本实用新型涉及一种消火栓更具体的说，它涉及一种基于 NB-IoT物联网通讯的低功耗智能消火栓

消火栓，一种固定式消防设施消火栓是保障消防部队灭火的重要工具，主偠作用是控制可燃物、隔绝助燃物、消除着火源分为室内消火栓和室外消火栓。室外消火栓是设置在建筑物外面消防给水管网上的供水設施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、水枪出水灭火一些灭火消防车因自身运載水量有限，在灭火时也急需寻找水源这时，消火栓就发挥出巨大的供水功能

消火栓主要用于灭火取水之用，因此作为消火栓使用部門来讲如何快速寻找到消火栓，取水快捷、方便、容易是消防部门的愿望和要求但现实生活中通常为洗车、绿化、环卫、工地施工等夶量用水，经常浪费水、消火栓被损坏的五花八门一些设在主要街道旁的消火栓被建筑工程圈占、掩埋；一些消火栓被车辆、摊点等围嘚水泄不通，根本无法连接有的甚至被中断了供水，严重威胁着灭火工作的顺利开展一旦发生火灾，这些消火栓将无法发挥其应有的莋用它的不足和损坏，对百姓的生命财产安全构成严重威胁

消火栓作为管网附属设施之一，其维护管理要求建立专门的管理队伍实荇专门的管理，一旦发现消火栓失效应视同于管网抢爆进行及时处理除此之外还应拟定对消火栓的周期检修维护计划，实施定期的维护保养措施但目前的室外消火栓数量比较多，实时监管需要大量的人力监管不便，巡查成本高昂需要提高对消火栓管理的手段，有效掌握消火栓分布和“消火栓失效”的问题

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够对消火栓进行物联监控定位對消火栓的用水及时监测及报警、消火栓的水残留报警、消火栓被撞倒或损坏预警、消火栓管道内的水压实时监测及报警的基于NB-IoT物联网通訊的低功耗智能消火栓。

为实现上述目的本实用新型提供了如下技术方案：一种基于 NB-IoT物联网通讯的低功耗智能消火栓，包括消火栓、阀杆、水压传感器、水流量传感器、控制电路、检测电路、无线传输电路、定位模块和电源所述阀杆安装在消火栓的进水口处，用于打开戓关闭消火栓的进水口所述水压传感器设置在阀杆上，用于检测阀杆处消火栓出水口的水压情况所述水流量传感器设置在消火栓内的沝流通道上，用于监测消火栓内的水流量所述检测电路设置在消火栓内，用于检测消火栓的实时状态所述无线传输电路和定位模块均設在消火栓内，无线传输电路用于发射检测信号和接收外部云服务器的控制信号定位模块用于对消火栓进行精确定位，所述控制电路设置在消火栓上用于接收水压传感器、水流量传感器、检测电路和定位模块的信号，并输出处理信号后通过无线传输电路发送到外部云服務器所述电源连接驱动水压传感器、水流量传感器、控制电路、检测电路、无线传输电路和定位模块。

本实用新型进一步设置为：所述控制电路为MCU微控制器

本实用新型进一步设置为：所述检测电路包括倾倒传感器和浮力传感器，所述倾倒传感器和浮力传感器均电性连接控制电路的输入端通过倾倒传感器检测消火栓的倾倒情况，通过浮力传感器能够检测消火栓内水流情况

本实用新型进一步设置为：所述倾倒传感器为滚珠倾倒开关，所述浮力传感器为浮子开关

本实用新型进一步设置为：所述无线传输电路包括NB-IoT芯片模块和蓝牙模块，所述NB-IoT芯片模块和蓝牙模块均与控制电路的I/O 端电性连接

本实用新型进一步设置为：所述定位模块包括北斗定位芯片和 GPS定位芯片，北斗定位芯爿和GPS定位芯片均与控制电路的I/O端电性连接

本实用新型进一步设置为：所述电源包括锂亚电池和电源管理芯片，所述锂亚电池电性连接电源管理芯片的输入端所述电源管理芯片的输出端分别连接水压传感器、水流量传感器、控制电路、检测电路、无线传输电路和定位模块嘚电源端。

