CN210250991U

CN210250991U - 一种消火栓监测终端、装置和系统

Info

Publication number: CN210250991U
Application number: CN201920883292.6U
Authority: CN
Inventors: 赵望达; 王向维; 陈长坤; 张宇伦; 欧阳日程; 崔浩然
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2029-06-12

Abstract

本实用新型公开了一种消火栓监测终端、装置和系统，其中消火栓监测系统包括消火栓监测终端、本地监测主机和远程服务器。消火栓监测终端包括压力探测模块、流量开关、角位移传感器、主控模块、LED模块、GPS模块、电源模块和LoRa射频模块；本地监测主机包括主控模块、LoRa射频模块、Wi‑Fi模块以及液晶显示屏。消火栓监测终端和本地监测主机通过LoRa射频信号连接；本地监测主机和远程服务器通过互联网连接。本实用新型能监测消火栓内的水压和流量变化，当探测到水压不满足消防用水要求或流量开关动作时，既可通过探测器本身、本地监控主机实现本地报警功能，又可将报警信息发送至远程服务器，实现远程报警功能。

Description

一种消火栓监测终端、装置和系统

技术领域

本实用新型属于消防设备技术领域，具体为一种消火栓监测终端、装置和系统。

背景技术

市政消火栓是消防部门在火灾扑救中的主要供水设施，其有效的供水是灭火救援成功与否的关键。然而对市政消火栓的监督、维保、管理却相对滞后，消火栓的损毁、盗用、失修等现象屡见不鲜。在失利的火灾救援案例中，大多是因为消防水源水量和水压不足，延误了最佳救火时机。

传统的消火栓监测采用人工巡检的方式，不便于实时全面的管理。一方面，发生故障的消火栓很难得到及时的维护，发生火灾时，现场消火栓时常不满足火灾扑救要求。同时，由于消防救援人员不能提前获取现场消火栓的信息，不利于有针对性的提出灭火救援方案，并因此延误救火时机。另一方面，传统方式无法对消火栓的盗用现象进行有效的监管，致使大量消防水资源被浪费，不能保障火灾时的有效供水。

为此，提出有必要设计一种市政消火栓监测系统。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种消火栓监测终端、装置和系统。

本实用新型所提供的技术方案为：

一种消火栓监测终端，包括设置在消火栓上的监测模块、主控模块、电源模块和无线通信模块；所述监测模块和无线通信模块均与主控模块相连，所述电源模块为各模块供电。

进一步地，所述监测模块包括压力探测模块，用于探测消火栓内的水流压力/静水压力。

进一步地，所述监测模块包括的流量开关，用于监测消火栓供水管中水流量的大小，在水流量高于或者低于某一个设定点时候会触发流量开关动作，产生一个电信号传递给主控模块。流量开关采用靶式流量开关，安装在消火栓阀门前的水平供水管上。考虑到消火栓监测中若采用大口径流量计，成本太高，没有实用价值，若采用小口径流量计贴于管道内部安装，则会因为管道内局部水力损失和流速分布不均产生不易估计的误差，故只采用流量开关监测流量开关是否动作。

进一步地，所述监测模块包括角位移传感器，设置于消火栓阀门执行机构上，用于检测消火栓阀门的开关。

进一步地，主控模块包括上下限电压比较器电路，上下限电压比较器电路的三个输入信号分别为上限电压V_H、下限电压V_L和压力探测模块的输出信号V；上下限电压比较器电路的输出端包括三个不同颜色的LED指示灯，用于指示消火栓内压力状态，三个LED指示灯分别在V>V_H、V_H≥V≥V_L，V<V_L时点亮。主控模块通过压力探测模块监测到的压力值，通过上下限电压比较器电路控制LED指示灯以三种不同颜色分别指示消火栓失压、正常和超压三种状态，方便消防救援人员在现场获取信息。

进一步地，所述无线通信模块为LoRa射频模块。LoRa作为LPWAN的一种长距离通信技术，解决了传统无线传感器网络中远距离和低功耗不能兼得的问题，同时，LoRa利用扩频调制技术有着更好的抗干扰能力。

