CN212593676U - 一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，包括消防栓、电子监控器、无线网络通信模块和后台系统。本实用新型综合应用物联网、嵌入式系统和无线广域网技术来实现对消防栓等水务终端设备的关键工作状态信息进行实时远程检测，在传统的室内、室外消火(防)栓上通过加装电子监控器，在不影响消火栓正常的取、用水功能的同时，由电子监控器配合由移动互联网连接的后台计算机系统，协同实现对消防栓关键工作状态的远程实时监控。

Description

一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统

技术领域

本实用新型涉及消防设备领域，特别涉及一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统。

背景技术

一、现有传统消防栓是非智能的，没有安装配套的智能电子监控设备，仅能勉强完成消防用水的功能，存在如下诸多缺陷：

1.对缺水、水压不足等情况一概无知。

2017年6月22日杭州蓝色钱江小区(绿城物业)火灾教训让人深刻。火灾发生后，消防员虽然第一时间赶到了现场，但是连续找了好几个消防栓都没水，或者水压不够，耽误了二十几分钟的时间，导致后果不可挽回。

2.对消防栓的漏水、偷水情况无法及时知晓，全依赖于人力巡检或者群众举报。

目前市政通过消防栓盗水情况繁重。一些人非法使用消防栓，把其作为免费水来使用。例如，洗车，临时施工等。

与这种严重现状形成对比的是，传统消防栓没有有效的监管措施，只能依靠水司稽查人员巡检，必然会造成监管不到位，从而为私自动消防栓和用消防栓的免费水，提供了环境，并且造成维护和保养的落实不到位。所以这个问题是水司和消防部门都头疼的问题。

3.对消防栓的损坏无知。

目前，消防栓经常遭受破坏，其原因也是五花八门。

一些门店，由于市政消防栓在店门口，影响车辆、人员通行，害怕耽误了生意，擅自拆除、迁移市政消防栓。还有街道两旁的自行车停车场以及堆放垃圾等场所埋压、圈占市政消防栓。此外道路改造施工、车辆撞击等各种原因，致使市政消防栓遭到破坏，关键时刻严重影响看消防灭火救援的顺利开展。再者，一些不法分子盗窃市政消防栓卖给废品店来牟利。

4.合法使用消防栓时，对用水量无知。

一些地方政府，允许园林绿化等工作通过消防栓来接水。但是这些工作用了多少水却是一笔糊涂账。这给供水部门，如自来水公司，带来一个成本的黑洞。

一句话，传统非智能消防栓无法实现对消防栓关键运行状态的实时在线远程监控，以及紧急情况的自动第一时间报告。

二、已有的采用自动设备来实现智能功能的那些消防栓设备，虽然在智能的方向上进行了初步的探索，但是存在不少缺陷：

“一种智能型消火栓”(申请号CN201810073251.0)采用的是一种非在线的数据报告方式，提供的是一种对消防栓用水流量的非实时监控。

“一种智能消火栓系统以及智能消火栓水压控制方法”(申请号CN201711309748.X)，采用一种固定水压检测装置启动自带增压泵来来解决水压供给问题。该发明能独立保证稳定水压，它不能完成远程的实时、在线水压检测与报告。

“智能室内消防栓箱”(申请号CN201810202913.X)，虽然能通过安装在主水管中的水位传感器来检测主水管是否缺水。对水压的具体值、用水量等消防栓的关键运行数据缺乏检测与了解。

而DATA-62XX系列智能消防栓，难以检测水压不足、漏水等绕过闷盖状态变化的紧急状况，而且需要安装GPS(全球定位系统)等定位设备，导致成本昂贵，室内无法进行定位工作。

本实用新型的方案便是针对上述问题对现有消防栓进行的改进。

实用新型内容

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，综合应用物联网、嵌入式系统和无线广域网技术来实现对消防栓等水务终端设备的关键工作状态信息进行实时远程检测，在传统的室内、室外消火(防)栓上通过加装电子监控器，在不影响消火栓正常的取、用水功能的同时，由电子监控器配合由移动互联网连接的后台计算机系统，协同实现对消防栓关键工作状态的远程实时监控。

