CN201871157U - 一种基于物联网的消防泵智能监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于物联网的消防泵智能控制装置，它包括微处理器模块、AD采集模块、RTC实时时钟模块、FRAM定值存储模块、线性电源模块、开关量输入模块、继电器型开关量输出模块、无线通讯模块。本实用新型通过水泵的电动机电流信号反馈和消防泵的出水总管上电节点压力表信号反馈来判断消防泵供水系统是否工作正常，是否需要进行主备切换。在无消防供水需求情况下定期实现自动巡检主备消防泵，发现异常故障后实时告警，上送远程消防管理中心，达到及时消除消防隐患目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于物联网的消防泵智能控制装置，尤其涉及一种针对建筑消防泵的工作运行状态以及故障告警的远程监控管理装置。
背景技术
随着我国国民经济的迅速发展，城市现代化建设进程的加快，建筑消防水系统的安全、可靠、稳定运行越来越重要，对消防泵系统的自动调节控制水平要求也越来越高。根据国家标准《建筑设计防火规范》(GBJ 16-87)的规定，除室外消防用水量不超过25 L／s的工厂、仓库和七层至九层的单元住宅外，固定消防水泵应设有备用泵，其工作能力不应小于一台主要泵。《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)中7.5.3条也规定，消防给水系统应设置备用消防水泵。消防泵的主备用切换是实现消防备用泵投人工作的重要手段，也是可靠、安全运行的重要环节。国内目前的消防泵控制基本采用人工现场启动消防泵电动机，并通过监测电动机的反馈信号来判断是否需要切换到备用电机来完成消防用水的需求。本实用新型采用一种基于物联网的消防泵监控管理模式，实现快速有效地消防安全监控管理以及降低消防监控人员的工作强度。
实用新型内容
面对消防泵控制系统的现状，本实用新型实现了远程启动消防泵电机，能够第一时间启动消防供水实现出现火情状况下的早期灭火。针对国内目前采用的电流信号控制法，该模式下只能实时有效地反映出消防泵电动机工作是否存在故障，而消防水泵实际是否能够达到额定的供水压力则无法知道。本实用新型通过水泵的电动机电流信号反馈和消防泵的出水总管上电节点压力表信号反馈来判断消防泵供水系统是否工作正常，是否需要进行主备切换。在无消防供水需求情况下定期实现自动巡检主备消防泵，发现异常故障后实时告警，上送远程消防管理中心，达到及时消除消防隐患目的。
本实用新型所说的基于物联网的消防泵智能监控装置，包括微处理器模块、AD采集模块、RTC实时时钟模块、FRAM定值存储模块、线性电源模块、开关量输入模块、继电器型开关量输出模块、无线通讯模块，其中：
微处理器模块：基于物联网的消防泵智能监控装置的核心模块，负责装置的逻辑判断、运算处理、信号采样以及与外设模块的联系；
AD采集模块：用于装置外部模拟输入信号的采集，将模拟信号装换成数字信号后，传输给微处理器；
RTC实时时钟模块：提供装置所需的系统时钟，通过I2C总线与微处理器连接；
FRAM定值存储模块：用于装置定值数据的存储，具备掉电存储的功能，通过I2C总线与微处理器连接；
线性电源模块：用于产生装置工作所需的系统电源；
开关量输入模块：用于采集外部提供的开关量输入信号，具备光电隔离功能，由微处理器的IO端口负责采集；
继电器型开关量输出模块：由微处理器的IO端口控制，产生装置的继电器型开关量输出信号；
无线通讯模块：通过无线网络，将装置的实时数据和告警信号传输给远程管理中心；并接受远程管理中心的数据召测以及遥控命令。
针对建筑消防泵系统的工作模式，基于物联网的消防泵智能控制装置安装于消防泵电气控制柜内，消防泵电机的电信号（三相电压、三相电流）以及水泵的压力信号通过电缆连接到消防泵智能控制装置的AD采集模块部分。消防泵电机的启停控制信号通过电缆连接到消防泵智能控制装置的继电器型开关量输出模块部分。在有消防用水需求的情况下消防泵智能控制装置对建筑消防泵的电动机和水泵实时在线监测，通过AD采集模块采集消防泵电动机的电信号以及水泵的压力信号，以此作为条件判据，判断当前的消防泵系统工作是否正常，是否需要通过继电器型开关量输出模块控制切换到备用泵工作。消防泵智能控制装置在没有消防用水的情况下，能定时的对消防泵进行自动的巡检，短时间启动第一台水泵（启动、和运行时间自定义，存储于FRAM定值存储模块），对电机和出水管进行电流和压力的数据采集，如无故障发生，停机待命（待命时间自定义，存储于FRAM定值存储模块）。启动第二台水泵，如无故障发生，停机待命，如此周而复始地循环。消防泵智能控制装置将采集到的消防泵电机电流信号以及水泵的压力信号数据定时通过无线通讯模块传输到消防中心后台系统。如果发现消防泵电机工作故障或者水泵压力告警则实时通过无线通讯模块传输到消防中心后台系统，通知相关的值班工作人员。消防泵智能控制装置能够接受来自消防中心的远程控制命令通过继电器型开关量输出模块去启动消防泵，达到第一时间初期灭火的作用。
附图说明
图1为基于物联网的消防泵智能控制装置的电气功能性框图。
图2为基于物联网的消防泵智能控制装置的AD采集模块的电气原理图。
图3为基于物联网的消防泵智能控制装置的RTC实时时钟模块的电气原理图。
图4为基于物联网的消防泵智能控制装置的FRAM定值存储模块的电气原理图。
图5为基于物联网的消防泵智能控制装置的线性电源模块的电气原理图。
图6为基于物联网的消防泵智能控制装置的开关量输入模块的电气原理图。
