一种具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓
技术领域
本实用新型涉及消防栓，具体涉及一种具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓。
背景技术
现有的消防栓，多为固定式消防设施，主要作用是控制可燃物、隔绝助燃物、消灭着火源；主要分室内消防栓和室外消防栓。当消防栓出现工作故障使就无法实现及时扑灭火情的情况，会造成人员的伤亡以及财产的损失。
现有的消防栓经常需要人工检修，十分麻烦，但当消防栓出现倾倒损坏，例如被撞倒或者推倒，或者水压不正常时，维护人员往往无法及时发现这个问题，从而在火灾发生时，无法保证人民的生命财产的安全。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓，用以解决现有技术无法对消防栓进行倾倒监测以及水压监测的问题，当消防栓倾倒或内部压力不正常时无法及时报警导致当火灾发生时，消防栓无法正常工作，从而无法保证人民生命财产安全的问题。
为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：
一种具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓，包括消防栓本体，在所述的消防栓本体上还设置有消防栓监测装置；
所述的消防栓监测装置包括电源管理模块、数据处理模块、数据传输模块、倾斜检测模块、压力检测模块以及报警模块；
所述的电源管理模块用于为所述的数据处理模块、数据传输模块、倾斜检测模块以及压力检测模块供电；
所述的倾斜检测模块用于检测所述的消防栓本体是否出现倾斜，若出现倾斜，则将倾斜角度数据发送给数据处理模块；
所述的压力检测模块用于检测所述的消防栓本体内部的水压，获得水压数据；
所述的数据处理模块用于对所述的倾斜角度数据进行判断，生成倾斜报警信息；
所述的数据处理模块还用于对所述的水压数据进行判断，生成压力报警信息；
所述的报警模块用于以声音播报的形式输出所述的压力报警信息；
所述的数据传输模块用于将所述的倾斜报警信息以及压力报警信息发送给远程服务器。
进一步地，所述的倾斜检测模块包括角度传感器；
所述的角度传感器用于检测所述的消防栓本体是否出现倾斜，获得倾斜角度数据；
所述的数据处理模块用于判断当所述的倾斜角度数据大于等于20°时，生成倾斜报警信息。
进一步地，所述的压力检测模块包括压力传感器；
所述的压力传感器用于检测所述的消防栓本体内部的压力值，获得水压数据；
所述的数据处理模块用于判断当所述的水压数据大于等于水压阈值时，生成压力报警信息。
进一步地，所述的消防栓监测装置还包括开盖检测模块；
所述的开盖检测模块用于检测消防栓本体上的消防栓盖是否被除巡检员以外的人拆下，若被拆下则生成开盖报警信息。
进一步地，所述的开盖检测模块包括身份认证子模块以及盖体分离检测子模块；
所述的身份认证子模块用于确认是否为巡检员操作，若为巡检员操作则生成身份认证通过信号；
所述的盖体分离检测子模块用于检测所述的消防栓本体的闷盖是否与栓体分离，若分离则生成分离信号；
所述的数据处理模块用于判断分离信号与身份认证通过信号是否均存在，若仅存在分离信号而没有身份认证通过信号，则生成开盖报警信息；
所述的报警模块用于以声音播报的形式输出所述的开盖报警信息；
所述的数据传输模块用于将所述的开盖报警信息发送给远程服务器。
进一步地，所述的消防栓监测装置还包括破坏检测模块；
所述的破坏检测模块包括震动传感器；
所述的震动传感器用于检测所述的消防栓本体是否发生震动，若发生震动，则生成震动信号；
所述的数据处理模块用于根据所述的震动信号，生成破坏报警信息；
所述的报警模块用于以声音播报的形式输出所述的破坏报警信息；
所述的数据传输模块用于将所述的破坏报警信息发送给远程服务器。
进一步地，所述的电源管理子模块包括供电电池J2、电池充电电路、升压开关电路、升压电路以及稳压电路；
所述的供电电池J2用于提供输入电压；
所述的电池充电电路用于根据所述的输入电压的大小，利用太阳能电池J1为所述的供电电池J2充电；
所述的升压开关电路用于判断所述的输入电压是否大于电压阈值，若大于，将所述的输入电压输入至稳压电路；否则，将所述的输入电压输入至升压电路；
所述的升压电路用于对所述的输入电压升压，获得升压电压；
所述的稳压电路用于对所述的输入电压或升压电压稳压，获得输出电压。
