CN104881965A - 一种居家自动报警及排气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种居家自动报警及排气系统，包括气体浓度检测模块、显示屏、电源、控制器、报警模块和处理模块，气体浓度检测模块包括传感器、第一变送器、滤波器和A/D转换器，处理模块通过D/A转换器连接控制器，处理模块包括第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块，第二处理模块包括驱动器、继电器和排气装置，第三处理模块包括第三变送器和电器设备执行单元。本发明结构简单，实用性强，通过报警模块使用户获得煤气泄漏的信息，使保安室尽早确定用户煤气泄漏的位置，处理模块可以将煤气通道关闭，可以通过自动调速排气装置进行排气，通过电器设备执行单元将用电器的电路断开，确保人身财产的安全。

Description

一种居家自动报警及排气系统

技术领域

本发明涉及一种居家自动报警及排气系统。

背景技术

随着经济的发展，人们对生活质量的提高和生活环境的改善越来越重视，液化气和煤气进入家庭给人们带来了方便，也改善了城市的环境，但同时也给人们带来了潜在的危险，其中一氧化碳是最主要的危险源。

一氧化碳是一种无色无味的气体，由于它与人体内的血红蛋白有高度的亲和力，所以当它被人体吸收后，会争夺体内血液中的氧形成一氧化碳血红蛋白，使动脉壁缺氧、水肿，阻碍血流通常，使人发生厌倦、气短、恶心等不良症状。同时一氧化碳也是一种易燃易爆的危险气体，其在空气中的爆炸极限为12.5％～74％。因此，及时准确的对室内进行一氧化碳浓度监测和报警成为保障生命安全和国家财产安全的一项必不可少的工作。

日常生活中，人们将煤气泄漏报警装置安装在橱柜内，虽然能及时提醒人们关闭煤气管道阀门，降低安全隐患，但是在家中没人的情况下，一旦煤气泄漏不能第一时间报警，即使报警也需要一段时间才能让室外的人听到，增加了火灾、爆炸事故发生的机率。

中国国家知识产权局公布的远程可编程式智能厨房安全探测终端(申请号：201420627161.9,公告号：CN204115772U，公告日：2015.01.21)，该安全探测终端包括：湿度检测模块、温度检测模块、一氧化碳检测模块、明火检测模块、可燃气体检测模块、传感器误差智能校准模块、运算处理模块、数据存储模块、通讯模块和安全报警模块，实现多维度检测，有效地覆盖了家庭厨房日常生活中常见的各种安全隐患和事故场景等优势。该申请虽然实现了对一氧化碳气体的实时监测，但是不能真正起到降低室内一氧化碳的作用，无法第一时间消除安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的诸多不足，提供一种居家自动报警及排气系统，通过增加报警模块使用户获得煤气泄漏的信息，使保安室尽早确定用户煤气泄漏的位置，为紧急救援提供了方便，处理模块不仅可以将煤气通道关闭，而且可以通过自动调速排气装置进行排气，降低室内的一氧化碳浓度，同时通过电器设备执行单元可以快速地将用电器的电路断开，防止起火而造成用电器短路，进而引发火灾，确保人身财产的安全，排气装置不仅可以起到对一氧化碳的排气作用，而且可以吸收一氧化碳，防止一氧化碳气体直接排入大气而污染环境。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种居家自动报警及排气系统，包括气体浓度检测模块、显示屏、电源、控制器、报警模块和处理模块，控制器分别连接气体浓度检测模块、显示屏、电源、报警模块和处理模块，气体浓度检测模块包括传感器、第一变送器、滤波器和A/D转换器，传感器连接第一变送器，第一变送器连接滤波器，滤波器连接A/D转换器，其特征在于：报警模块包括比较器、内部报警模块和外部报警模块，内部报警模块包括声光报警装置，外部报警模块包括通信口、保安室通信窗口和手机通信窗口，比较器的输入端口连接控制器，比较器的输出端口分别连接声光报警装置和通信口，通信口分别连接保安室通信窗口和手机通信窗口，处理模块通过D/A转换器连接控制器，处理模块包括第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块，第一处理模块包括第二变送器和电磁阀执行单元，第二处理模块包括驱动器、继电器和排气装置，第三处理模块包括第三变送器和电器设备执行单元；声光报警装置可以有效地将泄漏的一氧化碳气体通过声音和光信号发出，提醒室内的人一氧化碳在泄漏，并尽快关闭煤气阀门，提醒用户采取安全措施，提高了安全性，同时比较器将信号分别传递给用户的手机客户端和小区保安室，便于用户通知家人，小区保安室可以尽早发现煤气泄漏的住户位置，便于快速采取措施，控制器将信号通过D/A转换器传送至电磁阀执行单元、排气装置和电器设备执行单元，电磁阀执行单元可以将煤气输送管道关闭，防止泄漏部位继续泄漏而造成安全隐患，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，排气装置可以将已经泄露的一氧化碳气体排放至室外，降低室内一氧化碳的浓度，电器设备执行单元可以快速地将用电器的电路断开，防止起火而造成用电器短路，进而引发火灾，确保人身财产的安全。