为了达到上述实用新型目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，包括消防栓、电子监控器、无线网络通信模块和后台系统，其中：

所述电子监控器与所述消防栓安装在一起，用于对所述消防栓的水压、用水信息进行实时监测，包括水压传感器、水浸传感器、流量传感器和嵌入式处理器模块，其中：

所述水压传感器安装在所述消防栓供水管同水压的位置，用于将检测到的水压转换为一个模拟电压量输送至所述嵌入式处理器模块；

所述水浸传感器安装在所述消防栓的出水口端，用于输出一个开关电压量至所述嵌入式处理器模块；

所述流量传感器安装在所述消防栓的出水口端，用于将检测到的流量转换为一个模拟电压量输送至所述嵌入式处理器模块；

所述嵌入式处理器模块与所述水压传感器、水浸传感器和流量传感器电性连接，并与外部的所述后台系统通过所述无线网络通信模块进行无线连接，用于：

通过所述水压传感器读取消防栓供水管的水压值；

通过所述水浸传感器感知消防栓阀门是否打开；

通过所述流量传感器读取消防栓供水管的流量值；

通过所述无线网络通信模块与外部的所述后台系统实现数据通信；

所述后台系统通过所述无线网络通信模块与所述电子监控器无线连接，用于实现对所述消防栓状态进行远程实时查询并实时接收所述水压传感器、水浸传感器和流量传感器发送过来的所述消防栓的水压值、阀门开启状态、流量值的关键状态信息。

进一步的，所述消防栓的侧壁开设了第一开孔、第二开孔和第三开孔，其中：

所述第一开孔位于所述消防栓阀座下面且与进水管连接方向的位置，用于安装所述水压传感器；

所述第二开孔位于所述消防栓阀座上面且在自泄阀孔之上的位置，用于安装所述水浸传感器；

所述第三开孔位于所述消防栓阀座上面并在各取水口之下的位置，用于安装所述流量传感器。

进一步的，还包括测试按钮，所述测试按钮与所述嵌入式处理器模块电性连接，用于所述电子监控器的通信测试。

进一步的，所述嵌入式处理器模块包括处理器芯片、RAM、ROM、定时器，以及如下接口：3个A/D输入口、2个数字输入口或外部中断口、1个数字通信接口和若干数字输出口，其中：

所述水压传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第一A/D口；

所述水浸传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第一数字输入口或者第一外部中断口；

所述流量传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第二A/D口；

所述电源模块除了连接所述处理器芯片、水压传感器、水浸传感器、流量传感器的电源引脚外，还同时连接所述处理器芯片的的第三A/D口；

所述无线网络通信模块连接所述处理器芯片的数字通信接口；

所述测试按钮连接所述处理器芯片的第二数字输入口或者第二外部中断口。

进一步的，还包括身份信息标志，所述身份信息标志喷涂于所述消防栓的表面，采用条形码、二维码和说明文字/数字的组合方式。

进一步的，还包括电源，所述电源与所述电子监控器电性连接，用于提供所述电子监控器的工作电源。

优选的，所述无线网络通信模块采用GSM、GPRS、3G、4G、NB-IoT或LoRa制式。

优选的，所述无线网络通信模块采用SIM800A芯片。

优选的，所述嵌入式处理器模块采用STM32F103系列SoC芯片。

优选的，所述消防栓采用SS100/65-1.6型地上式消防栓。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本实用新型一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，综合应用物联网、嵌入式系统和无线广域网技术来实现对消防栓等水务终端设备的关键工作状态信息进行实时远程检测，在传统的室内、室外消火(防)栓上通过加装电子监控器，在不影响消火栓正常的取、用水功能的同时，由电子监控器配合由移动互联网连接的后台计算机系统，协同实现对消防栓关键工作状态的远程实时监控；

2、本实用新型一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，在硬件上只要借助水压传感器、水浸传感器、流量传感器以及低计算需求的嵌入式处理器模块便可实现以上功能，配置低，价格便宜，便于大规模部署；且各传感器均可以通过在消防栓管壁开孔来实现安装，安装简单方便，与消防栓联合生产也方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。附图中：

