CN115154975B - 一种消防栓状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种消防栓状态监测系统，包括栓体、监测装置和后台监控终端，所述监测装置包括壳体、出水监测组件、微处理器和远程通信模块，所述壳体安装在栓体外壁上，所述微处理器和远程通信模块均安装在壳体内，出水监测组件和远程通信模块分别与微处理器连接，远程通信模块与后台监控中心通信连接；所述出水监测组件的一端位于栓体内，用于监测栓体内水流，当栓体内水流流动时产生触发信号发送给微处理器；所述微处理器用于接收到触发信号产生出水信号，并通过远程通信模块将出水信号发送给后台监控中心。本发明提供的一种消防栓状态监测系统，可监测到消防栓出水，及时发现盗水行为。
Description
技术领域
本发明属于消防栓技术领域，具体来说，涉及一种消防栓状态监测系统。
背景技术
目前在多个城市，消防栓成为一个深不见底的水资源“黑洞”。经热心市民察觉举报，经常出现洒水车在消防栓私自接水“洗马路”，洗车行、大排档从消防栓暗接管道长期偷水，物业公司从消防栓引水浇灌园林等现象。被发现举报的一些盗水行为会被有效制止且能够追责，但是大多数盗水行为很难被监管部门及时发现，所以为了遏制消防栓盗水乱象，安装消防栓监控很有必要。而且，消防用水属于城市公共供水，市政消防栓不安装计量水表，水务部门只能估算正常消防用水量和被盗水量，无法准确统计消防栓出水量。
发明内容
本发明针对上述不足，提供一种消防栓状态监测系统，可监测到消防栓出水，及时发现盗水行为。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：
本发明提供一种消防栓状态监测系统，包括栓体、监测装置和后台监控终端，所述监测装置包括壳体、出水监测组件、微处理器和远程通信模块，所述壳体安装在栓体外壁上，所述微处理器和远程通信模块均安装在壳体内，出水监测组件和远程通信模块分别与微处理器连接，远程通信模块与后台监控中心通信连接；所述出水监测组件的一端位于栓体内，用于监测栓体内水流，当栓体内水流流动时产生触发信号发送给微处理器；所述微处理器用于接收到触发信号产生出水信号，并通过远程通信模块将出水信号发送给后台监控中心。
作为本发明实施例的进一步改进，所述出水监测组件包括摆件、弹性件、导电触块、电源和计时模块，所述弹性件、导电触块、电源和计时模块均设置在壳体内，导电触块与电源的一极连接，弹性件与电源的另一极连接，计时模块串接在弹性件与电源之间或者导电触块与电源之间，计时模块与微处理器连接；弹性件采用导电材料制成；所述摆件包括依次连接的第一摆部、转球和第二摆部，第一摆部的重量大于第二摆部的重量，第二摆部采用导电材料制成；栓体侧壁上开设有球形孔，转球设置在球形孔中，转球与球形孔间隙配合，且转球可在球形孔中转动；第一摆部位于栓体内腔中，第二摆部位于壳体中；弹性件的一端与壳体顶端内壁连接，另一端与第二摆部连接；导电触块固定在第二位置，第二位置为当栓体内水流流动时，第二摆部端部可摆动到的位置。
作为本发明实施例的进一步改进，所述第一摆部包括支轴和两个呈半圆形的叶片，两个叶片的直边分别与支轴转动连接；支轴上垂直设有两个限位杆，两个限位杆均平行于水平面，且两个限位杆分别位于两个叶片的下方。
作为本发明实施例的进一步改进，所述壳体内还设有绝缘触块，绝缘触块位于导电触块上方，绝缘触块和导电触块之间形成第二摆部进行上下摆动时第二摆部端部的摆动行程。
作为本发明实施例的进一步改进，栓体内水流静止时，在第一摆部的重力作用和弹性件的恢复力作用下，第一摆部位于第二摆部的下方；当栓体内水流流动时，向上流动的水流带动第一摆部向上转动，从而第二摆部向下转动，同时向下拉伸弹性件，第二摆部与导电触块接触，计时模块通电开始计时，并将时间信息发送给微处理器，微处理器通过远程通信模块将时间信息发送给后台监控中心；一旦栓体内水流停止流动，第一摆部在重力作用下向下转动，同时第二摆部在弹性件的恢复力作用下向上转动，脱离导电触块，计时模块断电停止计时，并停止将时间信息发送给微处理器。
