CN104515547A - 一种智能井盖检测卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能井盖检测卡，所述智能井盖检测卡包括中央处理器、电源模块、GPRS模块和可燃气体传感器；所述电源模块分别与中央处理器、GPRS模块和可燃气体传感器连接，用于为各个模块供电；所述可燃气体传感器，用于监测井下甲烷的浓度；所述的中央处理器与可燃气体传感器连接，用于处理可燃气体传感器发送的信号，根据预设的阈值，作出反应；如果甲烷浓度超过阈值，发送报警信号；所述GPRS模块，用于接收中央处理器发送的报警信号，并将信号发送给外部的控制中心。本发明的有益效果是能够实时监测井下甲烷的浓度和井下积水的液位，能够实现及时报警，保障人民的生命和财产安全，有效的实现对井下气体和积水液位的远程监控。

Description

一种智能井盖检测卡

技术领域

本发明涉及燃气井检测领域，尤其涉及一种智能井盖检测卡。

背景技术

可燃气体是指能够引燃且在常温常压下呈气态的物质。例如氢气、乙炔、乙烯、丙烷、甲烷等，常见的燃气包括液化石油气、人工煤气、天然气。可燃气体具有气体的一般特性。可燃气体在相应的助燃介质中，按照一定的比例混合，在点火燃或高温高压下，能够引燃或爆炸。可燃气体的危险性主要视其爆炸极限、爆炸下限数值越小、爆炸下限与上限之间的范围越大，越危险。在井下经常会存在甲烷(俗称沼气)，由于其可燃性，其浓度需要得到检测，并根据检测结果来确定可燃气体对井的危害程度，这就需要一种精确的装置检测其浓度，现有技术中将监测装置安装在井盖上，可以进行检测。同时，对井下液位进行探测也是进下探测中一种非常频繁的操作。但是，现有技术中没有兼具对进行井下可燃气体气体探测与液位检测的远程管理和监控的工具。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种智能检测卡，以解决现有技术中的技术问题。

本发明实施例提供了一种智能井盖检测卡，所述智能井盖检测卡包括中央处理器、电源模块、GPRS模块和可燃气体传感器；

所述电源模块分别与中央处理器、GPRS模块和可燃气体传感器连接，用于为各个模块供电；

所述可燃气体传感器，用于监测井下甲烷的浓度；

所述的中央处理器与可燃气体传感器连接，用于处理可燃气体传感器发送的信号，根据预设的阈值，作出反应；如果甲烷浓度超过阈值，发送报警信号；

所述GPRS模块，用于接收中央处理器发送的报警信号，并将信号发送给外部的控制中心。

进一步的，所述智能井盖检测卡还包括红外测距传感器，所述红外测距传感器分别与电源模块和中央处理器连接，用于监测井下积水液位。

进一步的，所述中央处理器还用于处理红外测距传感器发送的的信号，根据预设的阈值，做出反应，如果井下积水液位超过阈值，发送报警信号。

进一步的，可燃气体传感器和红外测距传感器分别同时监测井下甲烷的浓度和井下的积水，分别将监测到的信号发送给中央处理器，中央处理器对两个传感器发送的信号分别进行处理，根据预设的阈值做出反应；如果甲烷的浓度和井下的积水的液位均超过预设的阈值，中央处理器发送双向报警信号；如果甲烷的浓度或者井下的积水的液位任意一个超过预设的阈值，中央处理器发送两个信号，一个为报警信号，另一个为正常信号。

进一步的，所述中央处理器采用了STM32F107RB芯片和MAX3232芯片。

进一步的，所述电源模块中采用了TPS73601型低压降稳压器和LD1117型低压差线性稳压器。

进一步的，所述可燃气体传感器为MP-10型可燃气体传感器。

进一步的，所述GPRS模块采用了MC-55无线模块。

本发明实施例提供的智能井盖检测卡，通过采用可燃气体传感器和红外测距传感器能够实时监测井下甲烷的浓度和井下积水的液位，能够实现及时报警，保障人民的生命和财产安全，有效的实现对井下气体和积水液位的远程监控。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明中实施例智能检测卡的结构示意图；

