CN111827410A - 一种具有定位功能的消防栓系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有定位功能的消防栓，设置于消防栓上的定位模块，信息发送与接收模块以及后台的数据管理终端模块。定位模块包括GPS模块，流量传感器、水压传感器；信息发送与接收模块包括模数转换模块、微处理器、通信模块；后台的数据管理终端模块包括终端APP。数模转换模块将与水压传感器、GPS模块、水流传感器相连，实时监控消防栓的状态信息，将模拟信号转化为数字信号，利用无线通信模块发送给终端，在终端APP上实时获取消防栓的状态信息。实现了对消防水源准确计算；用新的定位系统代替原来的消防方法，从根本上解决了现有消防系统对就近水源利用不足的问题。

Description

一种具有定位功能的消防栓系统
技术领域
本发明属于城市消防设备领域，具体涉及一种具有定位功能的消防栓系统。
背景技术
目前，随着城市交通布局的日益复杂化，消防水源、道路数据增大，更新速度加快，消防员所面临的消防急救任务也日益艰巨。依靠传统的纸质地图难以实现消防任务的高效化，且新增消防栓更新速度加快，迫切需要能实时更新消防栓位置的数据系统，帮助消防员能在短时间内快速是找到就近水源，提升应急能力。因此，设计具有智能定位的消防栓系统对提升应急救援能力，保障城市消防安全具有一定的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有定位功能的消防栓系统，解决了现有的消防栓管控不及时，消防栓定位信息反馈慢的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种具有定位功能的消防栓系统，包括设置于消防栓上的定位模块，信息发送与接收模块以及后台的数据管理终端模块。
本发明的特点还在于，
定位模块包括GPS模块，流量传感器、水压传感器；信息发送与接收模块包括模数转换模块、微处理器、通信模块；后台的数据管理终端模块包括终端APP；数模转换模块将与水压传感器、GPS模块、水流传感器相连，实时监控消防栓的状态信息，将模拟信号转化为数字信号，利用无线通信模块发送给终端，在终端APP上实时获取消防栓的状态信息。
定位模块以GPS定位芯片为控制核心，通过导线依次外接水压监测器、流速传感器，定位模块采用硬件的冷启动与热启动达到低功耗以支持定位模块更长时间的续航工作；信息发送与接收模块基于无线通讯，信息发送与接收模块采用A/D转换器，将定位模块的物理模拟量转换为数字量发送至数据管理终端模块；信息发送与接收模块采用汇承HC-12无线传输模块进行数据通信传输，模数转化模块将GPS定位模块和水压传感器所产生的电压信号转化为数字信号，从而发送至MCU进行处理；
GPS定位芯片采用北斗GPS双模块ATK1218-BD定位。
水压传感器采用压力变送器CYYZ11进口扩散硅4-20mA，RS485水压气压液压传感器。
流速传感器采用HFS-25流量计水开关控制器。
数模转化模块采用ADC0809数模转换模块。
微处理器采用STM32F103R8T6增强型微控制器。
通信模块采用汇承HC-12无线收发串口通讯模块。
本发明的有益效果是，一种具有定位功能的消防栓系统，采用模块化结构设计，以满足不同情况下的实际需求。定位模块基于北斗和GPS的双定位功能，自动获取消防栓的位置信息，对消防栓实行流动监测，实时上报；利用硬件的冷启动与热启动从而达到低功耗的目的，以支持定位模块长期稳定运行。信息发送与接收模块采用无线通信模块，提高消防栓的适用场合。本发明结构简单，定位信息精度高，实时通信效率高，成本及安装费用低，易于推广。
附图说明
图1是本发明的一种具有定位功能的消防栓系统的模块结构示意图；
图2是本发明的一种具有定位功能的消防栓系统的定位模块连接原理图；
图3是本发明的一种具有定位功能的消防栓系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供的一种具有定位功能的消防栓系统，包括设置于消防栓上的定位模块，信息发送与接收模块以及后台的数据管理终端模块。
如图1所示，定位模块包括GPS模块，流量传感器、水压传感器；信息发送与接收模块包括模数转换模块、微处理器、通信模块；后台的数据管理终端模块包括终端APP；数模转换模块将与水压传感器、GPS模块、水流传感器相连，实时监控消防栓的状态信息，将模拟信号转化为数字信号，利用无线通信模块发送给终端，在终端APP上实时获取消防栓的状态信息。
