一种手提式灭火器状态监控系统及方法

技术领域

本发明涉及消防用品技术领域，更具体地说，它涉及一种手提式灭火器状态监控系统及方法。

背景技术

灭火器是一种可携式灭火工具，灭火器的种类很多，按其移动方式可分为：手提式和推车式；按驱动灭火剂的动力来源可分为：储气瓶式、储压式、化学反应式；按所充装的灭火剂则又可分为：泡沫、干粉、卤代烷、二氧化碳、清水等。

经检索，公开号为CN110507943A、名称为手提式灭火器状态监控系统的发明，公开了用于解决现有技术中存在的工作人员在判断承载箱中每个灭火器的状态时只能逐个去判断，从而花费时间长，效率低的问题。该系统包括灭火器和用于放置多个灭火器的承载箱，所述承载箱内还设有多个用于监控灭火器是否位于承载箱内的监测模块，多个与监测模块连接并正对灭火器底部安装且用于判断灭火器中的粉末含量的重力传感器，与监测模块连接并用于将监测模块监测信息进行上传的射频模块，以及通过与视频模块匹配的信号接收器接收射频模块上传信息的消防主机。通过上述方案，该发明达到了节约时间提高了监测效率的目的。

但是现有的手提式灭火器状态监控方案存在一定的缺陷：首先没有对灭火器的外部环境进行监测分析，使得灭火器受到腐蚀或者氧化时不能及时预警；并且没有对灭火器的放置状态以及密封状态进行监测，只是通过单一的传感器监测重力来判断是否正常，导致监测的整体效果不佳。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种手提式灭火器状态监控系统及方法，用于解决现有方案中没有对限位的灭火器从不同的方面进行监测导致监测的整体效果不佳的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种手提式灭火器状态监控系统，包括灭火器本体和用于放置灭火器本体的收纳箱，收纳箱内部的上方位置固定安装有限位顶板，限位顶板的内部设置有隔离机构；

收纳箱内部的左侧位置固定安装有限位侧板，限位侧板的右侧面设置有第一限位板、第二限位板和限位槽；

收纳箱内部的下方位置连接有限位底板，限位底板的上端设置有限制灭火器本体位置的滑槽和定位槽；

灭火器本体卡接在限位顶板和限位底板之间，灭火器本体包含灭火器瓶体、压把、喷管和压力表；

收纳箱的内部设置有若干个传感器，通过若干个传感器获取收纳箱内的温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息，通过获取的若干个信息对灭火器本体的状态进行监测以及提示预警；

其中，传感器包含温度传感器、湿度传感器、压力传感器、氧气传感器和声音传感器。

进一步地，隔离机构包含有与灭火器本体上压把相适配的第一隔离槽和灭火器本体上喷管相适配的第二隔离槽，第一隔离槽位于第二隔离槽的一侧。

进一步地，限位顶板的前端镶嵌有与灭火器本体上压力表相适配的观察窗，观察窗与隔离机构之间设置有通槽。

进一步地，第一限位板位于第二限位板的一侧，与灭火器本体上喷管相适配的限位槽位于第一限位板和第二限位板之间，第一限位板和第二限位板均与限位侧板弹性连接。

进一步地，滑槽位于定位槽的一侧，且滑槽和定位槽均与灭火器本体的底端相适配。

进一步地，限位底板的下端与收纳箱内部的底端之间安装有若干个连接弹簧，收纳箱的前端镶嵌有玻璃窗，收纳箱的右侧转动连接有隔离板。

进一步地，收纳箱的内部还设置有处理器，通过处理器对采集的温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息进行预处理，分别提取温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息中实时温度、实时湿度、实时压力、实时氧气浓度、实时声响的数值并依次标记为SSWi、SSSi、SSYi、SSKi和SSXi，i＝1，2，3，...，n；n为正整数；

