CN111935647A - 一种灭火装置的物联网系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灭火装置的物联网系统，包括车载终端T‑BOX、电动高压灭火装置控制单元、监控终端、数据服务器，所述数据服务器用于实现车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，所述监控终端用于直接面向用户的交互界面，将数据服务器推送来的数据整理、显示给用户。本发明中，通过设置的轨迹生成单元能够快速对车载终端进行定位，便于监控终端及时了解车载终端的情况，从而便于派出救援，本系统完善了消防车高压灭火装置数据的上传和通讯，便于后台监控人员根据数据精确指挥，合理调配，可以在后台监控终端时时监测消防车状态，动态监控车辆动力状态和高压灭火装置水量水温状态。

Description

一种灭火装置的物联网系统

技术领域

本发明涉及物联网系统技术领域，具体涉及一种灭火装置的物联网系统。

背景技术

消防车，又称为救火车，是指根据需要，设计制造成适宜消防队员乘用、装备各类消防器材或灭火剂，供消防部队用于灭火、辅助灭火或消防救援的车辆，包括中国在内的大部分国家消防部门也会将其用于其他紧急抢救用途，现代消防车通常会配备钢梯、水枪、便携式灭火器、自持式呼吸器、防护服、破拆工具、急救工具等装备，部分的还会搭载水箱、水泵、泡沫灭火装置等大型灭火设备。多数地区的消防车外观为红色，但也有部分地区消防车外观为黄色，部分特种消防车亦是如此，消防车顶部通常设有警钟警笛、警灯和爆闪灯，但是现在消防火没有上传灭火装置参数信息的功能。

专利文件(CN105521580A)公开了一种基于物联网技术的智能灭火系统。包括：火灾探测设备，定位装置，设置在电动云台上的摄像仪，灭火设备，中央控制处理器，及云终端服务器；所述火灾探测设备包括红外探测器、烟雾传感器和温度传感器，用于将检测到的火灾信息发送给中央控制处理器；所述定位装置用于将火灾探测设备检测到的火灾位置信息发送给中央控制处理器；当中央控制处理器接收到火灾探测设备发送的火灾信息后，启动摄像仪通过电动云台全面记录火灾现场，以及启动灭火设备进行灭火；所述中央控制处理器将摄像仪记录的视频信息发送给云终端服务器备份储存。不仅能够准确获得火灾发生位置，及时针对性的灭火，而且能够将火灾现场视频通过云终端服务器进行储备备份，但是该智能灭火系统无法对灭火装置的参数进行上传，不方便后台监控人员根据数据精确指挥，从而导致情况不明，无法及时的合理分配救援任务，还还无法快速对车载终端进行定位，从而无法精准的确定灭火装置的具体位置，影响排出救援到达火灾地点的速度。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种灭火装置的物联网系统，通过设置的轨迹生成单元能够快速对车载终端进行定位，便于监控终端及时了解车载终端的情况，从而便于派出救援，本系统完善了消防车高压灭火装置数据的上传和通讯，便于后台监控人员根据数据精确指挥，合理调配，可以在后台监控终端时时监测消防车状态，动态监控车辆动力状态和高压灭火装置水量水温状态。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种灭火装置的物联网系统，包括车载终端T-BOX、电动高压灭火装置控制单元、监控终端、数据服务器，所述数据服务器用于实现车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，所述监控终端用于直接面向用户的交互界面，将数据服务器推送来的数据整理、显示给用户，同时供用户操控数据服务器及车载终端T-BOX；

所述车载终端T-BOX包括成定位模块、CAN总线监控、通讯模块和存储模块，所述定位模块用于获取车载终端的位置信息，所述通讯模块用于为车载终端T-BOX提供网络，所述存储模块用于存储电动高压灭火装置控制单元采集的数据，所述CAN总线监控用于实现定位模块、CAN总线监控、存储模块之间的网络连接；

所述电动高压灭火装置控制单元包括显示屏，所述显示屏上设置有水量显示位、药剂量显示位、水温显示位、报警显示位，水量显示位、药剂量显示位齐平位于上方，水温显示位、报警显示位齐平分别位于水量显示位、药剂量显示位的下方，所述显示屏外接有储水箱液位传感器与药剂箱液位传感器，所述显示屏外接有电源，且显示屏与电源连接，所述显示屏与电源之间设置有电机控制器，电机控制器外接有水泵电机，所述电动高压灭火装置控制单元用于采集蓄水箱的水位、水温及泡沫液箱的液位，并检测水泵电机的工作时间和工作电流。