GPS模块包含GPS定位芯片，定位模块以GPS定位芯片为控制核心，通过导线依次外接水压监测器、流速传感器，定位模块采用硬件的冷启动与热启动达到低功耗以支持定位模块更长时间的续航工作；信息发送与接收模块基于无线通讯，信息发送与接收模块采用A/D转换器，将定位模块的物理模拟量转换为数字量发送至数据管理终端模块；信息发送与接收模块采用汇承HC-12无线传输模块进行数据通信传输，模数转化模块将GPS定位模块和水压传感器所产生的电压信号转化为数字信号，从而发送至中央处理器进行处理；数据管理终端模块是以消防员终端用户为核心的用户管理系统，消防员可使用终端APP实时查看到附近消防栓的位置及状态情况，并将消防员的预使用情况反馈至定位系统。后台的数据管理终端模块，用户可以通过终端与之进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程；系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点，软件设计简单易懂。
本发明一种具有定位功能的消防栓系统的一种实施例中，GPS定位芯片采用北斗GPS双模块ATK1218-BD定位。GPS的低功耗技术主要通过芯片的冷热启动来实现。北斗GPS双模块ATK1218-BD的一个工作周期包括关机休眠时间和开机工作时间；北斗GPS双模块ATK1218-BD同时关机2.18分钟后又同时工作大约1s或更长时间，工作时间结束后再次进入2.18分钟的关机时间，达到减小功耗的目的；北斗GPS双模块ATK1218-BD在定位模块中正常工作，通过对芯片进行初始化设置；设置波特率为9600bps,启动方式设置为热启动(首次启动为冷启动)，定位方式为双模定位，即为同时进行GPS和北斗卫星定位。热启动与冷启动应用场景，冷启动应用于：设备初次使用，供电电源电量耗尽导致星历信息丢失，或者在关机状态下将定位设备移动1000千米以上距离，即星历信息发生较大变化或星历数据发生丢失情况。除以上情况外，芯片启动均为热启动。
水压传感器采用压力变送器CYYZ11进口扩散硅4-20mA，RS485水压气压液压传感器。流速传感器采用HFS-25流量计水开关控制器。数模转化模块采用ADC0809数模转换模块；微处理器采用STM32F103R8T6增强型微控制器，通信模块采用汇承HC-12无线收发串口通讯模块。
本发明一种具有定位功能的消防栓系统定位模块的一种实施例硬件原理图，如图2所示，VCC为电源引脚，GND为接地引脚，TXD为模块发送引脚，TXD引脚连接微处理器的RXD引脚；RXD为模块串口接收脚，该引脚可接微处理器TXD引脚。GPS定位模块的引脚连接如下：VCC为电源引脚，接外置电源，电源有三节5V电池进行电源供应。GND为接地引脚，GND引脚接地。TXD为模块发送引脚，TXD引脚可接STM32F103的RXD引脚；RXD为模块串口接收脚，该引脚可接STM32F103的TXD引脚；PPS为时钟脉冲输出脚，同时PPS接到了模块自带的状态指示灯。当指示灯常亮时，表示模块开始工作，但还未实现定位；当指示灯闪烁时(100ms灭，900ms亮)时，表示模块已成功实现定位。这样，通过PPS指示灯，可方便的判断模块当前的状态。
消防栓上的定位模块以高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起始数据，卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，信息发送与接收模块接收到这些信息后，采用空间距离后方交会的方法，计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息，能够对消防栓的三维空间位置、水压、水流量进行实时监测，定位模块具有GPS和北斗的双定位功能，方便消防员迅速准确的定位有水且状态正常的消防栓，同时能解决目前消防栓存在的依靠人工管理、水压水流无法实现状态监测等问题。同时，消防栓还具备自报警装置以及自身故障监测装置，自报警装置防止盗水情况发生，保护消防栓的水源不被非消防人员盗用。通过定位模块可以使消防员快速定位到事故附近的消防栓水源，并结合消防栓的水压及该消防栓自身故障监测装置，给予消防员最优的方案规划；消防栓上的定位模块会方便消防员迅速准确的定位有水的消防栓，同时能解决目前消防栓存在的依靠人工管理、消防栓水源被盗、取水效率低等问题。
信息发送与接收模块用于连接消防栓与消防员之间的信息发送与接收，微处理器通过附加智能路径规划算法，信息发送与接收模块为消防员推送指定消防栓位置后，同时可将消防栓的位置、故障、使用信息传送至APP终端，消防员使用终端APP时也可同时将使用信息负反馈于消防栓定位模块，消防栓定位系统与消防员之间形成闭环负反馈系统，以便消防员在短时间内做出最优选择。智能路径规划算法可结合高德地图、百度地图等第三方导航系统，引导消防员选择最优路径，在最短时间内能够到达预期的消防栓位置。智能路径规划算法结合消防栓定位模块，能够大大提高消防员奔赴消防地点处的效率，从而提升消防灭火效率，更好的保护人民群众人身和财产安全。
