CN111741128B - 基于物联网技术的超高层建筑监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的超高层建筑监测方法，所采用的超高层建筑的物联网监测装置包括报警阀、配水管道、短立管、喷头、物联网监测信息采集系统，所述报警阀设置于配水管道的前端，所述配水管道设置于高层建筑各楼层之间，所述短立管设置于配水管道的末端，所述喷头设置于短立管下方，所述物联网监测信息采集系统与报警阀和配水管道相关联。本发明的基于物联网技术的超高层建筑监测方法，采用分级式网络结构形式，通过改进配水管的布置方式，进而达到提高监测装置的可靠性和即时性等技术效果。

Description

基于物联网技术的超高层建筑监测方法

技术领域

本发明涉及建筑监测的技术领域，具体地说是基于物联网技术的超高层建筑监测方法。

背景技术

超高层建筑指40层以上，高度100米以上的建筑物。由于超高层建筑本身及其周围环境存在诸多限制条件，一旦发生较大火灾，灭火工作就会变得极其困难，登高平台消防车等大型灭火工具在停靠、施展、操作等方面都有较大的局限性，实际作用有限。由于灭火很困难，所以对初期火灾的控制就显得极其重要，而初期火灾往往具有隐蔽性，不容易被人们及时发现，因此超高层建筑的监测系统对初期火灾的控制起着决定性作用。

超高层建筑的监测系统在火灾发生时，喷水喷头自动打开并同时发出报警信号，能及时、有效地扑灭初期火灾，是超高层建筑监测系统中极为重要的组成部分，据统计，超高层建筑监测系统扑灭初期火灾的有效率在97％以上。

中国专利(CN106943690A)公开了一种间断式高层建筑外墙自动灭火系统，包括火灾检测装置、控制装置、供水装置、灭火装置，每个灭火装置包括与消防管道控制连通的水幕式消防喷头和雨淋式消防喷头，所述消防管道上通过控制装置控制消防管道的启闭，实现了高层建筑某区域着火引起建筑外墙着火或者建筑外墙直接着火情况下，有效地起到阻火、冷却、隔离和灭火的作用；中国专利(CN111150955A)公开了一种适用于超高层建筑的固移结合压缩空气泡沫灭火系统，包括固定式压缩空气泡沫灭火模块、压缩空气泡沫系统专用结合器和压缩空气泡沫专用输送立管，通过“固移结合”的方法，有效把压缩空气泡沫输送至建筑高度大于压缩空气泡沫系统有效输运高度的超高层建筑每个楼层进行灭火，解决了超高层建筑向上输运灭火介质困难的问题。但上述高层建筑灭火系统在设计时均未考虑配水管道的备用量，无法第一时间对报警信号进行识别、定位、监控和统筹管理，因此现有的高层建筑灭火系统可靠性较差。

因此，如何提供一种基于物联网技术的超高层建筑监测方法，在现有高层建筑灭火系统的基础上，调整配水管的布置方式，利用物联网监测信息采集系统，进一步提高监测装置组件的可靠性，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于物联网技术的超高层建筑监测方法，采用分级式网络结构形式，通过改进配水管的布置方式，进而达到提高监测装置的可靠性和即时性等技术效果。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种超高层建筑的物联网监测装置，包括报警阀、配水管道、短立管、喷头、物联网监测信息采集系统，所述报警阀设置于配水管道的前端，既起到安全预警的作用，又起到启动消防水泵的作用，所述配水管道设置于高层建筑各楼层之间，用于向高层建筑各个位置供水，所述短立管设置于配水管道的末端，用于连接喷头，所述喷头设置于短立管下方，用于洒水将目标区域喷湿，所述物联网监测信息采集系统与报警阀和配水管道相关联，用于监测高层建筑的安全状态。

进一步的，所述配水管道包括配水干管、配水管、配水支管、信号阀，所述配水干管与多根配水管连接，向配水管供水，所述配水管设置在配水干管后方，与多根配水支管连接，向配水支管供水，所述配水支管设置在配水管后方，与短立管连接，向所述喷头供水，所述配水管采用“双配水管供水”的布置方式，两根配水管呈环状布置，所述环状配水管的前方配水干管上设置有报警阀，所述环状配水管的竖管两端和短立管的前方配水支管上设置有信号阀。

