智能消火栓水量计算系统的制作方法

1.本实用新型属于水量检测技术领域，涉及一种水量计算系统，尤其涉及一种智能消火栓水量计算系统。


背景技术：

2.根据《消防给水及消火栓系统技术规范》gb 50974
‑
2014的要求，需要对消火栓的出水量有要求；另外供水单位也需要对消火栓的用水量要有计量，还有市政绿化取水也基本直接在消火栓上取水，也需要有用水量的计量。若在消火栓管道上安装水表，安装和维护成本都比较高，目前大部分消火栓没有安装水表，或者安装机械水表；为降低成本不带数据远传，不能及时传输数据。
3.本实用新型提供一种智能消火栓水量计算方式，以便克服现有消火栓水量计算方式存在的上述至少部分缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种智能消火栓水量计算系统，可计算出出水量，降低设备、安装和维护成本。
5.为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，采用如下技术方案：
6.一种智能消火栓水量计算系统，所述系统包括：测压装置、阀门开度测量装置、控制电路、通信电路及阀门组件；
7.所述测压装置的输出端连接控制电路的输入端，能将检测到的压力数据发送至所述控制电路；
8.所述阀门开度测量装置的输出端连接控制电路的输入端，能将检测到的阀门组件的开度数据发送至所述控制电路；
9.所述控制电路连接通信电路，能通过控制电路连接远程服务器或/和设定智能终端；所述通信电路包括4g通信电路、5g通信电路、nb
‑
lot远传通讯装置、wifi通信电路、gsm通信电路、gprs通信电路中的至少一个；
10.所述测压组件包括测压元件、测压电路；所述测压元件包括四个电阻桥路，四个电阻桥路连接所述测压电路；
11.所述阀门开度测量组件包括传动齿轮、电位器、开度测量电路，所述电位器设定引脚连接所述开度测量电路；
12.所述阀门组件设置于设定的消火栓内；所述阀门组件包括阀芯、阀座、阀杆；所述阀杆连接阀芯，所述阀芯与阀座配合，实现阀门组件的开关；
13.所述阀杆上套有第二齿轮，所述第二齿轮与所述传动齿轮咬合，所述传动齿轮与所述电位器转动轴连接；
14.所述控制电路包括处理器；所述测压电路输出端通过连接端口adc连接处理器的adc输入端口，所述开度测量电路通过连接端口adc连接处理器的adc输入端口；
15.所述测压电路包括第一芯片u1、第二芯片u2、第一连接端口adc、第二连接端口ref、若干电容及若干电阻；第一芯片u1包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚；第二芯片u2包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚；
16.所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4作为所述测压元件的电阻桥路；
17.所述第一芯片u1的第一引脚通过第四电容c4接地gnd及接第六电阻r6第一端，第六电阻r6第二端连接第二电阻r2第一端及第四电阻r4第一端；所述第一芯片u1的第二引脚通过第七电阻r7连接第一芯片第三端；
18.所述第一芯片u1的第三引脚通过第三电容c3接地gnd及接第五电阻r5第一端，第五电阻r5第二端连接第一电阻r1第一端及第三电阻r3第一端；所述第一芯片u1的第五引脚接地gnd；所述第一芯片u1的第六引脚接地gnd；
19.所述第一芯片u1的第七引脚通过第九电阻r9接地gnd，第一芯片u1的第七引脚连接第八电阻r8第一端；所述第一芯片u1的第八引脚接电源vcc及通过第二电容c2接地gnd；
20.所述第八电阻r8的第二端通过第一电容c1接地gnd，所述第八电阻r8的第二端连接第一连接端口adc；
21.所述第二芯片u2的第一引脚空置；所述第二芯片u2的第二引脚通过第十电阻r10接地gnd及连接第三电阻r3的第二端和第四电阻r4的第二端；
22.所述第二芯片u2的第三引脚通过第六电容c6和第十二电阻r12接地gnd，第二芯片u2的第三引脚通过第十一电阻r11连接第二端口ref；所述第二芯片u2的第四引脚接地gnd；
23.所述第二芯片u2的第六引脚连接第一电阻r1第二端及第二电阻r2第二端；所述第二芯片u2的第七引脚连接电源vcc，第二芯片u2的第七引脚通过第五电容c5接地gnd；
