取水栓及消火栓遠程實(shí)時(shí)監管系統如何設計？

摘要：為改善消火栓管理現狀，唐山市自來(lái)水公司將取水栓與消火栓分開(kāi)管理，并采用新產(chǎn)品實(shí)現了取水需刷卡計量、用水即遠程報警的功能，開(kāi)辟了取水栓和消火栓遠程實(shí)時(shí)監管的新模式。

關(guān)鍵詞：消火栓 取水栓 刷卡計量 報警 遠程監控

Water supplied hydrant and fire hydrant real-time monitoring system

Yao Yanbin, Lu Chengwei

(Tangshan Water Information Engineering Technology Research Center, Tangshan 063020, China)

Abstract: In order to improve the management status of fire hydrant, Tangshan Water Supply Company water supplied hydrants and fire hydrants will be managed separately. Using the new products to achieve the function of the required water metering by IC card and remote alarming when using water,it builds a new model for real-time monitoring water supplied hydrants and fire hydrants.

Keywords：Fire hydrant;Water supplied hydrant;Water metering by IC card; Alarming; Real-time monitoring

1 應用背景

2016年唐山市承辦世界園藝博覽會(huì )，為提高城市整體環(huán)境質(zhì)量，市政府決定新增150輛灑水車(chē)用于道路灑水及園林綠化，加上原有霧霾治理噴灑車(chē)與其它綠化企業(yè)灑水車(chē)，唐山市區內工作的灑水車(chē)輛每日可達到500輛。數量如此多的灑水車(chē)輛給取水管理增加了難度，如果建立統一的取水站，會(huì )投入很大的建設成本，灑水車(chē)排隊取水也會(huì )對交通及市容造成一定的影響，且不利于車(chē)輛的連續作業(yè)。

以往，灑水車(chē)均在馬路邊的消火栓上取水，這樣無(wú)形中縮短了消火栓的使用壽命。消火栓的主要功能是為消防車(chē)提供補給水，為消防部門(mén)迅速、高效地完成滅火工作發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用?；馂膩?lái)臨時(shí)，消火栓不好用甚至不能用，會(huì )給消防部門(mén)的滅火工作造成極大的影響，可能導致錯過(guò)滅火最佳時(shí)機，造成人民生命、財產(chǎn)的重大損失。同時(shí)，灑水車(chē)無(wú)序取水，也造成了取水量無(wú)法計量，自來(lái)水公司沒(méi)有具體數據征收水費的尷尬局面。

消防用水屬于公益水，而在許多商戶(hù)及個(gè)人眼中，消火栓的水就是“不要錢(qián)的水”。偷接消火栓、私用公益水現象嚴重，不僅會(huì )造成大量的水資源流失，還會(huì )降低消防管道水壓，給公共安全帶來(lái)隱患。由于消火栓分布地域較廣，管理執法人員不能及時(shí)監管所有消火栓，即使被盜用，執法人員也很難取證，導致違法人員逍遙法外。

基于以上背景，唐山市自來(lái)水公司對消火栓的管理提出了新模式，并聯(lián)合相關(guān)研究中心研發(fā)了2款新產(chǎn)品：

(1)DATA-6241刷卡計量取水裝置。自來(lái)水公司新增了專(zhuān)用取水栓且通體刷成綠色，與紅色的消火栓區別開(kāi)來(lái)，在取水栓頂部安裝DATA-6241刷卡計量取水裝置，取水車(chē)輛只有通過(guò)刷IC卡才能開(kāi)閥取水。

(2)DATA-6242消火栓防盜水報警裝置。在紅色消火栓的出水口安裝DATA-6242消火栓防盜水報警裝置，自動(dòng)監控消火栓用水狀態(tài)。

以上2款產(chǎn)品(見(jiàn)圖1)均已申請了發(fā)明專(zhuān)利，目前正在受理中。

2 刷卡計量取水栓監管系統

專(zhuān)用取水栓由消火栓改造而成：① 在閥桿上加裝電動(dòng)鎖止裝置(裝置利用棘輪、棘爪原理控制閥桿的旋轉，并具有開(kāi)關(guān)狀態(tài)反饋功能);② 使用DATA-6241替換原有頂部蓋帽，使用電纜與電動(dòng)鎖止裝置連接。

