一种基于LoRaWAN的消防栓智能管理系统的制作方法

本实用新型涉及消防技术领域，特别涉及一种基于LoRaWAN的消防栓智能管理系统。

背景技术：

室外消防栓是设置在建筑物外面消防给水管网上的供水设施，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，室外消火栓系统也是扑救火灾的重要消防设施之一。现有的消防栓管理系统功耗高，待机时间短，无法对消防栓的水压、撞击、开盖等情况进行实时监测和上报，进行后台集中管理，。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种基于LoRaWAN的消防栓智能管理系统，旨在降低管理系统的功耗，对消防栓进行实时监测、集中管理。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种基于LoRaWAN的消防栓智能管理系统，包括安装在消防栓内的MCU处理器，所述MCU处理器内置有用于数据储存的FLASH存储单元，还包括用于进行消防栓水压检测的压力传感器，用于进行消防栓撞击检测的振动传感器，用于进行系统供电的供电电源，用于进行供电管理的电源管理模块，用于与云端网络平台进行通讯的LoRa通讯模块；所述压力传感器的水压数据输出端与所述MCU处理器的水压数据接收端连接，所述振动传感器的振动数据输出端与所述MCU处理器的振动数据接收端连接，所述MCU处理器的电源控制信号输出端与所述电源管理模块的电源控制信号接收端连接，所述电源管理模块的电源控制信号输出端与所述供电电源的电源控制信号接收端连接，所述MCU控制器的系统数据输出端与所述LoRa通讯模块的系统数据接收端连接，所述LoRa通讯模块与所述云端网络平台通过LoRaWAN网络连接。

优选地，所述MCU处理器设置为型号STM32F103RCT6的控制芯片。

优选地，所述LoRa通讯模块设置为型号Semtech SX1278的LoRa芯片。

优选地，所述压力传感器设置为型号JY-P300的压力变送器。

优选地，所述振动传感器设置为型号BOSCH BMA253的运动传感器。

优选地，还包括一用于进行系统数据显示的显示屏，所述显示屏的系统数据接收端与所述MCU处理器的系统数据输出端连接。

优选地，所述供电电源设置为锂亚电池。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：内置设有超低功耗MCU处理器，搭载传感器以及LoRa通信模块，可以收集分散安装于城市各处的消防栓运行状态，了解当前位置消防栓实时状况并上传至云端网络平台集中管理。解决目前消防栓人工管理不便及巡检漏洞的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型智能管理系统的原理模块图；

图2为本实用新型MCU处理器的电路原理图；

图3为本实用新型LoRa通讯模块的电路原理图；

图4为本实用新型压力传感器的电路原理图；

图5为本实用新型振动传感器的电路原理图；

图6为本实用新型电源管理模块的升压电路原理图；

图7为本实用新型电源管理模块的稳压电路原理图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实施例提出的一种基于LoRaWAN的消防栓智能管理系统，如图1所示，包括安装在消防栓内的MCU处理器1，所述MCU处理器1内置有用于数据储存的FLASH存储单元5，还包括用于进行消防栓水压检测的压力传感器3，用于进行消防栓撞击检测的振动传感器4，用于进行系统供电的供电电源7，用于进行供电管理的电源管理模块6，用于与云端网络平台8进行通讯的LoRa通讯模块2；所述压力传感器3的水压数据输出端与所述MCU处理器1的水压数据接收端连接，所述振动传感器4的振动数据输出端与所述MCU处理器1的振动数据接收端连接，所述MCU处理器1的电源控制信号输出端与所述电源管理模块6的电源控制信号接收端连接，所述电源管理模块6的电源控制信号输出端与所述供电电源7的电源控制信号接收端连接，所述MCU控制器的系统数据输出端与所述LoRa通讯模块2的系统数据接收端连接，所述LoRa通讯模块2与所述云端网络平台8通过LoRaWAN网络连接。

应当说明的是，如图2所示，所述MCU处理器1设置为型号STM32F103RCT6的控制芯片，所述MCU处理器1为低功耗处理器，内嵌精密时钟、自动校时，与Internet时间同步，且所述MCU处理器1内置有用于数据储存的FLASH存储单元5，具有数据储存和数据补发功能，当系统开机正常运行后，处理一些正常数据时，不需要实时上行服务器时，数据信息通过SPI接口定期存储到内置FLASH存储单元5中，等到一定的时间后，数据可以打包上行，数据回传数据平台，进行数据的实时监控。