进一步，控制器为AT89C51单片机，AT89C51单片机可以完成对一氧化碳浓度信号采集、运算、控制和向接收终端传送浓度数据，对室内的煤气进行实时监控运作，便于用户或保安室采取相应的安全措施，同时AT89C51单片机可以作EPROM系统的存储，采用RS-232接口与上位PC机进行远距离串行通信。

进一步，传感器为MQ-7一氧化碳气体传感器，MQ-7气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡，采用高低温循环检测方式低温检测一氧化碳，灵敏度高，电导率随空气中一氧化碳浓度的增加而增大，高温清洗低温时吸附的杂散气体。

进一步，排气装置包括箱体和储存容器，箱体内装有醋酸二氨合铜溶液，箱体的中心设置有分隔板，分隔板内设置有输液管，输液管上设置有单向电磁阀，箱体的左侧上端设置有进气管，进气管上设置有引风机，进气管的进口端设置有第一气体浓度感应器，箱体的右侧上端设置有出气管，出气管上设置有出气阀，出气管的端部设置有第二气体浓度感应器，箱体的右侧下端设置有出液管，出液管上设置有出液阀，储存容器固定连接在箱体的顶端，储存容器的顶部设置有进液管，输液管连通至储存容器的底部；箱体内的醋酸二氨合铜溶液可以很好的起到吸收一氧化碳气体的作用，防止气体通过引风机直接排至室外而污染环境，一氧化碳气体通过进气管进入箱体内的醋酸二氨合铜溶液中，经过滤吸收后从出气管排出，稀释后的醋酸二氨合铜溶液从出液管排出，同时单向电磁阀打开，使储存容器内的醋酸二氨合铜溶液通过输液管进入箱体内继续吸收一氧化碳气体，第一气体浓度感应器可以对进口处的一氧化碳浓度进行实时监测，第二气体浓度感应器可以对出口处的一氧化碳浓度进行实时监测，通过两个感应器反馈的信息分别控制单向电磁阀、出气阀和出液阀。

进一步，储存容器内设置有液位感应器，液位感应器可以感应，当储存容器内的醋酸二氨合铜溶液降低至液位感应器一下时，液位感应器将信号传递给控制器，通过控制器将信号传递到用户的手机客户端和保安室，便于及时添加醋酸二氨合铜溶液。

进一步，醋酸二氨合铜溶液的体积为箱体容积的2/3，当醋酸二氨合铜溶液的体积较小时，对一氧化碳气体的吸收能力有限，不能起到很好的吸收效果，并且需要频繁更换醋酸二氨合铜溶液，当醋酸二氨合铜溶液的体积较大时，容易从出气管溢出，浪费资源。

