CN105240685A - 基于gprs通信的燃气远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃气表控制技术领域，提供一种基于GPRS通信的燃气远程监控系统，该系统包括气体浓度采集模块、GPRS模块、信息处理控制模块、声光报警器、燃气管道电磁阀和远程终端。本发明提出的技术方案采用GPRS模块实现无线网络数据传输，具备外网访问能力，实现对燃气浓度的远程监控，可扩展性强，而且本发明还减少了浓度和报警信息的传输环节，有利于提高信息传输的可靠性，最后，本发明不但可以通过GPRS模块实现远程报警，还可以通过声光报警器实现本地报警，两种手段共同使用防止漏警。
Description
技术领域
本发明涉及燃气表控制技术领域，特别涉及一种基于GPRS通信的燃气远程监控系统。
背景技术
目前，我国是一个燃气使用大国，燃气作为一种使用方便的清洁能源受到广大老百姓的欢迎，但因为燃气泄漏发生的事故也触目惊心。根据中国燃气安全网发表的一份《2014年12月份燃气安全事故统计分析报告》显示，仅一个月全国就发生31起燃气安全事故，造成43人受伤，9人死亡，其中大部分事故是由于燃气泄漏引起的。燃气泄露报警装置可以实时将燃气泄露情况通知用户，减少燃气安全事故的发生。
中国专利CN202217370U提供一种基于远程监控的燃气泄漏报警装置，由燃气检测装置、监控主机及GSM网络组成，其中监控主机安装在监控管理部门，气检测装置与监控主机之间通过315M调制载波无线相连，监控主机再通过GSM发送模块与GSM网络连接。该装置优点是实现了可统一管理多用户进行远程监控并报警急救，缺点是气检测装置的数据需要先通过315M无线网络传送给监控主机，再由监控主机通过GSM发送模块传出，315M无线网络的覆盖范围很小，且数据经过两次中转会影响传输的可靠性。中国专利CN201903950U名称为燃气泄漏报警装置，由燃气泄露报警器、无线接收装置和燃气管道电磁阀组成，该装置的优点是可在燃气浓度超标的情况下切断燃气供应，缺点是不能实现声光报警，且无线收发装置传输距离有限，不能实现外网访问。以上提到的两个专利还存在着共同的缺点，它们对所采集的数据直接进行判读，没有对数据进行滤波处理，这样在恶劣电磁环境中，容易产生较高的误警率和漏警率。
发明内容
【要解决的技术问题】
本发明的目的是提供一种基于GPRS通信的燃气远程监控系统，以至少解决上述技术问题之一。
【技术方案】
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明涉及一种基于GPRS通信的燃气远程监控系统，包括气体浓度采集模块、GPRS模块、信息处理控制模块、声光报警器、燃气管道电磁阀和远程终端，所述信息处理控制模块分别与气体浓度采集模块、GPRS模块、声光报警器、燃气管道电磁阀连接，所述GPRS模块与远程终端通信连接，所述信息处理控制模块包括数据接收模块、处理模块、控制模块和信息发送模块，
所述数据接收模块用于接收气体浓度采集模块发送的气体浓度信息并将该信息发送至处理模块；
所述处理模块用于：接收气体浓度信息并将接收到的气体浓度信息与预设的浓度阀值参数进行比较，若气体浓度信息中的气体浓度大于预设的浓度阀值参数，则通过控制模块关闭燃气管道电磁阀并控制声光报警器工作，同时通过信息发送模块将气体浓度信息和报警信息发送至GPRS模块；
所述GPRS模块用于接收信息处理控制模块发送的气体浓度信息和报警信息，并将气体浓度信息和报警信息发送至远程终端。
作为一种优选的实施方式，所述信息处理控制模块还包括滑动滤波器，所述滑动滤波器分别与气体浓度采集模块和处理模块连接，所述数据接收模块用于接收气体浓度采集模块发送的气体浓度信息并将该信息发送至滑动滤波器，所述滑动滤波器用于对接收到的气体浓度信息进行滤波处理并将滤波处理后的气体浓度信息发送至处理模块。
作为另一种优选的实施方式，所述滑动滤波器的数据采样周期为0.01、滤波时间常数为0.35。
