CN113262419B - 一种消防栓阀塞、消防系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种消防栓阀塞、消防系统及其监控方法，包括阀板和水压检测传感器，阀板内设有用于容纳水压检测传感器的空腔，水压检测传感器包括应变片和信号处理模块，阀板内还设置有无线通讯器及蓄电池，阀板一端的正中心为水压检测的敏感区，应变片粘贴在敏感区内壁上，信号处理模块和应变片组成的惠斯顿电桥连接。当水压变化时，会导致敏感区产生相应的形变，应变片的电阻也相应改变，使电桥失去平衡并输出与水压成正比的电信号，从而实现水压检测。此阀塞的结构及外形尺寸与原有消防栓的阀塞尺寸兼容。在原有消防栓不作任何改动的情况下，只要更换原阀塞，即可方便地完成对消防栓内水压的实时检测。

Description

一种消防栓阀塞、消防系统及其监控方法

技术领域

本申请涉及消防技术领域，尤其是涉及一种消防栓阀塞、消防系统及其监控方法。

背景技术

消防栓是为建筑大楼或城市公共设施配套的一种固定式的消防设施，主要供消防员或灭火人员连接水带从消防管路中取水以实施灭火作业的一种设施。

消防栓能够提供的水压必须要保持在一定的预设范围内，如果消防栓没水或水压太小，会造成水枪不出水、出水量太少或喷射距离过短，从而影响灭火作业。如需检测消防栓内的水压，现有的常规方法一般是对消防供水管道进行改造（如在供水管道上打孔用于安装水压检测传感器或者整体更换原有消防栓等），这种方式操作工程量大且繁琐，成本也较高，不便于推广普及。

发明内容

为了便于检测消防栓内的水压，本申请提供一种消防栓阀塞、消防系统及其监控方法。

第一方面，本申请提供一种消防栓阀塞，采用如下的技术方案：

一种消防栓阀塞，包括阀板和水压检测传感器，所述阀板内设有空腔，所述水压检测传感器包括应变片和信号处理模块，所述应变片处于空腔内且依附在空腔的内壁上，还包括蓄电池和无线通讯器，所述蓄电池和信号处理模块均处在空腔内，所述蓄电池为信号处理模块、水压检测传感器以及无线通讯器供电，

信号处理模块，用于根据应变片组成的电桥以生成相应的压力信号并判断压力信号是否处在预设范围内，若压力信号不处于预设范围内，则信号处理模块控制无线通讯器发出告警信号，若压力信号处在预设范围内，则信号处理模块定期通过无线通讯器向外传输压力信号。

通过采用上述技术方案，将水压检测传感器安装到阀板内，且利用无线通讯的方式来传输压力信号，无需对消防栓做任何改变，并且在信号处理模块内完成对检测数据的初步分析，避免出现大量数据的集中处理，提高数据处理的速度。

第二方面，本申请提供一种消防系统，采用如下的技术方案：

一种消防系统，包括总站和消防管路，所述消防管路沿其长度方向依次连接有多个消防栓，所述消防栓开设有与消防管路连接的供水管道，供水管道与消防管路连通的端口为进水口，供水管道的另一端与外界连通并形成排水口，所述消防栓内设置有阀塞以及阀杆，所述阀塞堵塞在进水口上，所述阀杆的一端与阀塞固定，阀杆的另一端螺纹连接在消防栓远离进水口的端部并延伸到外界，所述阀塞内安装有水压检测传感器，所述水压检测传感器包括应变片和信号处理模块，所述总站设置有告警模块；

信号处理模块，根据应变片组成的电桥以生成相应的压力信号并判断压力信号是否处在预设范围内，若压力信号不处于预设范围内，则信号处理模块发出告警信号，若压力信号处在预设范围内，则信号处理模块定期向外传输压力信号；

