阅读说明：本技术 基于霍尔效应的灭火器气压监测系统及其工作方法 (Fire extinguisher air pressure monitoring system based on Hall effect and working method thereof ) 是由 王波 杜飞飞 雷雨 王高峰 周严 于 2020-04-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于霍尔效应的灭火器气压监测系统及其工作方法,该系统包括带有气压表的灭火器、气压监测装置、网关以及服务器,所述灭火器的气压表的指针为磁针,所述气压监测装置包括MCU以及与MCU连接的至少一个霍尔元件,所述霍尔元件位于气压表的指针附近,所述MCU中存储有霍尔元件输出信号与灭火器气压之间的对应关系表,所述MCU用于捕获霍尔元件的输出信号并查找霍尔元件输出信号与灭火器气压之间的对应关系表得出相应的灭火器气压值并通过网关传递给服务器。本发明采用线性霍尔技术,无需在灭火器上增加额外的导气孔,结构上改动较小,对目前所有类型的灭火器都可以兼容,外观基本和传统的灭火器设备相差不大,不影响操作的流畅性。(The invention provides a fire extinguisher air pressure monitoring system based on a Hall effect and a working method thereof, the system comprises a fire extinguisher with an air pressure gauge, an air pressure monitoring device, a gateway and a server, a pointer of the air pressure gauge of the fire extinguisher is a magnetic needle, the air pressure monitoring device comprises an MCU and at least one Hall element connected with the MCU, the Hall element is positioned near the pointer of the air pressure gauge, a corresponding relation table between Hall element output signals and fire extinguisher air pressure is stored in the MCU, and the MCU is used for capturing the output signals of the Hall element and searching the corresponding relation table between the Hall element output signals and the fire extinguisher air pressure to obtain corresponding fire extinguisher air pressure values and transmitting the fire extinguisher air pressure values to the server through the gateway. The linear Hall technology is adopted, additional air guide holes do not need to be added on the fire extinguisher, the structural change is small, the linear Hall technology is compatible with all types of fire extinguishers at present, the appearance basically has little difference with that of the traditional fire extinguisher equipment, and the smoothness of the operation is not influenced.)

基于霍尔效应的灭火器气压监测系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及消防领域，尤其涉及一种基于霍尔效应的灭火器气压监测系统及其工作方法。

背景技术

传统灭火器只能通过气压表来判断设备气压是否正常，气压监测只能通过定期人员巡检，不利于统一管理，且难以确定灭火器装置的状态，

目前已经出现了一种智能灭火器的位置和气压上报的设备，该设备在灭火器上增加了气压检测装置，需要设计复杂的导气结构配合压力传感器，有的还增加了防晃动装置，最后数据通过无线设备传到服务器。该种灭火器气压监测方式存在以下缺陷：

(1)兼容性差：目前市面上常用的灭火器有干粉型和水剂型，由于现有的气压检测装置采用半导体设计，目前只能兼容干粉型；

(2)结构复杂：为了适配气压芯片，需要设计特殊结构进行气体导流，存在漏气的风险；

(3)成本高：复杂的结构设计和集成电路导致成本远高于灭火器本身。

(4)外观改动较大：目前为了满足两年的维保要求，气压检测和数据上传的要求使设备体积较大，有可能影响灭火器的正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于霍尔效应的灭火器气压监测系统及其工作方法，旨在用于解决现有的灭火器气压监测方式兼容性差、结构复杂、成本高以及外观改动较大的问题。

本发明是这样实现的：

一方面，本发明提供一种基于霍尔效应的灭火器气压监测系统，包括带有气压表的灭火器、气压监测装置、网关以及服务器，所述灭火器的气压表的指针为磁针，所述气压监测装置包括MCU以及与MCU连接的至少一个霍尔元件，所述霍尔元件位于气压表的指针附近，所述MCU中存储有霍尔元件输出信号与灭火器气压之间的对应关系表，所述MCU用于捕获霍尔元件的输出信号并查找霍尔元件输出信号与灭火器气压之间的对应关系表得出相应的灭火器气压值并通过网关传递给服务器。