将标记的实时温度、实时湿度、实时压力、实时氧气浓度、实时声响按时间顺序排列组合，温度处理信息、湿度处理信息、压力处理信息、氧气处理信息和声音处理信息；

温度处理信息、湿度处理信息、压力处理信息、氧气处理信息和声音处理信息构成处理集。

进一步地，对处理集中的各项数据进行归一化处理并取值，在间隔时段内通过监测函数JC＝β×[(SSWi－SSW0)/a1+(SSSi－SSS0)/a2+(SSYi－SSY0)/a3+(SSKi－SSK0)/a4+(SSXi－SSX0)/a5+0.5214]计算获取监测值JC，a1、a2、a3、a4和a5为不同的比例因子且取值范围均为(0，5)，β为补偿因子，SSW0为预设的温度阈值，SSS0为预设的湿度阈值，SSY0为预设的压力阈值，SSK0为预设的氧气浓度阈值，SSX0为预设的声响阈值；

将监测值与监测阈值进行匹配，若监测值不大于监测阈值，则判定收纳箱内灭火器本体的状态正常并生成正常指令；

若监测值大于监测阈值但单位时间内出现的次数小于p，则判定收纳箱内的环境状态存在异常并生成巡检指令；

若监测值大于监测阈值且单位时间内出现的次数不小于p，则判定收纳箱内灭火器本体的状态异常并生成预警指令，p为正整数；监测阈值为大于零的实数；

正常指令、巡检指令和预警指令构成分析集。

进一步地，通过分析集中的巡检指令和预警指令进行预警并提示管理员进行查看，预警包括短信预警、响铃预警和灯光预警。

一种手提式灭火器状态监控方法，具体的步骤包括：

对采集的温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息进行数据清洗，分别提取温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息中实时温度、实时湿度、实时压力、实时氧气浓度、实时声响的数值并依次按时间顺序标记组合，得到包含温度处理信息、湿度处理信息、压力处理信息、氧气处理信息和声音处理信息的处理集；

对处理集中的各项数据进行归一化处理并联立获取监测值，通过预构建的监测模型对监测值进行训练修正，监测值是用于对灭火器状态进行整体评估的数值；

获取训练样本数据；其中，训练样本数据包括样本信息集及其对应的补偿因子；样本信息集包含灭火器的样本类型信息、样本权重信息、样本重量信息和样本体积信息，不同的样本类型均对应一个不同的样本权重；

通过神经网络构建人工智能模型；神经网络包括误差逆向传播神经网络、RBF神经网络和深度卷积神经网络；

通过训练样本数据对人工智能模型进行训练、测试和校验，将训练完成的人工智能模型设定为监测模型；

将灭火器本体的型号类型、重量和体积输入至监测模型中进行匹配获取对应的补偿因子；

将修正后的监测值与监测阈值进行匹配得到包含巡检指令和预警指令的分析集；

通过分析集中的巡检指令和预警指令进行预警并提示管理员进行查看。

与现有方案相比，本发明的有益效果：

本发明中通过限位顶板、限位侧板和限位底板对灭火器本体进行防护和隔离，并为灭火器本体的监测提供了物理支持，限位顶板可以从上方对灭火器本体进行防护和隔离，避免灰尘或者颗粒物在灭火器本体的压把和压力表上堆积，影响灭火器本体的观测和正常使用；限位侧板从侧边对灭火器本体上的喷管进行包裹和隔离，提高了喷管的安全性，限位底板从下方对灭火器本体的位置进行限位和调节，以便更灵活高效的对灭火器本体的状态进行监测。

本发明中通过若干个传感器分别对外界以及灭火器本体自身进行监测，并根据采集的各项数据进行预处理并联立计算获取监测值，基于监测值从不同的方面对灭火器本体的状态进行监测和预警提示，提高了灭火器本体监测的整体效果。

本发明中通过监测模型对监测函数中的补偿因子进行修正和调整，可以提高监测函数计算的匹配度和精准度，克服了现有方案中不能根据灭火器本体的不同类型自适应的进行计算修正，导致灭火器本体监测分析的准确性不佳的缺陷。

附图说明

图1为本发明的模块框图。

图2为本发明的流程框图。

图3为本发明中收纳箱的立体图。

图4为本发明限位顶板的仰视图。

图5为本发明限位顶板的剖视图。

图6为本发明限位侧板的侧视图。

图7为本发明限位底板的立体图。

图中：100、收纳箱；110、限位顶板；111、观察窗；112、隔离机构；1121、第一隔离槽；1122、第二隔离槽；120、限位侧板；121、第一限位板；122、第二限位板；123、限位槽；130、限位底板；131、滑槽；132、定位槽；133、连接弹簧；140、隔离板；200、灭火器本体。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