告警模块，用于接收告警信号并响应告警信号以发出告警。

通过采用上述技术方案，在原有消防栓不作任何改动的情况下，只要更换原阀塞，即可方便地完成对消防栓的进水口处水压的实时检测。

可选的，所述总站还设置有确认模块，

确认模块，基于人工操作发出确认信号；

信号处理模块，还用于接收确认信号并响应确认信号以停止告警信号的发送。

通过采用上述技术方案，当工作人员响应告警信号以前往故障点维修时，工作人员先通过确认模块将相应的告警信号消除，一方面避免后续工作人员赶赴同一位置进行维修，提高工作效率，另一方面节省蓄电池的电量，提高阀板内元器件的待机时间。

第三方面，本申请提供一种消防监控方法，采用如下的技术方案：

一种消防监控方法，包括以下步骤：

获取消防栓内信号处理模块发出的压力信号，压力信号包括用于反映水压的压力数值以及用于代表消防栓位置的编号信息；

根据编号信息对压力信号进行分类，将由同一消防管路上的消防栓发出的压力数据归属到一个数据单元中，每个数据单元对应一种预设范围；

判断压力数据是否处于相应的预设范围内，若不处于，将相应的压力数据标记为异常数据并发出告警信号。

通过采用上述技术方案，每个水压检测传感器检测出的压力信号均先于预设范围进行比较，将处在预设范围内的压力信号过滤掉，只对不符合预设范围的压力信号进行告警，减少工作人员进行分析、判断的工作，并使工作人员能够将更多精力投入到故障处理上。

可选的，同一数据单元中存在多个异常数据时，根据编号信息识别异常数据对应的消防栓是否相邻，若不相邻，异常数据为独立数据，并将所有异常数据对应的编号信息添加到告警信号中；若存在相邻，则判断相邻消防栓对应的多个异常数据是否均低于预设范围的最小值或均高于预设范围的最大值，若是，则相邻的异常数据归为组合数据，并将相邻消防栓的编号信息组合在一起再添加到告警信号中；若否，则相邻的异常数据仍为独立数据，且将对应的编号信息添加到告警信号中。

通过采用上述技术方案，对告警信号进行分类，分类不但需要根据故障位置是否相邻，还要看故障导致的结果是否相同，相邻位置且故障结果相同的两个异常数据一般被视为是由同一个故障原因造成的故障，因此需要组合在一起由同一批工作人员一起解决。

可选的，还包括以下步骤：根据异常数据与预设范围的关系判断异常数据出现的原因，原因包括设备受损以及消防栓挤压传感器；若异常数据小于预设范围的最小值，则将“设备受损”与相应的编号信息绑定再添加到告警信号中；若异常数据大于预设范围的最大值，则将“消防栓挤压传感器”与相应的编号信息绑定再添加到告警信号中。

通过采用上述技术方案，对造成异常数据的原因进行初步分析，为工作人员提供借鉴，使工作人员能够更加具有针对性地做好维修准备，有助于提高维修的成功率和缩短维修时间。

可选的，还包括以下步骤：

对每个低于预设范围最小值的组合数据制作相应的水压波动表，

通过水压波动表获取该组合数据中故障点的数量，并判断故障点的相应位置。

通过采用上述技术方案，组合数据中尽管故障导致的结果相同，但并不意味着只有一个故障点造成多个消防栓检测到异常数据，也可能存在多个故障点共同产生当前的结果，因此需要进一步对数据进行分析以得出更准确的故障点数量和位置，减少工作人员在维修时出现遗漏的概率。

可选的，所述制作相应的水压波动表的方法为：以编号信息作为横坐标，以异常数据作为纵坐标构建坐标系；

根据组合数据中的异常数据及对应的编号信息在坐标系中生成对应的坐标点；

连接相邻坐标点以形成曲线；

曲线中波谷的数量为故障点的数量；

比较波谷中最低点两侧的异常数据，若两侧的异常数据相同，则故障点处在波谷最低点对应的消防栓处；若两侧的异常数据不同，则故障点靠近异常数据更低处对应的消防栓。

通过采用上述技术方案，获取精准的故障点的位置，从而判断故障点是位于消防栓上还是消防管道上，进而有助于工作人员进行针对性的维修工作。

综上所述，通过在消防栓的阀塞中加装水压检测传感器，无需消防栓做出任何改变，安装快速且通用。该阀塞传感器可全天候监控消防栓内的水压，当消防栓内没水或水压不足时，立即自动发送告警信号，以便工作人员及时排除故障，确保消防栓的功能不失效，从而为判断消防栓是否有效提供了量化的实时监控手段。