图1是本实用新型一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统的系统结构示意图；

图2是本实用新型一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统中电子监控器电路结构示意图；

图3是本实用新型一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统中身份信息标志示意图。

具体实施方式

以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1和2所示，本实施例公开了一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，包括消防栓、电子监控器、无线网络通信模块和后台系统，其中：

所述电子监控器与所述消防栓安装在一起，用于对所述消防栓的水压、用水信息进行实时监测，包括水压传感器、水浸传感器、流量传感器和嵌入式处理器模块，其中：

所述水压传感器安装在所述消防栓供水管同水压的位置，用于将检测到的水压转换为一个模拟电压量输送至所述嵌入式处理器模块；本实施例中，如果消防栓有阀门的话，所述供水管同水压的位置，是指阀门前水压传感器必须安装在该阀门之前(按照来水方向)。

所述水浸传感器，又称浸水传感器，安装在所述消防栓的出水口端，用于输出一个开关电压量至所述嵌入式处理器模块；本实施例中，当所述水浸传感器触点有水时，输出一个信号，当所述水浸传感器触点无水时，输出一个反信号。如果消防栓有阀门的话，所述出水口端是指必须安装在该阀门之后(按照来水方向)。

所述流量传感器安装在所述消防栓的出水口端，用于将检测到的流量转换为一个模拟电压量输送至所述嵌入式处理器模块；

所述嵌入式处理器模块与所述水压传感器、水浸传感器和流量传感器电性连接，并与外部的所述后台系统通过所述无线网络通信模块(本实施例中采用GPRS模块)进行无线连接，用于：

通过所述水压传感器读取消防栓供水管的水压值；

通过所述水浸传感器感知消防栓阀门是否打开；

通过所述流量传感器读取消防栓供水管的流量值；

通过所述无线网络通信模块与外部的所述后台系统实现数据通信；

所述后台系统通过所述无线网络通信模块与所述电子监控器无线连接，用于实现对所述消防栓状态进行远程实时查询并实时接收所述水压传感器、水浸传感器和流量传感器发送过来的所述消防栓的水压值、阀门开启状态、流量值的关键状态信息。

本实施例中，所述无线网络通信模块能连接互联网，一般采用无线蜂窝移动网络功能模块来实现，可选用的制式例如GSM(2G，Global System for MobileCommunication)、GPRS(2.5G，General Packet Radio Service)、3G、4G、NB-IoT(NarrowBand Internet of Things，窄带物联网)或LoRa(Long Range，长距无线技术)等等。所述后台系统可以采用智能电脑、IPAD、智能手机、台式机等终端设备。

图1中，所述消防栓的侧壁开设了第一开孔、第二开孔和第三开孔，所述第一开孔位于所述消防栓阀座下面且与进水管连接方向的位置，用于安装所述水压传感器；所述第二开孔位于所述消防栓阀座上面且在自泄阀孔之上的位置，用于安装所述水浸传感器；所述第三开孔位于所述消防栓阀座上面并在各取水口之下的位置，用于安装所述流量传感器。本实施例中，采用SS100/65-1.6型地上式消防栓为例来说明，电子监控器安装方式如图2所示，所述电子监控器使用了1个水压传感器、1个水浸传感器和1个流量传感器。在消防栓的侧壁开了3个孔，用于放入各个传感器。第一开孔(图示D1)开在阀座下面(与进水管连接方向)的位置，安装水压传感器。第二开孔(图示D2)开在阀座上且在自泄阀孔(图示F1)之上的位置，安装水浸传感器。第三开孔(图示D3)开在浸在阀座上并在各取水口(图示F2)之下的位置，安装流量传感器。

