专利名称：一种基于物联网的消防泵智能监控装置的制作方法
技术领域：
本实 用新型涉及一种基于物联网的消防泵智能控制装置，尤其涉及一种针对建筑 消防泵的工作运行状态以及故障告警的远程监控管理装置。
背景技术：
随着我国国民经济的迅速发展，城市现代化建设进程的加快，建筑消防水系统的 安全、可靠、稳定运行越来越重要，对消防泵系统的自动调节控制水平要求也越来越高。根 据国家标准《建筑设计防火规范》(GBJ 16-87)的规定，除室外消防用水量不超过25 L / s 的工厂、仓库和七层至九层的单元住宅外，固定消防水泵应设有备用泵，其工作能力不应小 于一台主要泵。《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)中7. 5. 3条也规定，消防给水 系统应设置备用消防水泵。消防泵的主备用切换是实现消防备用泵投人工作的重要手段， 也是可靠、安全运行的重要环节。国内目前的消防泵控制基本采用人工现场启动消防泵电 动机，并通过监测电动机的反馈信号来判断是否需要切换到备用电机来完成消防用水的需 求。本实用新型采用一种基于物联网的消防泵监控管理模式，实现快速有效地消防安全监 控管理以及降低消防监控人员的工作强度。
实用新型内容面对消防泵控制系统的现状，本实用新型实现了远程启动消防泵电机，能够第一 时间启动消防供水实现出现火情状况下的早期灭火。针对国内目前采用的电流信号控制 法，该模式下只能实时有效地反映出消防泵电动机工作是否存在故障，而消防水泵实际是 否能够达到额定的供水压力则无法知道。本实用新型通过水泵的电动机电流信号反馈和消 防泵的出水总管上电节点压力表信号反馈来判断消防泵供水系统是否工作正常，是否需要 进行主备切换。在无消防供水需求情况下定期实现自动巡检主备消防泵，发现异常故障后 实时告警，上送远程消防管理中心，达到及时消除消防隐患目的。本实用新型所说的基于物联网的消防泵智能监控装置，包括微处理器模块、AD采 集模块、RTC实时时钟模块、FRAM定值存储模块、线性电源模块、开关量输入模块、继电器型 开关量输出模块、无线通讯模块，其中微处理器模块基于物联网的消防泵智能监控装置的核心模块，负责装置的逻辑 判断、运算处理、信号采样以及与外设模块的联系；AD采集模块用于装置外部模拟输入信号的采集，将模拟信号装换成数字信号 后，传输给微处理器；RTC实时时钟模块提供装置所需的系统时钟，通过I2C总线与微处理器连接；FRAM定值存储模块用于装置定值数据的存储，具备掉电存储的功能，通过I2C总 线与微处理器连接；线性电源模块用于产生装置工作所需的系统电源；开关量输入模块用于采集外部提供的开关量输入信号，具备光电隔离功能，由微处理器的IO端口负责采集；继电器型开关量输出模块由微处理器的IO端口控制，产生装置的继电器型开关 量输出信号；无线通讯模块通过无线网络，将装置的实时数据和告警信号传输给远程管理中 心；并接受远程管理中心的数据召测以及遥控命令。针对建筑消防泵系统的工作模式，基于物联网的消防泵智能控制装置安装于消防 泵电气控制柜内，消防泵电机的电信号(三相电压、三相电流)以及水泵的压力信号通过电 缆连接到消防泵智能控制装置的AD采集模块部分。消防泵电机的启停控制信号通过电缆 连接到消防泵智能控制装置的继电器型开关量输出模块部分。在有消防用水需求的情况 下消防泵智能控制装置对建筑消防泵的电动机和水泵实时在线监测，通过AD采集模块采 集消防泵电动机的电信号以及水泵的压力信号，以此作为条件判据，判断当前的消防泵系 统工作是否正常，是否需要通过继电器型开关量输出模块控制切换到备用泵工作。消防泵 智能控制装置在没有消防用水的情况下，能定时的对消防泵进行自动的巡检，短时间启动 第一台水泵(启动、和运行时间自定义，存储于FRAM定值存储模块)，对电机和出水管进行电 流和压力的数据采集，如无故障发生，停机待命(待命时间自定义，存储于FRAM定值存储模 块)。启动第二台水泵，如无故障发生，停机待命，如此周而复始地循环。消防泵智能控制装 置将采集到的消防泵电机电流信号以及水泵的压力信号数据定时通过无线通讯模块传输 到消防中心后台系统。如果发现消防泵电机工作故障或者水泵压力告警则实时通过无线通 讯模块传输到消防中心后台系统，通知相关的值班工作人员。消防泵智能控制装置能够接 受来自消防中心的远程控制命令通过继电器 型开关量输出模块去启动消防泵，达到第一时 间初期灭火的作用。
