CN112121349A - 一种室外消防栓物联网监控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种室外消防栓物联网监控系统及方法，该监控系统包括用于数据传输的通信层、用于监控室外消防栓状态数据，并对数据进行分析处理的智慧消防云平台以及用于展示状态数据的数据呈现层，监控系统还包括：用于采集室外消防栓状态的采集层，采集层通过通信层与智慧消防云平台连接；采集层包括数据采集终端，用于采集室外消防栓状态信息；电池电量检测芯片，与供电电源相连接，用于检测蓄电池的当前剩余电量；以及单片机，与电池电量检测芯片相连接。采用电量检测芯片测量蓄电池剩余电量，并根据剩余电量值动态地调整数据采集终端主板休眠时间，能够解决蓄电池供电不足问题，实现保障室外消防栓上数据采集终端能长期运行的效果。

Description

一种室外消防栓物联网监控系统及方法
技术领域
本发明属于消防栓技术领域，尤其涉及一种室外消防栓物联网监控系统及方法。
背景技术
随着我国经济的飞速发展和城市化进程的不断推进，各类工厂和城市建筑与日俱增，随之而来的消防安全问题也越来越严峻，如有火灾发生非常容易出现群死群伤的重大灾害并造成严重的社会影响。
现有的一种室外消防栓及消防栓监控系统，室外消防栓包括消防栓本体、供水管、以及消防栓帽；消防栓本体的侧部设有消防车用出水口和消防水带用出水口，消防车用出水口上设有消防车用出水口闷盖，消防水带用出水口上设有消防水带用出水口闷盖；供水管上设有压力传感器，消防车用出水口闷盖和消防水带用出水口闷盖内均设有防拆传感器；防栓帽内设有蓄电池和主控板，消防栓帽的外侧壁上设有太阳能电池板，太阳能电池板通过蓄电池与主控板相连，压力传感器和防拆传感器分别与主控板相连；主控板上集成有无线传输模块。该现有技术用于远程监控消防栓。
首先，室外消防栓上的数据采集终端主板采用蓄电池进行供电，并用太阳能电池板给蓄电池充电，但是太阳能电池板转化效率有限，现有技术下的蓄电池电能难以保证数据采集终端在各种天气以及夜间情况下均能运行。其次，现有技术在测量水压方面仅测了供水管处水压(静水压)，并未测量栓口的出水压力(动压)；最后，在实际生活中部分室外消防栓由于年久失修或人为破环而导致倾斜，存在严重的安全隐患，然而现有技术并未对室外消防栓的姿态进行检测。
发明内容
本发明实施例提供一种室外消防栓物联网监控系统及方法，用于至少解决上述蓄电池电能难以保证数据采集终端在各种天气以及夜间情况下均能运行、无法检测栓口的出水压力以及未对室外消防栓的姿态进行检测的技术问题。
本发明实施例提供了一种室外消防栓物联网监控系统，包括用于数据传输的通信层、用于监控室外消防栓状态数据，并对数据进行分析处理的智慧消防云平台以及用于展示状态数据的数据呈现层，所述监控系统还包括：用于采集室外消防栓状态的采集层，所述采集层通过所述通信层与所述智慧消防云平台连接；所述采集层包括数据采集终端，用于采集室外消防栓状态信息；电池电量检测芯片，与供电电源相连接，用于检测蓄电池的当前剩余电量；以及单片机，与所述电池电量检测芯片相连接，用于根据接收电池电量检测芯片传输的当前剩余电量的信息动态地调整所述数据采集终端的休眠时间。
在本发明的一些实施方式中，所述数据采集终端包括水压传感器，两个所述水压传感器分别设置在供水管以及栓口处，用于分别检测供水管处的静态水压以及栓口处的动态水压。
在本发明的一些实施方式中，所述数据采集终端还包括角度传感器，所述角度传感器与所述单片机相连接，用于对实时检测室外消防栓的姿态。
在本发明的一些实施方式中，所述角度传感器的型号为MPU3050。
在本发明的一些实施方式中，所述数据采集终端还包括干弹簧开关，所述干弹簧开关设置在所述室外消防栓的盖帽上；所述干弹簧开关与所述单片机相连接，所述单片机通过判断所述干弹簧的开关状态来判断盖帽是否脱落。
在本发明的一些实施方式中，所述通信层包括LoRa模块，所述LoRa模块通过UART串口与所述单片机连接。
在本发明的一些实施方式中，所述数据呈现层包括显示屏，用于将室外消防栓实物的姿态以虚拟模型形式展示。
本发明实施例还提供了一种室外消防栓物联网监控方法，包括：数据采集终端采集所述室外消防栓的实时状态数据，并将所述实时状态数据发送至单片机，所述实时状态数据包括：水压数据、阀门开度状态以及消防栓姿态；LoRa模块将所述实时状态数据转换为数据传输格式并转发至智慧消防云平台；所述智慧消防云平台将处理后的数据发送至数据呈现层，并基于数据孪生技术在所述数据呈现层上进行显示。
