——基于4G/LoRawan一体式投入式液位计的消防水源远程监控设计
一. 消防水源监测的规范要求与现实困境
消防高位水箱和地下水池是建筑消防供水的核心水源。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014要求，消防水池和高位消防水箱均应设置液位显示装置，并应有最高和最低报警水位，信号应传至消防控制室。
然而在实际运行中，这两类消防水源的液位监测存在一些共性问题：
问题一：巡查依赖人工，隐患难以及时发现
多数建筑仅配置就地液位计，需要物业人员定期巡查。以屋顶水箱为例，每天爬楼查看水位尚可坚持，但地下水池需要下池检查，容易被忽视。若补水阀门故障未及时发现，水箱或水池干涸时消防用水将“无源可取”。
问题二：布线改造成本高
从屋顶或地下水池到消控室敷设线缆，需要穿墙打孔、桥架敷设，施工难度大、费用高。尤其对于已建成建筑，这种改造往往因为成本问题被搁置。
问题三：高低水位报警无法远程传递
即使安装了液位计，多数也仅能现场指示，无法将报警信号实时传递至值班人员手机或消控室大屏。夜间或节假日发生缺水，往往要到次日巡查才能发现。
二. 方案设计：一体式无线投入式液位计监测系统
针对上述问题，本方案采用一体式无线投入式液位计，实现对高位水箱和地下水池液位的远程实时监测。设备集成液位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 | 一体式无线投入式液位计 | 探头沉入水中，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 |
2.2 设备选型
一体式无线投入式液位计（CIY系列）
测量原理：静压测量，探头沉入水中，感知液体压力换算液位高度
传输方式：内置4G或LoRaWAN模块，数据直接上传，无需外接传输设备
供电方式：内置锂电池，低功耗设计，续航2-3年（视上报频率而定）
防护等级：探头IP68（可长期浸水），壳体IP65以上
安装方式：从水箱/水池顶部检修口放入，探头沉至池底上方适当位置
三. 两类场景的安装方案
3.1 地下消防水池安装方案
地下水池通常位于建筑地下室或室外埋地，特点是深度大、环境潮湿、光照不足。
| 安装要点 | 说明 |
| 探头位置 | 沉至池底上方约30cm处，避开池底淤泥沉积区 |
| 线缆固定 | 探头线缆沿池壁固定，防止水流冲击导致摆动 |
| 天线处理 | 水池位于地下室深处时，可将天线引出至检修口上方 |
| 壳体位置 | 变送器壳体安装在池顶检修口附近，便于检修 |
| 防水密封 | 池顶穿线处做好防水密封，防止潮气渗入 |
3.2 屋顶高位水箱安装方案
屋顶水箱位于建筑顶部，特点是位置高、冬季可能低温、需防雷。
| 安装要点 | 说明 |
| 探头位置 | 水箱顶部人孔放入，探头沉至距箱底30cm处 |
| 防冻处理 | 北方地区水箱应有保温措施，探头选用耐低温型号 |
| 防雷措施 | 设备外壳可靠接地，电源及信号线加装防雷模块 |
| 壳体位置 | 变送器壳体安装在水箱间墙壁上，避免日晒雨淋 |
| 天线方向 | 天线垂直向上，确保4G信号最佳接收 |
四. 监测内容与报警策略
4.1 监测参数
| 参数 | 说明 | 作用 |
| 实时液位 | 当前水位高度（米） | 掌握当前储水量 |
| 水位变化量 | 水位增加或减少的差值 | 实时判断水位是否变化 |
| 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 | 掌握当前信号强度 |
4.2 报警阈值设置（参考）
| 报警类型 | 阈值设置建议 | 处理建议 |
| 高水位 | 有效水深的90% | 正常补水停止位置 |
| 低水位 | 有效水深的20% | 提醒检查补水系统 |
4.3 数据上报策略
| 上报模式 | 设置建议 | 目的 |
| 定时上报 | 每4~6小时上报1次 | 常规监测，记录历史数据 |
| 变化上报 | 液位变化超过设定值时立即上报 | 捕捉异常波动 |
| 报警上报 | 触发高低水位时立即上报 | 第一时间发现隐患 |
五. 方案优势
优势一：一体式设计，简化安装
设备集成液位测量与无线传输，无需额外配置传输模块，现场安装更简单。从水箱/水池顶部检修口放入探头，固定壳体即可完成部署。
优势二：免布线，快速部署
无需穿墙打孔、无需敷设电缆，尤其适合已建成建筑的消防整改项目。单点安装通常可在1小时内完成。
优势三：实时监控，隐患早发现
值班人员通过电脑或手机随时查看水箱、水池水位，不再依赖人工巡检。低水位报警即时推送，避免水源干涸而不知。
优势四：数据留存，有据可查
平台自动存储历史水位数据，可查询任意时段的变化曲线。消防检查时可提供连续运行记录，证明消防水源始终处于有效状态。
优势五：电池供电，无需外接电源
屋顶水箱和地下水池附近通常无现成电源，锂电池供电方案解决了取电难题，续航3-5年，维护成本低。
六. 选型与安装注意事项
第一，量程选择。
根据水箱或水池的实际深度选择量程，建议量程比实际水深大10%-20%，预留安全余量。
第二，探头防淤。
探头应安装在距池底30cm以上位置，避免被淤泥覆盖影响测量。若水池淤泥严重，可考虑将探头安装在保护管内。
第三，天线位置。
地下水池若位于地下室深处，4G信号可能较弱。可将天线引出至检修口上方，或选用外置吸盘天线。
第四，冬季防冻。
北方地区屋顶水箱间冬季温度可能低于-20℃，需确认设备工作温度范围（CIY1系列工作温度-20℃～70℃，特殊情况可定制）。
第五，定期巡检。
虽为无线监测，建议每年进行一次现场巡检，检查探头是否被污物覆盖、电池电量是否充足。
七. 适用场景
高层建筑：屋顶消防水箱液位监测
住宅小区：地下消防水池液位监测
商业综合体：多处消防水源集中监测
工业园区：分散的消防水池远程监控
老旧小区改造：无法布线情况下的消防整改
