——基于4G/LoRa压力变送器的市政与建筑消防管网远程监控设计*
一. 消火栓管网压力监测的规范要求与现实困境
消火栓系统是建筑消防和市政消防的核心设施，管网压力是否正常直接关系到火灾发生时能否有效供水。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014要求，消火栓系统管网应保持常高压或临时高压状态，并应有压力监测装置。
然而在实际运行中，消火栓管网压力监测存在几个普遍问题：
问题一：市政消火栓分布广，人工巡检无法实时掌握状态
市政消火栓遍布城市道路两侧，数量多、分布散。传统管理方式依赖人工定期巡检，检查内容主要是外观是否完好、有无漏水，无法实时掌握管网压力状态。若某段管网因阀门误关或泄漏导致压力下降，往往要到火灾发生时才发现。
问题二：建筑室外消火栓缺乏监测，冬季冻裂隐患大
许多建筑的室外消火栓仅每年检查一次，冬季低温时管网内积水未排空，易发生冻裂。冻裂后若不及时处理，不仅造成水资源浪费，更会导致该消火栓失效。
问题三：管网末端压力易被忽视
消火栓管网末端远离水泵房，是压力最薄弱的环节。常规监测多集中在泵房出口，末端压力是否达标缺乏数据支撑。当管网有隐蔽泄漏时，末端压力下降往往最先反映问题。
问题四：数据无法远程传递，异常发现滞后
即使部分重点部位安装了压力表，多数也仅能现场读数，无法将压力数据实时传至消防控制室或管理平台。夜间或节假日发生压力异常，无法第一时间获知和处理。
二. 方案设计：无线压力变送器监测系统
针对上述问题，本方案采用无线压力变送器，实现对消火栓管网关键点压力的远程实时监测。设备集成压力测量与无线传输功能，无需额外配置传输模块。
2.1 系统架构
| 组成部分 | 设备名称 | 功能说明 |
| 现场采集层 | 无线压力变送器 | 安装于消火栓或管道取压口，内置4G/LoRawan模块直接上传数据 |
| 网络传输层 | 4G基站 / LoRawan网关 | 将数据从现场传至云端服务器 |
| 平台应用层 | 监测云平台 | 数据展示、报警推送、历史查询、巡检管理 |
2.2 设备选型
无线压力变送器（CIP系列）
| 参数 | 说明 |
| 测量原理 | 陶瓷或扩散硅传感器，感知介质压力转换为电信号 |
| 测量范围 | 常规0-1.6MPa（消火栓管网压力），可定制其他量程 |
| 传输方式 | 内置4G或LoRaWAN模块，数据直接上传 |
| 供电方式 | 内置锂电池，低功耗设计，续航3-5年（视上报频率而定） |
| 防护等级 | IP67，可适应室外安装环境 |
| 防爆等级 | Ex d IIB T4（用于化工厂等防爆区域） |
| 安装接口 | M20×1.5或G1/2螺纹，可配转接头连接消火栓 |
2.3 三类监测点位的选点原则
| 点位类型 | 安装位置 | 选点说明 | 监测目的 |
| 市政消火栓 | 消火栓本体或附近管道 | 选择主干道交叉口、重点保护区域周边的消火栓 | 掌握区域管网压力分布 |
| 建筑室外消火栓 | 建筑周边消火栓 | 每栋建筑选择1-2个代表性消火栓 | 监测建筑消防供水可靠性 |
| 管网末端 | 最不利点消火栓 | 距离水泵房最远的消火栓 | 发现隐蔽泄漏和管网阻塞 |
三. 安装方案
3.1 市政消火栓安装方式
| 安装要点 | 说明 |
| 取压位置 | 消火栓本体放水口或栓体预留取压口，也可安装在附近管道阀门井内 |
| 设备固定 | 变送器通过专用支架固定在消火栓旁，或安装在保护箱内 |
| 天线处理 | 确保天线朝上，不被金属遮蔽，保证4G信号接收 |
| 防撞保护 | 路边安装需考虑防撞措施，如加装保护罩或选择稍远离路边的位置 |
