智能消防栓管理系统解决方案-魔豆科技

　 基于 NB-IoT 技术的智慧消防监控系统 解决方案

　 浙江魔豆科技有限公司

　目录

　一、 项目背景 .................................................. 4 （一）立项背景.............................................. 4 （二）产品价值.............................................. 4 二、指导思想.................................................... 6 三、 建设目标................................................... 6 （一）系统建设目标.......................................... 6 （二）社会建设目标.......................................... 6 四、 产品介绍................................................... 7 （一）硬件介绍.............................................. 7 （二）软件介绍............................................. 12 （三）产品的主要特性....................................... 23 五、 产品介绍.................................................. 22

　 一、 项目背景

　（一）立项背景

　消防栓是城市供水管网附属设施之一，也是火灾控制重要设备。其作用是控制可燃物、隔绝助燃物、消除着火源，它能否发挥作用直接关系着人们的生命和财产安全。当前多数城市的消防栓由供水企业进行管理，部分城市由城管部门管理。在实际应用中消防栓存在安装分散、易破坏、保养难、管理复杂等特点，使得消防栓漏水、违规用水、工地施工偷水等现象屡有发生，导致居民生活用水压力不足，消防设施损毁严重，甚至出现火灾现场供水压力不足、抢修停水等现象，延误了灭火的最佳时段，造成重大人身财产损失，影响城市消防安全。

　消防栓管理不论是在国内还是国外都是一个普遍性难题。在国外比较发达地区，消防栓管理主要依靠法律的威慑力和民众的自我约束力，但在发展中国家和地区，消防栓的管理只能依靠加强稽查人员巡检，必然会造成监管不到位，消防栓上的用水基本处于失控状态。

　我国人口占世界人口总数的 20%，但是水源只有世界水资源的 7%，人均水资源量约2220 立方米，是世界平均水平的 1/4，人均水资源匮乏。供水企业需要承担消防灭火的供水责任，人力成本高以及严重的产销差问题是影响供水企业经济效益的两个重要因素。鉴于传统消防栓管理方式的不足，因此采用智能消防栓加强对消防栓的管理，对于供水企业经济效益和保障城市消防安全具有重大现实意义。

　（二）产品价值

　1 1 、消防栓的产销差

　造成产销差的原因非常复杂，既有物理性的管网漏损，也有很多管理上的因素，比如非法接水，计量误差以及消防栓非法用水等。这些因素中最令供水企业难以控制的就是消防栓上的非法用水。

　供水企业需要承担消防灭火的供水责任，因此市政管网中按照相关规定每隔一定距离就要安装消防栓。考虑到在消防栓接入管上安装计量水表可能会堵塞管道,从而有影响消防灭火任务的风险，因此道路消防栓上往往没有计量设施，这就导致了消防栓上的用水难以监控的问题。

　在国外比较发达地区，消防栓上的用水主要依靠法律的威慑力和民众的自我约束力来控制。但在发展中国家和地区，消防栓上的用水就完全处于失控状态。居民、施工工地、绿化养护公司、道路养护公司等用户完全可以从消防栓上取水而无需向供水企业申请许可并缴纳相关费用，因为供水企业缺乏相应的手段来监控，即便偶有发现，也会因为执法权等问题而无法有效处理。

　因此，为消防栓增加一道行之有效的“防护锁”是必要且迫切的。

　2 2 、消防栓建设必要性

　目前消防栓及其管理存在的问题和难点有：

　（1）市政消防栓盗水、遭破坏程度大

　一是非法使用消防栓免费水，例如，洗车，临时施工，园林绿化等，甚至有些门店，由于市政消防栓在店门口，影响车辆、人员通行，害怕耽误了生意，擅自拆除、迁移市政消防栓；二是街道两旁的自行车停车场以及堆放垃圾等场所埋压、圈占市政消防栓；三是由于道路改造施工、车辆撞击等各种原因，致使市政消防栓遭到破坏，关键时刻严重影响看消防灭火救援的顺利开展；四是一些不法分子盗窃市政消防栓。

　（2）目前，消防栓没有有效的监管措施，只能依靠水司稽查人员巡检，必然会造成监管不到位，从而为私自动消防栓和用消防栓的免费水，提供了环境，并且造成维护和保养的落实不到位。所以这个问题是水司和消防部门都头疼的问题。

　目前消防栓管理的主要隐患有：

　（1）管理机制尚未健全。前期通过协调住建、自来水等部门，各地工作未能协调

　 统一，涉及权责部门较多，消防栓管理工作存在一定缺陷，存在推诿、拖拉的现象，完好率不能确保导致影响灭火救援的使用。

　（2）供水压力不够稳定。部分地区出现缺水情况，受其影响，消防栓普遍压力不足，特别是用水高峰期，消防栓甚至出现断续供水和无水可供的情况。

　（3）日常维保困难较大。现有消防栓并非全部完整好用，部分消防栓因各种人为原因，管理维护不周，在不同程度上遭到损坏，如部分消防栓已报废或者没有水，有水却又压力不足，形同虚设，有的栓口盖打不开或缺失，有的出水口堵塞，阀杆锈蚀无法正常使用，少数消防栓还存在被圈占、埋压和遮挡的现象。