附图说明

图1是本申请实施例的消防栓阀塞的结构示意图。

图2是本申请实施例的消防栓阀塞的剖视图。

图3是本申请实施例的消防系统的结构框图。

图4是本申请实施例的消防栓的结构示意图。

图5是本申请实施例的总站的系统框图。

图6是本申请实施例的监控方法的流程图。

附图标记说明：1、阀板；11、顶盖；12、底板；13、敏感区；14、空腔；15、连接管；16、插接槽；17、销孔；2、水压检测传感器；21、应变片；22、信号处理模块；3、无线通讯器；4、蓄电池；5、总站；51、告警模块；52、确认模块；53、显示屏；6、控制中心；7、消防管路；8、柱体；81、橡胶套；82、阀杆；83、进水口；84、出水口。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种消防栓阀塞。参照图1、图2，包括阀板1，阀板1包括顶盖11和底板12，顶盖11和底板12之间通过螺栓进行固定，底板12朝向顶盖11的侧面上开设有凹槽，顶盖11覆盖在底板12上时，凹槽即形成与外界隔离的空腔14，顶盖11背离底板12的侧壁上设置有连接管15，连接管15与顶盖11一体成型，连接管15上开设有插接槽16，且插接槽16的内壁上开设有沿连接管15径向方向贯穿连接管15的销孔17。

参见图2，底板12中心部位的厚度小于底板12其他部位的厚度，因此相较于底板12其他部位，底板12中心部位更加易于发生形变，将底板12的中心部位定义为敏感区13。敏感区13在受到挤压时容易形变，而失去压力后，敏感区13又能够自动复原。阀板1上安装有水压检测传感器2、无线通讯器3以及蓄电池4，水压检测传感器2、无线通讯器3以及蓄电池4均处在空腔14内。水压检测传感器2为应变式压力传感器，水压检测传感器2包括应变片21和信号处理模块22，信号处理模块22与应变片21组成的电桥连接。蓄电池4为无线通讯器3和信号处理模块22供电。

应变片21粘贴在敏感区13内壁上以组成惠斯顿电桥，敏感区13外侧的水压变化时，会导致敏感区13产生相应的形变，应变片21的电阻也相应改变，使电桥失去平衡并输出与水压成正比的电信号，信号处理模块22接收电信号并形成相应的压力数据，从而实现水压检测。并且，信号处理模块22内预设有编号信息，不同信号处理模块22内的编号信息不同，每次信号处理模块22向外传输压力信号时均会将编号信息添加到压力信号中，使得压力信号包括压力数据和编号信息。

信号处理模块22内还设置有发送时间，一般来说，发送时间为每天上午的9点，当然也可以根据实际情况进行改变。信号处理模块22将接收的压力信号中压力数据与预设范围进行比较，当压力信号中的压力数据处在预设范围内时，信号处理模块22还会判断当前时间是否到达发送时间，若到达发送时间，信号处理模块22再控制无线通讯器3以无线方式向外传输当前的压力信号，若未到达发送时间，则信号处理模块22不动作；而当压力信号中的压力数据未处在预设范围内时，信号处理模块22立即通过无线通讯器向外持续性地传输同样包含压力数据和编号信息的告警信号。