这里使用的术语用于描述实施例，并不意图限制和/或限制本公开；应该注意的是，除非上下文另有明确指示，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”也包括复数形式；而且，尽管属于“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元件，但是元件不受这些术语的限制，这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。

实施例一

参照图1至图7所示，本发明为一种手提式灭火器状态监控系统，包括灭火器本体200和用于放置灭火器本体200的收纳箱100，收纳箱100的前端镶嵌有玻璃窗，收纳箱100的右侧通过合页转动连接有隔离板140，隔离板140的上下表面以及左右表面均可以胶接有密封条，隔离板140和密封条起到将收纳箱100的内部与外界隔离的效果，收纳箱100内部的上方位置固定安装有限位顶板110，限位顶板110的内部设置有隔离机构112，限位顶板110和隔离机构112起到对灭火器本体200的上端进行隔离和防护的作用；

需要说明的是，放置的灭火器应按制造厂规定的要求和检查周期，进行定期检查，灭火器的检查内容包含：

灭火器压力表的外表面不得有变形、损伤等缺陷，否则应更换压力表；

压力表的指针是否指在绿区，其中绿区为设计工作压力值，否则应充装驱动气体；

灭火器喷嘴是否有变形、开裂、损伤等缺陷，否则应予以更换；

灭火器的压把、阀体等金属件不得有严重损伤、变形、锈蚀等影响使用的缺陷，否则必须更换；

筒体严重变形的、筒体严重锈蚀(漆皮大面积脱落，锈蚀面积大于、等于筒体总面积的三分之一者)或连接部位、筒底严重锈蚀必须报废；

灭火器的橡胶、塑料件不得变形、变色、老化或断裂，否则必须更换；

需要注意的是，本实施例中对灭火器本体200监测从环境中的各项数据以及灭火器本体200自身出发，通过将传感器获取的各项数据进行联立计算进行整体分析，判断外界环境对灭火器本体200的影响，其中，外界环境对灭火器本体200的影响包括但不限于对灭火器本体200的表面以及压把造成腐蚀、喷管的老化以及变形、灭火器本体200是否放置端正等等；

隔离机构112包含有与灭火器本体200上压把相适配的第一隔离槽1121和灭火器本体200上喷管相适配的第二隔离槽1122，第一隔离槽1121位于第二隔离槽1122的一侧；

当灭火器本体200放置在收纳箱100的内部时，灭火器本体200卡接在限位顶板110和限位底板130之间，灭火器本体200包含灭火器瓶体、压把、喷管和压力表，此时灭火器本体200上的压把卡接在第一隔离槽1121内，喷管的上端卡接在第二隔离槽1122内；通过隔离机构112对灭火器本体200的上端进行隔离，避免灰尘或者氧气在灭火器本体200的上端堆积并影响压力表的观察以及压把的使用；

需要注意的是，限位顶板110的内部安装有压力传感器，具体的位置位于第一隔离槽1121上表面的右侧位置，用于获取灭火器本体200对限位顶板110的压力信息，基于该压力信息可以获取到灭火器本体200的放置状态，即灭火器本体200的倾斜状态、偏移状态以及端正状态产生的压力均不同；

限位顶板110的前端镶嵌有与灭火器本体200上压力表相适配的观察窗111，观察窗111与隔离机构112之间设置有通槽；观察窗111和通槽用于观察放置在限位顶板110内灭火器本体200上的压力表，便于对压力表进行肉眼观测；

收纳箱100内部的左侧位置固定安装有限位侧板120，限位侧板120的右侧面设置有第一限位板121、第二限位板122和限位槽123；限位侧板120起到从侧边对灭火器本体200进行限位和防护的作用，第一限位板121、第二限位板122和限位槽123用于将喷管进行夹持和防护；

其中，第一限位板121位于第二限位板122的一侧，与灭火器本体200上喷管相适配的限位槽123位于第一限位板121和第二限位板122之间，第一限位板121和第二限位板122均与限位侧板120弹性连接，弹性连接以便更灵活的将喷管进行夹持和分离，当灭火器本体200放置在收纳箱100的内部时，喷管卡接在第一限位板121和第二限位板122之间并收纳在限位槽123内；为了更好的对夹持的喷管进行防护，第一限位板121和第二限位板122的内表面胶接固定有防护垫；

