城市消防栓巡检管理系统技术领域
本发明涉及远程监测技术领域，特别地，涉及一种城市消防栓巡检管理系
统。
背景技术
当今，在城市的大中型建筑及公共场所，消防火灾自动报警系统及消防设
施已相当普及，可在一定程度上做到火灾预警。建筑物内部都会安装有消防设
备(例如，消防栓、灭火器等)，为了确保消防设备不会失效，需要对消防设备
进行定期检查，并及时更新失效的消防设备。
通常，依靠检查人员按照值班方式至现场对消防设备逐个进行检查，并在
纸本的检查表格填写检查结果，之后将检测表格进行汇总，记录完成后再靠人
力完成数据整理与报表制作及主管签核。这种做法存在检查人员容易出现纰漏
的问题，并且无法及时或实时地获得火灾预警消息。
申请号为CN201310659546.3的中国发明专利申请公开了一种消防设备巡检
系统，包含消防设备巡检用掌上电脑、信息交互服务器、数据库；其特征在于：
所述消防设备巡检用掌上电脑，包含ZigBee无线模块；所述ZigBee无线模块
通过ZigBee无线路由器、ZigBee网关与信息交互服务器可组成一个无线局域网，
以将消防设备巡检用掌上电脑获取的消防设备的信息交互及消防设备的参数设
置输送给信息交互服务器；所述数据库与信息交互服务器相连，用于储存信息
交互服务器获得来自消防设备巡检用掌上电脑的信息。
然而，上述巡检管理系统通过通信手段时刻采集消防设备的信息，每个消
防设备的通信模块寿命不一，维护成本较高，常常使得对城市这种大范围的区
域的消防设备的日常维护力不从心。
发明内容
为了降低城市消防栓巡检管理系统日常维护成本，降低现有技术中需要时
刻发送消防巡检信息时所需的功耗，本发明提供了一种城市消防栓巡检管理系
统，所述消防栓包括第一消防栓和第二消防栓两种，其中第一消防栓包括通过
玻璃门开合的腔体，腔体内设置有包括火灾探测装置、水带、水阀在内的消防
器材，第二消防栓包括露天水阀和水管立柱，该巡检管理系统包括：
红外监测单元，设置于所述玻璃门开合处，用于提供第一消防栓完整性信
息；
水压监测单元，用于监测所述水阀和所述露天水阀的状态；
位置监测单元，用于监测水带是否被移动；
液位监测单元，用于监测所述水管立柱的液位；
无线通信网络热点单元，用于供所述第一消防栓和所述第二消防栓主动建
立向外传输数据用的通信服务；
信息发送单元，用于把所述红外监测单元、水压监测单元、位置监测单元
和液位监测单元监测到的信息发送给监测端。
进一步地，所述位置监测单元包括压力传感器和/或三维加速度传感器。
进一步地，所述通信服务包括蓝牙服务。
进一步地，所述信息发送单元包括：
计时器，用于获得当前时间，
信号采集单元，其根据所述红外监测单元、水压监测单元和位置监测单元
监测状态采集所述红外监测单元、水压监测单元、位置监测单元和液位监测单
元的监测信息；
定位单元，用于获得所述各个消防栓的位置信息；
阈值判断单元，其比较所述信号采集单元采集到的监测信息与预先设置的
阈值，得到所述各个第一消防栓和第二消防栓的监测结果；
双模信息发送单元，包括无线收发模块，用于根据所述计时器获得的当前
时间和/或所述定位单元获得的位置信息，选择性地通过所述无线通信网络热点
单元发送所述阈值判断单元得到的监测结果。
进一步地，当所述当前时间为工作时间时，所述双模信息发送单元通过所
述无线通信网络热点单元提供的通信服务发送所述监测结果；当所述当前时间
为非工作时间时，所述双模信息发送单元通过所述信息发送单元发送所述监测
结果。
进一步地，当所述位置信息属于预先确定的区域时，所述双模信息发送单
元仅根据所述计时器获得的当前时间，部分地通过所述无线通信网络热点单元
提供的通信服务发送所述阈值判断单元得到的监测结果。
进一步地，所述无线收发模块为3G/4G通信模块。
进一步地，所述无线通信网络热点单元包括：
功率调整模块，用于调节待发射信号的增益；
滤波模块，用于对所述AGC模块的输出信号进行滤波并抑制干扰；
放大模块，用于对所述滤波模块的输出信号进行放大；
发射模块，用于发射所述放大模块的输出信号。
进一步地，所述功率调整模块包括第一晶体管Q1、放大器Q2和Q3以及多
个电阻和多个电容，其中，晶体管Q1的基极输入时间控制信号，该时间控制信
号来自所述计时器的输出，晶体管Q1的集电极连接待发送的监测结果信号Vin，
晶体管Q1的发射极通过电阻R1接地，晶体管Q1的集电极通过电阻R7连接放
