消防栓压力流量物联网传感器及安装方法

技术领域

本发明属于压力和流量测量技术领域，具体而言，涉及消防栓压力流量物联网传感器及安装方法。

背景技术

目前城市安装的消防栓，跨越数十年建设，量大面广，很多消防栓和消防管道，年久失修，时常因为水压不足或没有水，而在火灾救助中给人民群众生命财产带来巨大的损失和潜在隐患。另外，由于消防栓必须是开放的装置，因此，任何人都可以通过专用扳手轻松打开消防栓，进行洗车、绿化、路面酒水、经营性浴池供水等非授权窃用水行为。

为了解决消防和供水行业痛点问题，确保消防栓不被破坏、幢倒、盗窃、水压正常、用水可实现流量计量，以便对消防用水数据统计以便财政核销、在盗水发生时，可有效实现窃用水量的计量，作为有效的法庭证据，以及确保供水管道压力正常、及时发现泄漏，对温度较低地区消防栓防冻情况的监测。

但是现有消防栓压力流量测量需要人工开挖、安装、回填，费时费力，对地面还会造成破坏，安装过程影响日常用水。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种消防栓压力流量物联网传感器及安装方法，能够解决现有消防栓压力流量测量需要人工开挖、安装、回填，费时费力，对地面还会造成破坏，安装过程影响日常用水的问题。

本发明是这样实现的：

本发明第一方面提供消防栓压力流量物联网传感器，其中，包括钻孔机构、压力监测机构以及信号传输机构；

所述钻孔机构设置在该传感器的底部，用于将该传感器固定在消防栓管道上，对消防栓管道内部的压力和流量进行监测；

所述压力监测机构设置在所述钻孔机构的顶部，用于监测消防栓管道内部的压力，计算消防栓管道内部的流量；

所述信号传输机构设置在所述压力监测机构的上方，与所述压力监测机构电连接，用于将所述压力监测机构测得的消防栓管道内部的压力值传输到远程终端。

在上述技术方案的基础上，本发明的消防栓压力流量物联网传感器还可以做如下改进:

其中，所述钻孔机构包括合金钻攻一体钻头、壳体以及密封件，所述合金钻攻一体钻头包括斜槽、丝锥，所述合金钻攻一体钻头与所述丝锥一体连接，所述斜槽位于所述合金钻攻一体钻头与所述丝锥的侧边；所述壳体固定设置在所述合金钻攻一体钻头的顶部，所述壳体与消防栓连接位置设置有两个所述密封件，用于密封所述壳体与所述消防栓之间的空间。

所述密封件采用橡胶、树脂材质制成，用于对该物联网传感器与所述消防栓之间进行密封。

进一步的，所述压力监测机构为压力传感器，所述压力传感器设置在所述壳体的内部，与所述斜槽贯通连接，所述压力传感器远离所述丝锥的一端与信号连杆固定连接，所述信号连杆用于传输信号，所述压力传感器用于实时监测消防栓的压力。

进一步的，所述信号传输机构包括物联网控制器、控制器仓以及地表天线，所述物联网控制器固定设置在所述控制器仓的内部，与所述信号连杆固定连接，所述控制器仓用于保护所述物联网控制器；所述物联网控制器远离所述信号连杆的一端设置有所述地表天线，所述地表天线用于向远程终端传输信号；所述压力传感器通过所述信号连杆与所述物联网控制器电连接。

进一步的，所述信号连杆的外侧设置有所述保护管，用于对所述信号连杆进行保护。

采用上述改进方案的有益效果为：通过设置合金钻攻一体钻头，方便在消防栓管道上钻孔，方便该传感器的安装；通过设置斜槽，方便将合金钻攻一体钻头钻孔产生的碎屑收集到内部，同时将水引入壳体内，方便压力传感器检测消防栓内部水压；通过设置密封件，实现对该传感器与壳体之间的密封，避免水漏到消防栓管道外部，浪费水源，影响消防安全；通过设置压力传感器，实时监测消防栓管道内部的压力，避免压力过小导致消防危险；通过设置保护管，实现对信号连杆的保护；通过设置物联网控制器，实现该传感器对信号的处理以及传输。

进一步的，该物联网传感器还包括角度探测机构，所述角度探测机构设置在消防栓的顶部，与消防栓的阀杆连接，用于测量所述阀杆的角度值，与压力传感器测得的压力值共同计算消防栓管道内部的流量；

