CN105374170A - 一种新型家用燃气泄漏智能监控系统 - Google Patents

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邵辉
郝永梅
贺雷
杨中伟
赵庆贤
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    • G08B21/12—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to undesired emission of substances, e.g. pollution alarms
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    • G—PHYSICS
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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Abstract

本发明公开了一种新型家用燃气泄漏智能监控系统。本系统集家用燃气检测、报警、评估及控制四位于一体，可以对家用燃气浓度、烟气浓度及环境温度进行实时检测，即使室内无人值守也能将燃气泄漏信号第一时间通过GPRS移动通信网络以短信方式通知用户及小区监控中心，并采取声光报警、自动打开排气扇/抽油烟机、自动切断燃气阀门等智能控制措施。同时还融合了燃气安全状况综合评估模块，对用户燃气安全状况进行准确评估，及时将评估结果反馈给用户。实践结果表明：该系统功能齐全、性能稳定、操作简单、成本低廉，为家用燃气安全运行提供了技术支撑。

Description

一种新型家用燃气泄漏智能监控系统
技术领域
本发明是一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，涉及家用燃气泄漏检测、报警、评估及控制，属于城市燃气管网风险控制领域。
背景技术
近年来，随着国家经济的提高，全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，但是随着燃气的广泛使用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，如2014年4月9日,辽宁鞍山一住户煤气泄漏引发爆炸，爆炸系铁西一道街33甲栋3单元43号居民住户煤气泄漏引发。爆炸造成2人死亡5人受伤。
目前，我国家庭中的燃气泄漏检测预警装置并没有普及，城市大部分都能有燃气报警和切断功能，没有检测数据显示和短信提醒，更没有评估和决策模块，而且报警和切断功能效果不太理想，容易出现假报警情况，自动切断功能也比较弱。而我国农村地区几乎就没有任何检测、报警、切断功能。因此设计开发有效的家用燃气检测、报警、评估及控制四位一体化综合智能监控模型，对于加强燃气管网的安全运行显得尤其迫切和重要。
因此，为克服现有技术的不足，提出种新型家用燃气泄漏智能监控系统。主要根据事故发生特点，从家用燃气泄漏、爆炸事故致因因素的辨识开始，构建合理的家用燃气安全状况评估指标体系，开发燃气泄漏检测、报警、控制、评估四位一体的高智能监控系统，与其他研究成果相比，本系统研究内容具有较强的综合性和实用性，即包括安全科学与工程的基本理论又兼顾硬件系统的开发，将两者有机结合起来，更能真实的反应家用燃气泄漏安全状况，又能降低事故的发生率。除此之外，本课题设计的燃气检测、报警、评估和控制系统灵敏度高、成本低、功能强。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，在于提供了一种新型家用燃气泄漏智能监控系统。本系统集家用燃气检测、报警、评估及控制四位于一体，可以对家用燃气浓度、烟气浓度及环境温度进行实时检测，即使室内无人值守也能将燃气泄漏信号第一时间通过GPRS移动通信网络以短信方式通知用户及小区监控中心，并采取声光报警、自动打开排气扇/抽油烟机、自动切断燃气阀门等智能控制措施。同时还融合了燃气安全状况综合评估模块，对用户燃气安全状况进行准确评估，及时将评估结果反馈给用户。
本发明采用的技术方案是：基于AVR产品中mega系列单片机技术和GPRS技术进行开发。主要包括4个模块：房间温度及燃气浓度检测模块、蜂鸣器报警和短信报警模块、关闭阀门和打开排气扇/抽油烟机自控模块、安全状况综合评估模块。。
一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，其特征在于：所述的一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，集成了燃气泄漏自动检测模块、自动报警模块、自动控制模块、安全状况评估模块共4大功能模块。
一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，其特征在于：所述的自动报警模块采用了GPRS移动通信技术，即使家中无人值守，出现燃气泄漏后也可以准确无误的将泄漏信息发送给指定手机用户，用户可以在第一时间采取应对措施降低事故的发生。
一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，所述的安全状况综合评估模块，从人员安全素质、设备设施安全状况、环境安全条件、应急处理方案四个方面构建了燃气安全综合评估体系。采用层次分析法确定了各指标体系的权重，采用模糊综合评估方法确定评估等级。
