一种智能消火栓的制作方法

1.本发明涉及消火栓技术领域，更具体地说，涉及一种智能消火栓。


背景技术：

2.传统消火栓没有有效的监管措施，需要维护的消火栓数量巨大、安装分散，还有很多消火栓被盗被破坏等各种乱象，最担心的还是消防水压不足、消火栓无水等带来的消防隐患。消火栓的非法使用行为造成了国有资产及人民财产的损失，影响了正常的消防救援进度。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述的缺陷，提供一种智能消火栓，包括：
4.通过电气连接的电池电量检测电路、双通道压力变送器信号调理电路、micro sim卡座的连接电路、micro sim卡座的驱动电路、dc
‑
dc降压电路、开锁电机驱动电路、倾斜状态探测电路、无线通信模组电路。
5.优选地，所述电池电量检测电路包括：
6.电阻r21的一端分别与运算放大器u8a引脚3和电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端与运算放大器u8a引脚4连接且接地，运算放大器u8a引脚1与电阻r19的一端连接，电阻r19的另一端与运算放大器u8a引脚8连接。
7.优选地，所述双通道压力变送器信号调理电路包括：adc0采集消火栓底部水压，adc1采集消火栓出水口水压，实现消火栓底部水压、出水口水压、放水流量、及漏水状态的监测。
8.优选地，所述micro sim卡座的连接电路包括：电容c7的一端与micro sim卡引脚c5连接且接地，电容c7的另一端分别与micro sim卡引脚c6、电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端与micro sim卡引脚c7连接。
9.优选地，所述micro sim卡座的驱动电路包括：
10.电容c8的一端分别与用于esd保护的低结电容瞬态电压抑制器d5的引脚2和引脚3连接且接地，电容c8的另一端与d5的引脚1连接，d5的引脚5与电容c10的一端连接，电容c10的另一端与电容c9的一端连接且接地，电容c9的另一端与d5的引脚4连接。
11.优选地，所述dc
‑
dc降压电路包括：
12.电容c2的一端分别与电阻r3的一端、电感l1的一端连接，电容c2的另一端分别与电阻r3的另一端、电阻r4的一端、dc
‑
dc降压调节器u1的引脚5连接，电阻r4的另一端与电容c3负极连接且接地，电容c3正极与电感l1的一端连接，电感l1的另一端与dc
‑
dc降压调节器u1的引脚3连接，dc
‑
dc降压调节器u1的引脚2与电容c1的一端连接且接地。
13.优选地，所述开锁电机驱动电路包括：h桥电路。
14.优选地，所述倾斜状态探测电路包括：圆珠倾斜探测传感器，当所述智能消火栓垂
直放置时，电路输出为0，即没有倾斜，当所述智能消火栓在原来角度基础上倾斜15度角以上时，所述倾斜状态探测电路没有输出。
15.优选地，所述无线通信模组电路集nb
‑
iot通信和gnss定位为一体，包括通过电气连接的第一模组u2a电路和第二模组u2b电路。
16.优选地，所述智能消火栓还包括：micro usb接口的连接和向锂电池充电的保护电路。
17.实施本发明的智能消火栓，具有以下有益效果：
18.1)直流电机驱动的锁定机构设计。该锁定机构驱动电机由3.7v锂电池供电，国产l9110驱动芯片驱动，力矩输出采用微型丝杠单向隔离，可保护电机免受回复弹簧反作用力影响，实现低能耗高稳定性工作。机构解闭锁由n10sg模组根据远程控制端的授权信息实现l9110的一次性解闭锁和点动解闭锁控制。
19.2)采用无水银的滚珠倾斜探测电路实现室外消火栓的倾斜探测，避免消火栓受损时水银泄露造成的环境污染及人身伤害。
20.3)采用临界阻尼式电触点实现放水阀门的旋转方向探测，并进一步利用锁定机构授权状态组合判定消火栓的非法用水状态，并将该状态实时上报云平台，实现室外消火栓的盗水监管。