　二、指导思想

　智能消防栓项目的实施对智能城市的建设有重大的意义，对城市的消防安全有重要的作用。我们的思想是建设智慧消防，保障城市消防安全。

　三、 建设目标

　（一）系统建设目标

　1、智能消防栓监控系统可以全天对消防栓进行监控，能够实现无人监控模式，大大节约人力成本，解决了需要投入大量人力查证的问题； 2、及时处理突发事件，系统能够在发生事故后提示巡查人员，前往事发地点进行调查、维修； 3、报警的精确度，智能消防栓闷盖内设备可即时反馈警报信息，使巡查人员可以更加精确的确认目标，降低报错情况，减少巡查人员的错误判断。

　（二）社会建设目标

　1 1 、从消防部门和各单位社区建设角度看，我们的建设目标是：

　（1）免去日常到现场监督管理的任务； （2）在火情发生时可以快速定位消防栓； （3）通过消防栓水压远程监测，提高消 防队救火的成功率； （4）辅助决策城市消防栓布局的合理性。

　2 2 、从供水企业建设角度看，我们的建设目标是：

　（1）能够及时快速的对消防栓进行维护、抢修；

　 （2）节约了大量的淡水资源，挽回了因漏水和不良用水造成的经济财产损。

　3 3 、从社会建设角度看，我们的建设目标是：

　（1）避免了因消防栓不可用而造成的生命财产损失； （2）提高了公共服务水平和社会化水平；

　（3）降低了消防栓的管理、维护成本。

　我们最终的建设目标是建设智慧城市，而智慧城市的核心特征——以人为本。任何技术的本质，都是要让人变得更加强大、让环境更适宜人的生活、为人提供更多的发展机会、让人与人的沟通更加顺畅„„这就是我们公司的建设目标。

　四、 产品介绍

　（一）

　硬件介绍

　智能消防栓的硬件设备分为智能消防栓闷盖和水压检测器，具有易实施、免布线、工作稳定、易于维护等特点，可广泛应用于各类市政室外消防栓上，产品的适配性强，地上消防栓与地下消防栓 100MM 出口均通用；目前智能消防栓监管平台的主要功能有手机报装、消防栓管理、GIS 定位与导航、出水告警、开盖告警、撞到告警、破坏告警、水压监测、巡检管理、用户管理、硬件管理等功能。

　当消防栓阀门被非法开启时，水流通过智能闷盖感应模块触发出水告警；当消防栓被撞到或者人为破坏时，消防栓发生持续性的震荡、位移及产生倾斜角时触发撞到、破坏告警；当消防栓闷盖被非法开盖时，旋转超过特定度数时触发开盖告警，所产生的告警由物联网传输模块至平台，再通过手机 APP 向巡查人员发送告警信息。

　水压检测设备模块通过在消防供水管网上安装设备采集水压信息，并定时传输至平台，当消防供水管网内的水压低于或者超过设定阈值时，触发水压过低和水压过高告警，所产生的告警由物联网传输模块至平台，通过手机 APP 向相关负责人推送告警信息； 1 1 、版本型 号及外观

　智能消防栓产品系列具有多种产品型号；有 NB-IOT 版、2G 版各版本特征区分如下； 相同外观设计； 不同的传输模块（2G/NB-IOT）； 不同的功耗与续航时长；

　 不同的线路板设计； 相同的电池容量； 相同的平台（APP 与 Web）功能； 不同型号的具体使用根据使用地的网络覆盖情况进行选择；实际产品如下图所示：

　 产品实拍图 2 2 、产品外观设计与尺寸

　智能消防栓闷盖产品外观设计与尺寸如图所示：

　 外观与结构设计图 3 3 、产品内部硬件架构

　智能消防栓产品硬件包含了供电电路、通信电路、CPU/MCU 主控电路等组成； 如图所示：

　4 4 、硬件介绍

　（1 1 ）消防闷盖

　智能消防栓闷盖设备包含水浸传感器、三轴加速度计传感器、智能芯片、物联网2G/NB-IOT 模块，其中水浸传感器用于非法取水的实时监测，三轴加速度计用于检测消防栓被撞到、破坏以及非法开盖行为的监测。