作为另一种优选的实施方式，所述GPRS模块还用于接收远程终端发送的控制指令和/或预设浓度阈值参数并将该信息发送至信息处理控制模块，所述数据接收模块还用于接收GPRS模块发送的控制指令和/或预设浓度阈值参数，所述处理模块还用于响应数据接收模块接收的控制指令和/或更新预设浓度阈值参数。
作为另一种优选的实施方式，还包括系统供电模块，所述系统供电模块用于为气体浓度采集模块、GPRS模块、信息处理控制模块、声光报警器、燃气管道电磁阀供电。
作为另一种优选的实施方式，所述系统供电模块为24V直流电源。
作为另一种优选的实施方式，所述远程终端为智能手机或平板电脑。
【有益效果】
本发明提出的技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明采用GPRS模块实现无线网络数据传输，具备外网访问能力，实现对燃气浓度的远程监控，可扩展性强。
(2)本发明减少了浓度和报警信息的传输环节，有利于提高信息传输的可靠性。
(3)本发明不但可以通过GPRS模块实现远程报警，还可以通过声光报警器实现本地报警，两种手段共同使用防止漏警。
(5)本发明采用滑动滤波器对传感器采集的数据进行滤波，相比未采用任何滤波算法的燃气远程监控装置，本发明的误警率和漏警率得到了显著降低。
附图说明
图1为本发明的实施例一提供的基于GPRS通信的燃气远程监控系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的具体实施方式进行清楚、完整的描述。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的基于GPRS通信的燃气远程监控系统。如图1所示，包括气体浓度采集模块11、GPRS模块12、信息处理控制模块13、声光报警器14、燃气管道电磁阀15、系统供电模块16和智能手机2。信息处理控制模块13包括数据接收模块、处理模块、控制模块和信息发送模块。系统供电模块16用于为气体浓度采集模块11、GPRS模块12、信息处理控制模块13、声光报警器14、燃气管道电磁阀15供电，具体地，系统供电模块16采用24V直流电源。
信息处理控制模块13分别与气体浓度采集模块11、GPRS模块12、声光报警器14、燃气管道电磁阀15连接。
GPRS模块12与智能手机2通信连接，智能手机2接收GPRS模块12发送的气体浓度信息和报警信息，同时，通过智能手机2，用户可以发送控制指令或预设浓度阈值参数，控制指令包括开启或关闭燃气管道电磁阀15。
信息处理控制模块13的数据接收模块用于：接收气体浓度采集模块11发送的气体浓度信息并将该信息发送至处理模块；接收GPRS模块12发送的控制指令和/或预设浓度阈值参数。
信息处理控制模块13的处理模块用于：接收气体浓度信息并将接收到的气体浓度信息与预设的浓度阀值参数进行比较，若气体浓度信息中的气体浓度大于预设的浓度阀值参数，则通过控制模块关闭燃气管道电磁阀15并控制声光报警器14工作，同时通过信息发送模块将气体浓度信息和报警信息发送至GPRS模块12。另外，当数据接收模块接收到GPRS模块12发送的控制指令和预设浓度阈值参数时，处理模块还用于响应数据接收模块接收的控制指令和根据接收到的预设浓度阈值参数更新预设浓度阈值参数，具体地，根据不同的控制指令，处理模块控制燃气管道电磁阀15开启或关闭。
信息处理控制模块13的GPRS模块12用于：接收信息处理控制模块13发送的气体浓度信息和报警信息，并将气体浓度信息和报警信息发送至智能手机2。
信息处理控制模块13的GPRS模块12还用于：接收智能手机2发送的控制指令和预设浓度阈值参数并将该信息发送至信息处理控制模块13。
本实施例中，GPRS模块12可采用SIM900A，燃气管道电磁阀15可选用XF2015D型电磁阀，声光报警器14可采用LET-1101J型声光报警器，信息处理控制模块13可采用STM32F103RBT6芯片作为处理器核心，配合适当的外围电路完成甲烷和一氧化碳气体浓度信息采集。气体浓度采集模块11可采用MH-440V/D传感器和TGS5042传感器，分别采集甲烷和一氧化碳两种气体浓度。