24.所述开度测量电路包括第三芯片u1a、第四芯片u1b、第三连接端口adc、第四连接端口ref、若干电容及若干电阻；
25.所述第三芯片u1a包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第八引脚；所述第四芯片u1b包括第五引脚、第六引脚、第七引脚；
26.所述第一电阻r1为所述电位器，所述电位器为多圈电位器；
27.所述第三芯片u1a的第一引脚连接第一芯片的第二引脚，第三芯片u1a的第一引脚连接第二电阻r2第一端；所述第三芯片u1a的第三引脚连接第四连接端口ref；所述第三芯片u1a的第四引脚接地gnd；所述第三芯片u1a的第八引脚接电源vcc，第三芯片u1a的第八引脚通过第一电容c1接地gnd；
28.所述第四芯片u1b的第五引脚通过第三电容c3接地gnd，第四芯片u1b的第五引脚连接第三电阻r3第一端；所述第四芯片u1b的第六引脚连接第四芯片u1b的第七引脚7以及第四电阻r4的第一端；
29.所述第四电阻r4的第二端通过第四电容c4接地gnd，第四电阻r4的第二端连接第二接口端口adc；所述第三电阻r3的第二端连接第一电阻第二端；所述第二电阻r2的第二端通过第二电容c2接地gnd，第二电阻r2的第二端连接第一电阻r1第一端；所述第一电阻r1的第三端接地gnd。
30.根据本实用新型的另一个方面，采用如下技术方案：一种智能消火栓水量计算系
统，所述系统包括：测压装置、阀门开度测量装置、控制电路；
31.所述阀门组件设置于设定的消火栓内；所述测压装置用以测量消火栓内的压力数据，所述阀门开度测量装置用以测量阀门组件的开度数据；
32.所述控制电路分别连接测压装置、阀门开度测量装置，根据测压装置测得的压力数据、阀门开度测量装置测得的开度数据计算出水量。
33.作为本实用新型的一种实施方式，所述系统还包括通信电路，所述系统通过通信电路连接远程服务器或设定终端。
34.作为本实用新型的一种实施方式，所述测压组件包括测压元件、测压电路；所述测压元件包括四个电阻桥路，四个电阻桥路连接所述测压电路；
35.作为本实用新型的一种实施方式，所述阀门开度测量组件包括传动齿轮、电位器、开度测量电路，所述电位器设定引脚连接所述开度测量电路；
36.所述系统还包括阀门组件，所述阀门组件设置于设定的消火栓内；所述阀门组件包括阀芯、阀座、阀杆；所述阀杆连接阀芯，所述阀芯与阀座配合，实现阀门组件的开关；
37.所述阀杆上套有第二齿轮，所述第二齿轮与所述传动齿轮咬合，所述传动齿轮与所述电位器转动轴连接。
38.作为本实用新型的一种实施方式，所述电位器为多圈电位器。
39.作为本实用新型的一种实施方式，所述控制电路包括处理器；所述测压电路输出端通过连接端口adc连接处理器的adc输入端口，所述开度测量电路通过连接端口adc连接处理器的adc输入端口；
40.所述控制电路根据测压数据和开度测量数据计算出水量；所述通信电路把测压数据、开度测量数据、水量上传到系统数据库。
41.作为本实用新型的一种实施方式，所述测压电路包括第一芯片u1、第二芯片u2、第一连接端口adc、第二连接端口ref、若干电容及若干电阻；第一芯片u1包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚；第二芯片u2包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚；
42.所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4为所述测压元件的电阻桥路；
43.所述第一芯片u1的第一引脚通过第四电容c4接地gnd及接第六电阻r6第一端，第六电阻r6第二端连接第二电阻r2第一端及第四电阻r4第一端；所述第一芯片u1的第二引脚通过第七电阻r7连接第一芯片第三端；
44.所述第一芯片u1的第三引脚通过第三电容c3接地gnd及接第五电阻r5第一端，第五电阻r5第二端连接第一电阻r1第一端及第三电阻r3第一端；所述第一芯片u1的第五引脚接地gnd；所述第一芯片u1的第六引脚接地gnd；
45.所述第一芯片u1的第七引脚通过第九电阻r9接地gnd，第一芯片u1的第七引脚连接第八电阻r8第一端；所述第一芯片u1的第八引脚接电源vcc及通过第二电容c2接地gnd；