　消防栓监测器具备的功能有开盖报警、撞到报警、破坏报警等。通过消防栓监测器采集的数据分析，可以有利于有针对性地分别采取措施，有效监测消防栓的情况。

　消防栓监测器安装于消防栓闷盖内部，不改变消防栓原有外观，直接替换原有出水口闷盖，起到了独特的防盗功能。安装、拆卸只需取下闷盖即可，无需断水，无需开挖路面。

　（2 2 ）水压监测器

　水压监测器设备包含压力变送器、智能芯片、物联网 2G/NB-IOT 模块，通过在消防供水管网上安装的压力变送器采集水压信息，并定时传输至平台。

　对水管内部水压进行监测，当水压过低时触发断水告警，当压力值低于管网水压时并超过设定阈值时，触发漏水告警，所产生的告警由物联网传输模块至平台，通过手机APP 向相关负责人推送告警信息。

　在数据正常的情况下，每天定时多次收集，定时发送一次至后台，时间可由客户定制。

　 5 5 、硬件功能介绍

　（1 1 ）压力检测

　通过在消防栓给水管网上安装部署智能水压监测终端，根据预先设置的采集周期和上传周期，定时采集消防管网内的水压信息并缓存，再定时通过 2G/GPRS/NB-IOT 网络上传至应用服务器平台；当水压值不在预先设定的正常值范围内时，即时触发告警并同时上传告警信息，最终由手机 APP 推送水压告警信息； （2 2 ）开盖报警

　通过智能消防栓闷盖设备内置的高精度传感器，全面监测设备的运动状态，并通过自主研发的特征识别算法，实现开盖旋转角度的计算，在智能闷盖旋转超过设定阈值的时候，触发告警并通过 2G/NB-IOT 网络上传至应用服务器，最终由手机 APP 推送开盖告警信息； （3 3 ）破坏报警

　通过智能消防栓闷盖设备内置的高精度传感器，全面监测设备运动状态，并通过自主研发的特征识别算法，实现消防栓被破坏行为的识别与告警触发，并通过 2G/NB-IOT网络上传至应用服务器，最终由手机 APP 推送破坏告警信息； （4 4 ）撞倒报警

　通过智能消防栓闷盖设备内置的高精度传感器，全面监测设备运动状态，并通过自主研发的特征识别算法，实现设备倾斜角的计算，在智能消防栓闷盖倾斜超过预先设定的阈值时，触发告警并通过 2G/NB-IOT 网络上传至应用服务器，最终由手机 APP 推送撞倒告警信息； （5 5 ）出水报警

　通过智能消防栓闷盖设备内置的水浸传感器，能够感应检测消防栓是否存在出水，当检测到出水时，触发告警并通过 2G/NB-IOT 网络上传至应用服务器，最终由手机 APP推送出水报警信息；

　 6 6 、硬件参数

　消防栓 智能 闷盖 项目

　参数

　尺寸大小 高 93.5MM、宽 151.66MM； 待机功率 0.03mW； 工作功率 25mW； 峰值功率 6W； 工作温度 -40℃~﹢80℃； 贮存温度 -40℃~﹢85℃； 防护设计 防水 IP68,防盐雾、防雷击； 无线通信方式 GPRS、2G、NB-IOT； 传输距离

　 对应版本的网络覆盖； 理论电池寿命 3-5 年 螺纹标准 M125×6 智能 水压 监测 终端 待机功率 0.03mW 工作功率 25mW 峰值功率 6W 工作温度 -10℃~﹢80℃； 贮存温度 -40℃~﹢85℃； 防护设计 防水 IP67，防盐雾 默认线长 可定制、默认 2 米 理论电池寿命 3-5 年 量程 可定制、默认 0~1.0MPa 检测精度 ±0.5%（最大量程）

　无线通讯方式 GPRS、2G、NB-IOT； 传输距离 对应版本的网络覆盖；

　 （二）软件介绍

　1 1 、监控系统

　智能消防栓监控系统所采用的核心技术是基于运营商的2G/NB-IoT技术、芯片技术、Web Server 技术、手机 APP 技术，实现了室外消防栓的智能化管理，鉴于传统消防栓管理方式的不足，采用智能化管理模式对于提高供水企业经济效益和保障城市消防安全具有重大现实意义。

　通过智能消防栓监测器对消防栓用水、撞倒、水压等情况进行监控，将消防栓状态、用水情况等数据通过 2G/NB-IoT 网络实时发送给监控中心，巡查人员进行现场取证、制止、恢复。

　 2 2 、系统原理

　智能消防栓监控系统基于传感器、嵌入式系统和无线通讯物联网技术，应用于城市消防管理，实现在消防栓监测方面的信息化管理。

　消防栓监控系统分三个组成部分，消防栓智能闷盖、监控中心平台和手机 APP 客户端，三部分通过 NB-IOT 无线通讯进行数据交换，形成一个信息链。

　 第一节信息链为智能消防栓闷盖与监控中心平台之间的无线通讯，每个智能消防栓闷盖直接将消防栓的使用信息发送至监控中心，形成一个多对一的通讯网络。监控中心的主要功能是将收集的消防栓使用信息进行存储、统计、分析和处理，并通过地图、表