进一步地，如图3所示，所述LoRa通讯模块2设置为型号Semtech SX1278的LoRa芯片。系统开机后，进行初始化自检，自检正常后，进行云端网络平台8搜寻模式，寻找当前设备环境网络环境并进行注册入网，注册入网成功后，将设备数据流上行云端网络平台8。云端网络平台8通过数据规则订阅获取到LoRaWAN NS数据并于云端网络平台8实时显示。应当说明的是，系统在入网前，首先：

1、需要在云端网络平台8上进行DEUI等系统信息的先注册，云端网络平台8按照设备注册信息接收到相应的系统的数据信息。

2、系统信息注册完成后，系统的数据信息可通过LoRaWAN的加密方式上行到数据服务器。

3、云端网络平台8接收到的数据信息，可以设定相应IP地址，透过HTTP方式往数据应用平台进行数据推送，数据应用平台端即可取得相应数据信息。通过LRWAN网络上传的终端数据，云端网络平台8进行解析提取成相应的业务数据，使用Http协议+json数据格式推送到相应第三方应用平台上。第三方服务应用平台通过调用云端网络平台8WEBAPI，下行数据至单个节点。

采用LoRaWAN技术特性，其具有：远距离，大容量，低功耗特性。它使用扩频调制技术，可解调低于20dB的噪声。这确保了高灵敏度、可靠的网络连接，同时提高了网络效率并消除了干扰。而相比于网状网络，LoRaWAN协议的星形拓扑结构消除了同步开销和跳数，因而降低了功耗并可允许多个并发应用程序在网络上运行。同时，LoRaWAN技术实现的通信距离比其他无线协议都要长得多，这使得系统无需中继器即可工作，从而降低了整体拥有成本。此外，相较于3G和4G蜂窝网络，LoRaWAN技术对嵌入式应用而言可扩展性更强，性价比更高。

进一步地，如图4所示，所述压力传感器3设置为型号JY-P300的压力变送器。压力变送器压力敏感核心采用了高性能的进口硅压阻式压力充油芯体，内部的专用集成电路将传感器毫伏信号转换成标准电压、电流或频率信号，具有高抗震和抗冲击性能。通过内置压力传感器3，定时检测消防栓内水位压力情况，通过压力传感器3可检测到当前水位值，水压力值。若当前压力传感器3输出当前检测数据，无异常，数据会存储到本地的FLASH存储单元5，然后定时的将数据通过MCU处理器1处理打包后，通过LoRaWAN网络传送到云端网络系统，实现消防栓有水压情况数据采集监控。

进一步地，如图5所示，所述振动传感器4设置为型号BOSCH BMA253的运动传感器，进行运动数据采集，并通过内置算法进行处理，采用3轴加速度传感器，使用数字输出，它允许在三个垂直轴上测量加速度，电路(ASIC)转换微机械加速度传感结构的输出。合成内部算法，当设备有振动时触发数据输出。通过I2C通道输出运动步数数据给到MCU进行后继协议处理，形成振动警报。当消防栓管道有发生开盖，撞击等情况下，设备内置的振动传感器4检测到振动后，当设备检测到持续的振动警报时，通过MCU处理器1内置算法计算处理后上行异常警报信息上行云端网络平台8。

进一步地，还包括一用于进行系统数据显示的显示屏，所述显示屏的系统数据接收端与所述MCU处理器1的系统数据输出端连接。

进一步地，所述供电电源7设置为锂亚电池。如图6和图7所示，所述电源管理模块6包括防止电压过低的升压电路和保证电源电压稳定的稳压电路。

智能管理系统内部集成有LoRa通讯模块2，消防系统信息将通过LoRa通讯模块2传送到云端网络平台8进行统一监控管理。从依赖人工巡视，突发应急单一性反应到统一应急处理，同一平台、同时监测区域内所有设施的多种管理项目，为每一处设施建立独立档案，有效降低人工巡视成本，提升效率。同一平台的集中化管理，将传感器与通信模块集成于消防栓智能管理系统，无需改造网终等基础构造，仅用几节电池就可以运行数年之久。方便组网与后期维护，定期发送水压、水位监测数据，发生异常情况，可第一时间精准管理和处理，避免事后隐患与资源流失。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。