进一步在于：所述定位模块包括数据包采集单元、数据分析单元、运动传感器、导航单元、轨迹生成单元所述数据包采集单元从存储模块中采集运动传感器发出的数据包，并将数据包传输至所述数据分析单元；数据分析单元对接收的数据包进行分析，获取车载终端T-BOX的地址和信号强度，所述运动传感器每隔时间t提取一次无线终端定位系统移动的加速度和移动方向，并将每一次提取的加速度和移动方向信息传输至所述轨迹生成单元。

进一步在于：所述轨迹生成单元以无线终端定位系统当前位置点为坐标原点建立相对坐标系，根据一个加速度和移动方向确定一个位置点的相对坐标，连接所有位置点，生成无线终端定位系统的移动轨迹，并将生成的移动轨迹传输监控终端。

进一步在于：所述轨迹生成单元的生成方法为：

步骤一：建立车载终端的运动模型，将车载终端简化为质点模型，质心位于车载终端后桥中心根据阿克曼转向原理，可以得到以下车辆运动的微分方程，

p＝u，式中(x，y)为车辆的位置状态量；u为车轮转角；a_x为车辆纵向加速度；θ为行驶航向；v为车辆速度；p为车辆行驶曲线的曲率；

步骤二：车载终端轨迹曲线生成，在车载终端行驶T时曲线上任取一点姿态，根据x(s)＝x₀+∫cosθ(s)ds，y(s)＝y₀+∫sinθ(s)ds，θ(s)＝θ₀+∫cos p(s)ds，p(s)＝p₀+k₁s+k₂s²+…+k_τs^τ，式中p₀为轨迹曲线起点的曲率；k₁，k₂，…，k_τ为多项式系数，车载终端的初始状态为X₀(x₀，y₀，θ₀，p₀)，车载终端的T时状态为X_T(x_t，y_t，θ_t，p_t)，记录车载终端的运动轨迹；

步骤三：将纵向距离x、横向距离y、行驶航向θ计算车载终端的距离s，

d为目标位置点与初始位置点的欧式距离，△θ为智能车初始航向与目标航向的偏差绝对值。

进一步在于：该灭火装置的物联网系统使用方法：

步骤一：车载终端T-BOX行驶到火灾处，在行驶的过程中，数据服务器控制车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，定位模块、通讯模块启用，通过CAN总线监控向监控终端发送数据，便于终端及时了解车载终端T-BOX的位置信息；

步骤二：同时启动电动高压灭火装置控制单元，显示屏可以准确显示消防车辆搭载的水量和泡沫量，接通电源后本显示屏开启，进入工作模式，水箱液位传感器和泡沫液位传感器获取参数，从而在显示屏上准确显示水位信息，显示屏进入工作模式后，若水箱水量或泡沫液低于设定值时，蜂鸣器报警，同时显示屏上的报警显示位闪烁，当水位持续降低，低于最低报警设定值时，切断水泵电机工作电源，使水泵电机停止工作，避免水泵电机空转造成损坏。

本发明的有益效果：

1、通过设置的轨迹生成单元能够快速对车载终端进行定位，便于监控终端及时了解车载终端的情况，从而便于派出救援，建立车载终端的运动模型，将车载终端简化为质点模型，质心位于车载终端后桥中心根据阿克曼转向原理，可以得到以下车辆运动的微分方程，

p＝u，式中(x，y)为车辆的位置状态量；u为车轮转角；a_x为车辆纵向加速度；θ为行驶航向；v为车辆速度；p为车辆行驶曲线的曲率；车载终端轨迹曲线生成，在车载终端行驶T时曲线上任取一点姿态，根据x(s)＝x₀+∫cosθ(s)ds，y(s)＝y₀+∫sinθ(s)ds，θ(s)＝θ₀+∫cos p(s)ds，p(s)＝p₀+k₁s+k₂s²+…+k_τs^τ，式中p₀为轨迹曲线起点的曲率；k₁，k₂，…，k_τ为多项式系数，车载终端的初始状态为X₀(x₀，y₀，θ₀，p₀)，车载终端的T时状态为X_T(x_t，y_t，θ_t，p_t)，记录车载终端的运动轨迹；将纵向距离x、横向距离y、行驶航向θ计算车载终端的距离s，