进一步的，所述消防栓还包括身份信息标志，所述身份信息标志喷涂于所述消防栓的表面，采用条形码、二维码和说明文字/数字的组合方式。本例在一个方形区域(或者方形铭牌)内，采用条形码在上，二维码在中间，说明文字在下的布局方式，如图3所示。其尺寸比为：条形码宽：条形码高：二维码宽：二维码高：单文字高＝5.5：1.5：2：2：0.5。这里只做了一个规格，即上述比例单位为1cm。在消防栓栓体的正反侧壁和闷盖顶面都喷涂此相同标记。

本实施例中，所述身份信息标志上与电子监控器的ID互相独立，不要求一致，两者的绑定放在后台系统上完成。这样，在器材表面上喷涂的(机器扫描码加说明文字的)身份标志信息，既可以作为定位设备确定消防栓的位置接入口，又可以作为民众参与识别消防栓的接入口。而其中机器扫描码的尺寸，必须让拍摄扫描设备与其距离控制在分米以内(才能完成扫描)。

在第一种用途中，定位设备(如手机等)通过自带摄像设备扫描器材表面上的机器扫描码，由于自身与消防栓的距离控制在分米以内，则定位设备的位置就认为是消防栓的位置了。

在第二种用途中，民众可以用随身携带的带扫描功能的移动设备扫描损坏器材上机器扫描码，或者直接通过人眼读取身份标志中的说明文字部分，来知道器材的身份信息，从而举报时能提供了对目标对象身份的精准说明。

图2中，所述电子监控器还包括测试按钮，所述测试按钮与所述嵌入式处理器模块电性连接，用于所述电子监控器的通信测试。

进一步的，所述嵌入式处理器模块包括处理器芯片、RAM(Random Access Memory，随机存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、定时器，以及如下接口：3个A/D(模拟数字转换)输入(读取)口(引脚)、2个数字(开关量)输入(读取)口(引脚)或外部中断口、1个数字通信接口(如UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)、I2C、SPI等)和若干数字输出口(引脚)，硬件各模块的组织(连接)方式如下：

所述水压传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第一A/D口；

所述水浸传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第一数字输入口或者第一外部中断口；

所述流量传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第二A/D口；

所述电源模块除了连接所述处理器芯片、水压传感器、水浸传感器、流量传感器的电源引脚(如Vcc和Gnd引脚)外，还同时连接所述处理器芯片的的第三A/D口；

所述无线网络通信模块连接所述处理器芯片的数字通信接口；

所述测试按钮连接所述处理器芯片的第二数字输入口或者第二外部中断口。

具体的，如图2所示，水浸传感器(图示D2)和测试按钮(图示B1)分别连接嵌入式处理器模块的两位外部中断口EXTI1和EXTI2。水浸传感器还同时连接处理器的某个数字输入口(本例是1号I/O引脚，该引脚做输入用)。水压传感器、流量传感器、电源(图示P)(的正电压端)经过一定的EMC线路变成为最大不超过3.6V的值后分别连接嵌入式处理器模块的A/D输入通道1、2、3口。而GPRS模块的数据通信口与嵌入式处理器模块的第1个USART口连接，其中GPRS的Rx、Tx脚需要与嵌入式处理器模块反接一下(即GPRS的Rx、Tx脚分别连接嵌入式处理器模块的Tx、Rx脚)。此外，本实施例中安排了一个重启复位按钮，其连接嵌入式处理器模块的BOOT口。为了便于与用户交互，本实施例在监控器面板上安装了一个LED(发光二极管)的小灯，用于显示一些方法的执行结果。本例让其连接2号I/O引脚，该引脚做输出用。

进一步的，所述电子监控器还包括电源，所述电源与所述电子监控器电性连接，用于提供所述电子监控器的工作电源，建议采用电池或者带太阳能充电装置的电池。本例电源采用4V的电池来供电。

优选的，所述无线网络通信模块采用SIM800A芯片，该芯片是支持GSM/GPRS双模式通信，采用UART数据通信接口，可通过AT系列指令来实现基于TCP/IP协议的计算机网络连接，其性能满足本例的需求。本例就是采用基于TCP/IP的协议来实现与远程监控终端的通信。