作为本发明实施例的进一步改进，所述栓体侧壁上还开设有挡板槽，挡板槽内安装有挡板，挡板覆盖在球形孔的外侧，且挡板上沿其高度方向开设有供第二摆部穿过的长条形通槽；所述系统还包括储水盒，所述储水盒可拆卸安装在栓体外壁上，且储水盒与挡板槽连通。
作为本发明实施例的进一步改进，还包括流速检测件，流速检测件的检测端位于栓体内，流速检测件用于检测栓体内水流的流速。
作为本发明实施例的进一步改进，所述栓体的内外壁上均安装有湿度传感器，湿度传感器与微处理器连接。
作为本发明实施例的进一步改进，所述栓体的内壁上安装有温度传感器和加热器，温度传感器和加热器分别与微处理器连接。
作为本发明实施例的进一步改进，还包括光发射器和光接收器，光发射器固定在栓体外壁上，光接收器固定在光发射器正下方的地面上；光发射器和光接收器分别与微处理器连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：本发明提供的消防栓状态监测系统，通过出水监测组件监测栓体内水流，一旦栓体内水流流动，便产生出水信号发送给微处理器，微处理器将出水信号通过远程通信模块发送给后台监控中心，监管人员便可知晓相应的消防栓处于出水状态，便于及时核实是否是正常消防用水，及时发现盗水行为。
附图说明
图1为本发明实施例的消防栓状态监测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的消防栓状态监测系统中摆件的第一摆部的一种优选结构示意图；
图3为本发明实施例的消防栓状态监测系统中摆件的第一摆部的另一种优选结构示意图。
图中有：栓体1、微处理器2、弹性件3、摆件4、第一摆部41、支轴411、叶片412、限位杆413、转球42、第二摆部43、导电触块5、绝缘触块6、挡板槽7、挡板8、储水盒9、电源10、计时模块11、流速检测件12。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细的说明。
本发明实施例提供一种消防栓状态监测系统，包括消防栓、监测装置和后台监控终端，监测装置安装在消防栓上，用于监测消防栓的状态。后台监控终端设置在消防部门或水务部门，后台监控终端中运行有监控网站或监控软件客户端。后台监控终端可以是手机、平板电脑和膝上型便携计算机等。后台监控终端与监测装置之间可以通过无线网络或者有线网络相连。
其中，消防栓包括竖直设置的栓体，栓体的上部设有出水口，栓体的顶部设有栓盖。监测装置位于出水口的下方。监测装置包括壳体、出水监测组件、微处理器和远程通信模块，壳体安装在栓体外壁上，微处理器和远程通信模块均安装在壳体内，出水监测组件和远程通信模块分别与微处理器连接，远程通信模块与后台监控中心通过无线网络或者有线网络通信连接。出水监测组件的一端位于栓体1内，用于监测栓体内水流，当栓体内水流流动时产生出水信号发送给微处理器。微处理器用于将出水信号通过远程通信模块发送给后台监控中心。
本实施例的消防栓状态监测系统，通过出水监测组件监测栓体内水流，一旦栓体内水流流动，便产生出水信号发送给微处理器，微处理器将出水信号通过远程通信模块发送给后台监控中心，监管人员便可知晓相应的消防栓处于出水状态，便于及时核实是否是正常消防用水，及时发现盗水行为。
作为优选例，如图1所示，出水监测组件包括摆件4、弹性件3、导电触块5、电源和计时模块。弹性件3、导电触块5、电源和计时模块均设置在壳体内。电源与微处理器连接，为微处理器供电。导电触块5与电源的一极连接，弹性件3与电源的另一极连接，计时模块串接在弹性件与电源之间或者导电触块与电源之间，计时模块与微处理器连接。摆件4包括依次固定连接的第一摆部41、转球42和第二摆部43，第一摆部41的重量大于第二摆部43的重量，第二摆部43采用导电材料制成。优选的，第一摆部41、转球42和第二摆部43位于同一直线上。栓体侧壁上开设有球形孔，转球42设置在球形孔中，转球与球形孔间隙配合，且转球可在球形孔中转动。第一摆部41位于栓体内腔中，第二摆部43位于壳体中。如果第一摆部41向下或向上摆动，则带动转球42在球形孔中顺时针或逆时针转动，从而使得第二摆部43向上或向下摆动。如果第二摆部43向下或向上摆动，则带动转球42在球形孔中逆时针或顺时针转动，从而使得第一摆部41向上或向下摆动。弹性件3的一端与壳体顶端内壁连接，另一端与第二摆部43连接，弹性件3采用导电材料制成。弹性件3可采用拉簧。当第二摆部43向下摆动时，会拉伸弹性件3，而当第二摆部43向上摆动时，弹性件3会被压缩。导电触块5固定在第二位置，第二位置为当栓体内水流流动时，第二摆部43的端部可摆动到的位置。
