表与所述GIS管理模块进行关联确定报警消火栓的位置然后通过所述报警信息输出模块对报警信息进行输出报警。
所述身份验证单元包括登录鉴权模块、交互模块和接收终端，所述登录鉴权模块用于操作人员身份验证防止恶意盗水，所述交互模块用于输入现场设施信息并根据所述现场设施信息计算需求水压强度，将所述需求水压强度发送至所述接收终端，其中，所述现场设施信息包括消火栓与火场范围水平及垂直距离、救援水带阻抗系数和水带长度。如图3所示，身份验证具体步骤包括：a.所述登录鉴权模块包括登录模块和认证服务器，操作人员通过所述登录模块向所述认证服务器发送身份验证请求，所述登录模块向所述认证服务器发送随机查询共享加密数据；b.所述认证服务器收到所述查询共享加密数据与存储在所述认证服务器中的密钥及其唯一识别码信息经过鉴权加密算法，生成鉴权响应值进行身份验证并向用户发行访问授权资格；c.当用户身份验证成功后可通过所述交互模块访问所述云服务器；d.所述交互模块用于根据消火栓与火场范围水平及垂直距离、救援水带阻抗系数和水带长度等信息计算需求水压强度并将所述需求水压强度发送至所述接收终端。
如图4所示，需求水压计算方法包括：S1:根据消火栓与火场范围水平及垂直距离和水带参数计算需求水压强度；S2:根据公式Hb＝(SnHd+Hq+Hl)/r计算消火栓所需压力，其中，Hb为消火栓水泵出口所需压力，Hq为水枪喷嘴造成充实水柱所需水压，Hd为水带损失，Hl为消防栓与水枪手站立位置垂直高度差，Sn为水带长度，r为水泵扬尘系数；S3:然后根据
计算造成充实水柱所需水压，其中，x为水枪喷口直径，z为试验系数；S4:据Hd＝S*Q2计算水带损失，其中，Q为水带内流量，S为与水带阻抗系数；S5:并根据需求水压强度和增压泵前后压差，判断是否需要增开补压泵，若需要，则按预设功率开启补压泵并实时监测所述稳压泵的频率并依据所述补压泵与所述稳压泵的频率关系调整所述补压泵的频率。
所述远程终端监控单元包括云服务器和关联列表存储模块，所述关联列表存储模块用于将与所述服务器接收到的报警信息、所述相关数据信息与时间戳信息进行关联形成存储列表以便查询，所述身份验证单元与所述云服务器相连，所述远程终端监控单元还包括用于绘制消防栓报警类型及发生地域关联图表的图表绘制模块和显示终端，所述图表绘制模块和所述显示终端均与所述云服务器相连接。
应当说明的是，本发明所述的实施方式仅仅是实现本发明的优选方式，对属于本发明整体构思，而仅仅是显而易见的改动，均应属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于物联网的消火栓智能监测装置，其特征在于，包括：前端监测单元、中央数据处理及调用单元、故障实时监查单元、异常警示单元、身份验证单元和远程终端监控单元；
所述前端监测单元包括消火栓阀位监测模块、消火栓水压监测模块、定位模块、用水水时长统计模块和数据中转模块，所述消火栓阀位监测模块用于检测消火栓的阀位开度，所述消火栓水压监测模块用于检测消火栓的实时静水压和出水压，所述定位模块用于对消火栓进行位置定位以便在火灾发生时选择最优位置的消火栓，所述数据中转模块用于将所述火栓阀位监测模块、所述消火栓水压监测模块、所述定位模块和所述用水水时长统计模块检测到的相关数据信息发送至所述中央数据处理及调用单元；
所述中央数据处理及调用单元包括数据轮循接收模块、数据处理及调用模块和数据校正输出模块，所述数据轮循接收模块用于对各个所述消火栓的检测到的所述相关数据信息进行周期性轮循接收，所述数据处理及调用模块用于将接收的所述相关数据信息与设定的标准参数阈值进行比较判定，所述数据校正输出模块用于将所述相关数据信息和判定结果进行校正输出；
所述故障实时监查单元用于检测装置是否存在电路故障及人为恶意损坏的状况，若存在异常故障则所述故障实时监查单元将异常数据通过所述数据中转模块发送至所述异常警示单元；
所述异常警示单元用于接收所述异常数据和所述数据校正输出模块输出的异常判定结果并根据相关参数进行报警类型分析和报警消火栓定位；
