(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210436091.8 (22)申请日 2022.04.24 (71)申请人 贵州智安达科技 开发有限公司 地址 550025 贵州省贵阳市贵 安新区大学 城数字经济产业园 (72)发明人 李素峰　班红星　 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 消防栓水流 量监测终端 (57)摘要 本发明提供一种消防栓水流量监测终端， 包 括MCU、 安装MCU的盒体和消防栓， 所述MCU 安装在 消防栓内部， 所述消防栓通过固定座和螺栓安装 有盒体， 所述消防栓与盒体之间设置有底板， 所 述消防栓上安装有导流筒和阀塞， 所述MCU分别 与电压采集模块、 压力信号采集模块、 流量信号 采集模块、 水位信号采集模块、 盒体分离霍尔、 滚 珠开关、 上位机和数据服务器通信连接， 本发明 实时监测消防栓体内的压力、 消防栓内水流状 况、 及消防栓倾斜状况的智能监测设备； 采用4G 通讯方式， 真正做到对消防栓偷水、 用水计量、 漏 水或故障的实时监测， 同时具备消防栓开水、 撞 倒、 倾斜监测报警功能， 恶意破坏监测设备报警 功能， 并且在现有消防栓基础上稍作改动就可以 升级成智慧消防栓 。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114812678 A 2022.07.29 CN 114812678 A 1.一种消防栓水流量监测终端， 包括MCU、 安装MCU的盒体(2)和消防栓(1)， 其特征在 于： 所述MCU安装在消防栓(1)内部， 所述消防栓(1)通过固定座(3)和螺栓(4)安装有盒体 (2)， 所述消防栓(1)与盒体(2)之间设置有底板(5)， 所述消防栓(1)上安装有导流筒(6)和 阀塞(7)， 所述MCU分别与电压采集模块、 压力信号采集模块、 流量信号采集模块、 水位信号 采集模块、 盒体分离霍尔、 滚珠开关、 上位机和数据服务器通信连接， 所述数据服务器与数 据展示端通信连接， 所述盒体分离霍尔和滚珠开关均安装在盒体(2)上。 2.根据权利要求1所述的一种消防栓水流量监测终端， 其特征在于： 所述MCU内部设置 有A/D转换、 中断计数、 RTC时钟、 中断处理和功能逻辑及算法处理， 所述MCU内部还设置有温 度传感器， 所述MCU通过温度传感器、 压力信号采集模块、 流量信号采集模块、 水位信号采集 模块、 盒体分离霍尔和滚珠开关采集环境工作温度、 消防管道水压压力值、 开关量， 再由MCU 内部的RTC时钟、 温度传感器、 中 断处理以及功能逻辑及算法处理实现算法和步骤完成消防 栓水流量检测， 所述MCU通过4G模组发送数据包至数据服务器， 再由数据服务器发送到数据 展示端， 实现大 数据平台的展示和实时监管功能。 3.根据权利要求2所述的一种消防栓水流量监测终端， 其特征在于： 所述压力信号采集 模块包括压力 传感器和压力检测源， 所述压力 传感器安装在阀塞(7)上， 所述压力 传感器检 测消防管内的水压力对接到压力检测源， 通过压力检测源对水压力进 行监测计算、 放大、 变 送处理得到采集电压值， 送至MCU， 由MCU的A/D转换对采集电压值进 行转换得出消防管道内 实时压力值。 4.根据权利要求3所述的一种消防栓水流量监测终端， 其特征在于： 所述流量信号采集 模块包括流量传感器和 霍尔检测源， 所述流量传感器安装在导流筒(6)内， 所述流量传感器 受到消防栓内水流推动触发霍尔检测源， 使MCU产生外部IO中断并进 行中断计数， 通过功能 逻辑及算法处理记录中断计数， 计算出霍尔检测源频率， 计算公式为： Q＝(1.308220+ 0.043099F+0.000383F2*(( π R2)÷( πr2)*60÷1000)， 其中F为频率， Q 为最终流量结果,R为消防栓半径， r为 导流筒半径。 5.根据权利要求4所述的一种消防栓水流量监测终端， 其特征在于： 所述水位信号采集 模块包括水位检测传感器和水位检测源， 所述水位检测传感器与流量传感器为一体， 且安 装在导流筒(6)内， 当阀门打开或消防栓体内有积水时， 触发水位检测源为低电平， 水位检 测源默认高电平； MCU通过常用IO输入功能检测水位检测传感器的电平 值， 再通过功能逻辑 及算法处 理去处理水位情况。 6.根据权利要求5所述的一种消防栓水流量监测终端， 其特征在于： 所述底板(5)内搭 载有磁铁， 当盒体(2)正确安装或靠近时， 磁铁能够触发盒体分离霍尔为正常状态； 当消消 防栓水流量监测终端被非法打开或被恶意破坏时， 通过盒体分离霍尔触发MCU直接进入中 断处理或唤醒MCU深度睡眠状态进入工作状态， 进行中断处理 时， 直接启动4G模组等待状态 确认； 为防止误动作或干扰情况， 盒体分离进行十秒状态确认， 十秒状态确认还未到时， 又 重新触发盒体分离霍尔导致MCU中断， 则重新计时， 五秒一次， 由4G模组往服务器， 发送状态 情况， 告诉服务器滚珠开关还未确认； 十秒状态确认到时， 通过MCUI/O采集， 如果盒体状态 未发生变化或未发生状态翻转， 关闭模组， 设置RTC闹钟， 进入睡眠； 如状态发生翻转时， 4G 模组直接发送盒体分离状态事件后， 再继续发送采集的其他数据或之前采集未发送的数 据。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114812678 A 27.根据权利要求6所述的一种消防栓水流量监测终端， 其特征在于： 所述滚珠开关采集 精度为45度； 既当消防栓体出现故障或被恶意破坏、 偷盗情况， 造成消防栓倾斜超过45度 时， 滚珠开关触发MCU直接进入中断处理模式或唤醒MCU深度睡眠状态进入工作状态， 进行 中断处理模式； 直接启动4G模组等待状态确认； 如滚珠状态一直触发MCU发生中断， 五秒一 次， 则由4G模组往服务器， 发送状态情况， 告诉服务器滚珠还未确认； 十秒 状态确认到时， 通 过MCUI/O采集， 如果倾斜状态未发生变化 或未发生状态翻转， 关闭模组， 设置RTC闹钟， 进入 睡眠； 如倾斜状态发生翻转时， 4G模组直接发送倾斜状态事件后， 再继续 发送采集的其他数 据或之前采集未发送的数据。 8.根据权利要求1所述的一种消防栓水流量监测终端， 其特征在于： 所述MCU内置模块 RTC时钟主 要用于设置闹钟， 所述电压采集模块具体用于采集系统工作电压 。 9.根据权利要求1所述的一种消防栓水流量监测终端， 其特征在于： 所述功能逻辑及算 法处理基于硬件设计进 行算法处理， 数据存储量9600条， 按循环存储方式进 行存储； 每条数 据存储的内容分别有： 压力值、 工作环境温度值、 盒体状态、 撞到状态、 阀门状态、 消防栓体 积水状态、 流量计量、 压力变化率报警、 采集次数、 系统电压值、 压力过压/压报/正常报警状 态； 存储的数据系统通过精简16进制方式或Json方式进行数据组包， 选择不同的服务器通 过不同的传输协议进行传输； 消火栓智能监测终端支持的协议如下有FILE、 GNSS、 HTTP、 TCP、 UAC、 M MS和MQTT。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114812678 A 3