一种智能室内消火栓系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及消防领域，具体的涉及一种智能室内消火栓系统及其控制方法。
背景技术
据公安部消防局权威盘点，2015年，全国共接报火灾33.8万起，造成1742人死亡、1112人受伤，直接财产损失39.5亿元，与2014年相比，分别下降14.5％、4％、26.5％和16％。
全国消防部队接警出动112万起，共出动车辆204.1万辆次、消防官兵1197.7万人次，营救遇险被困群众16.5万人。由此可见，火灾是人类正常生产生活的天敌，其危害性不言而喻。根绝我国法律规定，中国人民武装警察消防部队承担全国的消防监督、火灾预防和灭火救援工作，可谓“责任重大、使命光荣”。
消火栓主要供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水实施灭火，也可以直接连接水带、水枪出水灭火，所以，室内外消火栓系统也是扑救火灾的重要消防设施之一，消火栓根据使用场景不同分为室内消火栓、室外消火栓、旋转消火栓、地下消火栓、地上消火栓、双口双阀消火栓和室外直埋伸缩式消火栓，而随着社会的高速发展，人们对消防系统的意识要求越来越强。目前在生活生产中安装救火消火栓已经普及，在一定程度上起了很大作用，及时制止了火灾事故的扩大，降低了生命及财产的损失，但也存在着一些无法解决的问题，现在消火栓在需要使用时，打开手轮部的旋转把手，在出水口上连接水管，放出所需水量。
现有高楼建筑的消防水压都有相应的要求，但是因为楼层多，员工流动性大等问题，导致高楼消防用水的管控一直存在空缺，高层建筑的消防管道因平时疏于管理，可能会有水压不足的情况。当发生火灾时，消防员接入消防管带后，才发现水压水量不足以达到灭火的目的。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种智能室内消火栓系统及其控制方法，可彻底解决消火栓无水时无人知晓、无人管理的情况，同时在发生火灾时，能联动水系统，自动启动增压泵，保证灭火用水的水量。是一种新型的消防智慧用水联动体系，本产品可增加建筑物的消防安全系数，提高人民生活安全指数，使人民的生命和财产安全得到更大的保障。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种智能室内消火栓系统，包括消火栓、消防控制室、监控云平台和增压泵，在所述增压泵上设置有第一远程无线控制器，所述消防控制室通过无线通信方式与所述第一远程无线控制器通信连接，所述消防控制室能够向所述第一远程无线控制器发送开启增压泵信号，使得所述增压泵开启。
所述消火栓包括手轮和栓体，在所述栓体上，设置出水口，在所述出水口下方，设置水压传感器，所述水压传感器能够将水压信息发送至消防控制室。
所述水压传感器与模数转换器A/D连接，所述模数转换器A/D能够将水压传感器检测到的水压信息由模拟信号转换为数字信号，所述模数转换器A/D还与GPRS模块连接，所述GPRS模块能够通过无线通信的方式将水压传感器接收到的水压信息发送至监控云平台，监控云平台与消防控制室连接，将水压信息发送给消防控制室。
所述手轮设置在栓体上方，在所述手轮上设置霍尔开关，所述霍尔开关可以包括霍尔开关固定部和霍尔开关运动部，所述霍尔开关固定部固定设置，所述霍尔开关运动部设置在手轮上。
所述霍尔开关与设置在消火栓上的数据接收装置连接，所述数据接收装置接收霍尔开关产生的增压信号，并将所述增压信号通过模数转换器A/D和GPRS模块连接至监控云平台，监控云平台与消防控制室连接，将霍尔开关产生的增压信号发送给消防控制室。
一种智能室内消火系统栓控制方法，所述控制方法使用前述的智能室内消火栓系统，所述方法包括：
S1：水压传感器检测当前水压值；