进一步地，所述消火栓监测终端，还包括与主控模块相连的定位模块，用于获取消火栓的地理位置信息。

进一步地，所述定位模块为北斗定位模块或GPS模块。

一种消火栓监测装置，包括若干个上述的消火栓监测终端和本地监测主机；消火栓监测终端与本地监测主机通过无线通信模块通信连接；所述本地监测主机中设置有主控模块、无线通信模块和显示屏(液晶显示屏)；无线通信模块和显示屏均与主控模块相连。

进一步地，所述本地监测主机中的无线通信模块为LoRa射频模块。所述消火栓监测终端和所述本地监测主机通过LoRa射频信号连接。

进一步地，所述本地监测主机中还设置有Wi-Fi模块。

一种消火栓监测系统，包括上述的消火栓监测装置和远程服务器；消火栓监测装置中的本地监测主机与远程服务器通信连接。所述本地监测主机和所述远程服务器通过互联网连接。

本实用新型工作原理为：

消火栓监测终端内的主控模块驱动压力探测模块以固定周期(可通过主控模块内置定时器实现)对消火栓内的水压进行采集，并将监测信息通过LoRa射频信号发送给本地监控主机，当压力超出阈值时，经过一定延迟(可通过主控模块内置定时器实现)后，主控模块生成报警信息，并将报警信息通过LoRa射频信号发送给本地监控主机。当有人盗水时，阀门转动，角位移传感器产生电信号，流量开关动作，但水流量小，压力下降不明显，主控模块产生盗水报警信号，并发送至本地监控主机。类似的，当角位移传感器未产生电信号，但流量开关动作，压力下降不明显时，判断为消火栓漏水，并产生漏水报警信号，送至本地监控主机。

本地监控主机初次上电时，用户需对本地监测主机进行配置(告知Wi-Fi接入点信息、配置远程服务器相关信息等)。本地监控主机会持续监听LoRa射频信号，接收来自消火栓监测终端的信息，将其显示在液晶屏上，并将信息发送至远程服务器，此外，还设置有报警模块，对报警信息进行本地报警。

所述远程服务器采用Flask+MySQL+html/js的方式架设，能同时提供数据接收、数据储存、监测信息发送以及多终端访问功能。远程服务器接收到来自本地监测主机的监测信息后，会将监测信息储存在数据库中，用户可通过多种终端主动访问远程服务器，查询历史监测信息。

有益效果：

1.全面性。所述市政消火栓监测系统可通过消火栓监测终端对保护区域内所有的消火栓进行监测，避免了人工巡检造成的漏检问题。2.实时性。所述市政消火栓监测系统能对市政消火栓内的水压和监测流量开关是否动作进行实时监测，发现问题能够及时向维护管理部门反馈，能够有效防止巡检周期过长造成的消火栓年久失修现象。3.扩展性。系统覆盖范围广，容量大，在范围内易于根据实际需求的变化新增或删减监测终端。4.稳定性。系统采用LoRa技术，通信距离广，抗干扰能力强，保证监测信息稳定传输。5.便利性。系统架设了服务器，便于管理部门和消防救援人员远程监测系统状态、获取消火栓特征信息，以便采取有效措施进行维护或灭火救援工作。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的消火栓监测终端框图；

图3为本实用新型实施例的本地监测主机框图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，本实施例中的消火栓监测系统，包括消火栓监测终端、本地监测主机和远程服务器；

消火栓监测终端和本地监测主机通过LoRa射频信号通信，本地监测主机通过Wi-Fi接入互联网，并通过互联网和远程服务器通信，远程服务器和用户终端通过互联网通信。初次部署系统时，用户需对本地监测主机进行配置(告知Wi-Fi接入点信息、配置服务器相关信息，以及设置消火栓监测终端特征信息等)，部署完成后，本地监测主机会监听所处环境中的LoRa射频信号。消火栓监测终端以固定周期对消火栓内的水流压力进行采集，生成监测信息，并将监测信息通过LoRa射频信号发送给本地监控主机，当压力超出阈值时，经过一定延迟后，生成报警信息，并将报警信息通过LoRa射频信号发送给本地监控主机。当有人盗水时，阀门转动，角位移传感器产生电信号，流量开关动作，但水流量小，压力下降不明显，主控模块产生盗水报警信号，并发送至本地监控主机。类似的，当角位移传感器未产生电信号，但流量开关动作，压力下降不明显时，判断为消火栓漏水，并产生漏水报警信号，送至本地监控主机。本地监测主机收到来自消火栓监测终端的信息后，将其显示在液晶屏上，并将信息发送至远程服务器，此外，还会对报警信息进行本地报警。远程服务器接收到来自本地监测主机的监测信息后，会将监测信息储存在数据库中，还可以将报警信息分发给用户，用户也可以通过多种终端主动访问远程服务器，查询历史监测信息。