上述实施例的消防栓状态监测系统，栓体内水流静止时，在第一摆部41的重力作用或弹性件3的拉力作用下，第二摆部43端部位于导电触块5的上方；当栓体内水流流动时，向上流动的水流带动第一摆部41向上摆动，从而第二摆部43向下摆动，同时向下拉伸弹性件3，第二摆部43端部与导电触块5接触，计时模块通电开始计时，并将时间信息作为触发信号发送给微处理器，微处理器接收到时间信息后产生出水信号，并通过远程通信模块将出水信号发送给后台监控中心。一旦栓体内水流停止流动，在第一摆部41的重力作用或弹性件3的拉力作用下，第一摆部41向下摆动，第二摆部43向上摆动，第二摆部43端部脱离导电触块5，计时模块断电停止计时，并停止将时间信息发送给微处理器。第一摆部41和第二摆部43自动复位，便于下次出水监测。
本实施例通过设置弹性件3、摆件4和导电触块5作为电源开关，利用消防栓出水时栓体内的水流动，产生外力使得电源开关闭合，消防栓不出水时栓体内的水静止，外力消失使得电源开关开合，从而能够准确监测到消防栓出水，结构简单，容易实现。
进一步优选，第一摆部41包括支轴411和两个呈半圆形的叶片412，如图2和图3所示。两个叶片的直边均设有沿直边分布的套管，套管套设在支轴上，使得叶片与支轴转动连接，从而两个叶片可绕支轴翻转。支轴上垂直设有两个限位杆413，两个限位杆均平行于水平面。并且，两个限位杆分别位于两个叶片的下方。两个限位杆可位于同一直线上，如图2所示，也可平行，如图3所示。栓体内水流静止时，两个叶片在自身重力作用下分别搭接在两个限位杆上，使得两个叶片位于同一平面上。当栓体内水流流动时，向上流动的水流冲击在两个叶片上，由于水流与第一摆部为面接触，接触面积大，则极易顺利带动整个第一摆部41向上摆动。第一摆部41向上摆动的过程中，由于叶片收到水流向上的冲力，叶片会相对于支轴向上翻转，两个叶片均会位于垂直面上，使得第二摆部43端部与导电触块5接触后，栓体内的水流与第一摆部41为线接触，第一摆部不会对水流产生阻力，影响水流流速。一旦栓体内水流停止流动，在第一摆部41的重力作用或弹性件3的拉力作用下，第一摆部41向下摆动，第一摆部向下摆动过程中，两个叶片在自生重力作用下向下翻转，直至搭接在两个限位杆上，两个叶片位于同一平面上，等待下次出水翻转。
优选的，壳体内还设有绝缘触块6，绝缘触块6位于导电触块5上方，绝缘触块6和导电触块5之间形成第二摆部43进行上下摆动时第二摆部43端部的摆动行程，第二摆部43端部只能在导电触块与绝缘触块之间上下摆动。设置绝缘触块6，限制第二摆部43复位时的位置，以便下次消防栓出水时，栓体内流动的水能带动第一摆部41向上而使得第二摆部43向下摆动到导电触块5，从便被检测到。
考虑到第一摆部和第二摆部需上下摆动，栓体侧壁的球形孔的内外两端无法与转动球密封配合，栓体内的水很有可能会从球形孔漏出。本实施例的栓体侧壁上还开设有挡板槽7，挡板槽7内安装有挡板8，挡板8覆盖在球形孔的外侧，且挡板8上沿其高度方向开设有供第二摆部穿过的长条形通槽。挡板8可阻止栓体内水的外溢。
进一步优选，本实施例的消防栓状态监测系统还包括储水盒9，储水盒9可拆卸安装在栓体外壁上，且储水盒9与挡板槽7连通。如果栓体内的水通过球形孔以及挡板与栓体侧壁之间的缝隙或挡板上的长条形通槽中流入挡板槽7中，不会聚积在挡板槽7，可经挡板槽7流入储水盒9，还能二次利用，不会造成水资源的浪费。
