CN104361723A - 一种燃气报警定位系统 - Google Patents

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王晓芳
丁金婵
宋毅
陆学祥
刘仲学
刘亚军
刘强
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Abstract

本发明涉及燃气报警定位系统。该系统由n个家庭终端、数据采集站和服务器三部分组成，n个家庭终端采集数据和控制相应的开关，并与数据采集站进行通讯；数据采集站将家庭终端采集的数据进行中转，打包发送给服务器；服务器将接收的数据进行处理，并在地图上显示报警位置；本发明所产生的有益效果是：能对燃气泄漏进行迅速报警，能很快的对燃气泄漏位置进行定位，提高检修效率，安装便捷可靠性高，系统稳定使用寿命长。本装置可广泛应用在城市小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。

Description

一种燃气报警定位系统
技术领域
本发明涉及燃气报警装置，特别涉及一种燃气报警定位系统。
背景技术
随着燃气使用率的逐渐提高，由燃气引发爆炸事故和煤气中毒事故时有发生。由于缺乏相应的检测措施，在已经发生燃气泄漏时，往往不能被人们所察觉，最终造成惨剧的发生，这些气体如天然气、液化石油气等都是易燃、易爆或对人体有害的，我们需对各种有害、可燃性气体在环境中存在的情况进行有效的监控。因而研制出一套能满足安全检测要求、运行费用低和国产化程度高、并且具有定位功能的煤气检测系统迫在眉睫。
现如今可燃气体报警器主要是在可燃气体发生泄漏时发声报警，但不能解决泄漏源的处理问题。当今家用检测设备均不具有自检功能，设备发生故障时不能得到及时维修。另外当燃气泄漏时，如果报警器周围无人，往往不能及时通知专业人员赶往事故现场进行检修。
发明内容
鉴于上述现有技术状况，本发明针对现有的检测装置无法对泄漏源进行定位的局限性问题，特别提供一种燃气报警定位系统。本系统采用无线通讯模块，将现场的传感器与阀门控制电路以及通讯电路整体设计，从而设计出一套具有独立检测控制及定位功能的煤气报警定位系统。
本发明采取的技术方案是：一种燃气报警定位系统，其特征在于：该系统由n个家庭终端、数据采集站和服务器三部分组成，n个家庭终端采集数据和控制相应的开关，并与数据采集站进行通讯；数据采集站将家庭终端采集的数据进行中转，打包发送给服务器；服务器将接收的数据进行处理，并在地图上显示报警位置；所述家庭终端包括第一单片机、传感器、电磁阀、第一无线通讯模块以及排风扇；第一单片机分别与排风扇、传感器、电磁阀以及第一无线通讯模块连接；所述数据采集站包括第二单片机、第一GSM通讯模块、第二无线通讯模块和显示屏，第二单片机分别与显示屏、第一GSM通讯模块以及第二无线通讯模块连接；所述服务器包括PC机和第二GSM通讯模块，两者之间通过串口进行连接；所述的家庭终端、数据采集站以及服务器分别装有家庭终端应用程序、数据采集站应用程序以及服务器应用程序。
本系统通过气体传感器探测周围环境中的低浓度可燃气体，通过采样电路，将探测信号用模拟量或数字量传递给控制器或控制电路，当可燃气体浓度超过控制器或控制电路中设定的值时，控制器通过执行器或执行电路发出报警信号或执行关闭燃气阀门等动作。并将检测报警环节提出联网定位方案，以达到更好的监控效果。燃气报警定位装置是非常重要的燃气安全设备，它是安全使用城市燃气的最后一道保护。
本发明所产生的有益效果是：能对燃气泄漏进行迅速报警，能很快的对燃气泄漏位置进行定位，提高检修效率，安装便捷可靠性高，系统稳定使用寿命长。本系统可广泛应用在城市小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。
附图说明
    图1是本发明系统结构框图；
图2是图1中家庭终端连接框图；
图3是图2的核心电路原理图； 
图4是图1中数据采集站连接框图；
图5是图4的核心电路原理图；
图6是服务器的连接框图；
图7是家庭终端应用程序流程图；
图8是数据采集站应用程序流程图；
图9是服务器应用程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