实施例二
实施例二提供一种基于GPRS通信的燃气远程监控系统，包括气体浓度采集模块11、GPRS模块12、信息处理控制模块13、声光报警器14、燃气管道电磁阀15、系统供电模块16和智能手机2。信息处理控制模块13包括数据接收模块、滑动滤波器、处理模块、控制模块和信息发送模块。系统供电模块16用于为气体浓度采集模块11、GPRS模块12、信息处理控制模块13、声光报警器14、燃气管道电磁阀15供电，具体地，系统供电模块16采用24V直流电源。
信息处理控制模块13分别与气体浓度采集模块11、GPRS模块12、声光报警器14、燃气管道电磁阀15连接。
GPRS模块12与智能手机2通信连接，智能手机2接收GPRS模块12发送的气体浓度信息和报警信息，同时，通过智能手机2，用户可以发送控制指令或预设浓度阈值参数，控制指令包括开启或关闭燃气管道电磁阀15。
与实施例一相比，实施例二中的信息处理控制模块13还包括滑动滤波器。滑动滤波器分别与数据接收模块和处理模块连接。具体地，滑动滤波器基于采样时间序列数据滑动低通滤波算法进行设计，其中采样时间序列数据滑动低通滤波算法如下：
假设数据接收模块输出的气体浓度采集模块1的测量数据为y(k)，
式(1)
式(1)中y(k)为当前时刻的传感器采样数据，y(k-1)为上一时刻传感器的采样数据，为上一时刻经过滑动滤波后的传感器数据，为当前时刻经过滑动滤波后的传感器数据，T为数据采样周期，tf1滤波时间常数。式(1)所示的滤波算法需要按照以下步骤实施：
第一步：确定数据采样周期T，和滤波时间常数tf1，数据采样周期T应该选取恰当，不能太小，太小会增加信息处理控制模块的负担，也不能太大，太大容易导致采集信号失真，综合考虑，T取0.01为宜；滤波时间常数tf1也应该选取恰当，不能太小，太小会起不到良好的滤波效果，也不能太大，太大容易导致信号相位滞后，影响报警的实时性，综合考虑，tf1取0.35为宜。
第二步：对初始时刻(即k＝0)的前一个时刻的变量赋初值：y(-1)＝0，
第三步：采集初始时刻传感器的测量数据y(0)，通过式(1)求出初始时刻的值；
第四步：循环利用式(1)可求出后续每一时刻的
根据上述方法，可知本实施例中的滑动滤波器具体包括初始化单元、测量数据采集单元、滑动求解单元，其中初始化单元用于初始化数据采样周期T、滤波时间常数tf1、对初始时刻(即k＝0)的前一个时刻的变量赋初值；测量数据采集单元用于采集初始时刻传感器的测量数据y(0)并通过式(1)求出初始时刻的值；滑动求解单元用于循环利用式(1)求出后续每一时刻的
信息处理控制模块13的数据接收模块用于：接收气体浓度采集模块发送的气体浓度信息并将该信息发送至滑动滤波器。
信息处理控制模块13的数据接收模块还用于：接收GPRS模块12发送的控制指令和/或预设浓度阈值参数。
信息处理控制模块13的滑动滤波器用于对接收到的气体浓度信息进行滤波处理并将滤波处理后的气体浓度信息发送至处理模块。
信息处理控制模块13的处理模块用于：接收滤波后的气体浓度信息并将该气体浓度信息与预设的浓度阀值参数进行比较，若气体浓度信息中的气体浓度大于预设的浓度阀值参数，则通过控制模块关闭燃气管道电磁阀15并控制声光报警器14工作，同时通过信息发送模块将气体浓度信息和报警信息发送至GPRS模块12。另外，当数据接收模块接收到GPRS模块12发送的控制指令和预设浓度阈值参数时，处理模块还用于响应数据接收模块接收的控制指令和根据接收到的预设浓度阈值参数更新预设浓度阈值参数，具体地，根据不同的控制指令，处理模块控制燃气管道电磁阀15开启或关闭。
信息处理控制模块13的GPRS模块12用于：接收信息处理控制模块13发送的气体浓度信息和报警信息，并将气体浓度信息和报警信息发送至智能手机2；接收智能手机2发送的控制指令和预设浓度阈值参数并将该信息发送至信息处理控制模块13。