优选实施例中，所述嵌入式处理器模块采用STM32F103系列SoC(System on Chip，片上系统)芯片。该处理器在一块芯片上集成ARMv7架构的32位Cortex-M3微控制器内核，若干RAM(最大64K)和Flash类型的ROM(容量16K～512K)，还有2个USART(UniversalSynchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步/异步串行接发器)等(数字)通信接口，拥有2个ADC(模拟-数字转换器)支持12位精度的10个以上通道的模拟数字转换，支持19个外部中断/事件请求，以及高达51个数字输入/输出口(其中某些口与其他功能引脚复用)，此外芯片还集成了8个独立的定时器，其性能满足监控器的工作要求。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，包括消防栓、电子监控器、无线网络通信模块和后台系统，其中：

所述电子监控器与所述消防栓安装在一起，用于对所述消防栓的水压、用水信息进行实时监测，包括水压传感器、水浸传感器、流量传感器和嵌入式处理器模块，其中：

所述水压传感器安装在所述消防栓供水管同水压的位置，用于将检测到的水压转换为一个模拟电压量输送至所述嵌入式处理器模块；

所述水浸传感器安装在所述消防栓的出水口端，用于输出一个开关电压量至所述嵌入式处理器模块；

所述流量传感器安装在所述消防栓的出水口端，用于将检测到的流量转换为一个模拟电压量输送至所述嵌入式处理器模块；

所述嵌入式处理器模块与所述水压传感器、水浸传感器和流量传感器电性连接，并与外部的所述后台系统通过所述无线网络通信模块进行无线连接，用于：

通过所述水压传感器读取消防栓供水管的水压值；

通过所述水浸传感器感知消防栓阀门是否打开；

通过所述流量传感器读取消防栓供水管的流量值；

通过所述无线网络通信模块与外部的所述后台系统实现数据通信；

所述后台系统通过所述无线网络通信模块与所述电子监控器无线连接，用于实现对所述消防栓状态进行远程实时查询并实时接收所述水压传感器、水浸传感器和流量传感器发送过来的所述消防栓的水压值、阀门开启状态、流量值的关键状态信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，所述消防栓的侧壁开设了第一开孔、第二开孔和第三开孔，其中：

所述第一开孔位于所述消防栓阀座下面且与进水管连接方向的位置，用于安装所述水压传感器；

所述第二开孔位于所述消防栓阀座上面且在自泄阀孔之上的位置，用于安装所述水浸传感器；

所述第三开孔位于所述消防栓阀座上面并在各取水口之下的位置，用于安装所述流量传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，还包括测试按钮，所述测试按钮与所述嵌入式处理器模块电性连接，用于所述电子监控器的通信测试。

4.根据权利要求3所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，所述嵌入式处理器模块包括处理器芯片、RAM、ROM、定时器，以及如下接口：3个A/D输入口、2个数字输入口或外部中断口、1个数字通信接口和若干数字输出口，其中：

所述水压传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第一A/D口；

所述水浸传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第一数字输入口或者第一外部中断口；

所述流量传感器的输出引脚连接所述处理器芯片的第二A/D口；

电源模块除了连接所述处理器芯片、水压传感器、水浸传感器、流量传感器的电源引脚外，还同时连接所述处理器芯片的第三A/D口；

所述无线网络通信模块连接所述处理器芯片的数字通信接口；

所述测试按钮连接所述处理器芯片的第二数字输入口或者第二外部中断口。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，还包括身份信息标志，所述身份信息标志喷涂于所述消防栓的表面，采用条形码、二维码和说明文字/数字的组合方式。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，还包括电源，所述电源与所述电子监控器电性连接，用于提供所述电子监控器的工作电源。

7.根据权利要求1所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，所述无线网络通信模块采用GSM、GPRS、3G、4G、NB-IoT或LoRa制式。

8.根据权利要求1所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，所述无线网络通信模块采用SIM800A芯片。

9.根据权利要求1所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，所述嵌入式处理器模块采用STM32F103系列SoC芯片。

10.根据权利要求1所述的一种基于无线网对关键状态信息监控的智能消防栓系统，其特征在于，所述消防栓采用SS100/65-1.6型地上式消防栓。

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