本申请实施例还公开一种消防系统，参见图3、图4，包括总站5、消防站、消防管路7以及应用上述阀塞的消防栓。消防管路7有多个并分别按设计要求进行铺设。根据消防管路7是否处在建筑物内，还可以将消防管路7分成室外消防用和室内消防用，但不管是哪一种，消防管路7均需要与多个消防栓连接，多个消防栓沿消防管路7的长度方向依次设置。消防站同样有多个，多个消防站按地区进行划分，每个地区内均存在若干消防管路7，消防站的作用是作为消防栓与总站之间的信号中转，消防站用于接收所在地区内消防栓发出的压力信号或告警信号并转发到总站5，消防站与总站5之间是无线通讯。若存在一条消防管路7横跨多个地区，则与该消防管路7相关的消防站对于该消防管路7的压力信号实现数据互通。

另外，在本申请实施例中编号信息为X-Y，X和Y均为整数，其中X代表相应消防栓所处消防管路7的编号，Y代表所处消防栓的编号。因此获取编号信息后，即可清楚对应的压力数据是来自哪个消防管路7上的哪个消防栓。

消防站设置有控制中心6。控制中心6在接受到告警信号后基于消防监控方法分析出故障原因，并将故障原因添加到告警信号中。控制中心6内还存储有所在地区中各个消防管路7对应的水压的预设范围，总站的工作人员可通过远程操作的方式对预设范围进行调整。当控制中心6接收到压力信号后，控制中心6根据编号信号匹配到相应的预设范围，再将预设范围发送到对应的信号处理模块22内，以定期更正预设范围。

参见图5，总站5内安装有告警模块51、确认模块52和显示屏53，显示屏53用于显示压力数据，而告警模块51用于接收告警信号并基于告警信号将故障原因和编号信息显示到显示屏53中，以提醒工作人员注意到消防管路7出现问题。

确认模块52基于人工操作向控制中心6传输确认信号。确认信号在发送前将当前总站5接收到的告警信号中的编号信息添加到确认信号中，编号信息的添加可以是将当前总站5中所有的编号信息一次性全部添加到确认信号中，也可以通过人工选择的方式选取若干编号信息添加到确认信号中。

控制中心6在接收到确认信号后根据确认信号中含有的编号信息向相应的信号处理模块22转发确认信号，信号处理模块22接收到确认信号后停止告警信号的发送。当然工作人员在完成对消防管路7的维修后，再通过控制中心6重启信号处理模块22，使得信号处理模块22能够继续对压力数据进行比较。

参见图4，消防栓包括柱体8，柱体8上开设有与消防管路7连接的供水管道，供水管道与消防管路7连通的端口为进水口83，供水管道的另一端向消防栓一侧弯折并与外界连通以形成排水口。阀塞设置在消防栓的供水管道内并堵塞在进水口83上，阀塞上的敏感区13正对进水口83。阀塞上包裹有橡胶套81，橡胶套81一方面堵塞在阀塞顶面用于螺栓穿设的通孔上以降低通孔内的螺栓与水接触，另一方面覆盖在阀塞的底面以提高对进水口83的封堵效果。柱体8的顶部设置有阀杆82，阀杆82的一端插入到阀塞的连接管15内并通过销轴实现固定，阀杆82的另一端螺纹连接在消防栓远离进水口83的端部并延伸到外界，阀杆82处在外界的端部上同轴固定有把手。

本申请实施例还公开一种消防监控方法，参见图6，包括以下步骤：

获取消防栓内信号处理模块22发出的压力信号，压力信号包括用于反映水压的压力数值以及用于代表消防栓位置的编号信息。

根据编号信息对压力信号进行分类，将由同一消防管路7上的消防栓发出的压力数据归属到一个数据单元中，每个数据单元对应一种预设范围。实际上一个完整的数据单元就是一个消防管路7上以消防栓所在位置为节点测量出的所有节点的水压数据，每个消防管路7上的供水情况可能存在一定的区别，因此需要对每个消防管路7制定相应的预设范围。

每个数据单元中的压力数据在相应的信号处理模块22中先与相应的预设范围做比较，若压力数据不处在预设范围内，则将该压力数据标记为异常数据，并立即将异常数据以告警信号的方式向外传输以分析故障原因；若压力数据处在预设范围内，则定期向外汇报压力数据即可，汇报的间隔由人工进行设定，可以是一天一次，也可以是两天一次。