21.4)适应室外工作环境的高效能源管理技术，通过一个p沟道cmos场效应管和cd4066充电管理芯片以及低压报警比较器实现电机驱动锂电池、主控制板锂电池、多晶硅太阳能电板和外接usb电源兼容工作，充放电隔离，在保证可靠供电同时延长设备电池的工作寿命。
22.5)采用低压版(3v)压力变送器，使全系统设备供电电压能够维持在3.7v以下，进一步减小功耗的同时，简化电源设计，提高了可靠性。
附图说明
23.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示出的结构获得其他的附图。下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
24.图1是本发明智能消火栓的电路结构示意图；
25.图2是图1中电池电量检测电路电路图；
26.图3是图1中双通道压力变送器信号调理电路电路图(a)；
27.图4是图1中双通道压力变送器信号调理电路电路图(b)；
28.图5是图1中micro sim卡座的连接电路电路图；
29.图6是图1中micro sim卡座的驱动电路电路图；
30.图7是图1中dc
‑
dc降压电路电路图；
31.图8是图1中开锁电机驱动电路电路图；
32.图9是图1中倾斜状态探测电路电路图；
33.图10是图1中无线通信模组第一模组电路电路图；
34.图11是图1中无线通信模组第二模组电路电路图；
35.图12是图1中micro usb接口的连接和向锂电池充电的保护电路电路图；
36.图13是图1中运用8位非反相转换器u3的1.8v
‑
3.3伏电平双向自动转换电平转换电路电路图；
37.图14是图1中运用8位非反相转换器u4的1.8v
‑
3.3伏电平双向自动转换电平转换电路电路图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
40.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
41.智能消火栓是利用物联网、人工智能、移动互联网 、信息码扫描权限管理等最新技术，配合大数据云计算平台、火警智能研判等专业应用，实现城市的消防的智能化，是智慧城市消防信息服务的数字化基础，也是智慧城市智慧感知、互联互通、智慧化应用架构的重要组成部分。火灾猛于虎，防患于未然。伴随着城市化进程的加快，如何防患火灾、确保消防安全，成为当今城市治理中的重点和难点问题。
42.图1是本发明智能消火栓的电路结构示意图。如图1所示，一种智能消火栓，包括通过电气连接的电池电量检测电路、双通道压力变送器信号调理电路、micro sim卡座的连接电路、micro sim卡座的驱动电路、dc
‑
dc降压电路、开锁电机驱动电路、倾斜状态探测电路、无线通信模组电路。图2是图1中电池电量检测电路电路图。如图2所示，电池电量检测电路包括：电阻r21的一端分别与运算放大器u8a引脚3和电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端与运算放大器u8a引脚4连接且接地，运算放大器u8a引脚1与电阻r19的一端连接，电阻r19的另一端与运算放大器u8a引脚8连接。采用运算放大器电路实现电池电量检测。满足vbat*56/(51 56)>1.8v时，即vbat<3.44v时输出供电电池低电量报警信号，同时设备进入一天发送一次数据的超级节能模式，等待电池更换或者现场充电。运算放大器u8a型号在本实施例中优选为lm393dr，也可以根据需要选择其他型号。图3是图1中双通道压力变送器信号调理电路电路图(a)；图4是图1中双通道压力变送器信号调理电路电路图(b)。如图3、图4所示，双通道压力变送器信号调理电路包括：adc0采集消火栓底部水压，adc1采集消火栓出水口水压，实现消火栓底部水压、出水口水压、放水流量、及漏水状态的监测。其中：漏水状态通
过出水口压力传感器的输出状态进行判断；放水流量通过两个变送器压力差及消火栓内径长度直径数据按下式进行计算：