进一步的，所述报警阀包括压力开关、水力警铃、水流指示器，所述报警阀数量为两个及以上，所述压力开关和水流指示器设置在配水干管上，压力开关与消防水泵连接，所述水力警铃设置在配水管和配水支管的接头处，所述水力警铃、水流指示器内部设置有信号发送装置，与物联网监测信息采集系统连接，所述压力开关、水力警铃、水流指示器内部均设置单独的报警装置。

进一步的，多个所述报警阀分别设置在不同的配水干管上，所述报警阀前配水干管采用环状布置方式，不同的报警阀所控制的配水管道采用隔层布置的方式，同一楼层相同目标区域设置有多个喷头，所述多个喷头分别由不同的报警阀控制。

进一步的，所述喷头采用下垂型喷头，紧贴室内吊顶下方布置。

进一步的，所述喷头采用吊顶型喷头，采用隐蔽安装的布置方式，埋设在吊顶内部。

进一步的，所述喷头采用快速响应洒水喷头，每层楼层喷头数量有若干个，同一楼层相邻喷头采用矩阵形式排布，每一横排、每一纵列相邻喷头与不同的配水干管连接，每根配水干管上均设置有报警阀。

所述物联网监测信息采集系统包括感知层、传输层、应用层，所述感知层包括压力传感器、流量传感器、水位传感器、水质传感器，所述压力传感器和流量传感器设置于消防水泵进水和出水总管上，所述水位传感器和水质传感器设置于消防水箱和消防传输水箱上。

优选地，所述应用层采用包括中央数据处理器、加载APP功能的显示终端，对数据信息进行处理、通知、报警、形成评估报告，供不同的使用对象应用。

优选地，所述传输层的无线传感网络结构采用分级式网络结构形式，传输层采用统一的分簇路由协议通讯传输上传，所述分簇路由协议即把邻近区域的感知层节点组成一个簇，并选出簇头，簇内感知层节点与簇头通过数据信息无线连接，簇头与中央数据处理器通过数据信息无线连接，中央数据处理器与加载APP功能的显示终端通过数据信息无线连接。

优选地，消防水泵房设置有视频采集终端，对采集的信息进行监视。

针对前述高层建筑的物联网监测装置的技术方案，基于物联网技术的超高层建筑监测方法包括以下步骤：

a、火灾发生的初期，建筑物的温度随之不断上升，喷头温感元件爆破或熔化脱落，喷头开始自动喷水灭火；

b、所述报警阀的进口水压力为0.14MPa、侧放水流量为60L/min时，所述压力开关和水力警铃均发出报警信号，并通过设置于水力警铃内部的信号发送装置向物联网监测信息采集系统的簇头发送数据信号；

c、当经过所述报警器的水流量在15～37.5L/min之间时，所述水流指示器报警，消防水泵启动，并通过设置于水流指示器内部的信号发送装置向物联网监测信息采集系统的簇头发送数据信号；

d、物联网监测信息采集系统的簇头接收到数据信号，将数据融合之后再转发给中央数据处理器；

e、中央数据处理器接收到数据信号，经中央数据处理器处理后将信息发送给加载APP功能的显示终端；

f、不同职能的使用对象通过加载APP功能的显示终端对物联网监测装置实施监视，针对各种不同情况进行控制和干预，至此，一种基于物联网的高层建筑监测方法得以实现。

本申请的优点和效果如下：

(1)在本发明披露的基于物联网技术的超高层建筑监测方法中，所述配水管道采用双配水干管的布置方式，当配水干管的供水高度大于80m时，采用这种布置方式可以解决配水干管较长所导致的检修问题，大大降低了配水干管检修造成的不利影响。

(2)在本发明披露的基于物联网技术的超高层建筑监测方法中，不同的报警阀所控制的配水管道采用隔层布置的方式，当某一报警阀关闭时，将其影响范围控制在特定楼层，避免了报警阀检修时相邻的多层喷头停止工作，大大提高了所述物联网监测装置的可靠性。

(3)在本发明披露的基于物联网技术的超高层建筑监测方法中，采用不同报警阀控制的喷头交叉布置的方式，当喷头工作后既不影响报警阀的报警功能，又可以将故障的影响控制在有限的范围内，进一步提高了所述物联网监测装置的可靠性。