对异常数据故障原因的具体分析包括：判断同一数据单元中异常数据是否唯一。若唯一，则再判断异常数据是超过预设范围的最大值还是低于预设范围的最小值。若异常数据超过预设范围的最大值时，故障原因可能是消防栓变形，这是由于消防栓的变形可能挤压敏感区，使得敏感区出现更大的形变，传感器输出高电平信号，当然也可能是传感器失灵而误输出高电平信号。那么将这两种故障原因均与该异常数据进行绑定，再同相应的编号信息一起添加到告警信号中以向外发出。

而当异常数据低于预设范围的最小值时，消防栓形变和传感器失灵也可能使得传输器输出低电平信号，该异常数据仍需同上述的两个故障原因绑定，并同相应的编号信息一起添加到告警信号中以向外发出。

若同一数据单元中的异常数据不唯一，则需要先根据编号信息识别异常数据对应的消防栓是否相邻，若不相邻，则该异常数据为独立数据，按照上述的故障判断方式进行处理即可。而若存在相邻，则判断相邻消防栓对应的多个异常数据是否均低于预设范围的最小值或均高于预设范围的最大值，若是，则相邻的异常数据归为组合数据；若否，则相邻的异常数据仍为独立数据。

对于组合数据同样需要进一步分类，对于高于预设范围最大值的组合数据，将统一将标识代表“消防栓挤压传感器”的故障原因与该异常数据绑定，这是由于相邻消防栓中的传感器一起失灵的概率过低，基本不会考虑这一情况。而对每个低于预设范围最小值的组合数据则会额外制作水压波动表，可以通过水压波动表来进一步分析出具体的故障原因。

制作相应的水压波动表的方法为：以编号信息作为横坐标，以异常数据作为纵坐标构建坐标系。根据组合数据中的异常数据及对应的编号信息在坐标系中生成对应的坐标点。连接相邻坐标点以形成曲线。曲线中波谷的数量为故障点的数量。

比较波谷中最低点两侧的异常数据，判断两侧坐标点的异常数据是否相同，判断异常数据是否相同时，可以加入修正量，修正量由人工设定。只要处在最低点两侧的异常数据的相差量小于修正量，则认为两个异常数据相同。若两侧坐标点的异常数据相同，那么故障原因为消防栓受损，且受损的消防栓即为最低点对应的消防栓。若两侧坐标点的异常数据不同，则故障原因是消防管路7受损，且消防管路7的受损位置处在最低点对应的消防栓与异常数据相对低的坐标点对应的消防栓之间，两侧坐标点的异常数据相差量越大，则故障点越远离最低点对应的消防栓。

工作人员根据自动分析出的故障原因预先准备相应的工具，并赶赴到预测的故障点进行维修，对于故障的响应速度快。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种消防栓阀塞，包括阀板(1)和水压检测传感器(2)，其特征在于：所述阀板(1)内设有空腔(14)，所述水压检测传感器(2)包括应变片(21)和信号处理模块(22)，阀板（1）包括顶盖（11）和底板（12），顶盖（11）和底板（12）之间通过螺栓进行固定，底板（12）中心部位的厚度小于底板（12）其他部位的厚度，将底板（12）的中心部位定义为敏感区（13），所述应变片(21)处于空腔(14)内且应变片（21）粘贴在敏感区（13）内壁上，还包括蓄电池（4）和无线通讯器(3)，所述蓄电池（4）和信号处理模块(22)均处在空腔内，所述蓄电池（4）为信号处理模块(22)、水压检测传感器（2）以及无线通讯器（3）供电，

信号处理模块(22)，用于根据应变片(21)组成的电桥以生成相应的压力信号并判断压力信号是否处在预设范围内，若压力信号不处于预设范围内，则信号处理模块（22）控制无线通讯器(3)发出告警信号，若压力信号处在预设范围内，则信号处理模块（22）定期通过无线通讯器(3)向外传输压力信号。