进一步地，所述霍尔元件具有三个且沿以气压表中心为圆心的一段圆弧等间隔布置，位于中间的霍尔元件正对于灭火器标准气压时气压表指针所指的方向。

进一步地，位于两端的两个霍尔元件与气压表中心的连线之间所成的夹角不超过90度。

进一步地，三个所述霍尔元件均位于气压表表头内部。

进一步地，所述气压监测装置还包括PCB板以及电源控制开关，所述霍尔元件、MCU以及电源控制开关均位于所述PCB板上，所述电源控制开关与所述霍尔元件以及MCU连接。

进一步地，一定区域内的多个气压监测装置共用一个网关。

另一方面，本发明还提供一种如上述的基于霍尔效应的灭火器气压监测系统的工作方法，包括以下步骤：

(1)初始化完成后，MCU启动定时查询任务，同时启动系统供电，延时一段时间后，采集三路霍尔元件输出的PWM数据，每路采集固定时间；

(2)MCU捕获三路霍尔元件输出的PWM数据后形成一个6字节的结果数据，每组数据的第一个数据表示平均值，第二个数据表示方差；

(3)MCU根据6字节的结果数据通过查询霍尔元件输出信号与灭火器气压之间的对应关系表完成灭火器气压值的读取；

(4)MCU分析灭火器气压值是否在正常范围内，如果不正常则继续判断是欠压还是过压；

(5)MCU将分析结果通过网关传递给服务器；

(6)MCU返回定时查询，等待下一个查询周期。

进一步地，还包括：MCU返回定时查询的同时关闭系统供电，进入低功耗，直至下一个查询周期再启动系统供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种基于霍尔效应的灭火器气压监测系统及其工作方法，采用线性霍尔技术，无需在灭火器上增加额外的导气孔，结构上改动较小，对目前所有类型的灭火器都可以兼容，只需灭火器设备具有压力表即可；本发明灭火器外观基本和传统的灭火器设备相差不大，而且完全不影响操作的流畅性；目前灭火器气压监测系统的主要的成本是结构和通信模块，采用了本发明后，结构简易，且一定区域内的多个气压监测装置共用一个网关，可以大幅消减通信模块的成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于霍尔效应的灭火器气压监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的气压表表头结构示意图；

图3为本发明实施例提供的霍尔元件安装示意图；

图4为本发明实施例提供的霍尔元件输出PWM波形示意图；

图5为本发明实施例提供的霍尔元件电路图；

图6为本发明实施例提供的MCU电路图；

图7为本发明实施例提供的电源供电部分电路图；

图8为本发明实施例提供的基于霍尔效应的灭火器气压监测系统的工作流程图；

图9为本发明实施例提供的霍尔元件输出信号与灭火器气压之间的对应关系表。

附图标记说明：1-气压监测装置、11-MCU、12-霍尔元件、13-电源控制开关、2-网关、3-服务器、4-气压表、41-指针。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于霍尔效应的灭火器气压监测系统，包括带有气压表4的灭火器、气压监测装置1、网关2以及服务器3，所述灭火器的气压表4的指针41为磁针，具体可直接将传统灭火器气压表的指针改为磁针；所述气压监测装置1集成安装在灭火器上，具体安装在灭火器气压表4的表头位置，该气压监测装置1包括MCU 11以及与MCU11连接的至少一个霍尔元件12，所述霍尔元件12位于气压表4的指针41附近，当灭火器气压发生变化时气压表4指针41产生转动，引起霍尔元件12周围磁场发生变化，霍尔元件12的输出信号也发生相应变化，具体地，霍尔元件12输出的pwm波形(参见图4所示)占空比是正比磁场强度的，因此可通过霍尔元件12输出的pwm波形占空比与磁场强度之间的关系以及磁场强度与气压表4指针41转动角度之间的关系在一定误差范围内得出正确的灭火器气压值；所述MCU 11中存储有霍尔元件12输出信号与灭火器气压之间的对应关系表，该对应关系表可提前通过实验测试获得，所述MCU 11用于捕获霍尔元件12的输出信号并查找霍尔元件12输出信号与灭火器气压之间的对应关系表得出相应的灭火器气压值并通过网关2传递给服务器3，实现对灭火器气压的远程监测。