(4)在本发明披露的基于物联网技术的超高层建筑监测方法中，所述物联网监测信息采集系统将信息发送给加载APP功能的显示终端，供不同的使用对象应用，与传统的超高层建筑监测方法相比，大大增加了信息传输的即时性。

(5)在本发明披露的基于物联网技术的超高层建筑监测方法中，所述物联网监测信息采集系统采用分级式网络结构形式，其具有大规模、自组织、动态、以数据为中心等特征，在短距离通讯中能很好地保证数据的质量和传输速率，大大增加了所述装置的可靠性。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例提供的物联网监测装置的“双配水管供水”的布置示意图；

图2为本申请实施例提供的物联网监测装置的不同报警阀同层供水的布置示意图；

图3为本申请实施例提供的物联网监测装置的不同报警阀控制喷头交叉布置的示意图；

图4为本申请实施例提供的物联网监测装置的物联网监测信息采集系统网络结构形式的示意图。

其中，1、报警阀；101、压力开关；102、水力警铃；103、水流指示器；2、配水管道；201、配水干管；202、配水管；203、配水支管；204、信号阀；3、短立管；4、喷头；401、第一喷头组；402、第二喷头组；5、物联网监测信息采集系统；501、感知层节点；502、簇头；503、中央数据处理器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清除和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

本实施例主要介绍本发明的一种超高层建筑的物联网监测装置的基本组成和连接关系。

如图1所示，其展示了一种超高层建筑的物联网监测装置的“双配水管202供水”，本申请实施例提供的一种超高层建筑的物联网监测装置，包括报警阀1、配水管道2、短立管3、喷头4、物联网监测信息采集系统5，所述报警阀1设置于配水管道2的前端，既起到安全预警的作用，又起到启动消防水泵的作用，所述配水管道2设置于高层建筑各楼层之间，用于向高层建筑各个位置供水，所述短立管3设置于配水管道2的末端，用于连接喷头4，所述喷头4设置于短立管3下方，用于洒水将目标区域喷湿，所述物联网监测信息采集系统5与报警阀1和配水管道2相关联，用于监测高层建筑的安全状态。

进一步的，所述配水管道2包括配水干管201、配水管202、配水支管203、信号阀204，所述配水干管201与多根配水管202连接，向配水管202供水，所述配水管202设置在配水干管201后方，与多根配水支管203连接，向配水支管203供水，所述配水支管203设置在配水管202后方，与短立管3连接，向所述喷头4供水，所述配水管202采用“双配水管202供水”的布置方式，两根配水管202呈环状布置，所述环状配水管202的前方配水干管201上设置有报警阀1，所述环状配水管202的竖管两端和短立管3的前方配水支管203上设置有信号阀204。

优选地，所述配水干管201、配水管202、配水支管203之间均采用焊接的连接方式，所述报警阀1的工作压力区间为0.14MPa到额定工作压力范围内的供水压力。

进一步的，所述报警阀1包括压力开关101、水力警铃102、水流指示器103，所述报警阀1数量为两个及以上，所述压力开关101和水流指示器103设置在配水干管201上，压力开关101与消防水泵连接，所述水力警铃102设置在配水管202和配水支管203的接头处，所述水力警铃102、水流指示器103内部设置有信号发送装置，与物联网监测信息采集系统5连接，所述压力开关101、水力警铃102、水流指示器103内部均设置单独的报警装置。

如图2所示，其展示了物联网监测装置的不同报警阀1同层供水的布置，多个报警阀1分别设置在不同的配水干管201上，所述报警阀1前配水干管201采用环状布置方式，不同的报警阀1所控制的配水管道2采用隔层布置的方式，同一楼层相同目标区域设置有两组喷头4，分别为第一喷头组401和第二喷头组402，所述第一喷头组401由一个报警阀1控制，所述第二喷头组402由另一个报警阀1控制。

在一种方案中，所述喷头4采用下垂型喷头，紧贴室内吊顶下方布置，在另一种方案中，所述喷头4采用吊顶型喷头，采用隐蔽安装的布置方式，埋设在吊顶内部。

如图3所示，其展示了物联网监测装置的不同报警阀1控制喷头4交叉布置，所述喷头4采用快速响应洒水喷头，每层楼层喷头数量有若干个，同一楼层相邻喷头采用矩阵形式排布，每一横排、每一纵列相邻喷头与不同的配水干管201连接，每根配水干管201上均设置有报警阀1。