在本发明的一些实施方式中，所述监控方法还包括，在所述数据呈现层上发布状态异常告警。
在本发明的一些实施方式中，其中，所述监控方法还包括：电池电量检测芯片实时采集蓄电池的当前剩余电量信息；单片机基于接收的当前剩余电量信息对所述数据采集终端的休眠时间进行动态调整。
本申请的室外消防栓物联网监测系统及方法，具有以下有益效果：
1、采用电量检测芯片测量蓄电池剩余电量，并根据剩余电量值动态地调整数据采集终端主板休眠时间，能够解决蓄电池供电不足问题，实现保障室外消防栓上数据采集终端能长期运行的效果。
2、在栓口处设置压力传感器，能够测量栓口出水压力，从而实现实时监测栓口动压，使其不超过规定压力阈值，有效地提高了室外消防栓工作的稳定性。
3、采用角度传感器监测室外消防栓的姿态，从而提醒维护人员及时检修倾倒的室外消防栓从而消除安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种室外消防栓物联网监控系统的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
近年来，物联网技术在现代社会得到了广泛的应用，物联网技术将传统的物理设施与高速发展的互联网络进行联网，使一些传统的工作方式发生了质的改变。本发明实施例就是实现了一种基于物联网技术的室外消防栓监控系统，利用该系统，管理者通过统一的管理界面就可以对整个区域内分布的消防栓进行检查。
本发明实施例提供的基于物联网的消防栓监控系统，采用服务器－终端的模式，将消防栓信息采集系统与互联网的信息传输系统融合起来，形成一个实用化的专门的消防栓物联网，从而实现了消防栓状态的实时全面的监控管理。对于提高消防系统的行动效率，消除城市消防安全隐患具有重大现实意义。
请参阅图1，其示出了本申请的室外消防栓物联网监控系统，该监控系统包括用于数据传输的通信层、用于监控室外消防栓状态数据，并对数据进行分析处理的智慧消防云平台以及用于展示状态数据的数据呈现层，监控系统还包括：用于采集室外消防栓状态的采集层，采集层通过通信层与智慧消防云平台连接；采集层包括数据采集终端，用于采集室外消防栓状态信息；电池电量检测芯片，与供电电源相连接，用于检测蓄电池的当前剩余电量；以及单片机，与电池电量检测芯片相连接，用于根据接收电池电量检测芯片传输的当前剩余电量的信息动态地调整数据采集终端的休眠时间。
在本实施例中，数据采集终端采集室外消防栓的实时状态数据，并将包含水压数据、阀门开度状态以及消防栓姿态的实时状态数据发送至单片机，通信层与单片机相连接，使得通信层能够接收到实时状态数据，并且将实时状态数据转换为数据传输格式并转发至智慧消防云平台，智慧消防云平台将处理后的数据发送至数据呈现层，并进行显示。
其中，数据采集终端采用可充电电池供电，另外附着在室外消防栓盖帽上的太阳能电池板能够为电池提供源源不断的能量，从而实现采集层用电的自给自足，通过型号为CW2015的电池电量检测芯片与供电电池连接，实现实时检测蓄电池的当前剩余电量(百分比)，型号为STM32L151C8T6A的单片机与电池电量检测芯片相连接，从而进行数据传输，使得单片机能够根据电池的剩余电量动态地调整数据采集终端的休眠时间，以确保数据采集终端能长期运行。
针对数据采集终端的具体结构，如图1所示，数据采集终端包括水压传感器，两个水压传感器分别设置在供水管以及栓口处，用于分别检测供水管处的静态水压以及栓口处的动态水压，其中，两个水压传感器采用同一型号，均为MIK-P300，设置在供水管处的水压传感器检测供水管内的压强，设置在栓口处的水压传感器测量栓口出水压力，从而实现实时监测栓口动压，使其不超过规定压力阈值，有效地防止静水压与动压超出规定范围，避免超压使用室外消防栓，提升室外消防栓的使用寿命。
具体地，数据采集终端还包括角度传感器，角度传感器的型号为MPU3050，角度传感器与单片机相连接，用于对实时检测室外消防栓的姿态，从而提醒维护人员及时检修倾倒的室外消防栓从而消除安全隐患。
进一步地，数据采集终端还包括干弹簧开关，干弹簧开关设置在室外消防栓的盖帽上；干弹簧开关与单片机相连接，单片机通过判断干弹簧的开关状态来判断盖帽是否脱落。
具体地，干弹簧为磁敏开关，只要用磁铁接近它，干弹簧两个节点就会吸合在一起，使电路导通，反之，磁铁远离它，则电路断开，故干弹簧在电路中相当于开关的作用，进而改变引脚电平，可以根据电平的变化情况来判断部件脱落与否。
