CN102881120A - 一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，包括有至少一个气体传感器、微处理器以及受微处理器控制的执行控制机构，其中，每个气体传感器均通过阻值/电压转换电路与所述的微处理器连接，微处理器预存有气体传感器的特性曲线及可燃气体报警浓度值；微处理器以洁净的空气作为基准，将从阻值/电压转换电路接收到的电压信号与预存的特性曲线电压值进行对比，确定并存储作为气体传感器对应的报警阈值。本发明具有不需要进行可燃气体报警浓度的测试、生产效率更高、无污染、使用更方便的优点。

Description

一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及燃气泄漏报警装置领域，特别是智能燃气泄漏报警控制器，具体的说，是一种具有报警阈值能自动校准报警浓度值的智能燃气泄漏报警控制器 。
背景技术
目前，已知的燃气泄漏报警控制器一般是采用模拟电路结构，它根据传感器的电导率随着空气中的可燃气体浓度的增加而增大。将电导率的变化转换为可燃气体浓度相对应的输出信号，气体传感器接触到不同浓度的可燃气体时会改变电阻值的特征来实现的。
附图2将气体传感器和一可变电阻分别接入比较器的两输入端，通过比较气体传感器两输入端的电压，进而发出电平的报警信号。附图2是现有技术的气体传感器基本调试电路，这种调试电路已成为气体传感器规范化的模式电路，图中RL即负载可变电阻，是用来调节可燃气体的报警的阻值；可燃气体的报警设定值在国家标准中规定低限设定在1%LEL～25%LEL，高限设定在50%LEL；一般生产企业都会取其1%LEL～25%LEL的中间值，例如取值在5%LEL±3% LEL，这就须将RL负载可变电阻调节到5%LEL的报警设定值(±3% LEL)上。用什么方法才能将RL负载可变电阻调节到5%LEL的报警设定值上？目前被广泛釆用的就是将燃气泄漏报警控制器放入到一个透明密闭的箱式容器中(参见附图3)，然后从“0”值开始由微量注气机(3)慢慢地向箱体内注入可燃气体，直到红外气体浓度测试仪(5)的数显屏所指的气体浓度达到设定的5%LEL时，然后用密封螺丝刀(7)将RL负载可变电阻调节到报警为止，然后打开容器盖排放掉容器中的可燃气体，再从新从“0” 开始慢慢地注入可燃气体进行复检，看气体浓度是否仍在5%LEL时报警，如果报警误差过大超过了“±3% LEL”，必须从新调整RL负载可变电阻，如此反复的充放气的调试多次后才能达到产品报警正确合格的要求。
目前我国生产的燃气泄漏报警控制器的电路结构基本都是这种类型，它的报警浓度值调整工艺复杂烦琐，且燃气泄漏报警控制器稳定性差，产品生产速度缓慢，产品产量低、劳动力投入成本高。而且在整个调试过程中每调试一次容器中的燃气就要排放掉一次，如此多次反复调试，多次排放既浪费燃气又污染环境，而且对调试人员身体有一定的影响，可燃气体包括天然气(甲烷)、液化石油气为使人缺氧中毒，人工煤气中的一氧化碳对人体内的血红蛋白有杀伤作用。工厂对高浓度的可燃气体的存储自然会有不安全的隐患。
因此，本发明人在之前设计出一种智能燃气泄漏报警控制装置，它包括微处理器及气体传感器等，在进行设置时，将标定报警浓度的可燃气体直接注入到气体传感器中，气体传感器通过电路将该浓度的阻值发送给微处理器，微处理器将该阻值存储后就完成设置，此后，若内置气体传感器再次接触到可燃气体时,微处理器在检测到该气体传感器的电阻值时会与存储的电阻值进行比较,即可判断是否进行报警。
这种对于标定报警浓度具有一次性记憶的智能燃气泄漏报警控制器及其控制方法，既提高了生产效率，而且还减少了环境污染，虽然这种智能燃气泄漏报警控制器的生产过程中，只需对每个智能燃气泄漏报警控制装置进行一次调试即可，但是仍然需要用可燃气体正行调试，生产效率仍有提高的空间，而且虽然只有少量排放，但是仍会污染大气层。而且，在实际应用过程中，有时气体传感器需要更换，而市面上有许多不同种类的气体传感器，它在接触到相同浓度的可燃气体时，阻值并不相同 ，即使同型气体传感器但参数的一致性仍有差别，这样采用上述智能燃气泄漏报警控制装置的话，就只能再次进行调试，再次存储下可燃气体报警浓度下的电阻值，使用仍比较麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种不需要进行可燃气体报警浓度的测试、生产效率更高、无污染、使用更方便的具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器及其控制方法 。