进一步的，所述物联网监测信息采集系统包括感知层、传输层、应用层，所述感知层包括压力传感器、流量传感器、水位传感器、水质传感器，所述压力传感器和流量传感器设置于消防水泵进水和出水总管上，所述水位传感器和水质传感器设置于消防水箱和消防传输水箱上。

优选地，消防水泵房设置有视频采集终端，对采集的信息进行监视。

优选地，所述应用层采用包括中央数据处理器503、加载APP功能的显示终端，对数据信息进行处理、通知、报警、形成评估报告，供不同的使用对象应用。

如图4所示，其展示了物联网监测装置的物联网监测信息采集系统5网络结构形式，所述传输层的无线传感网络结构采用分级式网络结构形式，传输层采用统一的分簇路由协议通讯传输上传，所述分簇路由协议即把邻近区域的感知层节点501组成一个簇，并选出簇头502，簇内感知层节点501与簇头502通过数据信息无线连接，簇头502与中央数据处理器503通过数据信息无线连接，中央数据处理器503与加载APP功能的显示终端通过数据信息无线连接。

值得说明的是，所述消防水泵为本领域公知常识，所述压力传感器、流量传感器、水位传感器、水质传感器为本领域现有技术，本申请中不予赘述。

实施例2

本实施例是在前述实施例1的基础上进行的，主要介绍一种基于物联网技术的超高层建筑监测方法，其采用如前所述的超高层建筑的物联网监测装置的基本组成和连接关系。

结合图1～4所示，所述基于物联网技术的超高层建筑监测方法的具体步骤如下：

步骤1：火灾发生的初期，建筑物的温度随之不断上升，喷头4温感元件爆破或熔化脱落，喷头4开始自动喷水灭火；

步骤2：当所述报警阀1的进口水压力为0.12～0.16MPa，优选值为0.14MPa，侧放水流量为40～80L/min，优选值为60L/min时，所述压力开关101和水力警铃102发出报警信号，并通过设置于水力警铃102内部的信号发送装置向物联网监测信息采集系统5的簇头502发送数据信号；

步骤3：当经过所述报警器的水流量在15～37.5L/min之间时，所述水流指示器103报警，消防水泵启动，并通过设置于水流指示器103内部的信号发送装置向物联网监测信息采集系统5的簇头502发送数据信号；

步骤4：物联网监测信息采集系统5的簇头502接收到数据信号，将数据融合之后再转发给中央数据处理器503；

步骤5：中央数据处理器503接收到数据信号，经中央数据处理器503处理后将信息发送给加载APP功能的显示终端；

步骤6：不同职能的使用对象通过加载APP功能的显示终端对物联网监测装置实施监视，针对各种不同情况进行控制和干预。

至此，一种基于物联网的高层建筑监测方法得以实现。

对所有公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种超高层建筑的物联网监测装置，包括报警阀(1)、配水管道(2)、短立管(3)、喷头(4)、物联网监测信息采集系统(5)，其特征在于，所述报警阀(1)设置于配水管道(2)的前端，既起到安全预警的作用，又起到启动消防水泵的作用，所述配水管道(2)设置于高层建筑各楼层之间，用于向高层建筑各个位置供水，所述短立管(3)设置于配水管道(2)的末端，用于连接喷头(4)，所述喷头(4)设置于短立管(3)下方，用于洒水将目标区域喷湿，所述物联网监测信息采集系统(5)与报警阀(1)和配水管道(2)相关联，用于监测高层建筑的安全状态；

所述物联网监测信息采集系统(5)包括感知层、传输层、应用层，所述感知层包括压力传感器、流量传感器、水位传感器、水质传感器，所述压力传感器和流量传感器设置于消防水泵进水和出水总管上，所述水位传感器和水质传感器设置于消防水箱和消防传输水箱上；

所述应用层采用包括中央数据处理器(503)、加载APP功能的显示终端，对数据信息进行处理、通知、报警、形成评估报告，供不同的使用对象应用，消防水泵房设置有视频采集终端，对采集的信息进行监视；