大器Q3的正极，晶体管Q1的发射极通过电阻R3连接三个支路：一个支路是连
接到放大器Q3的负极，一个支路通过电容C1接地，另一个通过滑动变阻器R4
连接放大器Q2的负极，放大器Q2的负极还通过电容C2和电阻R5接地；放大
器Q3的输出端通过电阻R8连接放大器Q2的正极，放大器Q2的负电压端连接
-5V电压，正电压端通过电容C3和电容R9的串联连接放大器Q2的输出端，放
大器Q2的输出端还分别通过电解电容C4与通过电解电容C5与电容R10的串联
后均连接玷辱R5的正电压端，放大器Q2的输出端还通过电阻R11接地，且电
阻R11和电阻R12之间输出经过功率调整后的信号Vout。
进一步地，所述滤波模块包括：放大器Q5、电容器以及多个电阻器和多个
电感，其中，放大器Q5的正极通过电阻器R22连接功率调整模块的输出信号
Vin’，负极通过电阻R21接地，放大器Q5的输出端连接电阻R26的一端，该
端与放大器Q5之间存在3个并联支路，分别包括电感L1、可调电容C21和电阻
R24，其中电感L1所在的支路与可调电容C21所在的支路之间连接有电阻R23
和二极管D21，可调电容C21与电阻R24之间连接有电阻R25；电阻R26的另一
端通过电容C22接地；放大器Q5的输出端还通过电阻R27和电阻R28的串联后
输出Vout’信号，其中电阻R27与电阻R28之间并联有两个支路：一个支路包
括电感L2和与电感L2串联的电压源，另一个支路包括齐纳二极管D22，这两个
支路均接地；电阻R28与输出信号之间连接有电阻R29的一端，该电阻R29的
另一端接地。
本发明的有益效果是：
(1)该消防栓巡检管理系统在控制方式以及电路两方面均做出改进，相比
现有的巡检系统利用Zigbee在通信能耗方面降低40％以上的功耗。
(2)能够根据对是否是工作时间的判断，智能地在工作时间利用蓝牙网络
向该蓝牙网络范围内的工作人员提供报警信号，在非工作时间向专门的监控人
员发出报警信号。
(3)能够通过功率调整、滤波以及干扰抑制，提高消防栓状态监测信号的
信噪比，降低不必要的干扰信号的发射对电力的浪费。
附图说明
图1示出了根据本发明的城市消防栓巡检管理系统的结构框图。
图2示出了功率调整模块的电路结构图。
图3示出了滤波模块的电路结构图。
具体实施方式
本发明中，“消防栓”包括两种：第一消防栓和第二消防栓，其中第一消防
栓包括通过玻璃门开合的腔体，腔体内设置有包括火灾探测装置、水带、水阀
在内的消防器材，第二消防栓包括露天水阀和水管立柱。
如图1所示，本发明的城市消防栓巡检管理系统包括：
红外监测单元，设置于所述玻璃门开合处，用于提供第一消防栓完整性信
息；
水压监测单元，用于监测所述水阀和所述露天水阀的状态；
位置监测单元，用于监测水带是否被移动；
液位监测单元，用于监测所述水管立柱的液位；
无线通信网络热点单元，用于供所述第一消防栓和所述第二消防栓主动建
立向外传输数据用的通信服务；
信息发送单元，用于把所述红外监测单元、水压监测单元、位置监测单元
和液位监测单元监测到的信息发送给监测端。
根据本发明的一些实施例，所述位置监测单元包括压力传感器和/或三维加
速度传感器。其中，压力传感器设置在水带之间，以便于当水带被移动或卷动
(包括卷紧或散开)时能够感应到水带的位置发生了变化。同理，三维加速度
传感器设置在水带喷口(水嘴)处，用于采集水带喷口是否被移动。
根据本发明的一些实施例，所述通信服务包括蓝牙服务，且所述信息发送
单元包括：
计时器，用于获得当前时间，
信号采集单元，其根据所述红外监测单元、水压监测单元和位置监测单元
监测状态采集所述红外监测单元、水压监测单元、位置监测单元和液位监测单
元的监测信息；
定位单元，用于获得所述各个消防栓的位置信息；
阈值判断单元，其比较所述信号采集单元采集到的监测信息与预先设置的
阈值，得到所述各个第一消防栓和第二消防栓的监测结果；其中，通过设置于
第二消防栓上的水压监测单元和液位监测单元检测到的信息与预先设置的阈值
进行比较，从而得到第二消防栓工作状态的监测结果；通过所述红外监测单元、
水压监测单元和位置监测单元检测到的信息与预先设置的阈值进行比较，从而
得到第一消防栓工作状态的监测结果。
双模信息发送单元，包括无线收发模块，用于根据所述计时器获得的当前
时间和/或所述定位单元获得的位置信息，选择性地通过所述无线通信网络热点