图7为基于物联网的消防泵智能控制装置的继电器型开关量输出模块的电气原理图。
图8为基于物联网的消防泵智能控制装置的RS-232接口模块的电气原理图。
图9为基于物联网的消防泵智能控制装置的控制流程图。
具体实施方式
图1为基于物联网的消防泵智能控制装置的电气功能性框图，其中：
微处理器模块（ARM微处理）：基于物联网的消防泵智能监控装置的核心模块，负责装置的逻辑判断、运算处理、信号采样以及与外围设备接口。
AD采集模块（图2）：ARM微处理器通过并行数据总线定时向AD采样芯片U2发送启动AD采样命令，AD采样芯片将各个输入通道上的模拟信号（消防泵电动机的电流信号以及水泵的压力信号）进过模数转换后变成数字信号后传送给ARM微处理器。
RTC实时时钟模块（图3）：装置上电后ARM微处理器通过I2C串行数据总线给实时时钟芯片U3初始化后，实时时钟芯片自动工作并具备掉电运行能力。通过I2C串行数据总线ARM微处理器从实时时钟芯片中读取装置的实时时间。
FRAM定值存储模块（图4）：ARM微处理器通过I2C串行数据总线向FRAM铁电存储芯片U4存储、读取数据。FRAM铁电存储芯片具备掉电保持功能，主要存储装置运行中必须的定值信息，主要包含消防泵电动机保护定值、消防泵巡检启动时间、运行时间以及待机时间。
线性电源模块（图5）：U5、U6负责产生装置工作所必须的工作电源。
开关量输入模块（图6）：装置可以外接空节点类型的开关量输入信号，经过光电隔离芯片U7、U8后由ARM微处理器的通用IO口（GPIO）进行采集，用以辅助判断消防泵系统的工作状态，例如：消防泵电控柜断路器开关位置等。
继电器型开关量输出模块（图7）：由ARM微处理器的通用IO口（GPIO）驱动光电隔离芯片U9、U10来控制继电器Relay1、Relay2的导通。继电器的输出信号可以去控制消防泵电动机的启动、停止。
RS-232接口模块（图8）：由ARM微处理器的全双工UART接口经过电平转换芯片U11后与无线模块连接，进行无线数据传输。
主要元件清单：
| 元件代号 | 功能名称 | 具体型号 |
| U1 | ARM微处理器 | LPC2292 |
| U2 | AD采集芯片 | AD7865 |
| U3 | RTC实时时钟芯片 | DS1338 |
| U4 | FRAM存储器 | FM24CL64 |
| U5 | 线性电源转换 | SPX11173-1.8 |
| U6 | 线性电源转换 | SPX11173-3.3 |
| U7~U10 | 光电隔离器 | TLP181 |
| Relay1、Relay2 | 继电器 | DSP2A |
| U11 | RS232芯片 | MAX3243 |
图9为基于物联网的消防泵智能控制装置的控制流程图，主要工作流程说明如下：
装置上电后，进入实时监测状态（监测消防泵电动机的工作参数以及水泵的压力参数）并判断是否有火情产生。没有火情时进入自动巡检状态，定时监测主备消防泵是否能正常工作，若存在故障则向远程消防管理中心发送告警信号后返回实时监测状态。有火情产生时开启消防泵电动机，启动主用泵同时判断主用泵电动机工作状态以及水泵压力是否存在异常，有异常状况则向远程消防管理中心发送告警信号后切换至备用泵工作。等待远程消防管理中心结束本次消防工作命令来关闭消防泵电动机，并返回实时监测工作状态。
Claims (1)
1.一种基于物联网的消防泵智能监控装置，包括微处理器模块、AD采集模块、RTC实时时钟模块、FRAM定值存储模块、线性电源模块、开关量输入模块、继电器型开关量输出模块、无线通讯模块，其中：
微处理器模块：基于物联网的消防泵智能监控装置的核心模块，负责装置的逻辑判断、运算处理、信号采样以及与外设模块的联系；
AD采集模块：用于装置外部模拟输入信号的采集，将模拟信号装换成数字信号后，传输给微处理器；
RTC实时时钟模块：提供装置所需的系统时钟，通过I2C总线与微处理器连接；
FRAM定值存储模块：用于装置定值数据的存储，具备掉电存储的功能，通过I2C总线与微处理器连接；
线性电源模块：用于产生装置工作所需的系统电源；
开关量输入模块：用于采集外部提供的开关量输入信号，具备光电隔离功能，由微处理器的IO端口负责采集；
继电器型开关量输出模块：由微处理器的IO端口控制，产生装置的继电器型开关量输出信号；
无线通讯模块：通过无线网络，将装置的实时数据和告警信号传输给远程管理中心；并接受远程管理中心的数据召测以及遥控命令。
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|---|---|---|---|---|
| CN103016321A (zh) * | 2011-09-20 | 2013-04-03 | 朗德华信（北京）自控技术有限公司 | 基于云计算的水泵管理控制系统及方法 |
| CN104793517A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-07-22 | 鹰潭嘉坤云计算科技有限公司 | 一种控制消防水管换水的方法和系统 |
| CN109460013A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-03-12 | 沈阳格众科技有限公司 | 兼容式水泵控制系统状态检测设备及方法 |
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