作为优选例，监测装置还包括流速检测件，流速检测件的检测端位于栓体内，流速检测件用于检测栓体内水流的流速，流速检测件与微处理器连接。流速检测件可采用现有的水流测速仪，水流测速仪安装在栓体内。使用时，流速检测件测得栓体内的水流速度并发送给微处理器，出水监测组件测得栓体内的水流流动时间发送给微处理器，即消防栓出水时长。微处理器获得了出水时长和水流速度，再根据栓体的横截面积，既可得到消防栓的出水量。或者，微处理器将出水时长、水流速度发送给后台监控中心，后台监控中心根据栓体的横截面积，既可得到消防栓的出水量。不管是正常消防使用，还是被盗用，都可准确统计消防栓的出水量。
考虑到栓体内的水流流速不会一直恒定，为了提高获得的消防栓出水量的精确度，可采用分阶段计算出水量的方法。具体的，设定流速检测件每n秒采集一次流速，以n秒为一个时间计数单位，根据每个时间计数单元的第1秒时所采集的速度值Vi，以及栓体的横截面积S，计算每个时间计数单元的水流量Mi，然后根据出水时间H秒，将每个时间计数单元的水流量进行累加，如式(1)，便可精确得到出水时间内的出水量M。
其中，
floor()表示向下取整函数。
作为优选例，栓体的内外壁上均安装有湿度传感器，湿度传感器与微处理器连接。安装在栓体内壁上的湿度传感器，用于检测栓体内的湿度并将检测结果发送给微处理器，微处理器再将检测结果发送给后台监控中心，一旦栓体内的湿度传感器检测的湿度值小于预设最小湿度阈值，说明栓体内水量少甚至没有水，从而便于工作人员发现该消防栓异常状况，及时进行确认处理。安装在栓体外壁上的湿度传感器，用于检测栓体外的湿度并将检测结果发送给微处理器，微处理器再将检测结果发送给后台监控中心，一旦栓体外的湿度传感器检测的湿度值大于预设最大湿度阈值，说明栓体被淹没在水中，从而便于工作人员发现该消防栓异常状况，及时进行确认处理。
作为优选例，栓体的内壁上安装有温度传感器和加热器，温度传感器和加热器分别与微处理器连接。温度传感器用于检测栓体内的水温，并将检测结果发送给微处理器，微处理器将检测结果与预设温度阈值比较，如果低于预设温度阈值，则控制加热器工作，提高栓体内的水温。可有效防止冬季温度低栓体内的水结冰，影响应急消防使用，也防止消防栓管道破裂发生破损。
作为优选例，监测装置还包括光发射器和光接收器，光发射器固定在栓体外壁上，光接收器固定在光发射器正下方的地面上，光发射器和光接收器分别与微处理器连接。正常状态下，光接收器一直能接收到光发射器发射的光线，光接收器将检测结果发送给微处理器，微处理器将检测结果发送给后台监控中心，一旦光接收器接收不到光发射器发射的光线，说明消防栓发生倾斜、移位或被掩埋，从而便于工作人员发现该消防栓异常状况，及时进行确认处理。
上述优选实施例的消防栓状态监测系统的工作流程如下：
不使用消防栓时，即消防栓栓体内水流静止，在第一摆部41的重力作用或弹性件3的拉力作用下，第二摆部43端部位于导电触块5的上方，不与导电触块接触。使用消防栓时，即栓体内水流流动，向上流动的水流带动第一摆部41向上摆动，从而第二摆部43向下摆动，同时向下拉伸弹性件3，第二摆部43端部与导电触块5接触，计时模块通电开始计时，并将时间信息作为触发信号发送给微处理器，微处理器接收到时间信息后产生出水信号，并通过远程通信模块将出水信号发送给后台监控中心。监管人员便可知晓相应的消防栓处于出水状态，便于及时核实是否是正常消防用水，及时发现盗水行为。消防栓出水过程中，流速检测件检测栓体内的流速，并发送给微处理器。一旦栓体内水流停止流动，在第一摆部41重力作用或弹性件3的拉力作用下，第一摆部41向下摆动，第二摆部43向上摆动，第二摆部43端部脱离导电触块5，计时模块断电停止计时，并停止将时间信息发送给微处理器。第一摆部41和第二摆部43自动复位，便于下次出水监测。微处理器获得整个出水时长。微处理器或者后台监控中心获得出水时长和流速后，便可计算得到出水量。
同时，后台监控中心收到栓体内的湿度检测结果、栓体外的湿度检测结果、栓体内的温度检测结果以及栓体的倾斜检测结果，便于工作人员发现该消防栓异常状况，及时进行确认处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (9)