图2(a)是图1中的电源模块为可燃气体传感器、红外测距传感器和中央服务器供电部分的电路图；

图2(b)是电源模块为GPRS模块供电部分的电路图；

图3是图1中可燃气体传感器电路图；

图4是图1中红外测距传感器的电路图；

图5(a)是图1中中央处理器的STM32F107RB芯片电路图；

图5(b)是中央处理器的串口电路图；

图5(c)中央处理器设置时接口的电路图；

图6是GPRS模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

如图1所示，本发明实施例提供了一种智能井盖检测卡，所述智能检测卡设于井盖上，所述智能井盖检测卡包括中央处理器100、电源模块101、GPRS模块102和可燃气体传感器103；

所述电源模块101分别与中央处理器100、GPRS模块102和可燃气体传感器103连接，用于为各个模块供电；

所述可燃气体传感器103，用于监测井下甲烷的浓度；

所述的中央处理器100与可燃气体传感器103连接，用于处理可燃气体传感器103发送的信号，根据预设的阈值，作出反应；如果甲烷浓度超过阈值，发送报警信号；

所述GPRS模块102，用于接收中央处理器100发送的报警信号，并将信号发送给外部的控制中心。

所述智能井盖检测卡还包括红外测距传感器104，所述红外测距传感器104分别与电源模块101和中央处理器100连接，用于监测井下积水液位。

所述中央处理器100还用于处理红外测距传感器104发送的的信号，根据预设的阈值，做出反应，如果井下积水液位超过阈值，发送报警信号。

所述可燃气体传感器103和红外测距传感器104分别同时监测井下甲烷的浓度和井下的积水，分别将监测到的信号发送给中央处理器100，中央处理器100对两个传感器发送的信号分别进行处理，根据预设的阈值做出反应；如果甲烷的浓度和井下的积水的液位均超过预设的阈值，中央处理器100发送双向报警信号；工作人员根据外部的控制中心接收的信号，可以得知甲烷的浓度和井下的积水的液位，并且根据报警信号可以得知甲烷的浓度和井下积水的液位均已经超过预设的阈值。

如果甲烷的浓度或者井下的积水的液位任意一个超过预设的阈值，中央处理器100发送两个信号，一个为报警信号，另一个为正常信号，这样工作人员根据接收到的信号就可以知道甲烷的浓度和井下积水的液位，并且根据接收的报警信号，确认是甲烷浓度或者井下积水液位哪个指标已经超过阈值。

具体的，如图1和图2(a)所示，电源模块101应用了5V的直流电池，一方面，采用了TPS73601型低压降稳压器输出电压；其中，电源模块101输入5V的直流电以后，经电容第一电容C27和第二电容C31的滤波，分别输入到两个TPS73601型低压降稳压器，最后输出电压为3.3V，并且输出电压为两路，第一路输出电压和第二路输出电压，它们的输出端分别为Power_1和Power_2；另一方面，采用了TPS7a7001型低压降稳压器，输出第三路电压，其输出端为BATT+，其中第一路电压输出端Power_1和第二路电压输出端Power_2均为可燃气体传感器供电，红外测距传感器104需要第二路电压输出端Power_2为其供电，第三路电压输出端BATT+为中央处理器100供电。

图2(b)为电源模块101中为GPRS模块102进行供电部分的电路图，如图1和图2(b)所示，电源模块101中采用了LD1117型低压差线性稳压器，具体的5V直流电经过LD1117型低压差线性稳压器，最终输出电压为3.3V，电源模块101的这一部分为GPRS模块102进行供电。

如图1和图3所示，可燃气体传感器103为MP-10型可燃气体传感器，有两个电压输入端，需要电源模块101为其提供两路电压；使用时MP-10型可燃气体传感器用来监测甲烷的浓度，可以将数据信号通过可燃气体传感器的接口MCUAIN1传递给中央处理器100。

如图1和图4所示，红外测距传感器为GP2Y0A710K0F型超声波气体传感器，其电源输入端与图2(a)电源模块101中第二路电压输出端Power_2连接；使用时GP2Y0A710K0F型超声波气体传感器监测井下积水的液位，可以将数据信号通过超声波气体传感器接口MCUAIN2传递给中央处理器100。

所述中央处理器采用了STM32F107RB芯片，STM32F107型芯片是意法半导体推出全新STM32互连型系列微控制器中的一款性能较强产品，此芯片集成了各种高性能工业标准接口，且STM32不同型号产品在引脚和软件上具有完美的兼容性，可以轻松适应更多的应用，如图5(a)所示，其中，中央处理器包括了STM32F107RB芯片，调试开关S1控制STM32F107RB芯片的调试状态，第一二极管D4和第二二极管D5分别与STM32F107RB芯片连接，起到调试的作用，第二二极管D5与指示灯连接，指示灯可以显示中央处理器的功能状态。