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，包括有至少一个气体传感器、微处理器以及受微处理器控制的执行控制机构，其特征是：每个气体传感器均通过阻值/电压转换电路与微处理器信号通道连接。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述的微处理器连接有能令微处理器重新检测报警阈值的指令输入装置，微处理器预存有气体传感器的特性曲线及可燃气体报警浓度值；微处理器以洁净的空气作为基准，将从阻值/电压转换电路接收到的电压信号与预存的特性曲线电压值进行对比，确定并存储作为气体传感器对应的报警阈值。
上述的阻值/电压转换电路包括有比较器、电阻以及电容，电容与电阻并联且该并联电路的一端与比较器的负极输入端连接，另一端与比较器的比较输出端连接；比较器的正极输入端接地；负极输入端与气体传感器的输出端连接，比较器的比较输出端与微处理器信号通道连接；气体传感器将感应到的可燃气体报警浓度值通过阻值/电压转换电路转化为电压信号，从比较器的比较输出端信号通道输出至微处理器处理。
上述的指令输入装置为插针开关或按压开关或无线开关。
上述的气体传感器为甲烷传感器或丙烷传感器或氢气传感器或一氧化碳传感器或二氧化碳传感器。
上述的气体传感器的输出端连接有主探测器和副探测器，主探测器设于主机电路中，副探测器通过副探测器接口与主机相连接。
上述的副探测器通过三芯胶线与副探测器接口连接。
上述的执行控制机构包括有阀门电动启闭器接口、排风扇接口和物联网信号输出端口。
一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器的控制方法，其中，包括以下步骤：
步骤一、在微处理器中预存气体传感器的特性曲线及可燃气体报警浓度值；
步骤二、气体传感器将感应到的可燃气体报警浓度值通过阻值/电压转换电路转化为电压信号，从比较器的比较输出端信号通道输出至微处理器处理；
步骤三、微处理器检测是否接受到指令输入装置的调整指令，若接收到指令，清除原报警阈值，将步骤二中接收到的电压信号与预存的特性曲线电压值进行对比，确定与该电压信号对应的气体传感器的特性曲线和报警阈值，并将得到的报警阈值作为新的报警阈值储存，退出重置模式，进入工作状态；若没接收到指令，直接进入工作状态；
步骤四、工作状态下，微处理器读取电压信号，计算出阻值，并与预存的报警阈值进行比较，若低于阈值，则进行报警，输出执行信号至执行控制机构。
上述的步骤一中所述气体传感器的特性曲线为气体传感器的可燃气体浓度值曲线。
与现有技术相比，本发明的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，包括有至少一个气体传感器、微处理器以及受微处理器控制的执行控制机构，其中，每个气体传感器均通过阻值/电压转换电路与微处理器信号通道连接，微处理器预存有气体传感器的特性曲线及可燃气体报警浓度值；微处理器以洁净的空气作为基准，根据气体传感器的特性曲线确定并存储报警阈值。采用本发明的智能燃气泄漏报警控制器具有以下优点：
第一、微处理器通过阻值/电压转换电路可以直接读取气体传感器传递的电压信号，进而计算出气体传感器的阻值，而且可以将气体传感器的特性曲线以及可燃气体的报警浓度值存入到微处理器中，微处理器的这一换算程序是在智能燃气泄漏报警控制器整机产品下线前已将程序烧写到微处理器芯片中，因此，在智能燃气泄漏报警控制器的生产过程中，不再需要对气体传感器注入报警浓度下的可燃气体进行调试，节省了一道复杂的工序，因此可以节省大量的人力物力，生产效率高、成本低，对环境无污染。