本实施例中，GPRS模块12可采用SIM900A，燃气管道电磁阀15可选用XF2015D型电磁阀，声光报警器14可采用LET-1101J型声光报警器14，信息处理控制模块13可采用STM32F103RBT6芯片作为处理器核心，配合适当的外围电路完成甲烷和一氧化碳气体浓度信息采集。气体浓度采集模块11可采用MH-440V/D传感器和TGS5042传感器，分别采集甲烷和一氧化碳两种气体浓度。
从以上实施例可以看出，本发明实施例采用GPRS模块实现无线网络数据传输，具备外网访问能力，实现对燃气浓度的远程监控，可扩展性强；另外，本发明实施例减少了浓度和报警信息的传输环节，有利于提高信息传输的可靠性；而且，本发明实施例不但可以通过GPRS模块实现远程报警，还可以通过声光报警器实现本地报警，两种手段共同使用防止漏警；最后，本发明实施例采用滑动滤波器对传感器采集的数据进行滤波，相比未采用任何滤波算法的燃气远程监控装置，本发明实施例的误警率和漏警率得到了显著降低。
需要说明，上述描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，也不是对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于GPRS通信的燃气远程监控系统，其特征在于包括气体浓度采集模块、GPRS模块、信息处理控制模块、声光报警器、燃气管道电磁阀和远程终端，所述信息处理控制模块分别与气体浓度采集模块、GPRS模块、声光报警器、燃气管道电磁阀连接，所述GPRS模块与远程终端通信连接，所述信息处理控制模块包括数据接收模块、处理模块、控制模块和信息发送模块，
所述数据接收模块用于接收气体浓度采集模块发送的气体浓度信息并将该信息发送至处理模块；
所述处理模块用于：接收气体浓度信息并将接收到的气体浓度信息与预设的浓度阀值参数进行比较，若气体浓度信息中的气体浓度大于预设的浓度阀值参数，则通过控制模块关闭燃气管道电磁阀并控制声光报警器工作，同时通过信息发送模块将气体浓度信息和报警信息发送至GPRS模块；
所述GPRS模块用于接收信息处理控制模块发送的气体浓度信息和报警信息，并将气体浓度信息和报警信息发送至远程终端。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的燃气远程监控系统，其特征在于所述信息处理控制模块还包括滑动滤波器，所述滑动滤波器分别与气体浓度采集模块和处理模块连接，所述数据接收模块用于接收气体浓度采集模块发送的气体浓度信息并将该信息发送至滑动滤波器，所述滑动滤波器用于对接收到的气体浓度信息进行滤波处理并将滤波处理后的气体浓度信息发送至处理模块。
3.根据权利要求2所述的基于GPRS通信的燃气远程监控系统，其特征在于所述滑动滤波器的数据采样周期为0.01、滤波时间常数为0.35。
4.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的燃气远程监控系统，其特征在于所述GPRS模块还用于接收远程终端发送的控制指令和/或预设浓度阈值参数并将该信息发送至信息处理控制模块，所述数据接收模块还用于接收GPRS模块发送的控制指令和/或预设浓度阈值参数，所述处理模块还用于响应数据接收模块接收的控制指令和/或更新预设浓度阈值参数。
5.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的燃气远程监控系统，其特征在于还包括系统供电模块，所述系统供电模块用于为气体浓度采集模块、GPRS模块、信息处理控制模块、声光报警器、燃气管道电磁阀供电。
6.根据权利要求5所述的基于GPRS通信的燃气远程监控系统，其特征在于所述系统供电模块为24V直流电源。
7.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的燃气远程监控系统，其特征在于所述远程终端为智能手机或平板电脑。
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