| 防盗设计 | 采用防盗螺栓或加装锁具，防止设备被盗 |
3.2 建筑室外消火栓安装方式
| 安装要点 | 说明 |
| 取压位置 | 消火栓放水口或栓体侧面取压口 |
| 设备固定 | 变送器直接拧在取压口上，或通过短管引出后固定 |
| 防冻处理 | 北方地区需考虑冬季防冻，设备本体工作温度需满足要求 |
| 美观考虑 | 可选择与建筑外观协调的保护箱，将设备隐蔽安装 |
3.3 管网末端安装方式
| 安装要点 | 说明 |
| 取压位置 | 末端消火栓或末端试水装置接口 |
| 设备固定 | 可永久安装，也可采用快速接头方式定期巡检时临时连接 |
| 信号测试 | 安装前确认该位置4G信号强度，弱信号区域可加外置天线 |
四. 监测内容与报警策略
4.1 监测参数
| 参数 | 说明 | 作用 |
| 实时压力 | 当前管网压力值（MPa） | 掌握管网压力状态 |
| 电池电量 | 设备剩余电量 | 及时提醒更换电池 |
| 信号强度 | 无线通讯信号强度 | 判断通讯信号是否良好 |
4.2 报警阈值设置（参考）
| 报警类型 | 阈值设置 | 处理建议 |
| 超低压力 | 低于0.2MPa（常高压系统） | 检查水泵是否启动、阀门是否误关 |
| 超压报警 | 高于1.2MPa（视系统设计） | 检查减压阀是否失效 |
4.3 数据上报策略
| 上报模式 | 设置建议 | 目的 |
| 定时上报 | 4-6次/小时 | 常规监测，记录历史数据 |
| 报警上报 | 触发报警阈值时立即上报 | 第一时间发现隐患 |
五. 方案优势
优势一：免布线，快速部署
无需破路挖沟、无需敷设电缆，设备安装后即可使用。单个消火栓的安装可在30分钟内完成，适合大规模快速部署。
优势二：实时监控，隐患早发现
管理人员通过电脑或手机随时查看管网压力分布，不再依赖人工巡检。压力异常即时推送，可在火灾发生前发现管网故障。
优势三：历史数据可追溯
平台自动存储压力数据，可生成日、周、月趋势曲线。冬季可重点监测夜间低温时段压力变化，发现冻裂隐患。
优势四：分区管理，重点突出
可根据市政道路、建筑区域、工业园区等划分监测分区，每个分区设置不同报警阈值和管理人员，实现精细化管理。
优势五：电池供电，维护成本低
内置锂电池续航2-3年，无需现场取电。设备IP67防护，可适应室外雨淋、日晒环境。
优势六：扩展灵活
可从重点区域试点开始，后续逐步扩展至全部消火栓。同一平台可同时接入压力、液位、流量等多种监测设备。
六. 选型与安装注意事项
第一，量程选择。
根据管网设计压力选择合适量程。常高压消火栓系统压力通常为0.7-1.2MPa，建议选用0-1.6MPa量程，预留余量。
第二，取压口选择。
优先选择消火栓本体预留取压口，若无预留口，可在放水口加装三通，不影响消火栓正常使用。
第三，天线信号。
安装前用手机测试该位置4G信号强度。弱信号区域可选用外置吸盘天线，将天线引至信号较好位置。
第四，冬季防冻。
北方地区需确认设备工作温度范围（ZR-WP系列工作温度-20℃～70℃，可定制低温型号）。设备内若有残留水可能结冰损坏传感器，安装时应注意排空。
第五，防盗防破坏。
路边安装建议加装防盗保护罩，选用专用工具才能拆卸的螺栓。重要区域可加装振动报警，设备被撬动时触发报警。
第六，定期巡检。
虽为无线监测，建议每半年进行一次现场巡检，检查设备外观、电池电量、取压口有无堵塞。
七. 适用场景
- 市政消火栓：城市道路两侧消火栓压力监测
- 住宅小区：小区室外消火栓压力监测
- 工业园区：厂区消火栓管网压力监测
- 化工园区：防爆区域消火栓压力监测
- 大型商业综合体：建筑周边消火栓压力监测
- 文物古建：不宜布线区域的消防管网监测