第二、如果需要更换气体传感器，直接更换好之后，控制开关导通，给微处理器一个重置指令，然后微处理器就会计算出空气状态下的更换后的气体传感器的阻值，然后在各个种类的气体传感器的特性曲线的表中进行查询，获取该气体传感器的特性曲线并得到该气体传感器在标定报警浓度的可燃气体下的阻值，设为新的报警阈值。由于本控制方法中存储的是可燃气体的报警浓度值，因此，不管气体传感器采用何种型号，只要其特种曲线在微处理器中有记录，都可以准确地进行检测或报警，非常精确，即使更换气体传感器后，也不需要注入可燃气体进行调试，使用非常方便。
作为改进，阻值/电压转换电路包括比较器、电阻以及电容，电容与电阻并联，并联的一端与比较器的负极输入端连接，并联的另一端与比较器的输出端连接，比较器的正极输入端接地，比较器的负极输入端作为阻值/电压转换电路的输入端与气体传感器的输出端连接，比较器的输出端作为阻值/电压转换电路的输出端与微处理器信号通道连接。采用这种阻值/电压转换电路，气体传感器的阻值转成电压值信号被微处理器获取，这种阻值/电压转换电路，电压与阻值之间成对数关系，这样微处理器获取的阻值更加精确，提高了报警的准确度。
附图说明
图1是本发明实施例的电路示意图；
图2是现有技术中的气体传感器的基本测试电路图；
图3是现有技术中的气体传感器的报警浓度调试装置设备图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1所示为本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：阻值/电压转换电路1、电容1-1、电阻1-2、比较器1-3、负极输入端1-3a、正极输入端1-3b、比较输出端1-3c、微处理器2、执行控制机构3、指令输入装置4、气体传感器5、主探测器5-1、副探测器5-2。
图2、图3为现有技术的结构示意图，其中的附图标记为：高浓度可燃气体1’、压力调节器2’、微量注气机3’、透眀试箱(密封容器)4’、红外气体浓度检测仪5’、被检测的燃气泄漏报警器6’、密封螺丝刀7’、气体绞拌风扇8’、输气管9’、采样气管(出)10’、采样气管(进)11’、信号连接线12’。
一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，包括有至少一个气体传感器5、微处理器2以及受微处理器2控制的执行控制机构3，其特征是：每个气体传感器5均通过阻值/电压转换电路1与微处理器2信号通道连接。
实施例中，微处理器2连接有能令微处理器2重新检测报警阈值的指令输入装置4，微处理器2预存有气体传感器的特性曲线及可燃气体报警浓度值；微处理器2以洁净的空气作为基准，将从阻值/电压转换电路1接收到的电压信号与预存的特性曲线电压值进行对比，确定并存储作为气体传感器5对应的报警阈值。
实施例中，阻值/电压转换电路1包括有比较器1-3、电阻1-2以及电容1-1，电容1-1与电阻1-2并联且该并联电路的一端与比较器1-3的负极输入端1-3a连接，另一端与比较器1-3的比较输出端1-3c连接；比较器1-3的正极输入端1-3b接地；负极输入端1-3a与气体传感器5的输出端连接，比较器1-3的比较输出端1-3c与微处理器2信号通道连接；气体传感器5将感应到的可燃气体报警浓度值通过阻值/电压转换电路1转化为电压信号，从比较器1-3的比较输出端1-3c信号通道输出至微处理器2处理。
实施例中，指令输入装置4为插针开关或按压开关或无线开关。
实施例中，气体传感器5为甲烷传感器或丙烷传感器或氢气传感器或一氧化碳传感器或二氧化碳传感器。
实施例中，气体传感器5的输出端连接有主探测器5-1和副探测器5-2，主探测器5-1设于主机电路中，副探测器5-2通过副探测器接口与主机相连接。
实施例中，副探测器5-2通过三芯胶线与副探测器接口连接。
实施例中，执行控制机构3包括有阀门电动启闭器接口、排风扇接口和物联网信号输出端口。
一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器的控制方法，其中，包括以下步骤：
步骤一、在微处理器2中预存气体传感器的特性曲线及可燃气体报警浓度值；
步骤二、气体传感器5将感应到的可燃气体报警浓度值通过阻值/电压转换电路1转化为电压信号，从比较器1-3的比较输出端信号通道输出至微处理器2处理；
步骤三、微处理器2检测是否接受到指令输入装置4的调整指令，若接收到指令，清除原报警阈值，将步骤二中接收到的电压信号与预存的特性曲线电压值进行对比，确定与该电压信号对应的气体传感器5的特性曲线和报警阈值，并将得到的报警阈值作为新的报警阈值储存，退出重置模式，进入工作状态；若没接收到指令，直接进入工作状态；