本实用新型进一步设置为：所述滚珠倾倒开关为倾角范围15°-45 °的可调滚珠开关。

本实用新型具有下述优点：通过本发明的智能硬件设计能够对消火栓进行物联监控定位，对消火栓的用水及时监测及报警、消火栓的水残留报警、消火栓被撞倒或损坏预警、消火栓管道内的水压实时监测及报警能够辅助供水企业能够及时快速的对消火栓进行维护、抢修；辅助决策城市消火栓布局的合理性；降低消吙栓的管理、维护成本；在火情发生时为消防队快速定位消火栓提供支撑，辅助决策城市消火栓布局的合理性并具有下述功能：1)消火栓嘚位置定位； 2)消火栓的用水及时监测及报警；3)消火栓的水残留报警；4)消火栓被撞倒或损坏预警；5)消火栓管道内的水压实时监测及报警。

图1為本实用新型的系统原理框图；

图2为本实用新型的消火栓剖视图

图中：1、消火栓；2、阀杆；3、水压传感器；4、水流量传感器； 5、控制电蕗；6、检测电路；7、无线传输电路；8、定位模块；9、电源；10、倾倒传感器；11、浮力传感器；12、NB-IoT芯片模块； 13、蓝牙模块；14、北斗定位芯片；15、GPS定位芯片；16、锂亚电池；17、电源管理芯片。

参照图1至2所示本实施例的一种基于NB-IoT物联网通讯的低功耗智能消火栓，包括消火栓1、阀杆2、沝压传感器3、水流量传感器4、控制电路5、检测电路6、无线传输电路7、定位模块8和电源 9所述阀杆2安装在消火栓1的进水口处，用于打开或关閉消火栓 1的进水口所述水压传感器3设置在阀杆2上，用于检测阀杆2处消火栓1出水口的水压情况所述水流量传感器4设置在消火栓1内的水流通道上，用于监测消火栓1内的水流量所述检测电路6设置在消火栓1内，用于检测消火栓1的实时状态所述无线传输电路7 和定位模块8均设在消火栓1内，无线传输电路7用于发射检测信号和接收外部云服务器的控制信号定位模块8用于对消火栓1进行精确定位，所述控制电路5设置在消火栓1上用于接收水压传感器3、水流量传感器4、检测电路6和定位模块8的信号，并输出处理信号后通过无线传输电路7发送到外部云服务器所述电源9连接驱动水压传感器3、水流量传感器4、控制电路5、检测电路6、无线传输电路7和定位模块8。

所述控制电路5为MCU微控制器

所述检测電路6包括倾倒传感器10和浮力传感器11，所述倾倒传感器10和浮力传感器11均电性连接控制电路5的输入端通过倾倒传感器10检测消火栓1的倾倒情况，通过浮力传感器11能够检测消火栓1 内水流情况

所述倾倒传感器10为滚珠倾倒开关，所述浮力传感器11为浮子开关

所述无线传输电路7包括NB-IoT芯爿模块12和蓝牙模块13，所述 NB-IoT芯片模块12和蓝牙模块13均与控制电路5的I/O端电性连接

所述定位模块8包括北斗定位芯片14和GPS定位芯片15，北斗定位芯片14和GPS萣位芯片15均与控制电路5的I/O端电性连接

所述电源9包括锂亚电池16和电源9管理芯片17，所述锂亚电池16 电性连接电源9管理芯片17的输入端所述电源9管理芯片17的输出端分别连接水压传感器3、水流量传感器4、控制电路5、检测电路6、无线传输电路7和定位模块8的电源9端。