1.一种消防栓状态监测系统，其特征在于，包括栓体(1)、监测装置和后台监控终端，所述监测装置包括壳体、出水监测组件、微处理器(2)和远程通信模块，所述壳体安装在栓体外壁上，所述微处理器(2)和远程通信模块均安装在壳体内，出水监测组件和远程通信模块分别与微处理器(2)连接，远程通信模块与后台监控中心通信连接；所述出水监测组件的一端位于栓体(1)内，用于监测栓体内水流，当栓体内水流流动时产生触发信号发送给微处理器(2)；所述微处理器(2)用于接收到触发信号产生出水信号，并通过远程通信模块将出水信号发送给后台监控中心；
所述出水监测组件包括摆件(4)、弹性件(3)、导电触块(5)、电源(10)和计时模块(11)，所述弹性件(3)、导电触块(5)、电源(10)和计时模块(11)均设置在壳体内，导电触块(5)与电源(10)的一极连接，弹性件(3)与电源(10)的另一极连接，计时模块(11)串接在弹性件与电源之间或者导电触块与电源之间，计时模块(10)与微处理器(2)连接；弹性件(3)采用导电材料制成；所述摆件(4)包括依次连接的第一摆部(41)、转球(42)和第二摆部(43)，第一摆部(41)的重量大于第二摆部(43)的重量，第二摆部(43)采用导电材料制成；栓体侧壁上开设有球形孔，转球(42)设置在球形孔中，转球与球形孔间隙配合，且转球可在球形孔中转动；第一摆部(41)位于栓体内腔中，第二摆部(43)位于壳体中；弹性件(3)的一端与壳体顶端内壁连接，另一端与第二摆部(43)连接；导电触块(5)固定在第二位置，第二位置为当栓体内水流流动时，第二摆部(43)端部可摆动到的位置。
2.根据权利要求1所述的消防栓状态监测系统，其特征在于，所述第一摆部(41)包括支轴和两个呈半圆形的叶片，两个叶片的直边分别与支轴转动连接；支轴上垂直设有两个限位杆，两个限位杆均平行于水平面，且两个限位杆分别位于两个叶片的下方。
3.根据权利要求1所述的消防栓状态监测系统，其特征在于，所述壳体内还设有绝缘触块(6)，绝缘触块(6)位于导电触块(5)上方，绝缘触块(6)和导电触块(5)之间形成第二摆部(43)进行上下摆动时第二摆部(43)端部的摆动行程。
4.根据权利要求1所述的消防栓状态监测系统，其特征在于，栓体内水流静止时，在第一摆部(41)的重力作用和弹性件(3)的恢复力作用下，第一摆部(41)位于第二摆部(43)的下方；当栓体内水流流动时，向上流动的水流带动第一摆部(41)向上转动，从而第二摆部(43)向下转动，同时向下拉伸弹性件(3)，第二摆部(43)与导电触块(5)接触，计时模块(10)通电开始计时，并将时间信息发送给微处理器(2)，微处理器(2)通过远程通信模块将时间信息发送给后台监控中心；一旦栓体内水流停止流动，第一摆部(41)在重力作用下向下转动，同时第二摆部(43)在弹性件(3)的恢复力作用下向上转动，脱离导电触块(5)，计时模块(10)断电停止计时，并停止将时间信息发送给微处理器(2)。
5.根据权利要求1所述的消防栓状态监测系统，其特征在于，所述栓体侧壁上还开设有挡板槽(7)，挡板槽(7)内安装有挡板(8)，挡板(8)覆盖在球形孔的外侧，且挡板上沿其高度方向开设有供第二摆部穿过的长条形通槽；所述系统还包括储水盒(9)，所述储水盒(9)可拆卸安装在栓体外壁上，且储水盒(9)与挡板槽(7)连通。
6.根据权利要求1所述的消防栓状态监测系统，其特征在于，还包括流速检测件(12)，流速检测件(12)的检测端位于栓体内，流速检测件用于检测栓体内水流的流速。
7.根据权利要求1所述的消防栓状态监测系统，其特征在于，所述栓体的内外壁上均安装有湿度传感器，湿度传感器与微处理器(2)连接。
8.根据权利要求1所述的消防栓状态监测系统，其特征在于，所述栓体的内壁上安装有温度传感器和加热器，温度传感器和加热器分别与微处理器(2)连接。
9.根据权利要求1所述的消防栓状态监测系统，其特征在于，还包括光发射器和光接收器，光发射器固定在栓体外壁上，光接收器固定在光发射器正下方的地面上；光发射器和光接收器分别与微处理器(2)连接。
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