43.q＝π
×
r4×
δp/(8ηl)
44.式中流量q，管子两端的压强差δp，管的半径r，长度l，以及水流的粘滞系数η(见表1)：
45.表1水的粘滞系数
[0046][0047]
图5是图1中micro sim卡座的连接电路电路图；图6是图1中micro sim卡座的驱动电路电路图。micro sim卡座的连接电路包括：电容c7的一端与micro sim卡引脚c5连接且接地，电容c7的另一端分别与micro sim卡引脚c6、电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端与micro sim卡引脚c7连接。micro sim卡座的驱动电路包括：电容c8的一端分别与用于esd保护的低结电容瞬态电压抑制器d5的引脚2和引脚3连接且接地，电容c8的另一端与d5的引脚1连接，d5的引脚5与电容c10的一端连接，电容c10的另一端与电容c9的一端连接且接地，电容c9的另一端与d5的引脚4连接。通过该电路连接nb
‑
iot卡，并实现nb
‑
iot卡的正常访问。
[0048]
图7是图1中dc
‑
dc降压电路电路图。如图7所示，dc
‑
dc降压电路包括：电容c2的一端分别与电阻r3的一端、电感l1的一端连接，电容c2的另一端分别与电阻r3的另一端、电阻r4的一端、dc
‑
dc降压调节器u1的引脚5连接，电阻r4的另一端与电容c3负极连接且接地，电容c3正极与电感l1的一端连接，电感l1的另一端与dc
‑
dc降压调节器u1的引脚3连接，dc
‑
dc降压调节器u1的引脚2与电容c1的一端连接且接地。通过该dc
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dc降压电路，实现由锂电池变化电压转换为稳定的3.3v供电电压。
[0049]
图8是图1中开锁电机驱动电路电路图。如图8所示，开锁电机驱动电路包括：h桥电路。h桥电路包括l9110芯片。通过开锁电机驱动电路，控制微型直流电机的正转、反转和停止，从而实现消火栓阀门允许开启和禁止开启的状态。该开锁电机驱动电路驱动电机由3.7v锂电池供电，国产l9110驱动芯片驱动，力矩输出采用微型丝杠单向隔离，可保护电机免受回复弹簧反作用力影响，实现低能耗高稳定性工作。机构解闭锁由n10sg模组根据远程控制端的授权信息实现l9110的一次性解闭锁和点动解闭锁控制。具体实施时，可以采用临界阻尼式电触点实现放水阀门的旋转方向探测，并进一步利用锁定机构授权状态组合判定消火栓的非法用水状态，并将该状态实时上报云平台，实现室外消火栓的盗水监管。
[0050]
图9是图1中倾斜状态探测电路电路图。如图9所示，倾斜状态探测电路包括：圆珠倾斜探测传感器，当所述智能消火栓垂直放置时，电路输出为0，即没有倾斜，当所述智能消
火栓在原来角度基础上倾斜15度角以上时，所述倾斜状态探测电路没有输出。输入管脚通过内部上拉实现高电平检测，从而获知消火栓的倾斜不正常状态。采用无水银的滚珠倾斜探测电路实现室外消火栓的倾斜探测，避免消火栓受损时水银泄露造成的环境污染及人身伤害。
[0051]
图10是图1中无线通信模组第一模组电路电路图；图11是图1中无线通信模组第二模组电路电路图。无线通信模组电路集nb
‑
iot通信和gnss定位为一体，包括通过电气连接的第一模组u2a电路和第二模组u2b电路。无线通信模组电路是本发明智能消火栓信息处理的核心单元，实现信号输入输出控制、opencpu操作系统的运行以及射频信号的处理。
[0052]