所述角度探测机构包括同步齿轮、加速齿轮箱以及角度传感器，所述同步齿轮套设在所述阀杆的顶部，所述加速齿轮箱与所述同步齿轮啮合连接，所述角度传感器设置在所述加速齿轮箱中，用于通过所述加速齿轮箱测量所述阀杆的角度值。

进一步的，所述角度传感器通过有线或无线与所述物联网控制器电连接。

进一步的，所述消防栓管道流量测量是通过查询常数表得到，通过所述角度传感器以及所述压力传感器测得的所述消防栓阀杆角度值以及消防栓管道内部的压力值，对应消防栓管道内部的流量。

进一步的，所述物联网控制器内部设置有锂电池，与所述物联网控制器电连接，用于为所述物联网控制器供电。

本发明第二方面提供消防栓压力流量物联网传感器安装方法，其中，该消防栓压力流量传感器的安装具体步骤为：

第一步，使探地雷确定消防栓地下横管的位置和走向；

第二步，用土壤螺旋钻盾构到所述横管上方中线位置；

第三步，使用该消防栓压力流量传感器的合金钻攻一体钻头位置钻入所述横管并通过所述密封件自动密封；

第四步，回填土壤。

与现有技术相比较，本发明提供的消防栓压力流量物联网传感器的有益效果是：通过设置合金钻攻一体钻头，方便在消防栓管道上钻孔，方便该传感器的安装，能够解决现有消防栓压力流量测量需要人工开挖、安装、回填，费时费力，对地面还会造成破坏，安装过程影响日常用水的问题；通过设置斜槽，方便将合金钻攻一体钻头钻孔产生的碎屑收集到内部，同时将水引入壳体内，方便压力传感器检测消防栓内部水压；通过设置密封件，实现对该传感器与壳体之间的密封，避免水漏到消防栓管道外部，浪费水源，影响消防安全；通过设置压力传感器，实时监测消防栓管道内部的压力，避免压力过小导致消防危险；通过设置保护管，实现对信号连杆的保护；通过设置物联网控制器，实现该传感器对信号的处理以及传输；通过带压打孔方式，提升了安装效率降低施工成本，在截面积固定，获得压力、角度数据后，根据算法，得到消防栓出水的流量，通过物联网天线，把数据传递给远程终端，从而为消防用水和非法窃水提供准确的流量数据和确保管网安全提供压力监控数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为消防栓压力流量物联网传感器的结构示意图；

图2为消防栓压力流量物联网传感器的内部结构示意图；

图3为角度探测机构的内部结构示意图；

图4为消防栓压力流量物联网传感器与消防栓的连接图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

01、合金钻攻一体钻头；02、斜槽；03、丝锥；04、壳体；05、密封件；06、压力传感器；07、保护管；08、物联网控制器；09、控制器仓；10、地表天线；11、同步齿轮；12、加速齿轮箱；13、角度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-3所示，是本发明提供的消防栓压力流量物联网传感器的结构示意图，在图中，包括钻孔机构、压力监测机构以及信号传输机构；

钻孔机构设置在该传感器的底部，用于将该传感器固定在消防栓管道上，对消防栓管道内部的压力和流量进行监测；

压力监测机构设置在钻孔机构的顶部，用于监测消防栓管道内部的压力，计算消防栓管道内部的流量；

信号传输机构设置在压力监测机构的上方，与压力监测机构电连接，用于将压力监测机构测得的消防栓管道内部的压力值传输到远程终端。

其中，在上述技术方案中，钻孔机构包括合金钻攻一体钻头01、壳体04以及密封件05；合金钻攻一体钻头01包括斜槽02、丝锥03，合金钻攻一体钻头01与丝锥03一体连接，斜槽02位于合金钻攻一体钻头01与丝锥03的侧边；壳体04固定设置在合金钻攻一体钻头01的顶部，壳体04与消防栓连接位置设置有两个密封件05，用于密封壳体04与消防栓之间的空间。

密封件05采用橡胶、树脂材质制成，用于对该物联网传感器与消防栓之间进行密封。

进一步的，在上述技术方案中，压力监测机构为压力传感器06，压力传感器06设置在壳体04的内部，与斜槽02贯通连接，压力传感器06远离丝锥03的一端与信号连杆固定连接，信号连杆用于传输信号，压力传感器06用于实时监测消防栓的压力。