2.一种消防系统，其特征在于：包括总站（5）和消防管路(7)，所述消防管路(7)沿其长度方向依次连接有多个消防栓，所述消防栓开设有与消防管路(7)连接的供水管道，供水管道与消防管路(7)连通的端口为进水口(83)，供水管道的另一端与外界连通并形成排水口，所述消防栓内设置有如权利要求1所述的一种消防栓阀塞以及阀杆(82)，所述阀塞堵塞在进水口(83)上，所述阀杆(82)的一端与阀塞固定，阀杆(82)的另一端螺纹连接在消防栓远离进水口(83)的端部并延伸到外界，所述阀塞内安装有水压检测传感器(2)，所述水压检测传感器（2）包括应变片(21)和信号处理模块（22），所述总站（5）设置有告警模块（51）；

信号处理模块（22)，根据应变片(21)组成的电桥以生成相应的压力信号并判断压力信号是否处在预设范围内，若压力信号不处于预设范围内，则信号处理模块（22）发出告警信号，若压力信号处在预设范围内，则信号处理模块（22）定期向外传输压力信号；

告警模块（51），用于接收告警信号并响应告警信号以发出告警。

3.根据权利要求2所述的一种消防系统，其特征在于：所述总站(5)还设置有确认模块(52)，

确认模块(52)，基于人工操作发出确认信号；

信号处理模块（22），还用于接收确认信号并响应确认信号以停止告警信号的发送。

4.一种消防监控方法，应用权利要求2所述的消防系统，其特征在于，包括以下步骤：

获取消防栓内信号处理模块(22)发出的压力信号，压力信号包括用于反映水压的压力数值以及用于代表消防栓位置的编号信息；

根据编号信息对压力信号进行分类，将由同一消防管路(7)上的消防栓发出的压力数据归属到一个数据单元中，每个数据单元对应一种预设范围；

判断压力数据是否处于相应的预设范围内，若不处于，将相应的压力数据标记为异常数据并发出告警信号。

5.根据权利要求4所述的一种消防监控方法，其特征在于：同一数据单元中存在多个异常数据时，根据编号信息识别异常数据对应的消防栓是否相邻，若不相邻，异常数据为独立数据，并将所有异常数据对应的编号信息添加到告警信号中；若存在相邻，则判断相邻消防栓对应的多个异常数据是否均低于预设范围的最小值或均高于预设范围的最大值，若是，则相邻的异常数据归为组合数据，并将相邻消防栓的编号信息组合在一起再添加到告警信号中；若否，则相邻的异常数据仍为独立数据，且将对应的编号信息添加到告警信号中。

6.根据权利要求4所述的一种消防监控方法，其特征在于，还包括以下步骤：根据异常数据与预设范围的关系判断异常数据出现的原因，原因包括设备受损以及消防栓挤压传感器；若异常数据小于预设范围的最小值，则将“设备受损”与相应的编号信息绑定再添加到告警信号中；若异常数据大于预设范围的最大值，则将“消防栓挤压传感器”与相应的编号信息绑定再添加到告警信号中。

7.根据权利要求6所述的一种消防监控方法，其特征在于，还包括以下步骤：

对每个低于预设范围最小值的组合数据制作相应的水压波动表，

通过水压波动表获取该组合数据中故障点的数量，并判断故障点的相应位置。

8.根据权利要求7所述的一种消防监控方法，其特征在于，所述制作相应的水压波动表的方法为：以编号信息作为横坐标，以异常数据作为纵坐标构建坐标系；

根据组合数据中的异常数据及对应的编号信息在坐标系中生成对应的坐标点；

连接相邻坐标点以形成曲线；

曲线中波谷的数量为故障点的数量；

比较波谷中最低点两侧的异常数据，若两侧的异常数据相同，则故障点处在波谷最低点对应的消防栓处；若两侧的异常数据不同，则故障点靠近异常数据更低处对应的消防栓。

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