参照图1，本系统由n个家庭终端、数据采集站和服务器三部分组成，n个家庭终端采集数据和控制相应的开关，并与数据采集站进行通讯；数据采集站将家庭终端采集的数据进行中转，打包发送给服务器；服务器将接收的数据进行处理，并在地图上显示报警位置。
参照图2，本系统的家庭终端包括第一单片机、传感器、电磁阀、第一无线通讯模块以及排风扇；第一单片机分别与排风扇、传感器、电磁阀以及第一无线通讯模块连接。
参照图3，家庭终端的第一单片机采用ATMEGA16芯片，传感器型号为MQ-4，第一无线通讯模块型号为UTC1212；ATMEGA16芯片的39脚、28脚分别接GND端，ATMEGA16芯片的38脚和27脚分别接5V电源端，ATMEGA16芯片的26脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接5V电源，三极管Q1的集电极接控制开关J2的1脚，控制开关J2的2脚接地，ATMEGA16芯片的25脚接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接5V电源，三极管Q2的集电极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接警示铃BELL的一个端子，警示铃BELL的另一端子接地，ATMEGA16芯片的4脚接电容C1的一端及电阻R6的一端，电阻R6的另一端接5V电源，电容C1的另一端接地，ATMEGA16芯片的9脚接第一无线通讯模块UTC1212的5脚，ATMEGA16芯片的10脚接第一无线通讯模块UTC1212的4脚，ATMEGA16芯片的11脚接第一无线通讯模块UTC1212的6脚，第一无线通讯模块UTC1212的2脚接3.3V电源，第一无线通讯模块UTC1212的1脚、3脚与7脚连接后接地，传感器MQ-4的1脚、3脚与4脚连接后接5V电源，传感器MQ-4的5脚与6脚连接后接ATMEGA16芯片的37脚，传感器MQ-4的6脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R1的一端连接后接地，电阻R1的另一端与传感器MQ-4的2脚相连。
参照图4，本系统的数据采集站包括第二单片机、第一GSM通讯模块、第二无线通讯模块和显示屏，单片机分别与显示屏、第一GSM通讯模块以及第二无线通讯模块连接。
参照图5，数据采集站的第二单片机采用ATMEGA128芯片，第一GSM通讯模块的型号为TC35，第二无线通讯模块的型号为UTC1212，显示屏的型号为12864；ATMEGA128芯片的53脚与63脚连接后接地，ATMEGA128芯片的52脚与64脚连接后接5V电源，ATMEGA128芯片的49脚、50脚、51脚分别接显示屏12864的6脚、5脚、4脚，ATMEGA128芯片的48脚、47脚、46脚分别接显示屏12864的15脚、16脚、17脚，ATMEGA128芯片的42脚、41脚、40脚、39脚、38脚、37脚、36脚与35脚分别接显示屏12864的7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚，显示屏12864的1脚接地，显示屏12864的2脚接5V电源，显示屏12864的19脚接5V电源，显示屏12864的20脚接地，ATMEGA128芯片的2脚与3脚分别接第一GSM通讯模块TC35的1脚和2脚，第一GSM模块TC35的3脚接地，ATMEGA128芯片的20脚接电容C2的一端及电阻R7的一端，电阻R7的另一端接5V电源，电容C2的另一端接地，ATMEGA128芯片的21脚接5V电源，ATMEGA128芯片的22脚接地，ATMEGA128芯片的27脚和28脚分别接第二无线通讯模块UTC1212的5脚和4脚，第二无线通讯模块UTC1212的3脚和7脚连接后接地，第二无线通讯模块UTC1212的2脚接3.3V电源，第二无线通讯模块UTC1212的1脚接地。
参照图6，本系统的服务器包括PC机和第二GSM通讯模块，两者之间通过串口进行连接；第二GSM通讯模块的型号为TC35。 
