一种消火栓水压监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及压力监测技术领域，尤其涉及一种采用lora无线传送技术的消火栓水压监测系统。


背景技术：

2.消火栓的作用是在火灾发生时向火点供水灭火，是楼宇建筑物的重要消防设施之一。但由于日常的维护不到位，导致消火栓长期缺水甚至无水。随着社会和科学的发展，消防设施设备也向智能化发展。目前市面上的智能型消火栓具备水压力监测和水用量监控，收集的数据采用nb
‑
iot无线技术传送至管理后台软件，用户可以通过厂家提供的手机app查看消火栓的情况。而由于室外消火栓附近一般没有电源提供，因此此类智能型消火栓采用太阳能储电池给控制板供电。这类产品在功能上较为丰富，但部分功能如水用量监控、手机app监测属不必要功能，这些功能不但提高了产品的成本，而且在日常使用中增加了设备的功耗。功耗的增加对于这类使用太阳能和锂电池供电的方案不利，而且使用太阳能作为供电能源在一些低光照的地方或季节使能源的储备得不到保证，最终可能使设备因电源缺失而形同摆设。
3.因此本领域技术人员致力于开发一种采用lora无线传送技术的消火栓水压监测系统。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种消火栓水压监测系统，包括服务器主机和设置在消火栓上的主控模块，所述主控模块包括主控电路，所述主控电路电连接有电源模块、电池电压监测模块、水压监测模块、lora无线传输模块、数据传输模块、报警模块和定位模块，所述主控模块通过所述数据传输模块与电池电压监测模块、水压监测模块、报警模块和定位模块相联接；所述电源模块为各模块供电，所述服务器主机通过所述lora无线传输模块与所述主控模块无线连接；所述水压监测模块包括设置于消火栓内的压力传感器，所述压力传感器用于监测消火栓内水的压力；所述电源模块包括可充电锂电池；所述水压监测模块还包括一信号继电器。
6.所述主控电路包括主控u1芯片，所述主控u1芯片左侧的第14
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17脚分别与adc11端、sw端、y1端相接；
7.所述主控u1芯片左侧的第29
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37脚分别与aux端、uart1
‑
tx端、uart1
‑
rx端、m1端、m0端、swdio端、swclk端相接；
8.所述主控u1芯片左侧的第5脚和第6脚之间串联有电容c7和电容c8，所述主控u1芯片左侧的第5脚和第6脚之间串联有晶体振荡器y1，所述晶体振荡器y1的第1脚与所述主控u1芯片左侧的第5脚和电容c7的一端连接，所述晶体振荡器y1的第3脚与所述主控u1芯片左侧的第6脚和电容c8的一端连接，所述晶体振荡器y1的第2脚与所述电容c7的另一端连接并
连接gnd端接地，所述晶体振荡器y1的第4脚与所述电容c8的另一端连接；
9.所述主控u1芯片左侧的第44脚与gnd端接地；
10.所述主控u1芯片左侧的第7脚与reset端连接；
11.所述主控u1芯片左侧的第1脚并联连接有二极管vd2的一端和二极管vd3的一端，所述二极管vd2的另一端与vcc3v3端连接，所述二极管vd3的另一端串联连接有电池bat1的正极，所述电池bat1的负极与所述电容c7的另一端连接，所述电池bat1的正极还连接有电容c13并连接gnd端接地；
12.所述主控u1芯片左侧的第24脚、第36脚、第48脚和第9脚分别连接vcc3v3端；
13.所述主控u1芯片右侧的第42脚、第43脚分别连接j2c
‑
scl端、j2c
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sda端；
14.所述主控u1芯片右侧的第46脚连接opamp
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en端；所述主控u1芯片右侧的第21、22脚分别连接gpio1端和gpio2端；
15.所述主控u1芯片右侧的第3脚并联连接有晶体振荡器y2的一端和电容c10的一端，所述电容c10的另一端与所述主控u1芯片右侧的第8脚连接后连接gnd端接地，所述主控u1芯片右侧的第4脚并联连接所述晶体振荡器y2的另一端和电容c9的一端，所述电容c9的另一端与所述主控u1芯片右侧的第8脚连接并连接gnd端接地，所述主控u1芯片右侧的第23脚、第35脚和第47脚与所述电容c9的另一端连接后连接gnd端接地；
