CN208511772U - 基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于NB‑IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置，其技术方案要点是包括封盖、套筒、电池、硬件电路和支架，封盖设置在消火栓的出水口上，套筒设置在封盖朝向消火栓出水口的一侧，支架安装在套筒上，电池和硬件电路均安装在支架上，硬件电路包括NB‑IoT模块、蓝牙芯片、MCU微控制器、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关，浮子开关的浮子腔安装在支架上朝向消火栓出水口的一侧。本实用新型的基于NB‑IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置能够辅助供水企业能够及时快速的对消火栓进行维护、抢修；辅助决策城市消火栓布局的合理性；降低消火栓的管理、维护成本；在火情发生时为消防队快速定位消火栓提供支撑。

Description

基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置。

背景技术

消火栓，一种固定式消防设施，消火栓是保障消防部队灭火的重要工具，主要作用是控制可燃物、隔绝助燃物、消除着火源，分为室内消火栓和室外消火栓。室外消火栓是设置在建筑物外面消防给水管网上的供水设施，主要供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水实施灭火，也可以直接连接水带、水枪出水灭火。一些灭火消防车因自身运载水量有限，在灭火时也急需寻找水源。这时，消火栓就发挥出巨大的供水功能。

消火栓主要用于灭火取水之用，因此作为消火栓使用部门来讲，如何快速寻找到消火栓，取水快捷、方便、容易是消防部门的愿望和要求。但现实生活中通常为洗车、绿化、环卫、工地施工等大量用水，经常浪费水、消火栓被损坏的五花八门，一些设在主要街道旁的消火栓被建筑工程圈占、掩埋；一些消火栓被车辆、摊点等围得水泄不通，根本无法连接，有的甚至被中断了供水，严重威胁着灭火工作的顺利开展，一旦发生火灾，这些消火栓将无法发挥其应有的作用。它的不足和损坏，对百姓的生命财产安全构成严重威胁。

消火栓作为管网附属设施之一，其维护管理要求建立专门的管理队伍，实行专门的管理，一旦发现消火栓失效应视同于管网抢爆进行及时处理。除此之外还应拟定对消火栓的周期检修维护计划，实施定期的维护保养措施。但目前的室外消火栓数量比较多，实时监管需要大量的人力，监管不便，巡查成本高昂。需要提高对消火栓管理的手段，有效掌握消火栓分布和“消火栓失效”的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够辅助供水企业能够及时快速的对消火栓进行维护、抢修；辅助决策城市消火栓布局的合理性；降低消火栓的管理、维护成本；在火情发生时为消防队快速定位消火栓提供支撑的基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置，包括封盖、套筒、电池、硬件电路和支架，所述封盖设置在消火栓的出水口上，所述套筒设置在封盖朝向消火栓出水口的一侧，且通过封盖置于消火栓的出水口内，所述支架安装在套筒上，且位于套筒远离封盖的一端，所述电池和硬件电路均安装在支架上，且电池用于对于硬件电路供电，所述硬件电路包括NB-IoT模块、蓝牙芯片、MCU微控制器、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关，所述浮子开关的浮子腔安装在支架上朝向消火栓出水口的一侧，所述NB-IoT模块、蓝牙芯片、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关的信号端口分别与MCU微控制器上相对应的I/O端电性连接，所述电池分别连接NB-IoT模块、蓝牙芯片、MCU微控制器、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关的电源端。

本实用新型进一步设置为：所述NB-IoT模块包括NB-IoT芯片、天线和SIM卡槽，所述SIM卡槽上的端口与NB-IoT芯片的I/O端连接，所述天线与NB-IoT芯片电性连接。

本实用新型进一步设置为：所述定位芯片包括北斗定位芯片和GPS定位芯片，所述北斗定位芯片和GPS定位芯片分别与MCU微控制器电性连接。

本实用新型进一步设置为：所述电池为锂亚电池。

本实用新型进一步设置为：所述硬件电路还包括电源管理芯片，所述电池的输出端连接电源管理芯片的输入端，所述电源管理芯片的输出端分别连接NB-IoT模块、蓝牙芯片、MCU微控制器、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关的电源端。