进一步地，所述的电池充电电路包括太阳能电池J1以及充电芯片U3，所述的太阳能电池J1连接在所述的充电芯片U3的CE端，所述的充电芯片U3的TEMP端以及GND端共地，所述的充电芯片U3的PROG端通过电阻R4接地，所述的充电芯片U3的VCC端连接太阳能电池J1，所述的VCC端还通过电容C17接地，所述的充电芯片U3的
进一步地，所述的升压电路包括升压芯片U1，所述的升压芯片U1的VIN端与所述的供电电池J2连接，所述的升压芯片U1的VIN端还通过电感L1与SW端连接，所述的升压芯片U1的VIN端还连接有电容C1，所述的升压芯片U1的EN端与所述的升压开关电路连接，所述的升压芯片U1的VOUT端与所述的稳压电路连接，所述的升压芯片U1的VOUT端与FB端之间连接有电阻R1，所述的升压芯片U1的FB端与GND端之间还连接有电阻R2，所述的升压芯片U1的GND端还接地。
进一步地，所述的稳压电路包括稳压芯片U2，所述的稳压芯片U2的VIN端与所述的升压芯片U1的VOUT端或与所述的供电电池J2连接，所述的稳压芯片U2的VIN端还通过电容C3、电容C4以及电容C5接地，所述稳压芯片U2的GND端接地，所述稳压芯片U2的VOUT端还通过电容C6接地，所述的电容C6还与电容C7以及电容C8并联，所述的电容C6与电容C7之间还串联由电感L2。
本实用新型与现有技术相比具有以下技术特点:
1、本实用新型提供的具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓通过同时设置了倾斜检测模块以及压力检测模块实现了对消防栓内部压力以及消防栓状态的实时监测，当消防栓本体内部水压不正常或者消防栓本体出现倾斜时，能够及时产生报警信息发送给远程监控人员，并且还能够以声音播报的方式输出报警信息，提醒巡检员或者周围路人该消防栓存在问题，从而保证了人民的生命财产的安全；
2、本实用新型提供的具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓通过设置了开盖检测模块，当消防栓本体上的闷盖被除了巡检员以外的其他人打开时，说明此时可能有不法分子在进行盗水，数据处理模块能够及时产生开盖报警信息发送给远程监控人员，并且还能够以声音播报的方式输出报警信息以震慑不法分子，从而保证了人民的生命财产的安全；
3、本实用新型提供的具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓通过设置了破坏检测模块防止有人强制破坏消防栓，当破坏检测模块检测到震动时，数据处理模块能够及时产生破坏报警信息发送给远程监控人员，并且还能够以声音播报的方式输出报警信息以震慑不法分子，从而保证了人民的生命财产的安全；
4、本实用新型提供的具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓通过设置了带有太阳能充电功能的电源管理模块，能够持续地为消防栓监测装置进行供电，当供电电池J2电量低时无需对消防栓本体进行破坏即可为其充电，提高了消防栓监测装置的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型提供的消防栓监测装置内部结构示意图；
图2为本实用新型提供的电源管理模块内部电路结构图。
具体实施方式
智能消防栓由普通消防栓改造而来，是将普通消防栓的出水口闷盖更换为电子智能闷盖，实现对用水、倾倒的监控；消防栓取水管道加装超低功耗无线压力采集设备，实现对管道实时压力的监控及报警；这两种设备是消防栓远程监控系统的重要组成部分。消防栓远程监控系统是有效监控消防栓的重要手段，可有效杜绝发生火灾时“无栓可找、有栓无水、有水无压”的问题，对提升消防栓日常管理和维护水平具有重要意义，也为人民群众提供了更加安全、可靠的消防保障。
在本实施例中公开了一种具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓，包括消防栓本体，在消防栓本体上还设置有消防栓监测装置；
消防栓监测装置包括电源管理模块、数据处理模块、数据传输模块、倾斜检测模块、压力检测模块以及报警模块；
电源管理模块用于为数据处理模块、数据传输模块以及倾斜检测模块供电；
倾斜检测模块用于检测消防栓本体是否出现倾斜，若出现倾斜，则将倾斜角度数据发送给数据处理模块；
压力检测模块用于检测消防栓本体内部的水压，获得水压数据；
数据处理模块用于对倾斜角度数据进行判断，生成倾斜报警信息；