16.所述主控电路还包括芯片u2，所述芯片u2左侧的第1
‑
4脚连接gnd端接地，所述芯片u2右侧的第8脚连接电容c6的一端后连接gnd端接地，所述芯片u2右侧的第7脚连接gnd端接地，所述芯片u2右侧的第6脚连接i2c
‑
scl端后连接电阻r2的一端后连接vcc3v3端，所述芯片u2右侧的第5脚连接i2c
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sda端后连接电阻r3的一端后连接vcc3v3端，所述电阻r3的另一端、电阻r2的另一端、vcc3v3端并联后连接电容c6的一端后连接gnd端接地，形成可编程存储器控制分部电路；
17.所述主控电路还包括连接器jp2，所述连接器jp2的第2脚连接swdio端后连接电阻r4的一端，所述连接器jp2的第3脚连接swclk端后连接电阻r5的一端，所述电阻r4的另一端、电阻r5的另一端和所述连接器jp2的第1脚并联后连接与vcc3v3端连接，所述连接器jp2的第4脚连接gnd端接地，形成swd下载接口分部电路；
18.所述主控电路还包括连接器jp3，所述连接器jp3左侧的第1、3和5脚分别连接gpio1端、gnd端和vcc3v3端，所述连接器jp3右侧的第2、4和6脚分别连接gpio2端、gnd端和vcc3v3端，形成输入输出扩展分部电路；
19.所述主控电路还包括芯片md1，所述芯片md1左侧的第5、6、7、8、9、10和1脚分别连接m0端、m1端、uart1
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tx端、uart1
‑
rx端、aux端、vcc3v3端和gnd端接地，所述芯片md1右侧的第13、19、20和22脚连接gnd端接地，所述芯片md1右侧的第21脚连接天线，形成lora通信分部电路；
20.所述主控电路还包括开关sw1和与所述开关sw1并联的电容c12，所述开关sw1的第1脚与电容c12的一端连接后连接gnd端接地，所述开关sw1的第2脚与电容c12的另一端连接后连接并联连接reset端和电阻r7的一端，所述电阻r7的另一端连接vcc3v3端，形成复位开关分部电路；
21.所述主控电路还包括连接器jp4，所述连接器jp4的第1脚和第2脚分别连接电容11的两端，所述连接器jp4的第1脚还并联连接有sw端和电阻r6的一端，所述电阻r6的另一端
连接vcc3v3端，形成保护开关分部电路；
22.所述主控电路还包括并联连接的电容c1、电容c2、电容c3、电容c4和电容c5，所述电容c1、电容c2、电容c3、电容c4和电容c5的一端连接vcc3v3端，所述电容c1、电容c2、电容c3、电容c4和电容c5的另一端连接gnd端接地，形成滤波分部电路。
23.本实用新型的有益效果是：本实用新型的消火栓水压监测系统，包括服务器主机和设置在消火栓上的主控模块，主控模块包括主控电路，主控电路电连接有电源模块、电池电压监测模块、水压监测模块、lora无线传输模块、数据传输模块、报警模块和定位模块，主控模块通过所述数据传输模块与电池电压监测模块、水压监测模块、报警模块和定位模块相联接，服务器主机通过所述lora无线传输模块与主控模块无线连接，专为消火栓的需要而设计，针对消火栓水压值的关键参数，没有多余功能。一方面提高了本监测系统的工作可靠性，同时由于结构和功能简单减少了工作功耗，减低了更换电池的频率；另外采用的lora无线方案在网络搭建和运营成本上比市面上类似产品的方案较低，而且不受网络运营商的限制。
附图说明
24.图1是本实用新型的原理结构示意图；
25.图2是本实用新型的工作原理示意图；
26.图3是本实用新型主控电路的结构示意图；
27.图4是本实用新型主控电路的可编程存储器控制分部电路；
28.图5是本实用新型主控电路的仿真分部电路图；
29.图6是本实用新型主控电路的滤波分部电路图；
30.图7是本实用新型主控电路的保护开关分部电路图；
31.图8是本实用新型主控电路的复位开关分部电路图；
32.图9是本实用新型主控电路的输入输出扩展分部电路电路图；