单元发送所述阈值判断单元得到的监测结果。该无线收发模块为3G或4G通信
模块。
当所述当前时间为工作时间时，所述双模信息发送单元通过所述无线通信
网络热点单元提供的通信服务发送所述监测结果；当所述当前时间为非工作时
间时，所述双模信息发送单元通过所述信息发送单元发送所述监测结果。
当所述位置信息属于预先确定的区域时，所述双模信息发送单元仅根据所
述计时器获得的当前时间，部分地通过所述无线通信网络热点单元提供的通信
服务发送所述阈值判断单元得到的监测结果。该预先确定的区域为闹市或人流
密集的场所，例如商场、超市、繁华街道、人流密集的广场等。这些区域中，
由于在白天一般会有较多的人流经过，所以巡检管理系统直接通过无线通信网
络热点单元建立与周围联网的智能移动设备之间的通信连接即可，这样建立的
通信链路所需的功耗相比直接通过现有技术中常用的ZIGBEE要少，因为蓝牙协
议本身对功耗的定义要比ZIGBEE小得多，且由于周围联网的智能移动设备(即
人流密集)较多，因此网络建立时间短，不需要维护较长时间的呼叫进程。由
于夜晚相对人流较少，因此在夜晚使用双模信息发送单元通过3G或4G网络进
行信息发送。经试验测定，本发明相比现有的巡检系统在通信能耗方面降低40％
以上的功耗。
根据本发明的优选实施例，所述无线通信网络热点单元包括：
功率调整模块，用于调节待发射信号的增益；
滤波模块，用于对所述AGC模块的输出信号进行滤波并抑制干扰；
放大模块，用于对所述滤波模块的输出信号进行放大；
发射模块，用于发射所述放大模块的输出信号。
为了能够通过功率调整、滤波以及干扰抑制，提高消防栓状态监测信号的
信噪比，降低不必要的干扰信号的发射对电力的浪费，本发明对功率调整模块
和滤波模块进行了如下设计，如图2-3所示。其中：
功率调整模块包括第一晶体管Q1、放大器Q2和Q3以及多个电阻和多个电
容，其中，晶体管Q1的基极输入时间控制信号，该时间控制信号来自所述计时
器的输出，晶体管Q1的集电极连接待发送的监测结果信号Vin，晶体管Q1的发
射极通过电阻R1接地，晶体管Q1的集电极通过电阻R7连接放大器Q3的正极，
晶体管Q1的发射极通过电阻R3连接三个支路：一个支路是连接到放大器Q3的
负极，一个支路通过电容C1接地，另一个通过滑动变阻器R4连接放大器Q2的
负极，放大器Q2的负极还通过电容C2和电阻R5接地；放大器Q3的输出端通
过电阻R8连接放大器Q2的正极，放大器Q2的负电压端连接-5V电压，正电压
端通过电容C3和电容R9的串联连接放大器Q2的输出端，放大器Q2的输出端
还分别通过电解电容C4与通过电解电容C5与电容R10的串联后均连接玷辱R5
的正电压端，放大器Q2的输出端还通过电阻R11接地，且电阻R11和电阻R12
之间输出经过功率调整后的信号Vout。
滤波模块包括：放大器Q5、电容器以及多个电阻器和多个电感，其中，放
大器Q5的正极通过电阻器R22连接功率调整模块的输出信号Vin’，负极通过
电阻R21接地，放大器Q5的输出端连接电阻R26的一端，该端与放大器Q5之
间存在3个并联支路，分别包括电感L1、可调电容C21和电阻R24，其中电感
L1所在的支路与可调电容C21所在的支路之间连接有电阻R23和二极管D21，
可调电容C21与电阻R24之间连接有电阻R25；电阻R26的另一端通过电容C22
接地；放大器Q5的输出端还通过电阻R27和电阻R28的串联后输出Vout’信号，
其中电阻R27与电阻R28之间并联有两个支路：一个支路包括电感L2和与电感
L2串联的电压源，另一个支路包括齐纳二极管D22，这两个支路均接地；电阻
R28与输出信号之间连接有电阻R29的一端，该电阻R29的另一端接地。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；
尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应
当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中
部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术
方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。