S2：判断当前水压值是否与预设标准水压信息一致，若否，执行S3，若是，返回S1；
S3：水压传感器将当前水压值传送至消防控制室；
S4：消防控制室判断是否接受到火警信息，若是，则执行S5，若否，则执行S16；
S5：消防控制室根据消防员当前位置和获得的各个消火栓的水压信息，确定需要加压消火栓；
S6：消防控制室激活需要加压消火栓，使需要加压消火栓的数据接收装置与消防控制室通信连接；
S7：消防控制室为每一个需要加压消火栓分配计数器；
S8：消防控制室确定每一个需要加压消火栓的位置信息；
S9：消防控制室计算每个需要加压消火栓的位置信息与着火点位置的匹配程度M；
S10：消防控制室判断接收到的每个需要加压消火栓的位置信息与着火点位置的匹配程度M是否大于预设第一匹配程度阈值，若是，执行S11，若否，执行S18；
S11：根据需要加压消火栓的位置信息与着火点位置的匹配程度M判断水压匹配程度Q是否大于预设第二匹配程度阈值，若否，则执行S12，若是，则执行S17；
S12：消防控制室控制对应消火栓的计数器自加1，判断计数器的当前计数值是否超过预设计数阈值，若否，则执行S13，若是，则执行S18；
S13：根据需要加压消火栓第二匹配程度Q和持续时间确定报警级别；
S14：根据消防员的位置与需要加压消火栓的位置以及报警级别确定所需灭火水压；
S15：根据所需灭火水压信息确定增压泵的增压量，之后返回S11；
S16：消防控制室获取巡检员信息，将水压不足信息发送给巡检员，之后返回S1；
S17：消防控制室将需要加压消火栓确定为选定消火栓，并向消防员发送所述选定消火栓的导航信息；
S18：将对应消火栓确定为无用消火栓。
较佳的，所述S2包括：
S21：消防控制室接收每个消火栓发送的消火栓识别码；
S22：读取消火栓识别码对应的存储器中存储的预设标准水压阈值，作为前水压信息；消防控制室读取对应消火栓识别码消火栓发送来的当前水压值，作为后水压信息；
S23：消防控制室比较所述前水压信息与后水压信息中，水压信息数据的变化率是否大于预设的变化率阈值，若是，则判定为与预设的标准水压信息一致，若否，则判定为与预设的标准水压信息不一致。
较佳的，所述S5中，所述消防控制室根据消防员当前位置，确定待选消火栓包括：
S51：消防控制室以消防员当前位置坐标为圆心，以预设距离为半径，在预设的消火栓地图上作圆；
S52：检测作出的圆中是否包含有预设数量的消火栓，若是，则将作出的圆中包含的消火栓作为待选消火栓；若否，则执行S53；
S53：重新确定预设距离，之后返回S51。
较佳的，所述S6包括：
S61：消防控制室向每个需要加压消火栓发送信息采集激活指令；
S62：需要加压消火栓向消防控制室反馈被激活信息，所述被激活信息包括该待选消火栓的识别码。
较佳的，所述S11包括：
Q＝p*lnM，其中p为当前需要加压消火栓的水压。
本发明的有益效果是：可彻底解决消火栓无水时无人知晓、无人管理的情况，同时在发生火灾时，能联动水系统，自动启动增压泵，保证灭火用水的水量。是一种新型的消防智慧用水联动体系，本产品可增加建筑物的消防安全系数，提高人民生活安全指数，使人民的生命和财产安全得到更大的保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明提供的一种室内智能消火栓系统结构示意图；
图2为本发明提供的一种智能室内消火系统栓控制方法流程示意图；
图3为图2中S2具体流程示意图；
图4为图2中S5具体流程示意图；
图5为图2中S6具体流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
一种智能室内消火栓系统，如图1所示，包括消火栓、消防控制室、监控云平台和增压泵，在所述增压泵上设置有第一远程无线控制器，所述消防控制室通过无线通信方式与所述第一远程无线控制器通信连接，所述消防控制室能够向所述第一远程无线控制器发送开启增压泵信号，使得所述增压泵开启。