收纳箱100内部的下方位置连接有限位底板130，限位底板130的下端与收纳箱100内部的底端之间安装有若干个连接弹簧133，限位底板130的上端设置有限制灭火器本体200位置的滑槽131和定位槽132；

其中，滑槽131位于定位槽132的一侧，且滑槽131和定位槽132均与灭火器本体200的底端相适配，连接弹簧133的数量可以为两个，连接弹簧133起到对限位底板130的位置进行调节的作用，限位底板130与收纳箱100内部的下方之间设置有调节腔，若干个连接弹簧133位于调节腔内；

需要注意的是，滑槽131以便灭火器本体200更稳定的滑动至定位槽132，定位槽132用于限制灭火器本体200的位置，使得放置的灭火器本体200处于端正状态；

收纳箱100的内部设置有若干个传感器，通过若干个传感器获取收纳箱100内的温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息，通过获取的若干个信息对灭火器本体200的状态进行监测以及提示预警；

其中，传感器包含温度传感器、湿度传感器、压力传感器、氧气传感器和声音传感器；温度传感器、湿度传感器、氧气传感器和声音传感器均可以位于限位顶板110的下表面、限位侧板120的左侧表面或者限位底板130的上表面，温度传感器、湿度传感器用于对收纳箱100内的温度和湿度进行监测，氧气传感器用于对收纳箱100内的氧气浓度进行监测，声音传感器用于对收纳箱100内的声响进行监测，分析判断灭火器本体200的密封性。

收纳箱100的内部还设置有处理器、数据处理模块、数据分析模块、通信模块和提示模块，通过处理器对采集的温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息进行预处理，通过数据处理模块分别提取温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息中实时温度、实时湿度、实时压力、实时氧气浓度、实时声响的数值并依次标记为SSWi、SSSi、SSYi、SSKi和SSXi，i＝1，2，3，...，n；n为正整数；n起到编号排序的作用；

将标记的实时温度、实时湿度、实时压力、实时氧气浓度、实时声响按时间顺序排列组合，温度处理信息、湿度处理信息、压力处理信息、氧气处理信息和声音处理信息；

温度处理信息、湿度处理信息、压力处理信息、氧气处理信息和声音处理信息构成处理集；

对处理集中的各项数据进行归一化处理并取值，在间隔时段内通过监测函数JC＝β×[(SSWi－SSW0)/a1+(SSSi－SSS0)/a2+(SSYi－SSY0)/a3+(SSKi－SSK0)/a4+(SSXi－SSX0)/a5+0.5214]计算获取监测值JC，a1、a2、a3、a4和a5为不同的比例因子且取值范围均为(0，5)，β为补偿因子，SSW0为预设的温度阈值，SSS0为预设的湿度阈值，SSY0为预设的压力阈值，SSK0为预设的氧气浓度阈值，SSX0为预设的声响阈值，间隔时段可以为10分钟，即每隔10分钟进行1次计算，1小时共监测6次，1天监测144次；

需要注意的是，灭火器本体200的类型不同以及季节的影响，对应的温度阈值、湿度阈值、压力阈值、氧气浓度阈值和声响阈值均存在差异，具体的数值可以基于现有的监测大数据获取，监测函数中的比例因子由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取；

通过数据分析模块对监测值进行分析，将监测值与监测阈值进行匹配，若监测值不大于监测阈值，则判定收纳箱100内灭火器本体200的状态正常并生成正常指令；

若监测值大于监测阈值但单位时间内出现的次数小于p，则判定收纳箱100内的环境状态存在异常并生成巡检指令；

若监测值大于监测阈值且单位时间内出现的次数不小于p，则判定收纳箱100内灭火器本体200的状态异常并生成预警指令，p为正整数；监测阈值为大于零的实数，单位时间可以为一天或者一周；

正常指令、巡检指令和预警指令构成分析集；

需要注意的是，收纳箱100内的环境状态存在异常是指温度、湿度或者氧气浓度异常，容易对灭火器本体200造成氧化或者腐蚀，从外界环境对灭火器本体200的状态进行监测，灭火器本体200的状态异常包括气密性异常和位置异常，比如二氧化碳灭火器存在泄露，灭火器本体200的位置发生倾斜或者偏移等等。