33.图10是本实用新型主控电路的lora通信分部电路图。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，需注意的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.如图1至图10所示，一种消火栓水压监测系统，包括服务器主机和设置在消火栓上的主控模块，所述主控模块包括主控电路，所述主控电路电连接有电源模块、电池电压监测模块、水压监测模块、lora无线传输模块、数据传输模块、报警模块和定位模块，所述主控模块通过所述数据传输模块与电池电压监测模块、水压监测模块、报警模块和定位模块相联接；所述电源模块为各模块供电，所述服务器主机通过所述lora无线传输模块与所述主控模块无线连接；所述水压监测模块包括设置于消火栓内的压力传感器，所述压力传感器用
于监测消火栓内水的压力；所述电源模块包括可充电锂电池；所述水压监测模块还包括一信号继电器。
36.所述主控电路包括主控u1芯片，所述主控u1芯片左侧的第14
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17脚分别与adc11端、sw端、y1端相接；
37.所述主控u1芯片左侧的第29
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37脚分别与aux端、uart1
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tx端、uart1
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rx端、m1端、m0端、swdio端、swclk端相接；
38.所述主控u1芯片左侧的第5脚和第6脚之间串联有电容c7和电容c8，所述主控u1芯片左侧的第5脚和第6脚之间串联有晶体振荡器y1，所述晶体振荡器y1的第1脚与所述主控u1芯片左侧的第5脚和电容c7的一端连接，所述晶体振荡器y1的第3脚与所述主控u1芯片左侧的第6脚和电容c8的一端连接，所述晶体振荡器y1的第2脚与所述电容c7的另一端连接并连接gnd端接地，所述晶体振荡器y1的第4脚与所述电容c8的另一端连接；
39.所述主控u1芯片左侧的第44脚与gnd端接地；
40.所述主控u1芯片左侧的第7脚与reset端连接；
41.所述主控u1芯片左侧的第1脚并联连接有二极管vd2的一端和二极管vd3的一端，所述二极管vd2的另一端与vcc3v3端连接，所述二极管vd3的另一端串联连接有电池bat1的正极，所述电池bat1的负极与所述电容c7的另一端连接，所述电池bat1的正极还连接有电容c13并连接gnd端接地，在本实施例中，电池bat1采用规格为18650的锂离子充电电池。
42.所述主控u1芯片左侧的第24脚、第36脚、第48脚和第9脚分别连接vcc3v3端；
43.所述主控u1芯片右侧的第42脚、第43脚分别连接j2c
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scl端、j2c
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sda端；
44.所述主控u1芯片右侧的第46脚连接opamp
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en端；所述主控u1芯片右侧的第21、22脚分别连接gpio1端和gpio2端；
45.所述主控u1芯片右侧的第3脚并联连接有晶体振荡器y2的一端和电容c10的一端，所述电容c10的另一端与所述主控u1芯片右侧的第8脚连接后连接gnd端接地，所述主控u1芯片右侧的第4脚并联连接所述晶体振荡器y2的另一端和电容c9的一端，所述电容c9的另一端与所述主控u1芯片右侧的第8脚连接并连接gnd端接地，所述主控u1芯片右侧的第23脚、第35脚和第47脚与所述电容c9的另一端连接后连接gnd端接地；
46.所述主控电路还包括芯片u2，所述芯片u2左侧的第1
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4脚连接gnd端接地，所述芯片u2右侧的第8脚连接电容c6的一端后连接gnd端接地，所述芯片u2右侧的第7脚连接gnd端接地，所述芯片u2右侧的第6脚连接i2c
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scl端后连接电阻r2的一端后连接vcc3v3端，所述芯片u2右侧的第5脚连接i2c
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sda端后连接电阻r3的一端后连接vcc3v3端，所述电阻r3的另一端、电阻r2的另一端、vcc3v3端并联后连接电容c6的一端后连接gnd端接地，形成可编程存储器控制分部电路；