进一步的，所述消火栓包括手轮和栓体，在所述栓体上，设置出水口，在所述出水口下方，设置水压传感器，所述水压传感器能够将水压信息发送至监控云平台。
具体的，所述水压传感器与模数转换器A/D连接，所述模数转换器A/D能够将水压传感器检测到的水压信息由模拟信号转换为数字信号，所述模数转换器A/D还与GPRS模块连接，所述GPRS模块能够通过无线通信的方式将水压传感器接收到的水压信息发送至监控云平台，监控云平台与消防控制室连接，将水压信息发送给消防控制室。
具体的，所述手轮设置在栓体上方，所述手轮在转动时能够打开设置在栓体中的出水阀，使得水流通过出水口流出进行灭火；在所述手轮上设置霍尔开关，这使得当消火栓正常状态时，因消火栓手轮开关处于关闭状态，所以感应开关也处于关闭状态。具体的，所述霍尔开关可以包括霍尔开关固定部和霍尔开关运动部，所述霍尔开关固定部固定设置，所述霍尔开关运动部设置在手轮上，能够随着手轮运动，当消火栓处于使用状态时，即消火栓手轮在打开的过程中，随着手轮的上升，霍尔开关运动部也因为位置上升的关系，与霍尔开关固定部接触，触发产生增压信号。所述霍尔开关与设置在消火栓上的数据接收装置连接，所述数据接收装置接收霍尔开关产生的增压信号，并将所述增压信号通过模数转换器A/D和GPRS模块连接至监控云平台，监控云平台与消防控制室连接，将霍尔开关产生的增压信号发送给消防控制室。
所述消防控制室接收到增压信号后，将所述增压信号无线传输给设置在增压泵上的第一远程无线控制器，使得增压泵开启。
智能消火栓功能如下：
现有高层建筑都有配套专用增压泵，以供保证平时消防管道供水以及救火之用，我方将增压泵配上远程无线控制器，与室内智能消火栓远程监控系统连接，使其可进行联动，实现智能消火栓远程控制增压泵开关。
以智能消火栓阀门手轮转动的动力打开智能消火栓远程监控开关。
高层建筑的消防管道因平时疏于管理，可能会有水压不足的情况。当发生火灾时，消防员接入消防管带后，才发现水压水量不足以达到灭火的目的。此时，加装此设备后，即可解决此类问题。当需要使用消火栓时，必然转动智能消火栓的手轮打开阀门，打开阀门的同时啟动了远程监控开关强制打开增压泵，使水压増大达到快速灭火的目的。
现有高楼建筑的消防水压都有相应的要求，但是因为楼层多，员工流动性大等问题，导致高楼消防用水的管控一直存在空缺，通过在消火栓上加装水压传感器，通过无线传输功能，将数据上传至消防管理平台，可进行统一监控，节约人力物力的同时，使管理更加有效、集中。
智能消火栓软件方面实现此功能如下：
在原有的智能消火栓的基础上，在阀门部位增加一个感应开关(俗称霍尔开关)，当消火栓正常状态时，因消火栓手轮开关处于关闭状态，所以感应开关也处于关闭状态。当消火栓处于使用状态时，即消火栓手轮在打开的过程中，随着手轮的上升，感应开关也因为位置上升的关系，使霍尔开关开始接触，触发开关的开启。此时，数据装置接收到开关开启的信息，同时将数据通过物联网无线传输的模式，传输至消控室的远程无线控制器，控制器启动增压泵，同时消控室的远程无线控制器启动蜂鸣报警，提醒值班人员。用户的手机也同时收到设备启用的报警信息，提醒用户消防水系统处于联动状态。
在消防云管理平台端，也可手动远程开启和关闭消防增压泵，实现手动和自动操作相结合。同时可记录此设备的开启和关闭状态，通过物联网数据传输，将此记录进行保存。
在消火栓阀体部分，安装有一个水压传感器装置，通过数模转换，将采集到的数据，通过GPRS功能。传输至云消防控制室平台，再通过手机APP和手机语音、短信将数据直接发送至用户的手机端。当发生管道缺压或无水的状态时，云管理平台将报警信息推送至用户，达到预警的功能。