预警模块通过分析集中的巡检指令和预警指令进行预警并提示管理员进行查看，预警包括短信预警、响铃预警和灯光预警，其中，短信预警可以通过通信模块将巡检指令和预警指令发送至云平台，并通过云平台发送至管理员绑定的手机号上，通过模块包含但不限于电缆通信、4G/5G无线通信，响铃预警可以通过收纳箱100上安装的扬声器实现；灯光预警可以通过收纳箱100上安装的提示灯实现。

实施例二

一种手提式灭火器状态监控方法，具体的步骤包括：

对采集的温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息进行数据清洗，分别提取温度信息、湿度信息、压力信息、氧气信息和声音信息中实时温度、实时湿度、实时压力、实时氧气浓度、实时声响的数值并依次按时间顺序标记组合，得到包含温度处理信息、湿度处理信息、压力处理信息、氧气处理信息和声音处理信息的处理集；

对处理集中的各项数据进行归一化处理并联立通过监测函数获取监测值，监测函数与实施例一中的监测函数相同，通过预构建的监测模型对监测值进行训练修正，监测值是用于对灭火器状态进行整体评估的数值，灭火器状态包含自身状态以及所处的环境状态；

获取训练样本数据；其中，训练样本数据包括样本信息集及其对应的补偿因子；样本信息集包含灭火器的样本类型信息、样本权重信息、样本重量信息和样本体积信息，不同的样本类型均对应一个不同的样本权重；

通过神经网络构建人工智能模型；神经网络包括误差逆向传播神经网络、RBF神经网络和深度卷积神经网络；

通过训练样本数据对人工智能模型进行训练、测试和校验，将训练完成的人工智能模型设定为监测模型；

将采集的灭火器本体200的型号类型、重量和体积输入至监测模型中进行匹配获取对应的补偿因子，利用补偿因子对监测函数的计算进行修正；

将修正后的监测值与监测阈值进行匹配得到包含巡检指令和预警指令的分析集；

通过分析集中的巡检指令和预警指令进行预警并提示管理员进行查看。

需要注意的是，灭火器的型号类型包括但不限于泡沫灭火器、干粉灭火器和二氧化碳灭火器，不同型号类型的灭火器对应的使用场景不同，对应的重量和体积也不完全相同，需要监测的参数也存在差异，本实施例中通过构建监测模型，通过设定不同的样本类型均对应一个不同的样本权重，使得灭火器的型号类型实现数字化处理，以便不同型号类型的灭火器通过计算时，可以获取到更精准的结果，提高了灭火器状态监测的准确性。

实施例三

通过分析集中的巡检指令和预警指令进行预警并提示管理员进行查看的具体步骤包括：

获取灭火器本体200与若干个管理员之间的距离并取值标记为C1；这里距离的单位可以为米；

获取灭火器本体200所处的楼层并取值标记为C2；

获取若干个管理员的年龄并取值标记为C3；

设定不同的工作状态均对应一个状态关联值，若干个工作状态及其对应的状关联值构成工作状态表，获取若干个管理员的实时工作状态并与工作状态表进行匹配获取对应的状态关联值并标记为C4；本实施例中的工作状态包括但不限于空闲状态、忙碌状态和休息状态，对应的状态关联值可以分别为5、10和15；

对取值标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过分配函数FP＝b1×C1+b2×C2－b3×C3+b4×C4计算获取若干个管理员对应的分配值FP；b1、b2、b3和b4为不同的比例因子且均取值范围属于(0，2)，b1可以取值为0.025，b2可以取值为0.524，b3可以取值为0.048，b4可以取值为1.35；

将若干个分配值升序排列，并将排首位的分配值对应的管理员设定为选中管理员，并安排选中管理员去对异常的灭火器本体200进行巡检和查看。

需要注意的是，如何合理高效的安排管理员对异常的灭火器本体200进行查看和处理，区别于现有方案中单一的安排离得最近的或者空闲的管理员去巡检和查看，不同距离、不同状态、不同年龄以及灭火器不同位置均会影响巡检和查看的效果，通过将各项数据进行联立并整体分析，进而可以获取到合适的人员来进行巡检和查看，提高了异常灭火器本体200的处理效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明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发明的保护范围。