所述身份验证单元包括登录鉴权模块、交互模块和接收终端，所述登录鉴权模块用于操作人员身份验证防止恶意盗水，所述交互模块用于输入现场设施信息并根据所述现场设施信息计算需求水压强度，将所述需求水压强度发送至所述接收终端；
所述远程终端监控单元包括云服务器和关联列表存储模块，所述关联列表存储模块用于将与所述服务器接收到的报警信息、所述相关数据信息与时间戳信息进行关联形成存储列表以便查询，所述身份验证单元与所述云服务器相连。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的消火栓智能监测装置，其特征在于，所述故障实时监查单元包括电力检测模块和倾斜及碰撞检测模块，所述电力检测模块用于检测装置电路是否存在短路、漏电和供电电源低电压的情况，所述倾斜及碰撞检测模块用于检测所述消火栓是否存在倾斜和恶意撞击的状况，所述电力检测模块和所述倾斜及碰撞检测模块均与所述数据中转模块相连。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的消火栓智能监测装置，其特征在于，所述异常警示单元包括报警信息接收模块、报警类型分析模块、报警类型关联模块、GIS管理模块和报警信息输出模块，所述报警信息接收模块接收所述异常数据和消火栓压力及阀门开度的异常参数并发送给所述报警类型分析模块进行报警类型分析，将分析结果按照功能列表输出至所述报警类型关联模块，所述报警类型关联模块将所述功能列表与所述GIS管理模块进行关联确定报警消火栓的位置然后通过所述报警信息输出模块对报警信息进行输出报警。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的消火栓智能监测装置，其特征在于，所述远程终端监控单元还包括用于绘制消防栓报警类型及发生地域关联图表的图表绘制模块和显示终端，所述图表绘制模块和所述显示终端均与所述云服务器相连接。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的消火栓智能监测装置，其特征在于，所述现场设施信息包括消火栓与火场范围水平及垂直距离、救援水带阻抗系数和水带长度。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的消火栓智能监测装置，其特征在于，所述登录鉴权模块包括登录模块和认证服务器，操作人员通过所述登录模块向所述认证服务器发送身份验证请求，所述登录模块向所述认证服务器发送随机查询共享加密数据；所述认证服务器收到所述查询共享加密数据与存储在所述认证服务器中的密钥及其唯一识别码信息经过鉴权加密算法，生成鉴权响应值进行身份验证并向用户发行访问授权资格；当用户身份验证成功后可通过所述交互模块访问所述云服务器。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的消火栓智能监测装置，其特征在于，根据消火栓与火场范围水平及垂直距离和水带参数计算需求水压强度；并根据需求水压强度和增压泵前后压差，判断是否需要增开补压泵，若需要，则按预设功率开启补压泵并实时监测所述稳压泵的频率并依据所述补压泵与所述稳压泵的频率关系调整所述补压泵的频率。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的消火栓智能监测装置，其特征在于，所述计算需求水压强度包括：根据公式Hb＝(SnHd+Hq+Hl)/r计算消火栓所需压力，其中，Hb为消火栓水泵出口所需压力，Hq为水枪喷嘴造成充实水柱所需水压，Hd为水带损失，H1为消防栓与水枪手站立位置垂直高度差，Sn为水带长度，r为水泵扬尘系数；然后根据
计算造成充实水柱所需水压，其中，x为水枪喷口直径，z为试验系数；据Hd＝S*Q2计算水带损失，其中，Q为水带内流量，S为与水带阻抗系数。
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