图12是图1中micro usb接口的连接和向锂电池充电的保护电路电路图。该电路实现micro usb接口的连接和向锂电池充电的保护。如图12所示，micro_usb_m的引脚0与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端分别与二极管d4正极、三极管q1基极连接。三极管q1发射极与二极管d4负极、电容c16正极连接。电容c16负极分别与micro_usb_m的引脚0和引脚5连接，micro_usb_m的引脚5接地。micro_usb_m的引脚1与电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端分别与电阻r10的一端、电容c14的一端、tp4056的引脚4连接。电容c14的另一端分别与tp4056的引脚1、电阻r11的一端、tp4056的引脚3连接且接地。tp4056的引脚7与二极管d3负极连接。二极管d3正极与电阻r10的另一端连接。tp4056的引脚6接地，且与电容c15的一端连接。适应室外工作环境的高效能源管理技术，通过一个p沟道cmos场效应管和cd4066充电管理芯片以及低压报警比较器实现电机驱动锂电池、主控制板锂电池、多晶硅太阳能电板和外接usb电源兼容工作，充放电隔离，在保证可靠供电同时延长设备电池的工作寿命。采用低压版(3v)压力变送器，使全系统设备供电电压能够维持在3.7v以下，进一步减小功耗的同时，简化电源设计，提高了可靠性。
[0053]
图13是图1中运用8位非反相转换器u3的1.8v
‑
3.3伏电平双向自动转换电平转换电路电路图。图14是图1中运用8位非反相转换器u4的1.8v
‑
3.3伏电平双向自动转换电平转换电路电路图。这是两组电平转换电路，用作1.8v电平和3.3伏电平的双向自动转换，从而实现1.8v信号系统和3.3v信号系统的兼容工作。txb0108pwr是一款8位非反相转换器，采用两个独立的可配置电源轨，该器件具有ioff支持半关断模式运行，ioff电路禁用输出，防止在断电时损坏，ioff支持半关断模式运行。1x12的mhdr封装排针孔。
[0054]
阀杆、阀杆螺母及螺纹联接部位，在装配时可以涂防锈润滑脂，阀座和阀体进行装配时应涂白色厚漆。总装后，消火栓阀瓣开启和关闭应旋转灵活，无卡阻现象。开启高度优选不少于50mm。根据最大冻土层深度和用户要求，总装时选用相应的阀杆(总成)和法兰接管，无要求时则按基本型装配。
[0055]
总装后优选进行密封性试验；试验前应将腔体内油污、杂物清除。关闭阀辦，从进口端加压至1.6mpa，维持2min，应无渗漏现象。封闭出水端，全开阀瓣，从进口端加压至1.6mpa，维持2min，其余部位不得有渗漏。排水阀在水压不小于0.1mpa时该装置不得发生渗漏现象。产品试验合格后，应排尽余水，清理表面油污、杂物。试验完毕后，埋入地下部分涂01
‑
6黑色沥青漆，地上部分涂c04
‑
42大红醇酸磁漆。产品包装时，总高度优选低于1600mm。
[0056]
本发明通过以上实施例的设计，其有益效果是：
[0057]
1)直流电机驱动的锁定机构设计。该锁定机构驱动电机由3.7v锂电池供电，国产l9110驱动芯片驱动，力矩输出采用微型丝杠单向隔离，可保护电机免受回复弹簧反作用力
影响，实现低能耗高稳定性工作。机构解闭锁由n10sg模组根据远程控制端的授权信息实现l9110的一次性解闭锁和点动解闭锁控制。
[0058]
2)采用无水银的滚珠倾斜探测电路实现室外消火栓的倾斜探测，避免消火栓受损时水银泄露造成的环境污染及人身伤害。
[0059]
3)采用临界阻尼式电触点实现放水阀门的旋转方向探测，并进一步利用锁定机构授权状态组合判定消火栓的非法用水状态，并将该状态实时上报云平台，实现室外消火栓的盗水监管。
[0060]
4)适应室外工作环境的高效能源管理技术，通过一个p沟道cmos场效应管和cd4066充电管理芯片以及低压报警比较器实现电机驱动锂电池、主控制板锂电池、多晶硅太阳能电板和外接usb电源兼容工作，充放电隔离，在保证可靠供电同时延长设备电池的工作寿命。
[0061]
5)采用低压版(3v)压力变送器，使全系统设备供电电压能够维持在3.7v以下，进一步减小功耗的同时，简化电源设计，提高了可靠性。
[0062]
本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。