图1为基于物联网的消防泵智能控制装置的电气功能性框图。图2为基于物联网的消防泵智能控制装置的AD采集模块的电气原理图。图3为基于物联网的消防泵智能控制装置的RTC实时时钟模块的电气原理图。图4为基于物联网的消防泵智能控制装置的FRAM定值存储模块的电气原理图。图5为基于物联网的消防泵智能控制装置的线性电源模块的电气原理图。图6为基于物联网的消防泵智能控制装置的开关量输入模块的电气原理图。图7为基于物联网的消防泵智能控制装置的继电器型开关量输出模块的电气原 理图。图8为基于物联网的消防泵智能控制装置的RS-232接口模块的电气原理图。图9为基于物联网的消防泵智能控制装置的控制流程图。
具体实施方式
图1为基于物联网的消防泵智能控制装置的电气功能性框图，其中微处理器模块(ARM微处理):基于物联网的消防泵智能监控装置的核心模块，负责 装置的逻辑判断、运算处理、信号采样以及与外围设备接口。AD采集模块(图2) =ARM微处理器通过并行数据总线定时向AD采样芯片U2发送启动AD采样命令，AD采样芯片将各个输入通道上的模拟信号(消防泵电动机的电流信号以及水泵的压力信号)进过模数转换后变成数字信号后传送给ARM微处理器。RTC实时时钟模块(图3):装置上电后ARM微处理器通过I2C串行数据总线给实时 时钟芯片U3初始化后，实时时钟芯片自动工作并具备掉电运行能力。通过I2C串行数据总 线ARM微处理器从实时时钟芯片中读取装置的实时时间。FRAM定值存储模块(图4) :ARM微处理器通过I2C串行数据总线向FRAM铁电存储 芯片U4存储、读取数据。FRAM铁电存储芯片具备掉电保持功能，主要存储装置运行中必须 的定值信息，主要包含消防泵电动机保护定值、消防泵巡检启动时间、运行时间以及待机时 间。线性电源模块(图5) :U5,U6负责产生装置工作所必须的工作电源。开关量输入模块(图6):装置可以外接空节点类型的开关量输入信号，经过光电隔 离芯片U7、U8后由ARM微处理器的通用IO 口(GPIO)进行采集，用以辅助判断消防泵系统 的工作状态，例如消防泵电控柜断路器开关位置等。继电器型开关量输出模块(图7):由ARM微处理器的通用IO 口(GPIO)驱动光电隔 离芯片U9、U10来控制继电器Relayl、Relay2的导通。继电器的输出信号可以去控制消防 泵电动机的启动、停止。RS-232接口模块(图8)由ARM微处理器的全双工UART接口经过电平转换芯片 Ull后与无线模块连接，进行无线数据传输。主要元件清单
权利要求1. 一种基于物联网的消防泵智能监控装置，包括微处理器模块、AD采集模块、RTC实时 时钟模块、FRAM定值存储模块、线性电源模块、开关量输入模块、继电器型开关量输出模块、 无线通讯模块，其中微处理器模块基于物联网的消防泵智能监控装置的核心模块，负责装置的逻辑判断、 运算处理、信号采样以及与外设模块的联系；AD采集模块用于装置外部模拟输入信号的采集，将模拟信号装换成数字信号后，传 输给微处理器；RTC实时时钟模块提供装置所需的系统时钟，通过I2C总线与微处理器连接； FRAM定值存储模块用于装置定值数据的存储，具备掉电存储的功能，通过I2C总线与 微处理器连接；线性电源模块用于产生装置工作所需的系统电源；开关量输入模块用于采集外部提供的开关量输入信号，具备光电隔离功能，由微处理 器的IO端口负责采集；继电器型开关量输出模块由微处理器的IO端口控制，产生装置的继电器型开关量输 出信号；无线通讯模块通过无线网络，将装置的实时数据和告警信号传输给远程管理中心； 并接受远程管理中心的数据召测以及遥控命令。
专利摘要本实用新型涉及一种基于物联网的消防泵智能控制装置，它包括微处理器模块、AD采集模块、RTC实时时钟模块、FRAM定值存储模块、线性电源模块、开关量输入模块、继电器型开关量输出模块、无线通讯模块。本实用新型通过水泵的电动机电流信号反馈和消防泵的出水总管上电节点压力表信号反馈来判断消防泵供水系统是否工作正常，是否需要进行主备切换。在无消防供水需求情况下定期实现自动巡检主备消防泵，发现异常故障后实时告警，上送远程消防管理中心，达到及时消除消防隐患目的。
文档编号A62C37/00GK201871157SQ201020593508
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者武钊, 陈劼 申请人:江苏宏瑞通信科技股份有限公司