步骤四、工作状态下，微处理器2读取电压信号，计算出阻值，并与预存的报警阈值进行比较，若低于阈值，则进行报警，输出执行信号至执行控制机构3。
步骤一中所述气体传感器的特性曲线为气体传感器的可燃气体浓度值曲线。
微处理器2采用单片机，将无可燃气体的空气作为基准，根据可燃气体传感器5的特性曲线计算出报警器值的阈值，将该阈值作为报警设定值的基准并存储进微处理器2中，作为主副探测器的气体传感器5检测燃气泄漏时的报警浓度值的依据，随之去控制相关的执行控制机构3。
执行控制机构3包括报警电路，以及用于控制阀门或者排风扇的控制电路，在本实施例中它还包括用于跟物联网监控节点连接的信号输出端，本实施例中开关采用两个相距较近的金属插针，在进行导通时，通过螺丝刀或者其它工具使两枚金属插针导通即可实现开关的导通。比如，需要更换气体探测器时，只要对比端的两枚插针短路2～3秒钟旧的气体探测器数据即被清除，新的气体探测器的数据即被存入存储器内。当然这里开关也可以采用目前市面上常规的开关，比如按压开关或无线开关。
阻值/电压转换电路1的功能是将气体传感器5上的电阻1-2值信号转成电压信号给微处理器2，本实施例中，阻值/电压转换电路1包括比较器1-3、电阻1-2以及电容1-1，电容1-1与电阻1-2并联，并联的一端与比较器1-3的负极输入端1-3a连接，并联的另一端与比较器1-3的输出端连接，比较器1-3的正极输入端1-3b接地，比较器1-3的负极输入端1-3a作为阻值/电压转换电路1的输入端与气体传感器5的输出端连接，比较器1-3的输出端作为阻值/电压转换电路1的输出端与微处理器2信号通道连接。采用这种阻值/电压转换电路1，气体传感器5的阻值转成电压值信号被微处理器2获取，这种阻值/电压转换电路1，电压与阻值之间成对数关系，比起普通的分压电路，微处理器2获取电压之后计算阻值更加精确，提高了报警的准确度。
采用本发明的智能燃气泄漏报警控制器具有以下优点：
第一、微处理器2通过阻值/电压转换电路1可以直接读取气体传感器5传递的电压信号，进而计算出气体传感器5的阻值，而且可以将气体传感器5的特性曲线以及可燃气体的报警浓度值存入到微处理器2中，微处理器2的这一换算程序是在智能燃气泄漏报警控制器整机产品下线前已将程序烧写到微处理器2芯片中，因此，在智能燃气泄漏报警控制器的生产过程中，不再需要对气体传感器5注入报警浓度下的可燃气体进行调试，节省了一道复杂的工序，因此可以节省大量的人力物力，生产效率高、成本低，对环境无污染。
第二、如果需要更换气体传感器5，直接更换好之后，控制开关导通，给微处理器2一个重置指令，然后微处理器2就会计算出空气状态下的更换后的气体传感器5的阻值，然后在各个种类的气体传感器5的特性曲线的表中进行查询，获取该气体传感器5的特性曲线并得到该气体传感器5在标定报警浓度的可燃气体下的阻值，设为新的报警阈值。由于本控制方法中存储的是可燃气体的报警浓度值，因此，不管气体传感器5采用何种型号，只要其特种曲线在微处理器2中有记录，都可以准确地进行检测或报警，非常精确，即使更换气体传感器5后，也不需要注入可燃气体进行调试，使用非常方便。
作为改进，阻值/电压转换电路1包括比较器1-3、电阻1-2以及电容1-1，电容1-1与电阻1-2并联，并联的一端与比较器1-3的负极输入端1-3a连接，并联的另一端与比较器1-3的输出端连接，比较器1-3的正极输入端1-3b接地，比较器1-3的负极输入端1-3a作为阻值/电压转换电路1的输入端与气体传感器5的输出端连接，比较器1-3的输出端作为阻值/电压转换电路1的输出端与微处理器2信号通道连接。采用这种阻值/电压转换电路1，气体传感器5的阻值转成电压值信号被微处理器2获取，这种阻值/电压转换电路1，电压与阻值之间成对数关系，这样微处理器2获取的阻值更加精确，提高了报警的准确度。

Claims (10)