中央处理器在串口上采用了MAX3232芯片，MAX3232芯片采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS-232性能，器件仅需四个0.1uF的外部小尺寸电荷泵电容，MAX3232芯片确保在120kbps数据速率，同时保持RS-232输出电平。如图5(b)所示，第三电容电容C8、第四电容C9和第五电容C12起到滤波作用，第六电容C7和第七电容C10起到屏蔽的作用，MAX3232芯片中有两端与图5(a)中的STM32F107RB芯片连接。

如图1和图5(c)为中央处理器100设置时接口的电路图，其中，中央处理器100设置时可以使用第一接口P1和第二接口P2，工作人员可以用数据线插入到第一接口P1或者第二接口P2，再将数据线连接到计算机上，使计算机与STM32F107RB芯片进行通讯，实现对中央处理器的设置，如设置甲烷浓度的阈值或者井下积水液位的阈值等。

所述GPRS模块采用了MC-55无线模块，MC55无线模块是世上最具价值的三频GSM/GPRS模块，特点为尺寸小(35×32.5×2.95mm)，仅5.5克的重量；双三频工作模式:900,1800和1900MHz；语音和数据传输功能；GPRS(class 10)标准，支持PBCCH。

如图6所示，GPRS模块包括通信模块600、控制线模块601、数据线模块602、卡座模块603和调试模块604，其中通讯模块600分别与控制线模块601、数据线模块602、卡座模块603和调试模块604连接，其中控制线模块601和外部的中央处理器连接，具体的，通讯模块600的不同的输出端口分别与控制线模块601、数据线模块602、卡座模块603和调试模块604相应的端口连接；控制线模块601中的第一三极管Q1和第二三极管Q2用来放大外部中央处理器的信号，控制通讯模块600的开启工作状态；数据线模块602和外部中央处理器连接，可以传递数据，如甲烷浓度数据或者井下液位数据；卡座模块603可以用来插SM卡，储存信息；调试模块604中第三二极管D1和第四二极管D2起到调试通讯模块600的作用，随时显示通讯模块600的功能状态。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种智能井盖检测卡，其特征在于，所述智能井盖检测卡包括中央处理器、电源模块、GPRS模块和可燃气体传感器；

所述电源模块分别与中央处理器、GPRS模块和可燃气体传感器连接，用于为各个模块供电；

所述可燃气体传感器，用于监测井下甲烷的浓度；

所述的中央处理器与可燃气体传感器连接，用于处理可燃气体传感器发送的信号，根据预设的阈值，作出反应；如果甲烷浓度超过阈值，发送报警信号；

所述GPRS模块，用于接收中央处理器发送的报警信号，并将信号发送给外部的控制中心。

2.根据权利要求1所述的智能井盖检测卡，其特征在于，所述智能井盖检测卡还包括红外测距传感器，所述红外测距传感器分别与电源模块和中央处理器连接，用于监测井下积水液位。

3.根据权利要求1所述的智能井盖检测卡，其特征在于，所述中央处理器还用于处理红外测距传感器发送的的信号，根据预设的阈值，做出反应，如果井下积水液位超过阈值，发送报警信号。

4.根据权利要求1所述的智能井盖检测卡，其特征在于，可燃气体传感器和红外测距传感器分别同时监测井下甲烷的浓度和井下的积水，分别将监测到的信号发送给中央处理器，中央处理器对两个传感器发送的信号分别进行处理，根据预设的阈值做出反应；如果甲烷的浓度和井下的积水的液位均超过预设的阈值，中央处理器发送双向报警信号；如果甲烷的浓度或者井下的积水的液位任意一个超过预设的阈值，中央处理器发送两个信号，一个为报警信号，另一个为正常信号。

5.根据权利要求1所述的智能井盖检测卡，其特征在于，所述中央处理器采用了STM32F107RB芯片和MAX3232芯片。

6.根据权利要求1所述的智能井盖检测卡，其特征在于，所述电源模块中采用了TPS73601型低压降稳压器和LD1117型低压差线性稳压器。

7.根据权利要求1所述的智能井盖检测卡，其特征在于，所述可燃气体传感器为MP-10型可燃气体传感器。

8.根据权利要求1所述的智能井盖检测卡，其特征在于，所述GPRS模块采用了MC-55无线模块。