进一步，引风机设有三级风力调速，第一气体浓度感应器和第二气体浓度感应器反馈的信息通过控制器可以控制引风机的转速，进而控制一氧化碳的排气效率，根据实际的煤气泄漏情况调节引风机的转速，既可以起到排气的作用，又可以节约电能。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、通过增加外部报警模块，可以将室内煤气泄漏的信息通过通信口传递至保安室通信窗口和用户的手机通信窗口，便于用户通知家人，小区保安室可以尽早发现煤气泄漏的住户位置，便于快速采取措施；

2、控制器将信号通过D/A转换器传送至电磁阀执行单元、排气装置和电器设备执行单元，电磁阀执行单元可以将煤气输送管道关闭，防止泄漏部位继续泄漏而造成安全隐患，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，排气装置可以将已经泄露的一氧化碳气体排放至室外，降低室内一氧化碳的浓度，电器设备执行单元可以快速地将用电器的电路断开，防止起火而造成用电器短路，进而引发火灾，确保人身财产的安全；

3、箱体内的醋酸二氨合铜溶液可以很好的起到吸收一氧化碳气体的作用，防止气体通过引风机直接排至室外而污染环境，一氧化碳气体通过进气管进入箱体内的醋酸二氨合铜溶液中，经过滤吸收后从出气管排出，通过两个感应器反馈的信息分别控制单向电磁阀、出气阀和出液阀，保护了环境。

与现有技术中的厨房自动报警及排气系统相比，本发明能第一时间关闭煤气管道阀门，排气装置打开将泄漏的一氧化碳排出，并且可以吸收一氧化碳，使排出的气体更环保，减少污染，电器设备执行单元能将用电器的线路断开，防止引发火灾，减少电器设备的损坏，在对一氧化碳气体处理的同时，控制器能通过声光报警装置报警，并且通过通信口将信息传递至保安室通信窗口和用户的手机通信窗口，为救援提供及时的帮助。

本发明系统结构简单，实用性强，通过报警模块使用户获得煤气泄漏的信息，使保安室尽早确定用户煤气泄漏的位置，为紧急救援提供了方便，处理模块不仅可以将煤气通道关闭，而且可以通过自动调速排气装置进行排气，降低室内的一氧化碳浓度，同时通过电器设备执行单元可以快速地将用电器的电路断开，防止起火而造成用电器短路，进而引发火灾，确保人身财产的安全，排气装置在可以吸收一氧化碳气体，保护了环境。

附图说明

图1为本发明一种居家自动报警及排气系统的系统组成结构示意图；

图2为本发明中排气过程的流程图；

图3为本发明中排气装置的结构示意图；

图4为本发明的整体电路图。

图中：1-箱体；2-醋酸二氨合铜溶液；3-储存容器；4-分隔板；5-进气管；6-引风机；7-第一气体浓度感应器；8-单向电磁阀；9-液位感应器；10-进液管；11-出气管；12-出气阀；13-出液管；14-出液阀；15-输液管；16-第二气体浓度感应器。

具体实施方式

本发明一种居家自动报警及排气系统的工作原理是传感器将煤气浓度变换为模拟电压信号，此毫伏级电信号经第一变送器送至低通滤波器，经低通滤波滤掉干扰信号，放大器把信号放大后送到A/D转换器，变换成数字信号送至控制器，进行数据分析，当空气中煤气的浓度达到第一设定值时，将输出数字量，经D/A转换器分别送至第二变送器、驱动器和第三变送器，第二变送器带动电磁阀执行单元，将煤气管道关闭，减少煤气的输送，驱动器驱动继电器打开排气装置，对煤气进行排气，减少室内一氧化碳含量，当一氧化碳浓度达到第二设定值时，第三变送器驱动电器设备执行单元，断开用电器的线路，防止引发火灾，减少电器设备的损坏，同时控制器通过比较器将信号驱动声光报警装置和通信口，通信口将信号传递至保安室通信窗口和用户的手机通信窗口，便于用户通知家人，小区保安室可以尽早发现煤气泄漏的住户位置，便于快速采取措施。