    参照图7，家庭终端应用程序流程为：初始化后，读取AD转换数据，若串口接收中断，则判断协议是否匹配，若协议匹配，发送当前数据；若协议不匹配，则读取AD转换数据，读取数据后判断数据是否超过设定值，若超过设定值即响应动作，发送报警信号；若没超过设定值，则返回读取AD转换数据，若不手动复位，则返回等待发送报警信号；若手动复位，则返回至读取AD转换数据，重复执行所述流程。
参照图8，数据采集站应用程序流程为：初始化后，串口1轮训各节点状态数据，串口2接收中断，若各节点状态数据与协议不匹配，则继续经串口1轮训各节点状态数据，若各节点状态数据与协议匹配，发送当前数据；判断若各节点状态数据是否超过设定值，若超过设定值即数据打包，GSM通讯模块发送，最后返回至串口1轮训各节点状态数据，继续重复执行所述流程。
参照图9，服务器应用程序流程为：初始化后，加载地图，等待串口收到数据，或者手动发送查询命令，收到数据后判断协议是否匹配，若协议不匹配，则继续等待串口收到数据；若协议匹配，则地图显示，复位后返回至等待串口收到数据，继续重复执行所述流程。
本发明家庭终端中的第一单片机采用ATMEGA16芯片，ATMEGA16芯片为中央处理单元，集成微处理器、无线通讯模块以及可编程I/O等。传感器MQ-4用于检测气体天然气、甲烷 ；电磁阀的控制开关J2由ATMEGA16芯片的26脚通过电阻R3和三极管Q1进行控制；ATMEGA16芯片的25脚通过电阻R4、三极管Q2和电阻R5控制警示铃报警。排风扇和电磁阀均由控制开关J2进行控制。
本发明的数据采集站采用ATMEGA128芯片，ATMEGA128芯片为中央处理单元，集成微处理器、无线通讯模块以及可编程I/O等。
第一GSM通讯模块TC35是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块。第一GSM通讯模块TC35和第二无线通讯模块UTC1212通过串口与ATMEGA128芯片连接，波特率均为9600bps。
本发明的服务器主要负责数据的最终处理，并在地图上显示报警位置。服务器接收数据采集站打包传送的数据，根据数据库信息确定故障点位置所在，并在地图上发出报警标志。
服务器硬件结构比较简单，主要由一台PC机和第二GSM通讯模块TC35组成，两者之间通过串口进行连接，波特率9600bps。
本发明的工作原理：本系统主要由三部分组成：家庭终端、数据采集站和服务器。家庭终端主要负责数据采集，当传感器检测值超过设定限值时进行报警，控制相应的开关以关断电磁阀启动排风扇，并把采集到的数据上传到数据采集站。数据采集站主要负责将家庭终端采集的数据进行中转，判断若各节点上传的状态数据是否超过设定值，若超过设定值则进行数据打包处理，通过GSM通讯模块上传相应的数据至服务器。服务器实现对上传数据的集中处理，并在地图上显示报警位置。

Claims (6)

1.种燃气报警定位系统，其特征在于：该系统由n个家庭终端、数据采集站和服务器三部分组成，n个家庭终端采集数据和控制相应的开关，并与数据采集站进行通讯；数据采集站将家庭终端采集的数据进行中转，打包发送给服务器；服务器将接收的数据进行处理，并在地图上显示报警位置；所述家庭终端包括第一单片机、传感器、电磁阀、第一无线通讯模块以及排风扇；第一单片机分别与排风扇、传感器、电磁阀以及第一无线通讯模块连接；所述数据采集站包括第二单片机、第一GSM通讯模块、第二无线通讯模块和显示屏，第二单片机分别与显示屏、第一GSM通讯模块以及第二无线通讯模块连接；所述服务器包括PC机和第二GSM通讯模块，两者之间通过串口进行连接；所述的家庭终端、数据采集站以及服务器分别装有家庭终端应用程序、数据采集站应用程序以及服务器应用程序。
