一种使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法与流程

1.本发明涉及消防报警的技术领域，尤其涉及一种使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法。


背景技术：

2.消火栓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，所以室内外消火栓系统也是扑救火灾的重要消防设施之一。
3.目前，智能消防栓逐步得到使用，如专利号为：201910650748.9——智能消火栓，将消防数据采集模块设置到消火栓上盖内，并将压力传感器设于进水口处，一定程度上较现有技术实现了精确的消防数据采集。但此项技术的检测方案依赖于传感器的压力数据采集，不可避免的会出现一定程度的误报现象，尤其是当消防栓处于户外恶劣复杂环境时，传感器的数据采集系统出现防水检测误报的概率加大，一方面不利于对消防栓内部状态的检测，另一方面采用诸如压力传感器一类的检测方案进行检测精确度不高，无法保证实现精准的防水检测；同时，通过流量计检测栓水管内流速来判断是否放水的方案，其成本高，且低流速时无法检出消火栓放水；而通过两根液位探针(vdd探针和检测探针)，放水时导通，检测口输出逻辑电平1，不放水是断开，逻辑电平0，通过muc判断检测管脚的逻辑电平变化来判断是否放水的方案，其长期使用，消火栓栓体内、探针、探针和消火栓连接处会附着各种锈蚀，杂质，即使设备没放水时，也会检测到放水状态(逻辑电平1)，引起误报；或者报警状态频繁切换(进入中间电平)，物联网设备频繁报警，严重缩短使用寿命。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述现有消防栓检测方案存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明解决的技术问题是：解决现有消防栓一方面由于锈蚀和杂质导致误报及寿命缩短，另一方面放水检测无法实现精准检测的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法，所述智能消火栓的公共端探针及检测探针之间相隔，当所述公共端探针及所述检测探针导通时，所述检测方法包括以下步骤：s1：采样vdd；s2：mcu采样检测探针端的电平值；s3：获取放水时探针管脚能检测到的电压下限值；s4：获取未放水时探针管脚检测到的电压上限值；s5：依据所述电压下限值及所述电压上限值检测消防栓是否放水。
8.作为本发明所述的使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法的一种优选方案，其中：通过以下公式实现mcu采样所述检测探针端的电平值，
[0009][0010]
其中，v为所述检测探针端的电平值；vdd为电源端的电平值；rout为外部阻抗；r1为分压电阻。
[0011]
作为本发明所述的使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法的一种优选方案，其中：所述公共端探针及所述检测探针相隔10cm。
[0012]
作为本发明所述的使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法的一种优选方案，其中：所述外部阻抗rout中的理论水阻为rwout＝1900ω*10＝19kω。
[0013]
作为本发明所述的使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法的一种优选方案，其中：通过以下公式获取放水时所述电压下限值，
[0014][0015]
其中，vw_min为放水时所述电压下限值；rw_max为实际最大水阻；vdd为电源端的电平值；r1为分压电阻。
[0016]
作为本发明所述的使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法的一种优选方案，其中：通过以下公式获取未放水时所述电压上限值，
[0017][0018]
其中，vo_max为未放水时所述电压上限值；ro_min为理论杂质最小阻抗；vdd为电源端的电平值；r1为分压电阻。
[0019]
作为本发明所述的使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法的一种优选方案，其中：依据所述电压下限值及所述电压上限值检测消防栓是否放水具体为：判断所述检测探针端的电平值是否大于放水时所述电压下限值，当大于放水时的所述电压下限值时，采用滤波算法后，确定是否放水，并当确认放水时，进行放水报警，当确认不放水时，重新采样所述检测探针端的电平值；当所述检测探针端的电平值不大于放水时的所述电压下限值时，判断是否小于未放水时的所述电压上限值；当小于未放水时的所述电压上限值时，采用滤波算法，确认放水是否结束，并当确认放水结束后解除报警警报，当确认放水未结束时，重新采样所述检测探针端的电平值；当所述检测探针端的电平值不大于放水时所述电压下限值，且不小于未放水时的所述电压上限值时，保持原状态，重新采样所述检测探针端的电平值。
[0020]
作为本发明所述的使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法的一种优选方案，其中：所述滤波算法为，
[0021]
检测探针电平连续检测到电平大于vw_min的累计时间t1》t，则判断放水报警，如果其间检测到电平不大于vw_min，累计时间t1清0，重新累计；
[0022]
检测探针电平连续检测到电平小于vo_max的累计时间t2》t，则判断放水报警解除，如果其间检测到电平不小于vo_max，累计时间t2清0；