如图1和图4所示为本发明一种居家自动报警及排气系统，包括气体浓度检测模块、显示屏、电源、控制器、报警模块和处理模块，控制器分别连接气体浓度检测模块、显示屏、电源、报警模块和处理模块，控制器为AT89C51单片机，AT89C51单片机可以完成对一氧化碳浓度信号采集、运算、控制和向接收终端传送浓度数据，对室内的煤气进行实时监控运作，便于用户或保安室采取相应的安全措施，同时AT89C51单片机可以作EPROM系统的存储，采用RS-232接口与上位PC机进行远距离串行通信。

气体浓度检测模块包括传感器、第一变送器、滤波器和A/D转换器，传感器连接第一变送器，传感器为MQ-7一氧化碳气体传感器(性能参数如表1所示)，MQ-7气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡，采用高低温循环检测方式低温检测一氧化碳，灵敏度高，电导率随空气中一氧化碳浓度的增加而增大，高温清洗低温时吸附的杂散气体，第一变送器连接滤波器，滤波器连接A/D转换器。

表1 MQ-7一氧化碳气体传感器的性能参数

报警模块包括比较器、内部报警模块和外部报警模块，内部报警模块包括声光报警装置，外部报警模块包括通信口、保安室通信窗口和手机通信窗口，比较器的输入端口连接控制器，比较器的输出端口分别连接声光报警装置和通信口，通信口分别连接保安室通信窗口和手机通信窗口，声光报警装置可以有效地将泄漏的一氧化碳气体通过声音和光信号发出，提醒室内的人一氧化碳在泄漏，并尽快关闭煤气阀门，提醒用户采取安全措施，提高了安全性，同时比较器将信号分别传递给用户的手机客户端和小区保安室，便于用户通知家人，小区保安室可以尽早发现煤气泄漏的住户位置，便于快速采取措施。

处理模块通过D/A转换器连接控制器，处理模块包括第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块，第一处理模块包括第二变送器和电磁阀执行单元，第二处理模块包括驱动器、继电器和排气装置(排气过程如图2所示)，第三处理模块包括第三变送器和电器设备执行单元，控制器将信号通过D/A转换器传送至电磁阀执行单元、排气装置和电器设备执行单元，电磁阀执行单元可以将煤气输送管道关闭，防止泄漏部位继续泄漏而造成安全隐患，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，排气装置可以将已经泄露的一氧化碳气体排放至室外，降低室内一氧化碳的浓度，电器设备执行单元可以快速地将用电器的电路断开，防止起火而造成用电器短路，进而引发火灾，确保人身财产的安全。

排气装置(如图3所示)包括箱体1和储存容器3，箱体1内装有醋酸二氨合铜溶液2，醋酸二氨合铜溶液2的体积为箱体1容积的2/3，当醋酸二氨合铜溶液2的体积较小时，对一氧化碳气体的吸收能力有限，不能起到很好的吸收效果，并且需要频繁更换醋酸二氨合铜溶液2，当醋酸二氨合铜溶液2的体积较大时，容易从出气管11溢出，浪费资源，箱体1的中心设置有分隔板4，分隔板4内设置有输液管15，输液管15上设置有单向电磁阀8，箱体1的左侧上端设置有进气管5，进气管5上设置有引风机6，引风机6设有三级风力调速，进气管5的进口端设置有第一气体浓度感应器7，箱体1的右侧上端设置有出气管11，出气管11上设置有出气阀12，出气管11的端部设置有第二气体浓度感应器16，第一气体浓度感应器7和第二气体浓度感应器16反馈的信息通过控制器可以控制引风机6的转速，进而控制一氧化碳的排气效率，根据实际的煤气泄漏情况调节引风机6的转速，既可以起到排气的作用，又可以节约电能，箱体1的右侧下端设置有出液管13，出液管13上设置有出液阀14，箱体1内的醋酸二氨合铜溶液2可以很好的起到吸收一氧化碳气体的作用，防止气体通过引风机6直接排至室外而污染环境，一氧化碳气体通过进气管5进入箱体1内的醋酸二氨合铜溶液2中，经过滤吸收后从出气管11排出，稀释后的醋酸二氨合铜溶液2从出液管13排出，同时单向电磁阀8打开，使储存容器3内的醋酸二氨合铜溶液2通过输液管15进入箱体1内继续吸收一氧化碳气体，第一气体浓度感应器7可以对进口处的一氧化碳浓度进行实时监测，第二气体浓度感应器16可以对出口处的一氧化碳浓度进行实时监测，通过两个感应器反馈的信息分别控制单向电磁阀8、出气阀12和出液阀14。