本实用新型具有下述优点：辅助供水企业能够及时快速的对消火栓进行维护、抢修；辅助决策城市消火栓布局的合理性；降低消火栓的管理、维护成本；在火情发生时为消防队快速定位消火栓提供支撑， 辅助决策城市消火栓布局的合理性，使得具有下述优点：1）消火栓的位置定位；2）消火栓的用水及时监测及报警；3）消火栓的水残留报警；4）消火栓被撞倒或损坏预警，本发明使用最新的NB-IOT通信技术，具有低功耗、广覆盖、大连接等特点；自主研发最先进的节电技术，电池使用十年以上，避免频繁更换电池；从安全操作系统、数据加密、接入认证、网络协议、防火墙等方面重重防护，确保网络的安全可靠；硬件设计上按工业级标准执行，IP68防护等级，工作温度-40～+80ºC；智能模块本身具有防盗功能，被盗后有路径追踪显示。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理框图；

图2为本实用新型的结构示意图。

图中：1、封盖；2、套筒；3、电池；4、硬件电路；5、支架；6、NB-IoT模块；7、蓝牙芯片；8、MCU微控制器；9、定位芯片；10、滚珠倾倒开关；11、浮子开关；12、NB-IoT芯片；13、天线；14、SIM卡槽；15、北斗定位芯片；16、GPS定位芯片；17、电源管理芯片。

具体实施方式

参照图1至2所示，本实施例的一种基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置，包括封盖1、套筒2、电池3、硬件电路4和支架5，所述封盖1设置在消火栓的出水口上，所述套筒2设置在封盖1朝向消火栓出水口的一侧，且通过封盖1置于消火栓的出水口内，所述支架5安装在套筒2上，且位于套筒2远离封盖1的一端，所述电池3和硬件电路4均安装在支架5上，且电池3用于对于硬件电路4供电，所述硬件电路4包括NB-IoT模块6、蓝牙芯片7、MCU微控制器8、定位芯片9、滚珠倾倒开关10和浮子开关11，所述浮子开关11的浮子腔安装在支架5上朝向消火栓出水口的一侧，所述NB-IoT模块6、蓝牙芯片7、定位芯片9、滚珠倾倒开关10和浮子开关11的信号端口分别与MCU微控制器8上相对应的I/O端电性连接，所述电池3分别连接NB-IoT模块6、蓝牙芯片7、MCU微控制器8、定位芯片9、滚珠倾倒开关10和浮子开关11的电源端。

所述NB-IoT模块6包括NB-IoT芯片12、天线13和SIM卡槽14，所述SIM卡槽14上的端口与NB-IoT芯片12的I/O端连接，所述天线13与NB-IoT芯片12电性连接。

所述定位芯片9包括北斗定位芯片15和GPS定位芯片16，所述北斗定位芯片15和GPS定位芯片16分别与MCU微控制器8电性连接。

所述电池3为锂亚电池3。

所述硬件电路4还包括电源管理芯片17，所述电池3的输出端连接电源管理芯片17的输入端，所述电源管理芯片17的输出端分别连接NB-IoT模块6、蓝牙芯片7、MCU微控制器8、定位芯片9、滚珠倾倒开关10和浮子开关11的电源端。

通过采用上述技术方案，主要部件说明：

1．本装置主要包括消火栓盖子机械结构和智能模块；

2．智能模块主要包括硬件电路4和软件程序；

3．硬件电路4则主要包括：101电池3、102NB-IoT模块6、103蓝牙芯片7、104MCU微控制器8、105北斗定位芯片15、106滚珠倾倒开关10、107检测出水的浮子开关11。

4．电池3采用3.6V的锂亚电池3，通过降压或升压芯片处理后对MCU及其他各芯片按需求供电。

5．NB-IoT模块6包括NB-IoT芯片12、天线13、SIM卡槽14，将NB-IoT专用物联网卡插入SIM卡槽14，数据经NB-IoT芯片12处理后发送到网络提供商的基站。