数据处理模块还用于对水压数据进行判断，生成压力报警信息；
报警模块用于以声音播报的形式输出压力报警信息；
数据传输模块用于将倾斜报警信息以及压力报警信息发送给远程服务器。
在本实施例中，相比于现有技术中的消防栓，在消防栓增加了倾倒检测以及水压检测的功能，通过实时地对消防栓本体的是否出现倾斜以及水压是否正常进行检测，当出现倾斜或者水压不正常时，倾斜检测模块将倾斜角度数据或者水压监测模块将水压数据发送给数据处理模块，数据处理模块根据倾斜角度数据或水压数据决定是否生成报警信息，再利用数据传输模块将报警信息发送给远程服务器，后台监控人员通过登录远程服务器就可以查看消防栓的报警信息。
另外，在本实施例中还增加了报警模块，当消防栓中的水压不正常时，数据处理模块生成了压力报警信息，此时报警模块可以发出报警声。
具体地，在本实施例中，报警模块为蜂鸣器，当出现压力报警信息时就会触发蜂鸣器发出“滴 滴 滴 滴 滴…”，报警声(滴 滴报警声时间间隔1S，连续报警时间10S)。
在本实施例中，数据传输模块包括了NB-IoT子模块，NB-IoT子模块主要是数据上报的传输和控制命令的下发，数据上报给就近基站，基站传输到服务器，服务器将数据分发到消防管理平台进行数据存储和分析，户就可以看到平台不间断推送报警信息，(直至报警信息视为已查看，平台不再推送此条压力阈值过大报警信息)。
在本实施例中选用上海移远的BC-95型号的NB-IoT模块，在本实施例中直接将BC-95型号的NB-IoT模块厂家提供的参考设计电路作为数据传输模块，实现信息以及信号传输的功能。
可选地，倾斜检测模块包括角度传感器；
角度传感器用于检测消防栓本体是否出现倾斜，获得倾斜角度数据；
数据处理模块用于判断当倾斜角度数据大于等于20°时，生成倾斜报警信息。
在本实施例中，角度传感器选用ADXL345芯片，并采用厂商提供的标准外围电路。
在本实施例中在整个过程中，当消防栓有倾斜状态时(倾斜角度≥20°)，角度传感器将数据发送数据给数据处理模块，数据处理模块来做判断后生成报警信息，数据处理完成后发送给数据传输模块，通过数据传输模块中的NB-IoT子模块将报警信息上报给就近基站，基站传输到服务器，服务器将数据分发到消防管理平台进行数据存储和分析，用户就可以看到平台和本地的数据值相同。
可选地，压力检测模块包括压力传感器；
压力传感器用于检测消防栓本体内部的压力值，获得水压数据；
数据处理模块用于判断当水压数据大于等于水压阈值时，生成压力报警信息。
在本实施例中，水压检测子模块采用MPM280型扩散硅及其标准外围电路，水压检测模块输出水压值。
可选地，具有压力检测报警功能的智能闷盖消防栓还包括开盖检测模块；
开盖检测模块用于检测消防栓本体上的消防栓盖是否被除巡检员以外的人拆下，若被拆下则生成开盖报警信息。
在本实施例中为防止有不法分子盗水，设置了开盖检测模块，当消防栓盖被拆下且不是巡检员拆下时，则会生成开盖报警信息，该开盖报警信息同样会通过数据传输模块发送至远程服务器；并且也会通过报警模块进行声音报警，以震慑不法分子的违法行为。
可选地，开盖检测模块包括身份认证子模块以及盖体分离检测子模块；
身份认证子模块用于确认是否为巡检员操作，若为巡检员操作则生成身份认证通过信号；
盖体分离检测子模块用于检测消防栓本体的闷盖是否与栓体分离，若分离则生成分离信号；
数据处理模块还用于判断分离信号与身份认证通过信号是否均存在，若仅存在分离信号而没有身份认证通过信号，则生成开盖报警信息；
报警模块用于以声音播报的形式输出开盖报警信息；
数据传输模块用于将开盖报警信息发送给远程服务器。
在本实施例中，身份认证子模块利用NFC技术，巡检员手持身份卡或者带有NFC功能的手机、PDA等，向安装在消防栓上的身份认证子模块进行身份识别，利用NFC功能进行信号传输，当身份识别通过时，生成身份认证通过信号；如果是不法分子，则不会进行身份认证，。
在本实施例中，身份认证子模块采用由nRF52832芯片及其标准外围电路组成的NFC电路。
当盖体分离检测子模块检测到此时消防栓本体的闷盖与栓体分离，则生成分离信号，数据处理模块此时接收到分离信号，再判断之前是否有身份认证通过信号，如果有则说明拆卸闷盖的操作是管理员；否则认为是非法分子在拆盖盗水，那么直接生成开盖报警信息，并通过声音报警的形式警示不法分子。
可选地，消防栓监测装置还包括破坏检测模块；
破坏检测模块包括震动传感器；
震动传感器用于检测消防栓本体是否发生震动，若发生震动，则生成震动信号；
数据处理模块用于根据震动信号，生成破坏报警信息；