46.所述第八电阻r8的第二端通过第一电容c1接地gnd，所述第八电阻r8的第二端连接第一连接端口adc；
47.所述第二芯片u2的第一引脚空置；所述第二芯片u2的第二引脚通过第十电阻r10接地gnd及连接第三电阻r3的第二端和第四电阻r4的第二端；
48.所述第二芯片u2的第三引脚通过第六电容c6和第十二电阻r12接地gnd，第二芯片u2的第三引脚通过第十一电阻r11连接第二端口ref；所述第二芯片u2的第四引脚接地gnd；
49.所述第二芯片u2的第六引脚连接第一电阻r1第二端及第二电阻r2第二端；所述第二芯片u2的第七引脚连接电源vcc，第二芯片u2的第七引脚通过第五电容c5接地gnd。
50.作为本实用新型的一种实施方式，所述开度测量电路包括第三芯片u1a、第四芯片u1b、第三连接端口adc、第四连接端口ref、若干电容及若干电阻；
51.所述第三芯片u1a包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第八引脚；所述第四芯片u1b包括第五引脚、第六引脚、第七引脚；
52.所述第一电阻r1为所述电位器；
53.所述第三芯片u1a的第一引脚连接第一芯片的第二引脚，第三芯片u1a的第一引脚连接第二电阻r2第一端；
54.所述第三芯片u1a的第三引脚连接第四连接端口ref；所述第三芯片u1a的第四引脚接地gnd；
55.所述第三芯片u1a的第八引脚接电源vcc，第三芯片u1a的第八引脚通过第一电容c1接地gnd；
56.所述第四芯片u1b的第五引脚通过第三电容c3接地gnd，第四芯片u1b的第五引脚连接第三电阻r3第一端；
57.所述第四芯片u1b的第六引脚连接第四芯片u1b的第七引脚7以及第四电阻r4的第一端；
58.所述第四电阻r4的第二端通过第四电容c4接地gnd，第四电阻r4的第二端连接第二接口端口adc；
59.所述第三电阻r3的第二端连接第一电阻第二端；所述第二电阻r2的第二端通过第二电容c2接地gnd，第二电阻r2的第二端连接第一电阻r1第一端；所述第一电阻r1的第三端接地gnd。
60.作为本实用新型的一种实施方式，所述控制电路用以计算出在不同的阀门开度时在不同压力值下的出水量；
61.水量计算公式：
62.q＝k*p
a
63.式中：q为水量，k为与流通面积有关的设定系数，p为水压，a为与管道参数有关的设定指数。
64.由于消火栓的流体面积与消火栓的阀门开度有关，所以系数k在不同阀门开度下是不一样的，由于消火栓的阀门及流通通道的结构尺寸和材质都是一样的，可以通过多次测试得出阀门开度与k值的关系值，a指数与管道材质有关，由于消火栓的结构尺寸和材质都是一样的，可以通过多次测试得出a值，得到k和a后，水量q与水压p的对应关系成立，可以得出在不同阀门开度时以及不同水压下的水量q。
65.作为本实用新型的一种实施方式，所述通信电路包括4g通信电路、5g通信电路、nb
‑
lot远传通讯装置、wifi通信电路、gsm通信电路、gprs通信电路中的至少一个。
66.本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的智能消火栓水量计算系统，利用智能消火栓的开度检测和水压测量的数据，可计算出出水量，降低设备、安装和维护成本。
附图说明
67.图1为本实用新型一实施例中智能消火栓水量计算系统的组成示意图。
68.图2为本实用新型一实施例中智能消火栓的结构示意图。
69.图3为本实用新型一实施例中测压组件的结构示意图。
70.图4为本实用新型一实施例中测压电路的电路图。
71.图5为本实用新型一实施例中开度测量组件的结构示意图。
72.图6为本实用新型一实施例中开度测量电路的电路图。
73.图7为本实用新型一实施例中阀门组件的结构示意图。
74.图8为本实用新型一实施例中智能消火栓水量计算方法的流程图。
具体实施方式
75.下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
76.为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。
77.该部分的描述只针对几个典型的实施例，本实用新型并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本实用新型描述和保护的范围内。