d为目标位置点与初始位置点的欧式距离，△θ为智能车初始航向与目标航向的偏差绝对值；

2、本系统完善了消防车高压灭火装置数据的上传和通讯，便于后台监控人员根据数据精确指挥，合理调配，可以在后台监控终端时时监测消防车状态，动态监控车辆动力状态和高压灭火装置水量水温状态，以便于及时掌握车辆信息，及时展开救援工作，车载终端T-BOX行驶到火灾处，在行驶的过程中，数据服务器控制车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，定位模块、通讯模块启用，通过CAN总线监控向监控终端发送数据，便于终端及时了解车载终端T-BOX的位置信息；同时启动电动高压灭火装置控制单元，显示屏可以准确显示消防车辆搭载的水量和泡沫量，接通电源后本显示屏开启，进入工作模式，水箱液位传感器和泡沫液位传感器获取参数，从而在显示屏上准确显示水位信息，显示屏进入工作模式后，若水箱水量或泡沫液低于设定值时，蜂鸣器报警，同时显示屏上的报警显示位闪烁，当水位持续降低，低于最低报警设定值时，切断水泵电机工作电源，使水泵电机停止工作，避免水泵电机空转造成损坏。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明灭火装置的物联网系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种灭火装置的物联网系统，包括车载终端T-BOX、电动高压灭火装置控制单元、监控终端、数据服务器，所述数据服务器用于实现车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，所述监控终端用于直接面向用户的交互界面，将数据服务器推送来的数据整理、显示给用户，同时供用户操控数据服务器及车载终端T-BOX；

所述车载终端T-BOX包括成定位模块、CAN总线监控、通讯模块和存储模块，所述定位模块用于获取车载终端的位置信息，所述通讯模块用于为车载终端T-BOX提供网络，所述存储模块用于存储电动高压灭火装置控制单元采集的数据，所述CAN总线监控用于实现定位模块、CAN总线监控、存储模块之间的网络连接；

所述电动高压灭火装置控制单元包括显示屏，所述显示屏上设置有水量显示位、药剂量显示位、水温显示位、报警显示位，水量显示位、药剂量显示位齐平位于上方，水温显示位、报警显示位齐平分别位于水量显示位、药剂量显示位的下方，所述显示屏外接有储水箱液位传感器与药剂箱液位传感器，所述显示屏外接有电源，且显示屏与电源连接，所述显示屏与电源之间设置有电机控制器，电机控制器外接有水泵电机，所述电动高压灭火装置控制单元用于采集蓄水箱的水位、水温及泡沫液箱的液位，并检测水泵电机的工作时间和工作电流。

所述定位模块包括数据包采集单元、数据分析单元、运动传感器、导航单元、轨迹生成单元所述数据包采集单元从存储模块中采集运动传感器发出的数据包，并将数据包传输至所述数据分析单元；数据分析单元对接收的数据包进行分析，获取车载终端T-BOX的地址和信号强度，所述运动传感器每隔时间t提取一次无线终端定位系统移动的加速度和移动方向，并将每一次提取的加速度和移动方向信息传输至所述轨迹生成单元；所述轨迹生成单元以无线终端定位系统当前位置点为坐标原点建立相对坐标系，根据一个加速度和移动方向确定一个位置点的相对坐标，连接所有位置点，生成无线终端定位系统的移动轨迹，并将生成的移动轨迹传输监控终端；

所述轨迹生成单元的生成方法为：

步骤一：建立车载终端的运动模型，将车载终端简化为质点模型，质心位于车载终端后桥中心根据阿克曼转向原理，可以得到以下车辆运动的微分方程，

p＝u，式中(x，y)为车辆的位置状态量；u为车轮转角；a_x为车辆纵向加速度；θ为行驶航向；v为车辆速度；p为车辆行驶曲线的曲率；

步骤二：车载终端轨迹曲线生成，在车载终端行驶T时曲线上任取一点姿态，根据x(s)＝x₀+∫cosθ(s)ds，y(s)＝y₀+∫sinθ(s)ds，θ(s)＝θ₀+∫cos p(s)ds，p(s)＝p₀+k₁s+k₂s²+…+k_τs^τ，式中p₀为轨迹曲线起点的曲率；k₁，k₂，…，k_τ为多项式系数，车载终端的初始状态为X₀(x₀，y₀，θ₀，p₀)，车载终端的T时状态为X_T(x_t，y_t，θ_t，p_t)，记录车载终端的运动轨迹；