1.一种具有报警阈值能自动校准报警浓度值的智能燃气泄漏报警控制器，包括有至少一个气体传感器(5)、微处理器(2)以及受所述的微处理器(2)控制的执行控制机构(3)，其特征是：每个所述的气体传感器(5)均通过阻值/电压转换电路(1)与所述的微处理器(2)信号通道连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，其特征是：所述的微处理器(2)连接有能令微处理器(2)重新检测报警阈值的指令输入装置(4)，所述的微处理器(2)预存有气体传感器的特性曲线及可燃气体报警浓度值；所述的微处理器(2)以洁净的空气作为基准，将从阻值/电压转换电路(1)接收到的电压信号与预存的特性曲线电压值进行对比，确定并存储作为所述的气体传感器(5)对应的报警阈值。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，其特征是：所述的阻值/电压转换电路(1)包括有比较器(1-3)、电阻(1-2)以及电容(1-1)，所述的电容(1-1)与电阻(1-2)并联且该并联电路的一端与比较器(1-3)的负极输入端(1-3a)连接，另一端与比较器(1-3)的比较输出端(1-3c)连接；所述的比较器(1-3)的正极输入端(1-3b)接地；所述的负极输入端(1-3a)与所述的气体传感器(5)的输出端连接，所述的比较器(1-3)的比较输出端(1-3c)与所述的微处理器(2)信号通道连接；所述的气体传感器(5)将感应到的可燃气体报警浓度值通过所述的阻值/电压转换电路(1)转化为电压信号，从所述的比较器(1-3)的比较输出端(1-3c)信号通道输出至所述的微处理器(2)处理。
4.根据权利要求3所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，其特征是：所述的指令输入装置(4)为插针开关或按压开关或无线开关。
5.根据权利要求3所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，其特征是：所述的气体传感器(5)为甲烷传感器或丙烷传感器或氢气传感器或一氧化碳传感器或二氧化碳传感器。
6.根据权利要求3所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，其特征是：所述的气体传感器(5)的输出端连接有主探测器(5-1)和副探测器(5-2)，所述的主探测器(5-1)设于主机电路中，所述的副探测器(5-2)通过副探测器接口与主机相连接。
7.根据权利要求3所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，其特征是：所述的副探测器(5-2)通过三芯胶线与副探测器接口连接。
8.根据权利要求3所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器，其特征是：所述的执行控制机构(3)包括有阀门电动启闭器接口、排风扇接口和物联网信号输出端口。
9.一种根据权利要求3所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器的控制方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、在微处理器(2)中预存气体传感器的特性曲线及可燃气体报警浓度值；
步骤二、气体传感器(5)将感应到的可燃气体报警浓度值通过所述的阻值/电压转换电路(1)转化为电压信号，从所述的比较器(1-3)的比较输出端信号通道输出至所述的微处理器(2)处理；
步骤三、所述的微处理器(2)检测是否接受到指令输入装置(4)的调整指令，若接收到指令，清除原报警阈值，将步骤二中接收到的电压信号与预存的特性曲线电压值进行对比，确定与该电压信号对应的气体传感器(5)的特性曲线和报警阈值，并将得到的报警阈值作为新的报警阈值储存，退出重置模式，进入工作状态；若没接收到指令，直接进入工作状态；
步骤四、工作状态下，微处理器(2)读取电压信号，计算出阻值，并与预存的报警阈值进行比较，若低于阈值，则进行报警，输出执行信号至执行控制机构(3)。
10.根据权利要求9所述的一种具有智能报警阈值的燃气泄漏报警控制器的控制方法，其特征是：步骤一中所述气体传感器的特性曲线为气体传感器的可燃气体浓度值曲线。
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