78.说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本技术的实现方式不受步骤实现的顺序限制。说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。
79.本实用新型揭示了一种智能消火栓水量计算系统，图1为本实用新型一实施例中智能消火栓水量计算系统的组成示意图，图2为本实用新型一实施例中智能消火栓的结构示意图；请参阅图1、图2，所述系统包括：测压装置1、阀门开度测量装置2、控制电路3。所述测压装置1用以测量消火栓内的压力数据，所述阀门开度测量装置2用以测量阀门组件的开度数据。所述控制电路3分别连接测压装置1、阀门开度测量装置2，根据测压装置1测得的压力数据、阀门开度测量装置2测得的开度数据计算出水量。
80.在本实用新型的一实施例中，所述系统还包括通信电路4，所述系统通过通信电路4连接远程服务器或设定终端。在一实施例中，所述通信电路包括4g通信电路、5g通信电路、nb
‑
lot远传通讯装置、wifi通信电路、gsm通信电路、gprs通信电路中的至少一个。
81.图3为本实用新型一实施例中测压组件的结构示意图；请参阅图3，在本实用新型的一实施例中，所述测压组件1包括测压元件、测压电路；所述测压元件包括四个电阻桥路，四个电阻桥路连接所述测压电路。测压组件1可设置于阀体54的通孔55处。
82.图5为本实用新型一实施例中开度测量组件的结构示意图；请参阅图5，在本实用新型的一实施例中，所述阀门开度测量组件2包括传动齿轮21、电位器22、开度测量电路，所述电位器22设定引脚连接所述开度测量电路。在一实施例中，所述电位器22为多圈电位器。
83.请继续参阅图1，所述系统还包括阀门组件5，所述阀门组件5设置于设定的消火栓内。图7为本实用新型一实施例中阀门组件的结构示意图；请参阅图7，在一实施例中，所述阀门组件5包括阀芯51、阀座52、阀杆53、阀体54,阀芯51、阀座52、阀杆53设置于阀体54内，所述阀体54设有通孔。所述阀杆53连接阀芯51，所述阀芯51与阀座52配合，实现阀门组件的
开关。所述阀杆53上套有第二齿轮56，所述第二齿轮56与所述传动齿轮21咬合，所述传动齿轮21与所述电位器22的转动轴连接。
84.在本实用新型的一实施例中，所述控制电路包括处理器；所述测压电路的输出端通过连接端口adc连接处理器的adc输入端口，所述开度测量电路通过连接端口adc连接处理器的adc输入端口；所述控制电路3根据测压数据和开度测量数据计算出水量；所述通信电路把测压数据、开度测量数据、水量上传到系统数据库。
85.图4为本实用新型一实施例中测压电路的电路图；请参阅图4，在本实用新型的一实施例中，所述测压电路包括第一芯片u1、第二芯片u2、第一连接端口adc、第二连接端口ref、若干电容及若干电阻；第一芯片u1包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚；第二芯片u2包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚。
86.所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4为所述测压元件的电阻桥路；所述第一芯片u1的第一引脚通过第四电容c4接地gnd及接第六电阻r6第一端，第六电阻r6第二端连接第二电阻r2第一端及第四电阻r4第一端；所述第一芯片u1的第二引脚通过第七电阻r7连接第一芯片第三端。
87.所述第一芯片u1的第三引脚通过第三电容c3接地gnd及接第五电阻r5第一端，第五电阻r5第二端连接第一电阻r1第一端及第三电阻r3第一端；所述第一芯片u1的第五引脚接地gnd；所述第一芯片u1的第六引脚接地gnd。
88.所述第一芯片u1的第七引脚通过第九电阻r9接地gnd，第一芯片u1的第七引脚连接第八电阻r8第一端；所述第一芯片u1的第八引脚接电源vcc及通过第二电容c2接地gnd。所述第八电阻r8的第二端通过第一电容c1接地gnd，所述第八电阻r8的第二端连接第一连接端口adc。
