[发明专利]一种室外消火栓监控系统及其检测方法

权利要求书

1.一种采用室外消火栓监控系统进行检测的方法，其特征在于，所述检测方法包括：

一、测量模块采用微型涡轮流量计对大口径的消火栓腔体管道截面部分区域进行测量，利用流量倍乘法原理，并基于区域面积与整个截面面积的比例，将测量结果进行流量倍乘，实现整个管道截面的流量测量计算；

二、通讯模块采用物联网端口分散报数的方法实现消火栓物联网端口有序报数；

三、数据管理及数据分析模块采用基于机器学习的异常检测算法和聚类分析算法对数据进行分析；建立用水统计模型、维修状况统计模型、人为因素破坏统计模型、救援维修时效统计模型，实现采集数据的直观分析；

四、测量模块采用阀门开闭传感器，其中智能电子锁处于常闭状态时，保证消火栓的消防水出口闭合，为水资源提供有效的安全保护；通过电子钥匙进行远程控制，控制方式如下：电子钥匙的授权用户通过终端访问模块查看电子锁状态，并发出开锁或关锁请求；请求数据经云平台验证审核处理后，发送至消防栓本体监控系统；请求数据由消火栓本体的控制模块处理后，控制智能电子锁，完成电子锁快速开启和关闭，实现阀门的快速操控，避免用水延误；步骤二中，所述消火栓物联网端口有序报数是针对各消火栓终端设备，利用各个终端设备号N及所设定的报数周期T_报数，消火栓设备的控制器通过计算式：t_报数＝N％(60·T_报数)，获得以分钟为单位的设备报数时间t_报数，其中T_报数为以小时为单位的报数周期，通过计算式实现该设备与其他终端设备有效地均匀分散到报数周期上，实现消火栓物联网端口有序报数；

所述消火栓物联网端口有序报数方法执行以下操作：将接收到的新设定的报数周期数据和录入的设备号信息与原始数据进行对比；存在数据更改的情况下，将更改数据存档，并进行新的端口报数时间确定；将新的报数时间替换预设报数时间；以此完成报数时间的更新，并投入到设备报数过程中使用；

所述微型涡轮流量计测量区域面积为测量位置处消火栓管道截面积的1/n，基于微型流量计测量获得的区域流量值Q_l，通过计算式：Q_t＝n·Q_l，计算得到整个消火栓管道内的水总流量Q_t；

所述监控系统包括测量模块、控制模块、通讯模块、供电模块、数据管理及数据分析模块、终端访问模块；所述测量模块、控制模块、通讯模块及供电模块集成安装于消火栓终端设备本体；所述测量模块包括检测消防水压的压力传感器、检测及防止消火栓阀门异常开启的阀门开闭传感器、检测消防水用水的流量传感器、检测消火栓倾斜的倾角传感器、检测盖帽开闭的磁力传感器及检测消火栓被遮蔽状态的两个光敏传感器，以实现消火栓状态的全面准确监控；

所述控制模块包括单片机；通讯模块包括NB-IOT通讯设备；数据管理及数据分析模块包括云端服务器；终端访问模块包括WEB终端和APP终端；所述供电模块分别与测量模块、控制模块、通讯模块连接；云端服务器与NB-IOT通讯设备远程通讯连接；同时云端服务器分别连接WEB终端和APP终端；

所述流量传感器采用微型涡轮流量计，微型涡轮流量计安装于消火栓体内，位于整个消火栓管道的中游偏下游位置，并固定于消火栓体内芯杆周围；

所述阀门开闭传感器主体包括检测消火栓阀门开启的阀门微动传感器和防止消火栓阀门非法开启的智能电子锁。

2.如权利要求1所述的一种采用室外消火栓监控系统进行检测的方法，其特征在于，所述基于机器学习的异常检测算法采用Isolation Forest算法异常检测模型对测量模块采集的数据进行分析；测量模块的多个传感器在同一时刻获得的检测数据作为输入特征向量的多个特征维度，建立基于Isolation Forest算法异常检测模型，实现对消火栓状态微小异常变化精准检测；Isolation Forest异常检测模型将定期依据云端数据库异常样本的变化进行模型更新，实现异常检测精度快速有效提升。

3.如权利要求1所述的一种采用室外消火栓监控系统进行检测的方法，其特征在于，所述聚类分析算法采用基于Kmeans的消火栓特征聚类分析方法对消火栓进行聚类；基于存储数据，利用统计模型对各消火栓行为进行分析。