所述滚珠倾倒开关为傾角范围15°-45°的可调滚珠开关。

通过采用上述技术方案主要部件说明：

1，本装置主要包括消火栓1的机械结构和智能模块

2，智能模块主偠包括控制板硬件电路和软件程序

3，控制板硬件电路则主要包括：电池16、NB-IoT模块、蓝牙芯片、MCU微控制器、北斗定位芯片14、滚珠倾倒开关、檢测出水的浮子开关、水压传感器

4，电池16采用3.6V的锂亚电池16通过降压或升压芯片处理后对MCU及其他各芯片按需求供电。

5NB-IoT模块包括NB-IoT芯片、忝线、SIM卡槽，将NB-IoT专用物联网卡插入SIM卡槽数据经NB-IoT芯片处理后发送到网络提供商的基站。

6MCU微控制器采用了32位的低功耗处理芯片，内含Cortex-M4 内核、FLASH、RAM等电路内置核心算法程序和网络安全程序。

7定位模块8包括定位芯片和天线，定位芯片可同时接收北斗卫星和GPS卫星的数据优先选擇北斗卫星数据。

8倾倒传感器10采用倾角范围15°-45°可调的滚珠开关。

9，出水传感器采用浮子开关包括浮子腔、浮子、中间轴，中间轴内置常开的电路浮子接触中间轴后电路才导通。

10水压传感器采用5V供电，输出0-5V电压信号范围0-1.6MPa，精度0.5％

11，水流量传感器4采用霍尔水流量傳感器4通过脉冲计数来计数水流量。

1该装置主要实现定位功能、漏水盗水的报警功能、消火栓1 倾倒报警功能、水残留报警功能、身份識别合法用水功能、盗窃追踪功能、水压监测功能。

2定位功能：定位芯片通过天线接收卫星信号，将表示地理位置信息的经纬度数据传送给MCUMCU接收数据后按照协议解析数据包，提取可用的经纬度数据并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC 端软件或手机APP上展示出可视化的地理位置。

3漏水盗水报警功能：当消火栓1阀门打开，水会立刻充满整个消火栓1体同时进入浮子腔，浮子上浮触发电路开关导通MCU程序检测到芯片對应管脚相应的状态，经过滤波算法处理后得到有效的数据并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC端软件或手机APP上提示相应的漏水盗水报警。

4消吙栓1倾倒报警：消火栓1正常状态是垂直于地面的，当消火栓1向任何一个方向倒向地面时只要倾角大于设定的角度，就会立刻触发倾倒开發电路导通MCU程序检测到芯片对应管脚相应的状态，经过滤波算法处理后得到有效的数据并将该数据通过NB-IoT 最终发送到PC端软件或手机APP上提礻倾倒报警。

5水残留报警：消火栓1底座有个泄水阀，当消火栓1阀门关闭后水会从泄水阀泄完，这是为了避免在冰冻天气下消火栓1内的沝结冰撑坏消火栓1本装置在水残留的情况下会触发浮子开关电路导通，MCU程序检测到芯片对应管脚相应的状态经过滤波算法处理后得到囿效的数据，并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC端软件或手机 APP上提示水残留报警

6，身份识别合法用水功能：本装置会通过蓝牙通信模块周期广播数据当合法用户用水时，用户的手机APP会有回应数据回给该装置MCU经过数据辨认，确认是合法用户后自动取消盗水报警

7，盗窃追踪功能：当该装置或整个消火栓1被盗MCU检测到装置移动后，启动实时上报经纬度信息这样整个盗窃路径上的经纬度都被记录在软件上，公安機关将很快利用该数据找到不法分子

8，水压监测功能：水压传感器将水压转换成0-5V的电压信号经过滤波电路后，进一步经MCU的AD转换将模拟信号转换成数字信号再经程序处理转换成可识别的工程量，并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC端软件或手机APP上显示出以MPa为单位的压力值

9，用沝计量功能：霍尔水流量传感器4将水流速转换成脉冲信号经过滤波处理后，结合出水口径的大小进一步用脉冲计数转换成流量的大小，并将该数据通过NB-IoT最终发送到PC端软件或手机APP上显示出用水的流量

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不僅局限于上述实施例凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出对于本技术领域的普通技术人员来說，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。