2.如权利要求1所述的一种燃气报警定位系统，其特征在于：家庭终端的第一单片机采用ATMEGA16芯片，传感器型号为MQ-4，第一无线通讯模块型号为UTC1212；ATMEGA16芯片的39脚、28脚分别接GND端，ATMEGA16芯片的38脚和27脚分别接5V电源端，ATMEGA16芯片的26脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接5V电源，三极管Q1的集电极接控制开关J2的1脚，控制开关J2的2脚接地，ATMEGA16芯片的25脚接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接5V电源，三极管Q2的集电极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接警示铃BELL的一个端子，警示铃BELL的另一端子接地，ATMEGA16芯片的4脚接电容C1的一端及电阻R6的一端，电阻R6的另一端接5V电源，电容C1的另一端接地，ATMEGA16芯片的9脚接第一无线通讯模块UTC1212的5脚，ATMEGA16芯片的10脚接第一无线通讯模块UTC1212的4脚，ATMEGA16芯片的11脚接第一无线通讯模块UTC1212的6脚，第一无线通讯模块UTC1212的2脚接3.3V电源，第一无线通讯模块UTC1212的1脚、3脚与7脚连接后接地，传感器MQ-4的1脚、3脚与4脚连接后接5V电源，传感器MQ-4的5脚与6脚连接后接ATMEGA16芯片的37脚，传感器MQ-4的6脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R1的一端连接后接地，电阻R1的另一端与传感器MQ-4的2脚相连。
3.如权利要求2所述的一种燃气报警定位系统，其特征在于：数据采集站的第二单片机采用ATMEGA128芯片，第一GSM通讯模块的型号为TC35，第二无线通讯模块的型号为UTC1212，显示屏的型号为12864；ATMEGA128芯片的53脚与63脚连接后接地，ATMEGA128芯片的52脚与64脚连接后接5V电源，ATMEGA128芯片的49脚、50脚、51脚分别接显示屏12864的6脚、5脚、4脚，ATMEGA128芯片的48脚、47脚、46脚分别接显示屏12864的15脚、16脚、17脚，ATMEGA128芯片的42脚、41脚、40脚、39脚、38脚、37脚、36脚与35脚分别接显示屏12864的7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚，显示屏12864的1脚接地，显示屏12864的2脚接5V电源，显示屏12864的19脚接5V电源，显示屏12864的20脚接地，ATMEGA128芯片的2脚与3脚分别接第一GSM通讯模块TC35的1脚和2脚，第一GSM模块TC35的3脚接地，ATMEGA128芯片的20脚接电容C2的一端及电阻R7的一端，电阻R7的另一端接5V电源，电容C2的另一端接地，ATMEGA128芯片的21脚接5V电源，ATMEGA128芯片的22脚接地，ATMEGA128芯片的27脚和28脚分别接第二无线通讯模块UTC1212的5脚和4脚，第二无线通讯模块UTC1212的3脚和7脚连接后接地，第二无线通讯模块UTC1212的2脚接3.3V电源，第二无线通讯模块UTC1212的1脚接地。
4. 如权利要求3所述的一种燃气报警定位系统，其特征在于：家庭终端应用程序流程为：初始化后，读取AD转换数据，若串口接收中断，则判断协议是否匹配，若协议匹配，发送当前数据；若协议不匹配，则读取AD转换数据，读取数据后判断数据是否超过设定值，若超过设定值即响应动作，发送报警信号；若没超过设定值，则返回读取AD转换数据，若不手动复位，则返回等待发送报警信号；若手动复位，则返回至读取AD转换数据，重复执行所述流程。
5.如权利要求4所述的一种燃气报警定位系统，其特征在于：数据采集站应用程序流程为：初始化后，串口1轮训各节点状态数据，串口2接收中断，若各节点状态数据与协议不匹配，则继续经串口1轮训各节点状态数据，若各节点状态数据与协议匹配，发送当前数据；判断若各节点状态数据是否超过设定值，若超过设定值即数据打包，GSM通讯模块发送，最后返回至串口1轮训各节点状态数据，继续重复执行所述流程。
6.如权利要求5所述的一种燃气报警定位系统，其特征在于：服务器应用程序流程为：初始化后，加载地图，等待串口收到数据，或者手动发送查询命令，收到数据后判断协议是否匹配，若协议不匹配，则继续等待串口收到数据；若协议匹配，则地图显示，复位后返回至等待串口收到数据，继续重复执行所述流程。
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