47.所述主控电路还包括连接器jp2，所述连接器jp2的第2脚连接swdio端后连接电阻r4的一端，所述连接器jp2的第3脚连接swclk端后连接电阻r5的一端，所述电阻r4的另一端、电阻r5的另一端和所述连接器jp2的第1脚并联后连接与vcc3v3端连接，所述连接器jp2的第4脚连接gnd端接地，形成swd下载接口分部电路；
48.所述主控电路还包括连接器jp3，所述连接器jp3左侧的第1、3和5脚分别连接gpio1端、gnd端和vcc3v3端，所述连接器jp3右侧的第2、4和6脚分别连接gpio2端、gnd端和vcc3v3端，形成输入输出扩展分部电路；
49.所述主控电路还包括芯片md1，所述芯片md1左侧的第5、6、7、8、9、10和1脚分别连接m0端、m1端、uart1
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tx端、uart1
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rx端、aux端、vcc3v3端和gnd端接地，所述芯片md1右侧的第13、19、20和22脚连接gnd端接地，所述芯片md1右侧的第21脚连接天线，形成lora通信分部电路；
50.所述主控电路还包括开关sw1和与所述开关sw1并联的电容c12，所述开关sw1的第1脚与电容c12的一端连接后连接gnd端接地，所述开关sw1的第2脚与电容c12的另一端连接后连接并联连接reset端和电阻r7的一端，所述电阻r7的另一端连接vcc3v3端，形成复位开关分部电路；
51.所述主控电路还包括连接器jp4，所述连接器jp4的第1脚和第2脚分别连接电容11的两端，所述连接器jp4的第1脚还并联连接有sw端和电阻r6的一端，所述电阻r6的另一端连接vcc3v3端，形成保护开关分部电路；
52.所述主控电路还包括并联连接的电容c1、电容c2、电容c3、电容c4和电容c5，所述电容c1、电容c2、电容c3、电容c4和电容c5的一端连接vcc3v3端，所述电容c1、电容c2、电容c3、电容c4和电容c5的另一端连接gnd端接地，形成滤波分部电路。
53.本实用新型的工作流程如下：
54.第一步，设定每个消防栓的通讯频道和地址；
55.第二步，电池电压监测模块和水压监测模块默认的数据传送周期为3天一次。时间到达后，电池电压监测模块和水压监测模块分别采集电池电压和水压传感器状态；
56.第三步，判断电池电压剩余值或水压设定值低于报警值若是，向服务器主机发送“故障”状态信号，若否，则进入第四步；
57.第四步，向服务器主机发送“正常”状态信号，至此完成检测流程。
58.与目前上面上的类似产品相比较，本设计方案专为消火栓的需要而设计，针对消火栓水压值的关键参数，没有多余功能。一方面提高了本监测系统的工作可靠性，同时由于结构和功能简单减少了工作功耗，减低了更换电池的频率。
59.市面上的方案采用太阳能和锂离子充电池组合作为供电能源，而本设计采用一颗18650锂离子电池供电。大大减低产品成本，同时方案避免了因为光照不足导致电池缺电的情况。
60.数据传输方面，本设计采用的lora无线技术单个数据收发距离在空旷区域情况下可达8公里。而当出现数据传输距离超出lora无线模块的发送距离时，可利用无线中继功能，使模块之间形成链状网络结构，把数据从一个无线模块传送至相邻近的无线模块，最终传送至服务器主机。
61.lora无线模块的网络属自主网络，而市面上类似产品采用的nb
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iot无线方案需要从三大通讯服务运营商购买年费服务，因此lora无线方案在网络搭建和运营成本上比市面上类似产品的方案较低，而且不受网络运营商的限制。
62.本实施例采用的技术方案为：控制模块选用的是专为高性能、低成本、低功耗工程要求设计的、基于arm cortex
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m3内核的stm32f103系列的处理器，用于构建状态监测及通信装置中功能控制的基本电路；lora通信模块选用semtech公司的sx1272、sx1276、sx1301等芯片。
63.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人
员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。