步骤三：将纵向距离x、横向距离y、行驶航向θ计算车载终端的距离s，

d为目标位置点与初始位置点的欧式距离，△θ为智能车初始航向与目标航向的偏差绝对值。

该灭火装置的物联网系统使用方法：

步骤一：车载终端T-BOX行驶到火灾处，在行驶的过程中，数据服务器控制车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，定位模块、通讯模块启用，通过CAN总线监控向监控终端发送数据，便于终端及时了解车载终端T-BOX的位置信息；

步骤二：同时启动电动高压灭火装置控制单元，显示屏可以准确显示消防车辆搭载的水量和泡沫量，接通电源后本显示屏开启，进入工作模式，水箱液位传感器和泡沫液位传感器获取参数，从而在显示屏上准确显示水位信息，显示屏进入工作模式后，若水箱水量或泡沫液低于设定值时，蜂鸣器报警，同时显示屏上的报警显示位闪烁，当水位持续降低，低于最低报警设定值时，切断水泵电机工作电源，使水泵电机停止工作，避免水泵电机空转造成损坏。

本发明的有益效果：

1、通过设置的轨迹生成单元能够快速对车载终端进行定位，便于监控终端及时了解车载终端的情况，从而便于派出救援，建立车载终端的运动模型，将车载终端简化为质点模型，质心位于车载终端后桥中心根据阿克曼转向原理，可以得到以下车辆运动的微分方程，

p＝u，式中(x，y)为车辆的位置状态量；u为车轮转角；a_x为车辆纵向加速度；θ为行驶航向；v为车辆速度；p为车辆行驶曲线的曲率；车载终端轨迹曲线生成，在车载终端行驶T时曲线上任取一点姿态，根据x(s)＝x₀+∫cosθ(s)ds，y(s)＝y₀+∫sinθ(s)ds，θ(s)＝θ₀+∫cos p(s)ds，p(s)＝p₀+k₁s+k₂s²+…+k_τs^τ，式中p₀为轨迹曲线起点的曲率；k₁，k₂，…，k_τ为多项式系数，车载终端的初始状态为X₀(x₀，y₀，θ₀，p₀)，车载终端的T时状态为X_T(x_t，y_t，θ_t，p_t)，记录车载终端的运动轨迹；将纵向距离x、横向距离y、行驶航向θ计算车载终端的距离s，

d为目标位置点与初始位置点的欧式距离，△θ为智能车初始航向与目标航向的偏差绝对值；

2、本系统完善了消防车高压灭火装置数据的上传和通讯，便于后台监控人员根据数据精确指挥，合理调配，可以在后台监控终端时时监测消防车状态，动态监控车辆动力状态和高压灭火装置水量水温状态，以便于及时掌握车辆信息，及时展开救援工作，车载终端T-BOX行驶到火灾处，在行驶的过程中，数据服务器控制车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，定位模块、通讯模块启用，通过CAN总线监控向监控终端发送数据，便于终端及时了解车载终端T-BOX的位置信息；同时启动电动高压灭火装置控制单元，显示屏可以准确显示消防车辆搭载的水量和泡沫量，接通电源后本显示屏开启，进入工作模式，水箱液位传感器和泡沫液位传感器获取参数，从而在显示屏上准确显示水位信息，显示屏进入工作模式后，若水箱水量或泡沫液低于设定值时，蜂鸣器报警，同时显示屏上的报警显示位闪烁，当水位持续降低，低于最低报警设定值时，切断水泵电机工作电源，使水泵电机停止工作，避免水泵电机空转造成损坏。

本灭火装置的物联网系统的工作原理：

车载终端T-BOX行驶到火灾处，在行驶的过程中，数据服务器控制车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，定位模块、通讯模块启用，通过CAN总线监控向监控终端发送数据，便于终端及时了解车载终端T-BOX的位置信息；同时启动电动高压灭火装置控制单元，显示屏可以准确显示消防车辆搭载的水量和泡沫量，接通电源后本显示屏开启，进入工作模式，水箱液位传感器和泡沫液位传感器获取参数，从而在显示屏上准确显示水位信息，显示屏进入工作模式后，若水箱水量或泡沫液低于设定值时，蜂鸣器报警，同时显示屏上的报警显示位闪烁，当水位持续降低，低于最低报警设定值时，切断水泵电机工作电源，使水泵电机停止工作，避免水泵电机空转造成损坏。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种灭火装置的物联网系统，其特征在于，包括车载终端T-BOX、电动高压灭火装置控制单元、监控终端、数据服务器，所述数据服务器用于实现车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，所述监控终端用于直接面向用户的交互界面，将数据服务器推送来的数据整理、显示给用户，同时供用户操控数据服务器及车载终端T-BOX；

