基于移动通信技术的用水流量采集模块设计_姜汉卿.pdf

216 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月Applications创新应用涡轮式流量计。电磁流量计是应用电磁感应原理，根据水流通过磁场时产生感应电势，通过系数换算后来采集消防用水流量，其主要特点是无阻碍流动的部件，不会造成水泵的压力损失，主要用于大口径的消防泵。差压式流量计其主要工作原理是水通过节流装置后，由于管径收缩，根据伯努利原理，可以得出上、下游两侧产生的静压力差，通过系数换算可以推导出压差与流量之间的关系，少部分消防车可见到此类传感器。涡轮式流量计的工作原理是当水流流过传感器时带动叶轮旋转，由于叶片切割磁场，导致磁通量发生周期性变化，而产生电脉冲信号，电脉冲信号的频率与流量成正比，通过脉冲系数换算可以得到水流流量，普遍用于消防车泵管的流量检测，包括当前国内消防车使用的美国大力泵、苏州捷达消防车泵等，基本都采用此类流量传感器，是最常见的消防用水流量采集方式。现有消防用水采集方式的缺陷。当前消防用水流量采集虽然已经从无到有，并逐步被重视，但是缺陷依然比较明显：（1）效率低下。目前部分消防车安装有流量传感器，但是仅有本车的数据，在大量消防车参战时，总流量还需经过统计相加所得，不方便现场指挥部决策和后方指挥中心调度。（2）数据不准确。由于消防车更新换代速度慢，0 引言随着移动通信技术的发展，为消防救援队伍处置各类灾害事故提供了便利，火场供水是灭火救援的关键环节，也是长期困扰的一个问题。运用移动通信技术可将火场消防用水的相关数据采集并传输到指挥中心和现场指挥部，辅助火场调水供水，提升火场调水供水的科学性，确保消防用水充足。1 研究背景随着各项技术的应用，当前消防救援队伍配备的装备水平较以往越来越智能，救援现场消防用水流量的采集也在逐步推广。但就现阶段而言，距离灭火救援现场指挥的实际需要还有差距。实时掌握灭火救援现场的消防用水流量，有助于现场指挥员了解当前用水强度，方便指挥员掌控灭火进度，为现场采取何种灭火方式提供决策辅助，同时也有助于指挥中心根据现场的用水强度，及时调动力量进行供水。2 救援现场消防用水流量采集的状况现有的消防用水流量采集方式。目前，各级消防救援队伍消防用水流量的采集，主要方式为消防车自带的流量传感器直接采集和通过一些数据间接计算所得。流量传感器采集。消防车泵上安装的常用流量传感器主要是电磁流量计、差压式流量计和作者简介：姜汉卿，衢州市消防救援支队柯山大队；研究方向：计算机与通信技术应用。收稿日期：2022-05-07；修回日期：2022-12-22。摘要：阐述基于移动通信技术的消防用水流量采集模块的设计原理、设计架构、信息换算和基本功能，并且从消防供水调水和辅助指挥系统，探讨移动通信技术在消防用水流量采集模块中的应用趋势。关键词：移动通信，用水流量，采集模块，设计架构。中图分类号：TN929.5 文章编号：1674-2583(2023)01-0216-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.01.097文献引用格式：姜汉卿.基于移动通信技术的用水流量采集模块设计J.集成电路应用,2023,40(01):216-217.基于移动通信技术的用水流量采集模块设计姜汉卿（衢州市消防救援支队柯山大队，浙江 324012）Abstract This paper expounds the design principle,design architecture,information conversion and basic functions of the fire water flow acquisition module based on mobile communication technology,and discusses the application trend of mobile communication technology in the fire water flow acquisition module from the perspective of fire water supply and water transfer and auxiliary command system.Index Terms mobile communication,water flow,acquisition module,design architecture.Design of Water Flow Acquisition Module Based on Mobile Communication TechnologyJIANG Hanqing(Keshan Brigade of Quzhou Fire Rescue Detachment,Zhejiang 324012,China.)Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月 217早期采购的消防车没有自带流量传感器，计算流量时仍然以统计为准，致使得到的流量数据不准确。（3）数据无法传输。当前流量传感器采集的流量数据不能通过移动通信技术传输至现场指挥部和后方指挥中心，需要人工播报。3 基于移动通信技术的消防用水流量采集模块设计基于移动通信技术的消防用水流量采集模块的设计原理。结合当前消防救援队伍配备的消防车安装的流量传感器绝大多数为涡轮式流量计的实际，以涡轮式流量计为基础，将采集到的电脉冲信号经过流量积算仪换算后，将换算得到的数据基于移动通信技术传输至各级指挥中心、现场指挥部和各级指挥员的终端上，并经再次处理后，最终以数字的形式呈现。基于移动通信技术的消防用水流量采集模块的设计架构。基于移动通信技术的消防用水流量采集模块的设计架构主要围绕涡轮流量计、流量积算仪和移动通信技术进行设计，实现灭火救援现场用水流量实时传输至指挥中心、现场指挥部和各级指挥员移动终端，为现场消防用水提供数据支撑，辅助各级指挥。涡轮流量传感器脉冲信号的转换。水流流经传感器壳体，带动叶轮转动，转动的叶轮切割传感器的磁场，磁通量发生周期性的变化，产生电脉冲信号，经放大后，形成矩形脉冲波，流量Q与脉冲频率f成正比，在一定的流量范围内，脉冲频率f与流经传感器的流量Q成正比，流量方程为：Q=f/x。每台传感器的仪表系数x由制造厂填写在检定证书中。但是，由于当前部分消防车安装的高压泵为美国大力泵，一体安装的流量传感器，其仪表系数出于商业保密考虑无法得知，另一部分国产消防车泵一体安装的流量传感器，没有单独的检定证书，导致绝大多数消防车流量传感器的仪表系数无从得知。通过消防车泵一体安装的涡轮流量计，测量多组脉冲频率和流量的数据，通过散点图法来判断变量之间的线性比例关系，即可得到传感器的仪表系数。基于移动通信技术的消防用水流量采集模块实现的基本功能。（1）消防车出水流量本地查看的功能。（2）流量数据无线传输的功能。（3）流量数据公式编辑运算功能。（4）流量数据存储和历史查询的功能。（5）传感器仪表系数编辑功能。4 移动通信技术在消防领域的应用趋势目前，移动通信技术正从4G逐步向5G迈进，随着5G“大带宽、低延时、广连接、数据承载能力强”的网络特性进一步释放，移动通信技术在消防领域的应用发展前景将越来越广阔，主要会向着以下几个方向发展。消 防 救 援 作 战 模 式 更 智 能 化。随 着 消 防“5G+”的不断发展，新型的作战模式将应运而生，受当前主流4G网络的影响，消防救援队伍在救援现场经常遇到基础通信网络覆盖不全、运行不稳，部分网络数据承载能力不能满足救援现场的需要。5G的发展为未来消防救援无人化、智能化、可视化提供了网络基础，特别是各类型消防机器人、救援无人机、消防机器狗等智能化设备的应用和智能指挥平台的开发，结合5G网络强大的数据承载能力，未来的消防作战模式不管是侦察、救援、指挥还是调度，现代会的智能设备和系统的参与率将越来越高，对移动通信技术的要求也将越要越高。消防数据信息共享更便捷。现如今，移动通信技术已经应用到消防许多领域，如单兵图传设备、音视频布控球、图传无人机、移动指挥终端等都是基于移动通信技术的发展逐步走向成熟，包括消防物联网系统的底层技术同样基于移动通信技术的普及，随着移动通信技术的进一步发展，5G技术将是移动通信技术的下一个发展方向。“强带宽、速度快、延时低、数据承载强“等这些特点，将会使移动通信技术能够承载更多的消防数据，为智慧消防提供技术支撑，通过实时、标准、准确、海量的数据实现对覆盖区域的动态监控，提高消防运转效率。借助于移动通信技术的发展，消防数据的信息共享将会越来越便捷、全面。移动式指挥中心功能更完善。当前全国各级消防救援队伍都在大力发展移动式指挥中心，是当前消防救援队伍靠前指挥和快速机动的迫切需要。有线通信因其局限性太大，不能满足实际救援中“指战员走到哪、网络通到哪”的需要。未来，移动通信技术的发展将使无线通信越来越可靠，特别是为移动式指挥中心的发展带来了契机，随着移动通信技术的进一步发展，强大的数据承载能力和高带宽，将使移动式指挥中心摆脱当前数据传输慢、系统承载少、网络不稳定、数据延迟等缺点，届时各类网络资源占用较大的信息系统和数据将会在移动指挥中心上安装和运用，各类智能化设备将在移动指挥中心部署，移动指挥中心的功能将更完善，为现场指挥部的搭建提供便利。5 结语基于移动通信技术的消防用水流量采集模块，将有效弥补当前消防救援队伍在灭火救援现场消防用水缺少统筹的问题，精准的、及时的流量数据采集和实时传输将为各类救援现场消防供水调水，提供更加可靠的数据支撑。参考文献1 赵雨昕,孙鹏举.浅谈5G技术在消防救援队伍信息化建设中的应用J.数字通信世界,2019(04):37+49.