进一步，本发明还提供了一种智能室内消火系统栓控制方法，所述控制方法使用前述的智能室内消火栓系统，如图2所示，所述方法包括：
S1：水压传感器检测当前水压值。
S2：判断当前水压值是否与预设标准水压信息一致，若否，执行S3，若是，返回S1。
具体的，如图3所示，所述S2包括：
S21：消防控制室接收每个消火栓发送的消火栓识别码。
S22：读取消火栓识别码对应的存储器中存储的预设标准水压阈值，作为前水压信息；消防控制室读取对应消火栓识别码消火栓发送来的当前水压值，作为后水压信息。
S23：消防控制室比较所述前水压信息与后水压信息中，水压信息数据的变化率是否大于预设的变化率阈值，若是，则判定为与预设的标准水压信息一致，若否，则判定为与预设的标准水压信息不一致。
当水压信息数据的变化率大于30％时，即认为水压信息不一致。
S3：水压传感器将当前水压值传送至消防控制室。
S4：消防控制室判断是否接受到火警信息，若是，则执行S5，若否，则执行S16。
具体的，所述火警信息可以是火警报警单元接收到的火警信号，所述火警信号可以是高温、浓烟触发对应的传感器形成的信号。
S5：消防控制室根据消防员当前位置和获得的各个消火栓的水压信息，确定需要加压消火栓。
具体的，所述消防控制室还不断接受由消防员随身携带的定位装置发出的定位信息，确定消防员当前位置。所述定位装置可以采用GPS或者北斗卫星导航系统，将消防员当前所在的位置以无线通信的方式发送给消防控制室。消防控制室根据消防员当前位置，确定待选消火栓，所述待选消火栓为可以向消防员推荐的消火栓。
具体的，如图4所示，所述消防控制室根据消防员当前位置，确定待选消火栓包括：
S51：消防控制室以消防员当前位置坐标为圆心，以预设距离为半径，在预设的消火栓地图上作圆。
所述消火栓地图为预先存储在消防控制室内部的地图，该地图上记录了各个消火栓的实际位置。
S52：检测作出的圆中是否包含有预设数量的消火栓，若是，则将作出的圆中包含的消火栓作为待选消火栓；若否，则执行S53。
S53：重新确定预设距离，之后返回S51。
进一步的，在执行步骤S53之前，首先确定已经累计执行S53的次数N，之后，根据公式：
L'＝L*p*ln(N)
重新确定预设距离，其中，L’为重新确定的预设距离，L为前次的预设距离，p为预设的百分比数值，p取值通常为110％～120％。
执行步骤S53的次数N越大，说明消防员当前位置四周的消火栓越少甚至没有，这样，在下次确定预设距离时，应当将预设距离的增加量增大，随着N值变大，使得L的增速变大，从而能够尽快确定出待选消火栓。
具体的，当确定出待选消火栓后，从确定出的待选消火栓中筛选出当前水压值是否与预设标准水压信息不一致的消火栓，作为需要加压消火栓。
S6：消防控制室激活需要加压消火栓，使需要加压消火栓的数据接收装置与消防控制室通信连接。
具体的，如图5所示，所述S6包括：
S61：消防控制室向每个需要加压消火栓发送信息采集激活指令。
在智能消火栓控制系统进行设计时，消防控制室与待选消火栓应均能进行信息通信，但是在火场复杂的环境下，会出现待选消火栓上的通信设备被损坏等情况导致待选消火栓无法与消防控制室进行通信。但是，智能消火栓上的无线通信设备与智能消火栓本身的灭火水路结构和阀体结构并无过多联系，消火栓无法与消防控制室进行通信并不意味着该消火栓无法使用进行灭火。
通常，在灭火现场更倾向于选择能够与消防控制室进行通信的消火栓进行使用，这是因为能够与消防控制室进行通信的消火栓能够将自身的水压信息等实时状态信息发送给消防控制室，使得消防控制室能够实时监测消火栓的使用状态，使得消防控制室能够为消防员提供进一步的消火栓状态指导。
S62：需要加压消火栓向消防控制室反馈被激活信息，所述被激活信息包括该待选消火栓的识别码。