89.所述第二芯片u2的第一引脚空置；所述第二芯片u2的第二引脚通过第十电阻r10接地gnd及连接第三电阻r3的第二端和第四电阻r4的第二端。所述第二芯片u2的第三引脚通过第六电容c6和第十二电阻r12接地gnd，第二芯片u2的第三引脚通过第十一电阻r11连接第二端口ref；所述第二芯片u2的第四引脚接地gnd。所述第二芯片u2的第六引脚连接第一电阻r1第二端及第二电阻r2第二端；所述第二芯片u2的第七引脚连接电源vcc，第二芯片u2的第七引脚通过第五电容c5接地gnd。
90.图6为本实用新型一实施例中开度测量电路的电路图；请参阅图6，在本实用新型的一实施例中，所述开度测量电路包括第三芯片u1a、第四芯片u1b、第三连接端口adc、第四连接端口ref、若干电容及若干电阻。
91.所述第三芯片u1a包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第八引脚；所述第四芯片u1b包括第五引脚、第六引脚、第七引脚。所述第一电阻r1为所述电位器。
92.所述第三芯片u1a的第一引脚连接第一芯片的第二引脚，第三芯片u1a的第一引脚连接第二电阻r2第一端。所述第三芯片u1a的第三引脚连接第四连接端口ref；所述第三芯片u1a的第四引脚接地gnd。所述第三芯片u1a的第八引脚接电源vcc，第三芯片u1a的第八引脚通过第一电容c1接地gnd；所述第四芯片u1b的第五引脚通过第三电容c3接地gnd，第四芯片u1b的第五引脚连接第三电阻r3第一端；所述第四芯片u1b的第六引脚连接第四芯片u1b的第七引脚7以及第四电阻r4的第一端。
93.所述第四电阻r4的第二端通过第四电容c4接地gnd，第四电阻r4的第二端连接第二接口端口adc；所述第三电阻r3的第二端连接第一电阻第二端；所述第二电阻r2的第二端通过第二电容c2接地gnd，第二电阻r2的第二端连接第一电阻r1第一端；所述第一电阻r1的第三端接地gnd。
94.在本实用新型的一实施例中，所述控制电路用以计算出在不同的阀门开度时在不同压力值下的出水量；
95.水量计算公式：q＝k*p
a
。其中：q为水量，k为与流通面积有关的设定系数，p为水压，a为与管道参数有关的设定指数。
96.由于消火栓的流体面积与消火栓的阀门开度有关，所以系数k在不同阀门开度下是不一样的，由于消火栓的阀门及流通通道的结构尺寸和材质都是一样的，可以通过多次测试得出阀门开度与k值的关系值，a指数与管道材质有关，由于消火栓的结构尺寸和材质都是一样的，可以通过多次测试得出a值，得到k和a后，水量q与水压p的对应关系成立，可以得出在不同阀门开度时以及不同水压下的水量q。
97.本实用新型还揭示一种智能消火栓水量计算方法，图8为本实用新型一实施例中智能消火栓水量计算方法的流程图；请参阅图8，所述方法包括：
98.测压装置测量消火栓内的压力数据；
99.阀门开度测量装置测量阀门组件的开度数据；
100.控制电路根据测压装置测得的压力数据、阀门开度测量装置测得的开度数据计算出水量。
101.测压装置、阀门开度测量装置及控制电路的具体实现步骤可以参见以上有关智能消火栓水量计算系统的描述。
102.综上所述，本实用新型提出的智能消火栓水量计算系统，利用智能消火栓的开度检测和水压测量的数据，可计算出出水量，降低设备、安装和维护成本。
103.需要注意的是，本技术可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施；例如，可采用专用集成电路(asic)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本技术的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本技术的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中；例如，ram存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本技术的一些步骤或功能可采用硬件来实现；例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
104.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
105.这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。