在本发明的优选实施方式中，通信层包括LoRa模块，LoRa模块通过UART串口与单片机连接，实现了单片机与智慧消防平台的数据互联，而且LoRa通信具有通信距离远、功耗低优势，能更好地实现节能降耗。
针对数据呈现层的具体结构，数据呈现层包括显示屏，用于将室外消防栓实物的姿态以虚拟模型形式展示。
本申请还提供了一种室外消防栓物联网监控方法，该监控方法包括：数据采集终端采集室外消防栓的实时状态数据，并将实时状态数据发送至单片机，实时状态数据包括：水压数据、阀门开度状态以及消防栓姿态；LoRa模块将实时状态数据转换为数据传输格式并转发至智慧消防云平台；智慧消防云平台将处理后的数据发送至数据呈现层，并基于数据孪生技术在数据呈现层上进行显示。
在本实施中，两个水压传感器、角度传感器以及干弹簧开关组成数据采集终端，采用两个水压传感器来分别检测供水管水压和栓口处水压，旨在在数据呈现层展示室外消防栓的静水压和动压，角度传感器负责检测室外消防栓的倾倒状态，通过室外消防栓盖帽上的干弹簧开关状态来判断盖帽是否脱落。
在本发明的优选实施例中，监控方法还包括，在数据呈现层上发布状态异常告警。这样，使得工作人员能够直观的判断室外消防栓的状态。
在本发明的优选实施例中，监控方法还包括：电池电量检测芯片实时采集蓄电池的当前剩余电量信息；单片机基于接收的当前剩余电量信息对数据采集终端的休眠时间进行动态调整。
在本实施例中，数据采集终端采用可充电电池供电，另外附着在室外消防栓盖帽上的太阳能电池板能够为电池提供源源不断的能量，从而实现采集层用电的自给自足，电池电量检测芯片检测蓄电池的当前剩余电量，单片机根据电池的剩余电量动态地调整数据采集终端的休眠时间，以确保数据采集终端能长期运行。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种室外消防栓物联网监控系统，包括用于数据传输的通信层、用于监控室外消防栓状态数据，并对数据进行分析处理的智慧消防云平台以及用于展示状态数据的数据呈现层，其特征在于，所述监控系统还包括：用于采集室外消防栓状态的采集层，所述采集层通过所述通信层与所述智慧消防云平台连接；
所述采集层包括数据采集终端，用于采集室外消防栓状态信息；
电池电量检测芯片，与供电电源相连接，用于检测蓄电池的当前剩余电量；以及
单片机，与所述电池电量检测芯片相连接，用于根据接收电池电量检测芯片传输的当前剩余电量的信息动态地调整所述数据采集终端的休眠时间。
2.根据权利要求1所述的一种室外消防栓物联网监控系统，其特征在于，所述数据采集终端包括水压传感器，两个所述水压传感器分别设置在供水管以及栓口处，用于分别检测供水管处的静态水压以及栓口处的动态水压。
3.根据权利要求1所述的一种室外消防栓物联网监控系统，其特征在于，所述数据采集终端还包括角度传感器，所述角度传感器与所述单片机相连接，用于对实时检测室外消防栓的姿态。
4.根据权利要求3所述的一种室外消防栓物联网监控系统，其特征在于，所述角度传感器的型号为MPU3050。
5.根据权利要求1所述的一种室外消防栓物联网监控系统，其特征在于，所述数据采集终端还包括干弹簧开关，所述干弹簧开关设置在所述室外消防栓的盖帽上；
所述干弹簧开关与所述单片机相连接，所述单片机通过判断所述干弹簧的开关状态来判断盖帽是否脱落。
6.根据权利要求1所述的一种室外消防栓物联网监控系统，其特征在于，所述通信层包括LoRa模块，所述LoRa模块通过UART串口与所述单片机连接。
7.根据权利要求1所述的一种室外消防栓物联网监控系统，其特征在于，所述数据呈现层包括显示屏，用于将室外消防栓实物的姿态以虚拟模型形式展示。
8.一种室外消防栓物联网监控方法，其特征在于，包括：
数据采集终端采集所述室外消防栓的实时状态数据，并将所述实时状态数据发送至单片机，所述实时状态数据包括：水压数据、阀门开度状态以及消防栓姿态；
LoRa模块将所述实时状态数据转换为数据传输格式并转发至智慧消防云平台；
所述智慧消防云平台将处理后的数据发送至数据呈现层，并基于数据孪生技术在所述数据呈现层上进行显示。
9.根据权利要求8所述的一种室外消防栓物联网监控方法，其特征在于，所述监控方法还包括，在所述数据呈现层上发布状态异常告警。
10.根据权利要求8所述的一种室外消防栓物联网监控方法，其特征在于，其中，所述监控方法还包括：
电池电量检测芯片实时采集蓄电池的当前剩余电量信息；
单片机基于接收的当前剩余电量信息对所述数据采集终端的休眠时间进行动态调整。
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