如前所述，实际中可能并不是所有待选消火栓都与消防控制室保持着无线通信连接，从而会向消防控制室反馈被激活信息，但是此时依然与消防控制室保持无线通信连接的待选消火栓，在接收到消防控制室发送的信息采集激活指令后，会向消防控制室反馈被激活信息，所述消防控制室根据是否接收到待选消火栓反馈的被激活信息，判断对应的消火栓是否为无反馈消火栓。
S7：消防控制室为每一个需要加压消火栓分配计数器。
具体的，消防控制室为对应识别码的需要加压消火栓分配计数器，消防控制室可以在内部存储空间中为对应识别码的消火栓分配一个具有计数功能的计算单元。并且为对应识别码的消火栓分配一个存储单元，用于存储该消火栓发送的水压信息。
S8：消防控制室确定每一个需要加压消火栓的位置信息。
S9：消防控制室计算每个需要加压消火栓的位置信息与着火点位置的匹配程度M。
具体的，在所述消防控制室的计算机中，预先存储有所在建筑物，如大楼中，每个消火栓和火警传感器的三维位置坐标数据，以发出警报的多个火警传感器位置的三维坐标平均值所对应的位置点为着火点位置，计算每个需要加压消火栓发送的位置与着火点位置的直线距离，再确定该消火栓与着火点位置的相对层数，当相对层数在0～2之间时，将所述直线距离的数值乘以1作为量化后的匹配程度M，当相对层数在2～5之间时，将所述直线距离的数值乘以1.5作为量化后的匹配程度M，当相对层数大于5时，将所述直线距离的数值乘以2作为量化后的匹配程度M。
在大楼中起火时，通常希望采用与起火点在同一层且距离着火点近的消火栓进行灭火，其次是选择不在同一层但是相对层数较少处的消火栓进行灭火，采用本发明提供的方法，能够综合考虑消火栓的位置信息与着火点位置的距离与层数关系，从而寻找到更加适合的消火栓。
S10：消防控制室判断接收到的每个需要加压消火栓的位置信息与着火点位置的匹配程度M是否大于预设第一匹配程度阈值，若是，执行S11，若否，执行S18。
S11：根据需要加压消火栓的位置信息与着火点位置的匹配程度M判断水压匹配程度Q是否大于预设第二匹配程度阈值，若否，则执行S12，若是，则执行S17。
具体的，Q＝p*lnM，其中p为当前需要加压消火栓的水压。
S12：消防控制室控制对应消火栓的计数器自加1，判断计数器的当前计数值是否超过预设计数阈值，若否，则执行S13，若是，则执行S18。
S13：根据需要加压消火栓第二匹配程度Q和持续时间确定报警级别。
具体的，可以通过公式：报警等级强度＝持续时间*lnQ来确定报警等级强度，并根据报警等级强度的不同，确定报警级别的不同。
具体的，根据计算得到的报警等级强度强度数值，服务器可以在存储器中预存的“报警等级强度-报警级别”对照表中，查询当前报警等级强度对应的报警级别，其中报警等级分为初级报警、中级报警和高级报警。
S14：根据消防员的位置与需要加压消火栓的位置以及报警级别确定所需灭火水压。
具体的，当报警级别为初级报警时，需灭火水压＝S/L0*p*1；
当报警级别为中级报警时，需灭火水压＝S/L0*p*1.5；
当报警级别为高级报警时，需灭火水压＝S/L0*p*2；
其中，S为需要加压消火栓发送的位置与着火点位置的直线距离，L0为预设的标准具体值，p为当前需要加压消火栓的水压。
S15：根据所需灭火水压信息确定增压泵的增压量，之后返回S11。
S16：消防控制室获取巡检员信息，将水压不足信息发送给巡检员，之后返回S1。
S17：消防控制室将需要加压消火栓确定为选定消火栓，并向消防员发送所述选定消火栓的导航信息。
S18：将对应消火栓确定为无用消火栓。
作用和意义：
可彻底解决消火栓无水时无人知晓、无人管理的情况，同时在发生火灾时，能联动水系统，自动启动增压泵，保证灭火用水的水量。是一种新型的消防智慧用水联动体系，本产品可增加建筑物的消防安全系数，提高人民生活安全指数，使人民的生命和财产安全得到更大的保障。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