　 格、报告等形式有效地展示给监控中心工作人员。

　第二节信息链为监控中心与现场巡查工作人员的通讯。每个现场巡查工作人员通过手机 APP，用于接收和处理监控中心报警的信息。

　3 3 、系统优势

　智能消防栓监控系统的研发成功，为管理部门提供了一种行之有效的消防监控手段，主要优势表现在以下几个方面：

　（1）智能消防栓监控系统可以全天对消防栓进行监控，能够实现无人监控模式，大大节约人力成本，解决了需要投入大量人力查证的问题； （2）及时处理突发事件，系统能够在发生事故后提示巡查人员，前往事发地点进行调查、维修； （3）报警的精确度，智能消防栓闷盖内设备可即时反馈警报信息，使巡查人员可以更加精确的确认目标，降低报错情况，减少巡查人员的错误判断。

　4 4 、平台设备

　（1 1 ）b Web 平台设备

　监控中心系统功能强大，具有多用户有效权限 Web 登陆、完整数据记录、以及 GIS实现等功能。监控中心系统采用 Web 架构系统，管理员可以设置用户权限，通过内部网络多用户登录系统，便于系统的使用、维护和管理。管理用户可以对消防监控的多个属性进行添加、设置，包括区域、地址、经纬度、设备等。

　通过监控中心系统的 GIS 功能，用户可以方便地查询指定设备的地理位置信息，并实时显示当前被使用消防栓的位置信息，供巡查人员方便有效的到达目标位置。监控中心系统的数据统计报表功能，可以协助客户方便地根据时间、 用水类型等参数进行数据统计。

　1 1 ）首页

　告警列表

　 告警 ID 后增加一栏告警设备。分为智能闷盖、水压检测，按具体情况显示。

　 告警查看

　 设备编号为告警智能设备编号； 智能设备按具体情况显示智能闷盖、水压检测。

　 2 2 ）消防栓管理

　 查看

　 与设备列表查看相同。

　 3 3 ）告警管理

　 搜索增加消防栓编号； 列表增加消防栓编号，告警设备（分为智能闷盖、水压检测）； 设备编号为告警设备编号。

　 告警设备查询

　 搜索增加“智能设备”功能，分为：全部、智能闷盖、水压检测； 列表“设备编码”前增加“智能设备”。

　 查看

　 列表“设备编码”前增加“智能设备”。

　 历史告警

　 查询条件增加智能设备（分为全部、智能闷盖、水压检测）； 列表“设备编码”前增加“智能设备”。

　 详细信息

　“设备编号”前增加“智能设备”（分为智能闷盖、水压检测）

　 4 4 ）

　日志管理

　登录日志

　 系统操作日志

　统计分析

　 选择区域

　 （2 2 ）P APP 软件

　1 1 ）

　首页界面

　2 2 ）设备详情

　智能设备分为智能闷盖和水

　增加设备跳转至扫描二维码界 压检测，根据具体报装设备

　面，该二维码界面手动报装跳 类型显示多个或单个设备。

　转至增加设备手动报装界面。

　 3 3 ）设备报装

　4 4 ）增加设备报装页面

　消防栓类型主要指室外消防栓，

　设备类型可选：智能闷盖，水压检测； 类型为：地上消防栓、地下消防栓；

　现场照片点击上传未上传的图片。如现 设备类型可勾选，只能选择其中一个。

　在报装水压检测，现场照片需点击上传 水压检测图。

　5 5 ）设备详情页面

　（三）产品的主要特性

　1、手机报装、快速定位、GIS 地图导航； 2、物联网 NB-iot（窄带物联网技术）技术； 3、符合国家消防《GB 12514.1-2005》及《GB 4452-2011》标准；

　 4、低功耗设计待机状态功耗可达 4uA； 5、先进的误告警识别算法，低误报率； 6、专业结构设计，金属材质，设备安装适配性强； 7、防护设计：IP68 防水等级、防盐雾设计、防雷设计； 8、 监控中心平台 SOA 架构、大数据、云计算技术。

　五、售后服务

　1）本产品保修期为三年，三年内我方提供免费的保养和维修服务。我们承诺 1 小时内远程技术支持，24 小时内到达现场维修； 2）保修期将满时，我方会对设备进行全面检测，解决检测出的问题，并提供书面报告； 3）保修期满后，我方提供最优惠的维修价格（人工费、材料费、设备费等），并承诺在设备寿命期内，保证维修配件的供应和及时维修，维修价格保持不变（政策调整因素除外）。

　4）为使用户能正确使用设备，对用户相关人员进行操作、维修的培训，使设备能正确的为用户使用并达到用户的工作使用效果。

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