报警模块用于以声音播报的形式输出破坏报警信息；
数据传输模块用于将破坏报警信息发送给远程服务器。
在本实施例中破坏检测模块检测是否有人强制破坏消防栓，当震动传感器检测到有人破坏消防栓时，会将震动信号直接发送给数据处理模块，数据处理模块生成破坏报警信息后，发送给报警模块，报警模块利用蜂鸣器发出“滴滴滴滴滴…”报警声(滴 滴报警声时间间隔0.5S，连续报警时间10S)，破坏报警信息还通过数据传输模块中的NB-IoT子模块将破坏报警信息上报给就近基站，基站传输到服务器，服务器将数据分发到消防管理平台进行数据存储和分析，用户就可以看到平台和本地的数据值相同。
可选地，电源管理子模块包括供电电池J2、电池充电电路、升压开关电路、升压电路以及稳压电路；
供电电池J2用于提供输入电压；
电池充电电路用于根据输入电压的大小，利用太阳能电池J1为供电电池J2充电；
升压开关电路用于判断输入电压是否大于电压阈值，若大于，将输入电压输入至稳压电路；否则，将输入电压输入至升压电路；
升压电路用于对输入电压升压，获得升压电压；
稳压电路用于对输入电压或升压电压稳压，获得输出电压。
在本实施例中，考虑到消防栓一般安装在露天的路边，可以利用太阳能电池为整个消防栓监测装置供电，因此设置了带有太阳能电池J1的电池充电电路为供电电池J2充电。
在本实施例中为了防止单独的供电电池J2提供的输入电压随着时间的消耗，电压无法满足数据处理模块、数据传输模块、倾斜检测模块、开盖检测模块以及破坏检测模块的供电要求，因此设置了升压开关电路以及升压电路。
升压开关电路通过检测输入电压的大小，当输入电压小于等于电压阈值时，则需要通过升压电路对输入电压进行升压，获得升压电压。
在本实施例中，供电电池J2选用锂亚电池。
升压开关电路包括MOS管Q5以及连接在MOS管Q5的G极与S极之间的电阻R30以及电阻R39。
在本实施例中，MOS管Q5选用FDN340型MOS管，该MOS管低电平导通，电阻R30选用47KΩ电阻，电阻R39选用1KΩ电阻。
可选地，电池充电电路包括太阳能电池J1以及充电芯片U3，太阳能电池J1连接在充电芯片U3的CE端，充电芯片U3的TEMP端以及GND端共地，充电芯片U3的PROG端通过电阻R4接地，充电芯片U3的VCC端连接太阳能电池J1，VCC端还通过电容C17接地，充电芯片U3的
在本实施例中，如图2所示，太阳能电池J1通过充电芯片U3给供电电池J2充电,具体充电的状态由当时的太阳能电池J1提供的电压电流和供电电池J2电压决定。
其中太阳能电池J1选用SWM5W型太阳能电池，提供5V直流电，充电芯片U3选用TP4056型充电芯片，电阻R4选用1K电阻，电容C17选用10UF电容，电容C18选用10UF电容，电阻R8选用100K电阻，电阻R9选用100K电阻。
可选地，升压电路包括升压芯片U1，升压芯片U1的VIN端与供电电池J2连接，升压芯片U1的VIN端还通过电感L1与SW端连接，升压芯片U1的VIN端还连接有电容C1，升压芯片U1的EN端与升压开关电路连接，升压芯片U1的VOUT端与稳压电路连接，升压芯片U1的VOUT端与FB端之间连接有电阻R1，升压芯片U1的FB端与GND端之间还连接有电阻R2，升压芯片U1的GND端还接地。
在本实施例中，如图2所示，升压芯片U1选用TPS61099型芯片,数据处理模块通过IO口控制升压芯片U1的EN端启用升压电路，数据处理模块通过IO口控制MOS管Q5的通断及升压电路，这个电路的特点是电池电压正常时不启用升压电路，由电池直接供电，避免升压带来的功率损失,电池电压低时，启用升压电路提高了电池电量的利用率从而保证系统工作正常。
在本实施例中，电感L1选用2.2UH电感，电阻R1选用12.2KΩ电阻，电阻R2选用4.7KΩ电阻，电容C2选用10UF电容。
可选地，稳压电路包括稳压芯片U2，稳压芯片U2的VIN端与升压芯片U1的VOUT端或与供电电池J2连接，稳压芯片U2的VIN端还通过电容C3、电容C4以及电容C5接地，稳压芯片U2的GND端接地，稳压芯片U2的VOUT端还通过电容C6接地，电容C6还与电容C7以及电容C8并联，电容C6与电容C7之间还串联由电感L2。
在本实施例中，稳压电路输出的电压供给数据处理模块、数据传输模块以及倾斜检测模块。
在本实施例中，如图2所示，稳压芯片U2选用TLV70433型稳压芯片，电容C3、电容C4与电容C6均选用10UF电容，电容C5以及电容C8均选用105电容，电容C7选用101电容。