所述传输层的无线传感网络结构采用分级式网络结构形式，传输层采用统一的分簇路由协议通讯传输上传，所述分簇路由协议即把邻近区域的感知层节点(501)组成一个簇，并选出簇头(502)，簇内感知层节点(501)与簇头(502)通过数据信息无线连接，簇头(502)与中央数据处理器(503)通过数据信息无线连接，中央数据处理器(503)与加载APP功能的显示终端通过数据信息无线连接；

所述超高层建筑的物联网监测装置基于物联网技术的超高层建筑监测方法，包括以下步骤：

101、火灾发生的初期，建筑物的温度随之不断上升，喷头(4)温感元件爆破或熔化脱落，喷头(4)开始自动喷水灭火；

102、所述报警阀(1)的进口水压力为0.14MPa、侧放水流量为60L/min时，压力开关(101)和水力警铃(102)均发出报警信号，并通过设置于水力警铃(102)内部的信号发送装置向物联网监测信息采集系统(5)的簇头(502)发送数据信号；

103、当经过所述报警器的水流量在15～37.5L/min之间时，水流指示器(103)报警，消防水泵启动，并通过设置于水流指示器(103)内部的信号发送装置向物联网监测信息采集系统(5)的簇头(502)发送数据信号；

104、物联网监测信息采集系统(5)的簇头(502)接收到数据信号，将数据融合之后再转发给中央数据处理器(503)；

105、中央数据处理器(503)接收到数据信号，经中央数据处理器(503)处理后将信息发送给加载APP功能的显示终端；

106、不同职能的使用对象通过加载APP功能的显示终端对物联网监测装置实施监视，针对各种不同情况进行控制和干预；

至此，一种基于物联网的高层建筑监测方法得以实现。

2.如权利要求1所述超高层建筑的物联网监测装置，其特征在于，所述配水管道(2)包括配水干管(201)、配水管(202)、配水支管(203)、信号阀(204)，所述配水干管(201)与多根配水管(202)连接，向配水管(202)供水，所述配水管(202)设置在配水干管(201)后方，与多根配水支管(203)连接，向配水支管(203)供水，所述配水支管(203)设置在配水管(202)后方，与短立管(3)连接，向所述喷头(4)供水，所述配水管(202)采用“双配水管(202)供水”的布置方式，两根配水管(202)呈环状布置，所述环状配水管(202)的前方配水干管(201)上设置有报警阀(1)，所述环状配水管(202)的竖管两端和短立管(3)的前方配水支管(203)上设置有信号阀(204)。

3.如权利要求1所述超高层建筑的物联网监测装置，其特征在于，所述报警阀(1)包括压力开关(101)、水力警铃(102)、水流指示器(103)，所述报警阀(1)数量为两个及以上，所述压力开关(101)和水流指示器(103)设置在配水干管(201)上，压力开关(101)与消防水泵连接，所述水力警铃(102)设置在配水管(202)和配水支管(203)的接头处，所述水力警铃(102)、水流指示器(103)内部设置有信号发送装置，与物联网监测信息采集系统(5)连接，所述压力开关(101)、水力警铃(102)、水流指示器(103)内部均设置单独的报警装置。

4.如权利要求2或3所述超高层建筑的物联网监测装置，其特征在于，多个所述报警阀(1)分别设置在不同的配水干管(201)上，所述报警阀(1)前配水干管(201)采用环状布置方式，不同的报警阀(1)所控制的配水管道(2)采用隔层布置的方式，同一楼层相同目标区域设置有多个喷头(4)，所述多个喷头(4)分别由不同的报警阀(1)控制。

5.如权利要求1所述超高层建筑的物联网监测装置，其特征在于，所述喷头(4)采用下垂型喷头，紧贴室内吊顶下方布置，或者，所述喷头(4)采用吊顶型喷头，采用隐蔽安装的布置方式，埋设在吊顶内部。

6.如权利要求5所述超高层建筑的物联网监测装置，其特征在于，所述喷头(4)采用快速响应洒水喷头，每层楼层喷头数量有若干个，同一楼层相邻喷头采用矩阵形式排布，每一横排、每一纵列相邻喷头与不同的配水干管(201)连接，每根配水干管(201)上均设置有报警阀(1)。