进一步的，在上述技术方案中，信号传输机构包括物联网控制器08、控制器仓09以及地表天线10，物联网控制器08固定设置在控制器仓09的内部，与信号连杆固定连接，控制器仓09用于保护物联网控制器08；物联网控制器08远离信号连杆的一端设置有地表天线10，地表天线10用于向远程终端传输信号；压力传感器06通过信号连杆与物联网控制器08电连接。

进一步的，在上述技术方案中，信号连杆的外侧设置有保护管07，用于对信号连杆进行保护。

进一步的，在上述技术方案中，该物联网传感器还包括角度探测机构，角度探测机构设置在消防栓的顶部，与消防栓的阀杆连接，用于测量阀杆的角度值，与压力传感器06测得的压力值共同计算消防栓管道内部的流量；

角度探测机构包括同步齿轮11、加速齿轮箱12以及角度传感器13，同步齿轮11套设在阀杆的顶部，加速齿轮箱12与同步齿轮11啮合连接，角度传感器13设置在加速齿轮箱12中，用于通过加速齿轮箱12测量阀杆的角度值。

进一步的，在上述技术方案中，角度传感器13通过有线或无线与物联网控制器08电连接。

进一步的，在上述技术方案中，消防栓管道流量测量是通过查询常数表得到，通过角度传感器13以及压力传感器06测得的消防栓阀杆角度值以及消防栓管道内部的压力值，对应消防栓管道内部的流量。

进一步的，在上述技术方案中，物联网控制器08内部设置有锂电池，与物联网控制器08电连接，用于为物联网控制器08供电。

物联网控制器08内部设置有芯片，芯片包括处理器以及存储器，存储其中存储有程序指令，处理器执行程序指令时，用于实现以下步骤：

数据接收的步骤：用于接收测得的消防栓的压力和流量数据；

数据处理的步骤：用于处理接收的消防栓的压力和流量数据；

信号传递的功能：将处理好的消防栓的压力和流量数据通过地表天线10传输到远程终端。

信号处理的步骤具体包括：

第一步，采集接收测得的消防栓的压力和流量数据；

第二步，将压力和流量数据以及对应测得的时间输出成图表；

第三步，建立信号处理神经网络模型，以接收测得的消防栓的压力和流量数据为训练输入，以输出对应的图表为输出进行训练；

第四步，输入物联网控制器08接受到的信号，输出对应的图表。

将压力和流量数据以及对应测得的时间输出成图表的具体步骤包括：

第一步，对接收测得的消防栓的压力和流量数据分别封装处理后产生数据帧，数据帧中包含数据测得的对应时间；

第二步，对数据帧进行分析，将数据帧转化为向量，建立匹配表；

第三步，使用一阶逻辑的特征提取算法对向量进行特征提取；

第四步，将提取出对应时间的向量对应放置在匹配表中；

第五步，将匹配表中的数据向量生成图表。

如图4所示，是本发明提供的消防栓压力流量物联网传感器安装方法的结构示意图，其中，该消防栓压力流量传感器的安装具体步骤为：

第一步，使探地雷确定消防栓地下横管的位置和走向；

第二步，用土壤螺旋钻盾构到横管上方中线位置；

第三步，使用该消防栓压力流量传感器的合金钻攻一体钻头01位置钻入横管并通过密封件05自动密封；

第四步，回填土壤。

使用时，使探地雷确定消防栓地下横管的位置和走向；用土壤螺旋钻盾构到横管上方中线位置；使用该消防栓压力流量传感器的合金钻攻一体钻头01位置钻入横管并通过密封件05自动密封；回填土壤；通过压力传感器06以及角度传感器13实时监测消防栓内部水压以及水流量，将数据传递给物联网控制器08，经过处理后生成图表通过地表天线10传输给远程终端。

具体的，本发明的原理是：使探地雷确定消防栓地下横管的位置和走向；用土壤螺旋钻盾构到所述横管上方中线位置；使用该消防栓压力流量传感器的合金钻攻一体钻头01位置钻入所述横管并通过所述密封件05自动密封；回填土壤；通过压力传感器06以及角度传感器13实时监测消防栓管道内部水压以及水流量，将数据传递给物联网控制器08，经过处理后通过地表天线10传输给远程终端。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。