如图2所示，本优选实施例中，所述霍尔元件12具有三个且沿以气压表4中心为圆心的一段圆弧等间隔布置，位于中间的霍尔元件12正对于灭火器标准气压(M＝1.2Mp)时气压表4指针41所指的方向，方便检测出灭火器气压是否在正常范围内，另外两个霍尔元件12分别设置于中间霍尔元件12的两侧，方便检测出灭火器气压是欠压还是过压，霍尔元件12位置要配合气压表4结构安装，满足霍尔元件12表面垂直磁场，参见图3所示。在其他实施例中，霍尔元件12也可以只设置一个或者两个，也可以大于三个，可根据实际需求进行设置。优化本实施例，位于两端的两个霍尔元件12与气压表4中心的连线之间所成的夹角不超过90度，使得位于两端的两个霍尔元件12与标准气压时气压表4指针41距离不会太远，从而当灭火器气压变化不大时，也能够检测出磁场变化。进一步优选地，三个所述霍尔元件12均位于气压表4表头内部，防止因气压表4外壳隔在气压表4指针41与霍尔元件12之间从而对磁场接收产生干扰。

所述气压监测装置1还包括PCB板以及电源控制开关13，所述霍尔元件12、MCU 11以及电源控制开关13均位于所述PCB板上，所述电源控制开关13与所述霍尔元件12以及MCU11连接，通过MCU 11控制电源控制开关13的开闭，从而在非采集时间段内可以关闭系统供电，进入低功耗，以节约电能。气压监测装置1的具体电路如图5-7所示，其中图5为霍尔元件12的电路图，U4、U7、U8为主要的线性霍尔元件12；图6为主控MCU 11的电路图，所有的逻辑和控制算法都由MCU 11完成；图7为电源供电部分的电路图，完成系统的供配电，Q1为电源控制开关13。

本发明的基于霍尔效应的灭火器气压监测系统不需要每个气压监测装置1都可以直接连接外网，而是一个小型区域的多个气压监测装置1共享一个网关2，这样不仅可以降低单个设备的成本而且还有效的提高了通信能力。

如图8所示，本发明实施例还提供一种如上述的基于霍尔效应的灭火器气压监测系统的工作方法，包括以下步骤：

(1)初始化完成后，MCU 11启动定时查询任务，同时启动系统供电，延时一段时间后，采集三路霍尔元件12输出的PWM数据，每路采集固定时间；

(2)MCU 11捕获三路霍尔元件12输出的PWM数据后形成一个6字节的结果数据，每组数据的第一个数据表示平均值，第二个数据表示方差；

(3)MCU 11根据6字节的结果数据通过查询霍尔元件12输出信号与灭火器气压之间的对应关系表(参见图8所示)完成灭火器气压值的读取；

(4)MCU 11分析灭火器气压值是否在正常范围内，如果不正常则继续判断是欠压还是过压；

(5)MCU 11将分析结果通过网关2传递给服务器3；

(6)MCU 11返回定时查询，等待下一个查询周期。

优选地，该方法还包括：MCU 11返回定时查询的同时关闭系统供电，进入低功耗，直至下一个查询周期再启动系统供电，从而节约电能。

综上所述，本发明实施例提供的这种基于霍尔效应的灭火器气压监测系统及其工作方法，采用线性霍尔技术，无需在灭火器上增加额外的导气孔，结构上改动较小，对目前所有类型的灭火器都可以兼容，只需灭火器设备具有压力表即可；本发明灭火器外观基本和传统的灭火器设备相差不大，而且完全不影响操作的流畅性；目前灭火器气压监测系统的主要的成本是结构和通信模块，采用了本发明后，结构简易，且一定区域内的多个气压监测装置1共用一个网关2，可以大幅消减通信模块的成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。