改造好的取水栓具備IC卡識別和刷卡解鎖功能，取水人員需使用專(zhuān)用IC卡解鎖后，才能開(kāi)閥取水。取水時(shí)，井下計量設備自動(dòng)計量取水量。

取水栓一般安裝在馬路邊，現場(chǎng)取電、布線(xiàn)很麻煩，電子設備露天使用還要防水、防潮。因此，DATA-6241采用微功耗工作模式，定時(shí)采集和傳輸數據，閑時(shí)休眠，忙時(shí)喚醒。產(chǎn)品內置4節大容量鋰電池(14AH)，能夠保證10 000次的取水動(dòng)作正常運行。設備自動(dòng)采集電池電壓，電壓過(guò)低時(shí)自動(dòng)報警。

DATA-6241采用上下兩層結構設計，上層內安裝PCB電路板及鋰電池，采用2道硅膠密封圈及多個(gè)不銹鋼螺釘緊固，防水等級達到IP68;下層采取遮罩式設計，用來(lái)保護電動(dòng)鎖止裝置，電動(dòng)鎖止裝置經(jīng)試驗可在水中可靠工作，完全適應現場(chǎng)的惡劣環(huán)境。同時(shí)DATA-6241集成了GPRS、433M和藍牙3種無(wú)線(xiàn)通信功能，充分利用各種網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢構成成套系統，并采用了獨特的防水設計，防護等級達到了IP68。

GPRS具備遠距離數據傳輸功能，可將現場(chǎng)多個(gè)傳感器的數據遠程傳輸至數據監管中心;433M具備中距離數據傳輸功能，不產(chǎn)生通訊費用，通過(guò)它可采集井下計量設備的數據，避免了布線(xiàn)的麻煩;藍牙具備短距離傳輸功能，傳輸速度快，通過(guò)手機APP可對設備進(jìn)行升級維護。

使用流程： 灑水車(chē)取水時(shí)在每個(gè)取水栓旁的閥門(mén)井內安裝計量裝置(水表或流量計)和壓力變送器。?計量裝置用來(lái)計量取水戶(hù)的單次取水量以及取水栓的瞬時(shí)、累計流量。壓力變送器用來(lái)采集管道壓力數據，它可以檢測管道是否有水以及水壓的大小，用以確定取水栓是否可以正常使用。計量裝置和壓力變送器都具備傳輸接口，能夠通過(guò)標準的4~20mA、RS485、脈沖等信號進(jìn)行數據傳輸。閥門(mén)井內另需安裝一臺IP68防護等級的RTU設備，即?DATA-7601微功耗采集終端。該設備具備多種變送器信號采集接口，還具備433M無(wú)線(xiàn)傳輸功能，能夠與井上的DATA-6241刷卡計量取水裝置進(jìn)行雙向數據傳輸。

取水人員先將車(chē)上取水帶連接至取水栓出水口，將IC卡置于取水栓的刷卡區內，這時(shí)系統會(huì )自動(dòng)驗證IC卡芯片中的身份信息，身份合法則自動(dòng)打開(kāi)電動(dòng)鎖止裝置，并通知井下DATA-7601微功耗采集終端準備采集數據。此時(shí)取水人員可使用專(zhuān)用開(kāi)閥扳手打開(kāi)取水栓閥門(mén)給車(chē)輛加水。電動(dòng)鎖止裝置延時(shí)若干秒(可設置)后自動(dòng)上鎖，但不影響取水栓的關(guān)閉，為下一次刷卡取水做好準備。取完水后，取水人員用扳手關(guān)閉取水閥門(mén)。井下DATA-7601微功耗采集終端檢測井下計量裝置沒(méi)有瞬時(shí)流量后，將此次用水數據傳輸至DATA-6241刷卡計量取水裝置，DATA-6241再通過(guò)GPRS遠程傳輸至數據監管中心，至此完成一次取水作業(yè)。刷卡計量取水栓監管系統現場(chǎng)設備以及網(wǎng)絡(luò )拓撲見(jiàn)圖2。