[0023]
当处于vo_max和vw_min之间时，报警状态保持；其中，t为报警累计阈值时间。
[0024]
本发明的有益效果：本发明提供的智能消防栓防水检测方案，获取放水时探针管脚能检测到的电压下限值及未放水时探针管脚检测到的电压上限值，通过比较检测探针端的电平值与两者之间直接判断消防栓是否放水，跳过常规mcu检测的电压交集范围，避免了逻辑电平判断的误报性，能够在户外恶劣复杂环境长时间使用情况下，能防出水误报，准确检测消火栓放水。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。其中：
[0026]
图1为某款mcu管脚上高低电平对应的实际电压范围示意图。
[0027]
图2为本发明检测方案结构示意图。
[0028]
图3为本发明检测电路原理模型示意图。
[0029]
图4为本发明提供的各级水的电阻率。
[0030]
图5为本发明提供的检测放水报警的流程示意图。
具体实施方式
[0031]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0032]
放水检测是智能消火栓的核心功能，而目前通过流量计检测栓水管内流速来判断是否放水的方案，其成本高，且低流速时无法检出消火栓放水；而通过两根液位探针(vdd探针和检测探针)，放水时导通，检测口输出逻辑电平1，不放水是断开，逻辑电平0，通过mcu判断检测管脚的逻辑电平变化来判断是否放水的方案，其长期使用，消火栓栓体内、探针、探针和消火栓连接处会附着各种锈蚀，杂质，即使设备没放水时，也会检测到放水状态(逻辑电平1)，引起误报；或者报警状态频繁切换(进入中间电平，见图1)，物联网设备频繁报警，严重缩短使用寿命。
[0033]
如图1所示，vdd为3.3v，某款mcu标准io口逻辑电平1最低电压1.833v，逻辑电平0的最高电圧1.164v。当输出电平为1.164到1.833之间时，io的逻辑电平就是不确定的，有时是高电平(1)，有时是低电平(0)。
[0034]
故此，请参阅图2～5，本发明提供一种使用寿命长、低误报率的智能消火栓放水检测方法，智能消火栓的公共端探针及检测探针之间相隔，当公共端探针及检测探针导通时，检测方法包括以下步骤：
[0035]
s1：采样vdd；
[0036]
s2：mcu采样检测探针端的电平值；
[0037]
s3：获取放水时探针管脚能检测到的电压下限值；
[0038]
s4：获取未放水时探针管脚检测到的电压上限值；
[0039]
s5：依据电压下限值及电压上限值检测消防栓是否放水。
[0040]
进一步的，通过以下公式实现mcu采样检测探针端的电平值：
[0041][0042]
其中，v为检测探针端的电平值；vdd为电源端的电平值；rout为外部阻抗；r1为分压电阻。
[0043]
其中，需要说明的是，检测电路中，分压电阻r1为确定值，外部阻抗rout为不断变化值。
[0044]
具体的，消火栓管网中的是自来水，当两根探针被水导通时，实测rout为几kω到几百kω(各地自来水成分差异)。公共端探针及检测探针之间为10cm左右(可调)，结合图4，放水时，外部阻抗rout中的理论水阻为rwout＝1900ω*10＝19kω。
[0045]
更进一步的，设实际最大水阻rw_max，则放水时，通过以下公式获取放水时的电压下限值：
[0046][0047]
其中，vw_min为放水时电压下限值；rw_max为实际最大水阻；vdd为电源端的电平值；r1为分压电阻。
[0048]
更进一步的，锈蚀、水垢的阻抗远远大于水阻，mω级别，假设理论杂质最小阻抗为ro_max，则未放水时，通过以下公式获取未放水时的电压上限值：
[0049][0050]
其中，vo_max为未放水时电压上限值；ro_min为理论杂质最小阻抗；vdd为电源端的电平值；r1为分压电阻。
[0051]
不难理解的是，vo_max《vw_min。
[0052]
需要说明的是，请参阅图5，依据电压下限值及电压上限值检测消防栓是否放水具体为：判断检测探针端的电平值是否大于放水时电压下限值，当大于放水时的电压下限值时，采用滤波算法后，确定是否放水，并当确认放水时，进行放水报警，当确认不放水时，重新采样检测探针端的电平值；
[0053]
当检测探针端的电平值不大于放水时的电压下限值时，判断是否小于未放水时的电压上限值；当小于未放水时的电压上限值时，采用滤波算法，确认放水是否结束，并当确认放水结束后解除报警警报，当确认放水未结束时，重新采样检测探针端的电平值；当检测探针端的电平值不大于放水时电压下限值，且不小于未放水时的电压上限值时，保持原状态，重新采样检测探针端的电平值。
[0054]
具体的，滤波算法为：
[0055]
检测探针电平连续检测到电平大于vw_min的累计时间t1》t，则判断放水报警，如果其间检测到电平不大于vw_min，累计时间t1清0，重新累计；
[0056]
检测探针电平连续检测到电平小于vo_max的累计时间t2》t，则判断放水报警解
除，如果其间检测到电平不小于vo_max，累计时间t2清0；
[0057]
当处于vo_max和vw_min之间时，报警状态保持；
[0058]
其中，t为报警累计阈值时间。
[0059]
本发明提供的智能消防栓防水检测方案，获取放水时探针管脚能检测到的电压下限值及未放水时探针管脚检测到的电压上限值，通过比较检测探针端的电平值与两者之间直接判断消防栓是否放水，跳过常规mcu检测的电压交集范围，避免了逻辑电平判断的误报性，能够在户外恶劣复杂环境长时间使用情况下，能防出水误报，准确检测消火栓放水。
[0060]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。