6．MCU微控制器8采用了32位的低功耗处理芯片，内含Cortex-M4内核、FLASH、RAM等电路，内置核心算法程序和网络安全程序。

7．定位模块包括定位芯片9和天线13，定位芯片9可同时接收北斗卫星和GPS卫星的数据，优先选择北斗卫星数据。

8．倾倒传感器采用倾角范围15º-45º可调的滚珠开关。

9．出水传感器采用浮子开关11，包括浮子腔、浮子、中间轴，中间轴内置常开的电路，浮子接触中间轴后电路才导通。

工作原理：

1．该装置安装在室外地上消火栓100mm出水口处，主要实现定位功能、漏水盗水的报警功能、消火栓倾倒报警功能、水残留报警功能、身份识别合法用水功能、盗窃追踪功能。

2．定位功能：定位芯片9通过天线13接收卫星信号，将表示地理位置信息的经纬度数据传送给MCU，MCU接收数据后按照协议解析数据包，提取可用的经纬度数据，并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC端软件或手机APP上展示出可视化的地理位置。

3．漏水盗水报警功能：当消火栓阀门打开，水会立刻充满整个消火栓体，同时进入浮子腔，浮子上浮触发电路开关导通，MCU程序检测到芯片对应管脚相应的状态，经过滤波算法处理后得到有效的数据，并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC端软件或手机APP上提示相应的漏水盗水报警。

4．消火栓倾倒报警：消火栓正常状态是垂直于地面的，当消火栓向任何一个方向倒向地面时，只要倾角大于设定的角度，就会立刻触发倾倒开发电路导通，MCU程序检测到芯片对应管脚相应的状态，经过滤波算法处理后得到有效的数据，并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC端软件或手机APP上提示倾倒报警。

5．水残留报警：消火栓底座有个泄水阀，当消火栓阀门关闭后，水会从泄水阀泄完，这是为了避免在冰冻天气下消火栓内的水结冰撑坏消火栓。本装置在水残留的情况下会触发浮子开关11电路导通，MCU程序检测到芯片对应管脚相应的状态，经过滤波算法处理后得到有效的数据，并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC端软件或手机APP上提示水残留报警。

6．身份识别合法用水功能：本装置会通过蓝牙通信模块周期广播数据，当合法用户用水时，用户的手机APP会有回应数据回给该装置，MCU经过数据辨认，确认是合法用户后自动取消盗水报警。

7．盗窃追踪功能：当该装置或整个消火栓被盗，MCU检测到装置移动后，启动实时上报经纬度信息，这样整个盗窃路径上的经纬度都被记录在软件上，公安机关将很快利用该数据找到不法分子。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进及其润饰，这些改进及其润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置，其特征在于：包括封盖、套筒、电池、硬件电路和支架，所述封盖设置在消火栓的出水口上，所述套筒设置在封盖朝向消火栓出水口的一侧，且通过封盖置于消火栓的出水口内，所述支架安装在套筒上，且位于套筒远离封盖的一端，所述电池和硬件电路均安装在支架上，且电池用于对于硬件电路供电，所述硬件电路包括NB-IoT模块、蓝牙芯片、MCU微控制器、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关，所述浮子开关的浮子腔安装在支架上朝向消火栓出水口的一侧，所述NB-IoT模块、蓝牙芯片、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关的信号端口分别与MCU微控制器上相对应的I/O端电性连接，所述电池分别连接NB-IoT模块、蓝牙芯片、MCU微控制器、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关的电源端。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置，其特征在于：所述NB-IoT模块包括NB-IoT芯片、天线和SIM卡槽，所述SIM卡槽上的端口与NB-IoT芯片的I/O端连接，所述天线与NB-IoT芯片电性连接。

3.根据权利要求1所述的基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置，其特征在于：所述定位芯片包括北斗定位芯片和GPS定位芯片，所述北斗定位芯片和GPS定位芯片分别与MCU微控制器电性连接。

4.根据权利要求1所述的基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置，其特征在于：所述电池为锂亚电池。

5.根据权利要求4所述的基于NB-IoT物联网通讯及卫星定位的消火栓智能测控装置，其特征在于：所述硬件电路还包括电源管理芯片，所述电池的输出端连接电源管理芯片的输入端，所述电源管理芯片的输出端分别连接NB-IoT模块、蓝牙芯片、MCU微控制器、定位芯片、滚珠倾倒开关和浮子开关的电源端。