如图2所示，所述消火栓监测终端包括压力探测模块、流量开关、主控模块、LED模块、GPS模块、电源模块和LoRa射频模块。压力探测模块的主要器件有工作压力为 0～300kPa的压力变送器和运算放大器TLV2780IDBVR。微控制器为STM8L051F3P6。电源模块使用9V层叠电池供电，通过TPS61040DBVR升压变换器产生24V电压为流量开关供电；通过XC6206稳压芯片输出3.3v电压为其余模块供电。LoRa射频收发芯片为SX1268。GPS 模块用来获取地理位置信息，LED模块指示消火栓内压力状态，主控模块驱动压力探测模块以固定周期对消火栓内的水流压力进行采集，并将监测信息通过LoRa射频信号发送给本地监控主机，当压力超出阈值或流量开关动作时，经过一定延迟后，主控模块生成报警信息，并将报警信息通过LoRa射频信号发送给本地监控主机。

如图3所示，所述本地监控主机由主控模块、LoRa射频模块、Wi-Fi模块以及液晶显示屏组成。主控模块使用双处理器：采用MIPS架构的AR9331处理器，以及8位微控制器ATMega328P。AR9331处理器与ATMega328P微处理器、Wi-Fi模块、液晶显示屏相连，ATMega328P与LoRa射频模块相连。部署系统时，用户需对本地监测主机进行配置(告知 Wi-Fi接入点信息、配置服务器相关信息，以及设置消火栓监测终端特征信息等)。本地监控主机会持续监听LoRa射频信号，接收来自消火栓监测终端的信息，将其显示在液晶屏上，并将信息发送至远程服务器，此外，还会对报警信息进行本地报警。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种消火栓监测终端，其特征在于，包括设置在消火栓上的监测模块、主控模块、电源模块和无线通信模块；所述监测模块和无线通信模块均与主控模块相连，所述电源模块为各模块供电。

2.根据权利要求1所述的消火栓监测终端，其特征在于，所述监测模块包括压力探测模块，用于探测消火栓内的水压。

3.根据权利要求2所述的消火栓监测终端，其特征在于，所述主控模块包括上下限电压比较器电路，上下限电压比较器电路的三个输入信号分别为上限电压V_H、下限电压V_L和压力探测模块的输出信号V；上下限电压比较器电路的输出端包括三个不同颜色的LED指示灯，用于指示消火栓内水压状态，三个LED指示灯分别在V>V_H、V_H≥V≥V_L，V<V_L时点亮。

4.根据权利要求1所述的消火栓监测终端，其特征在于，所述监测模块包括的流量开关，用于监测消火栓供水管中水流量的大小。

5.根据权利要求1所述的消火栓监测终端，其特征在于，所述监测模块包括角位移传感器，设置于消火栓阀门执行机构上，用于检测消火栓阀门的开关。

6.根据权利要求1所述的消火栓监测终端，其特征在于，所述无线通信模块为LoRa射频模块。

7.根据权利要求1所述的消火栓监测终端，其特征在于，还包括与主控模块相连的定位模块。

8.一种消火栓监测装置，其特征在于，包括若干个权利要求1～7中任一项所述的消火栓监测终端和本地监测主机；消火栓监测终端与本地监测主机通过无线通信模块通信连接；所述本地监测主机中设置有主控模块、无线通信模块和显示屏；无线通信模块和显示屏均与主控模块相连。

9.一种消火栓监测系统，其特征在于，包括上述的消火栓监测装置和远程服务器；消火栓监测装置中的本地监测主机与远程服务器通信连接。