本发明一种具有定位功能的消防栓系统的工作原理，流速传感器采集消防栓的水流量信息，输出脉冲信号，即为离散的数字信号；GPS定位模块和水压传感器模块采集消防栓的位置及水压信息，输出模拟信号，输出的模拟信号经模数转换模块转换为数字信号；所生成的数字信号经CPU进行处理，之后由无线通信模块发送CPU所处理后的信息至用户终端，用户通过收到的信息而选择出最优的消防栓位置。
本发明提供的一种具有定位功能的消防栓系统工作流程图，如图3所示，具体工作步骤如下：
步骤1、系统对芯片通电，通电后芯片进行启动；
步骤2、芯片在不同条件下通过冷启动和热启动对芯片进行启动，GPS定位芯片开始工作；
步骤3、系统完成对GPS定位芯片的串口配置；
步骤4、系统完成对GPS定位芯片的NMEA配置；
步骤5、卫星系统配置；
步骤6、对GPS定位芯片进行读取消息配置；
步骤7、GPS定位芯片读取定位数据，如若成功读取芯片定位数据，则系统保存定位数据，芯片断电；如若系统读取芯片定位数据失败，则系统返回至读数据环节，重新读取定位数据。
本发明的一种具有定位功能的消防栓系统的定位模块具体工作流程为：GPS芯片通电后，通过判断芯片是否初次启动，上次定位星历信息是否保存，从而对芯片进行冷启动或热启动；芯片启动之后，系统完成对芯片的配置，然后定位芯片读取定位数据，如若成功读取芯片定位数据，则系统保存定位数据，芯片断电；如若系统读取芯片定位数据失败，则系统返回至读数据环节，重新读取定位数据。

Claims (9)

1.一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，包括设置于消防栓上的定位模块，信息发送与接收模块以及后台的数据管理终端模块。
2.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，所述定位模块包括GPS模块，流速传感器、水压传感器；信息发送与接收模块包括模数转换模块、微处理器、通信模块；后台的数据管理终端模块包括终端APP；数模转换模块将与水压传感器、GPS模块、流速传感器相连，实时监控消防栓的状态信息，将模拟信号转化为数字信号，利用无线通信模块发送给终端，在终端APP上实时获取消防栓的状态信息。
3.根据权利要求1所述的一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，所述GPS模块包含GPS定位芯片，定位模块以GPS定位芯片为控制核心，通过导线依次外接水压监测器、流速传感器，定位模块采用硬件的冷启动与热启动达到低功耗以支持定位模块更长时间的续航工作；信息发送与接收模块基于无线通讯，信息发送与接收模块采用A/D转换器，将定位模块的物理模拟量转换为数字量发送至数据管理终端模块；信息发送与接收模块采用汇承HC-12无线传输模块进行数据通信传输，模数转化模块将GPS定位模块和水压传感器所产生的电压信号转化为数字信号，从而发送至MCU进行处理。
4.根据权利要求3所述的一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，所述GPS定位芯片采用北斗GPS双模块ATK1218-BD定位。
5.根据权利要求2所述的一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，所述水压传感器采用压力变送器CYYZ11进口扩散硅4-20mA，RS485水压气压液压传感器。
6.根据权利要求2所述的一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，所述流速传感器采用HFS-25流速计水开关控制器。
7.根据权利要求2所述的一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，所述数模转化模块采用ADC0809数模转换模块。
8.根据权利要求2所述的一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，所述微处理器采用STM32F103R8T6增强型微控制器。
9.根据权利要求2所述的一种具有定位功能的消防栓系统，其特征在于，所述通信模块采用汇承HC-12无线收发串口通讯模块。
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