储存容器3固定连接在箱体1的顶端，储存容器3的顶部设置有进液管10，储存容器3内设置有液位感应器9，液位感应器9可以感应，当储存容器3内的醋酸二氨合铜溶液2降低至液位感应器9一下时，液位感应器9将信号传递给控制器，通过控制器将信号传递到用户的手机客户端和保安室，便于及时添加醋酸二氨合铜溶液2，输液管15连通至储存容器3的底部。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种居家自动报警及排气系统，包括气体浓度检测模块、显示屏、电源、控制器、报警模块和处理模块，所述控制器分别连接所述气体浓度检测模块、所示显示屏、所述电源、所述报警模块和所述处理模块，所述气体浓度检测模块包括传感器、第一变送器、滤波器和A/D转换器，所述传感器连接所述第一变送器，所述第一变送器连接所述滤波器，所述滤波器连接所述A/D转换器，其特征在于：所述报警模块包括比较器、内部报警模块和外部报警模块，所述内部报警模块包括声光报警装置，所述外部报警模块包括通信口、保安室通信窗口和手机通信窗口，所述比较器的输入端口连接所述控制器，所述比较器的输出端口分别连接所述声光报警装置和所述通信口，所述通信口分别连接所述保安室通信窗口和所述手机通信窗口，所述处理模块通过D/A转换器连接所述控制器，所述处理模块包括第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块，所述第一处理模块包括第二变送器和电磁阀执行单元，所述第二处理模块包括驱动器、继电器和排气装置，所述第三处理模块包括第三变送器和电器设备执行单元。

2.根据权利要求1所述的一种居家自动报警及排气系统，其特征在于：所述控制器为AT89C51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种居家自动报警及排气系统，其特征在于：所述传感器为MQ-7一氧化碳气体传感器。

4.根据权利要求1所述的一种居家自动报警及排气系统，其特征在于：所述排气装置包括箱体和储存容器，所述箱体内装有醋酸二氨合铜溶液，所述箱体的中心设置有分隔板，所述分隔板内设置有输液管，所述输液管上设置有单向电磁阀，所述箱体的左侧上端设置有进气管，所述进气管上设置有引风机，所述进气管的进口端设置有第一气体浓度感应器，所述箱体的右侧上端设置有出气管，所述出气管上设置有出气阀，所述出气管的端部设置有第二气体浓度感应器，所述箱体的右侧下端设置有出液管，所述出液管上设置有出液阀，所述储存容器固定连接在所述箱体的顶端，所述储存容器的顶部设置有进液管，所述输液管连通至所述储存容器的底部。

5.根据权利要求4所述的一种居家自动报警及排气系统，其特征在于：所述储存容器内设置有液位感应器。

6.根据权利要求4所述的一种居家自动报警及排气系统，其特征在于：所述醋酸二氨合铜溶液的体积为所述箱体容积的2/3。

7.根据权利要求4所述的一种居家自动报警及排气系统，其特征在于：所述引风机设有三级风力调速。