所述车载终端T-BOX包括成定位模块、CAN总线监控、通讯模块和存储模块，所述定位模块用于获取车载终端的位置信息，所述通讯模块用于为车载终端T-BOX提供网络，所述存储模块用于存储电动高压灭火装置控制单元采集的数据，所述CAN总线监控用于实现定位模块、CAN总线监控、存储模块之间的网络连接；

所述电动高压灭火装置控制单元包括显示屏，所述显示屏上设置有水量显示位、药剂量显示位、水温显示位、报警显示位，水量显示位、药剂量显示位齐平位于上方，水温显示位、报警显示位齐平分别位于水量显示位、药剂量显示位的下方，所述显示屏外接有储水箱液位传感器与药剂箱液位传感器，所述显示屏外接有电源，且显示屏与电源连接，所述显示屏与电源之间设置有电机控制器，电机控制器外接有水泵电机，所述电动高压灭火装置控制单元用于采集蓄水箱的水位、水温及泡沫液箱的液位，并检测水泵电机的工作时间和工作电流。

2.根据权利要求1所述的一种灭火装置的物联网系统，其特征在于，所述定位模块包括数据包采集单元、数据分析单元、运动传感器、导航单元、轨迹生成单元所述数据包采集单元从存储模块中采集运动传感器发出的数据包，并将数据包传输至所述数据分析单元；数据分析单元对接收的数据包进行分析，获取车载终端T-BOX的地址和信号强度，所述运动传感器每隔时间t提取一次无线终端定位系统移动的加速度和移动方向，并将每一次提取的加速度和移动方向信息传输至所述轨迹生成单元。

3.根据权利要求2所述的一种灭火装置的物联网系统，其特征在于，所述轨迹生成单元以无线终端定位系统当前位置点为坐标原点建立相对坐标系，根据一个加速度和移动方向确定一个位置点的相对坐标，连接所有位置点，生成无线终端定位系统的移动轨迹，并将生成的移动轨迹传输监控终端。

4.根据权利要求2所述的一种灭火装置的物联网系统，其特征在于，所述轨迹生成单元的生成方法为：

步骤一：建立车载终端的运动模型，将车载终端简化为质点模型，质心位于车载终端后桥中心根据阿克曼转向原理，可以得到以下车辆运动的微分方程，

p＝u，式中(x，y)为车辆的位置状态量；u为车轮转角；a_x为车辆纵向加速度；θ为行驶航向；v为车辆速度；p为车辆行驶曲线的曲率；

步骤二：车载终端轨迹曲线生成，在车载终端行驶T时曲线上任取一点姿态，根据x(s)＝x₀+∫cosθ(s)ds，y(s)＝y₀+∫sinθ(s)ds，θ(s)＝θ₀+∫cosp(s)ds，p(s)＝p₀+k₁s+k₂s²+…+k_τs^τ，式中p₀为轨迹曲线起点的曲率；k₁，k₂，…，k_τ为多项式系数，车载终端的初始状态为X₀(x₀，y₀，θ₀，p₀)，车载终端的T时状态为X_T(x_t，y_t，θ_t，p_t)，记录车载终端的运动轨迹；

步骤三：将纵向距离x、横向距离y、行驶航向θ计算车载终端的距离s，

△θ＝|θ_t-θ_i|，

d为目标位置点与初始位置点的欧式距离，△θ为智能车初始航向与目标航向的偏差绝对值。

5.根据权利要求1所述的一种灭火装置的物联网系统，其特征在于，该灭火装置的物联网系统使用方法：

步骤一：车载终端T-BOX行驶到火灾处，在行驶的过程中，数据服务器控制车载终端的数据收发、数据管理和存储等功能，并可发送处理大量的连接请求，定位模块、通讯模块启用，通过CAN总线监控向监控终端发送数据，便于终端及时了解车载终端T-BOX的位置信息；

步骤二：同时启动电动高压灭火装置控制单元，显示屏可以准确显示消防车辆搭载的水量和泡沫量，接通电源后本显示屏开启，进入工作模式，水箱液位传感器和泡沫液位传感器获取参数，从而在显示屏上准确显示水位信息，显示屏进入工作模式后，若水箱水量或泡沫液低于设定值时，蜂鸣器报警，同时显示屏上的报警显示位闪烁，当水位持续降低，低于最低报警设定值时，切断水泵电机工作电源，使水泵电机停止工作，避免水泵电机空转造成损坏。

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