本发明的作用机理是：基于AVR产品中mega系列单片机技术家用燃气检测、报警、评估及控制一体化综合智能模型的开发，基于GPRS技术将检测信号准确无误的传递到指定手机，基于层次分析法和模糊综合评价法确定燃气安全状况评估模型。
本发明与相同评定其他方法的区别在于：
(1)根据国内外有关资料确定了更加全面、客观的家用燃气泄漏智能监控系统，该系统集家用燃气检测、报警、评估及控制四位于一体，与其他研究成果相比，本系统具有较强的综合性和实用性，即包括安全科学与工程的基本理论又兼顾硬件系统的开发，将两者有机结合起来，更能真实的反应家用燃气泄漏安全状况，又能降低事故的发生率。除此之外，本课题设计的燃气检测、报警、评估和控制系统灵敏度高、成本低、功能强。
(2)基于GPRS技术将燃气泄漏检测信号准确无误的传递到指定手机，基于层次分析法和模糊综合评价法确定燃气安全状况评估模型客观、准确地对用户燃气安全状况进行评估，确定评估等级，及时将评估结果反馈给用户。
具体实施方式：
系统功能总体设计：家用燃气泄漏智能监控系统集燃气检测、报警、评估及控制四位于一体，主要功能包括检测功能、报警功能、安全评估功能及控制功能。当检测到环境燃气/烟气浓度超标或温度超高时，启用蜂鸣器进行声光报警，同时通过无线网络发送短信到指定手机进行报警，自动切断燃气管道阀门、打开排气扇/抽油烟机、关闭小区燃气总阀(由燃气管理人员判断实施)。另外，该系统还设计了燃气安全状况评估功能，根据使用人群、设备设施等情况作出评估，评估结果及时以短信通知用户。
系统硬件设计：
主控模块设计：主控模块现在采用ArduinoUNO模块，它最早是由欧洲开发团队于2005年冬季开发，它构建于开放源代码，并且具有类似Java、C、C++开发环境。能通过各种传感器来感知环境，通过控制其它装置来反馈、影响环境。该模块主控芯片采用Atmel公司研发出增加型内置精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通信设备等各个领域。它采用哈佛结构，具备1MIPS/MHz的调整运行处理能力，它片内集成了丰富的资源，带E2PROM，PWM，RTC，SPI，USART，ISP，AD，比较器等。它有高速、高可靠、低功耗、强抗静电和强抗干扰的优点。
检测模块设计：检测模块采用MQ-2是半导体气敏器件，它将可燃气体转换成控制信号输出。
报警模块设计：报警模块采用蜂鸣器报警和短信报警两种，蜂鸣器报警采用，短信报警采用GPRS移动通信，无线通信模块采用SIM900A无线收发模块，支持数据包处理、数据缓冲和突发数据传输，广泛应用于低功率遥感勘测、住宅和建筑自动控制、无线警报和安全系统、工业监测和控制及无线传感器网络等领域。在发送站点和接收站点都采用了SIM900A无线收发模块。
控制模块设计：控制模块由自动开启排气扇或抽油烟机、自动切断阀共同组成。
安全状况评估模块设计：根据燃气使用人群、燃气设备、安全设施、日常维护、环境情况等构建家用燃气安全的指标体系，采用层次分析法确定各指标的权重，利用模糊综合评价法建立其评估模型，定期对燃气使用的安全状况进行评估，并将评估结果通过手机短信反馈给用户，提醒用户注意事项。
系统软件设计：在Arduino1.6.5编程环境下，先初始化I/O后。检测GSM网络，网络信号正常后，则连接GSM网，若无信号，则进入环境检测。设定环境安全值，采集检测模块数据，通过A/D，把模拟信号转成数字量，对设定的安全环境量进行对比，如果大于则进行报警，打开排风扇，关闭燃气阀，向用户发送短信，并发出声光警报。考虑到如果环境如果一直处于不安全状态，则每隔设定的一段时间向用户发送当前环境的值。直到环境恢复到正常安全状态，停止信息传送。
实例
将烟气通入模型空间，烟气传感器探测到烟气达到一定浓度，蜂鸣报警器开始进行声光报警，指定手机(用户手机和小区燃气管理人员手机)收到报警短信，同时排气扇自动开启，燃气阀自动切断，直至烟气浓度低于限值。
附图说明
图1系统模型外型，图2系统功能图，图3主控模块电路板，图4原理图，图5烟雾传感器，图6蜂鸣报警器，图7短信报警电路板及电路原理图，图8排气扇/抽油烟机，自动断阀，图9程序控制总图。

Claims (4)

1.一种新型家用燃气泄漏智能监控系统。其特征在于：集家用燃气检测、报警、评估及控制四位于一体，可以对家用燃气浓度、烟气浓度及环境温度进行实时检测，即使室内无人值守也能将燃气泄漏信号第一时间通过GPRS移动通信网络以短信方式通知用户及小区监控中心，并采取声光报警、自动打开排气扇/抽油烟机、自动切断燃气阀门等智能控制措施。同时还融合了燃气安全状况综合评估模块，对用户燃气安全状况进行准确评估，及时将评估结果反馈给用户。
2.根据权利要求1所述的，一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，其特征在于：所述的一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，集成了燃气泄漏自动检测模块、自动报警模块、自动控制模块、安全状况评估模块共4大功能模块。
3.根据权利要1所述的一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，其特征在于：所述的自动报警模块采用了GPRS移动通信技术，即使家中无人值守，出现燃气泄漏后也可以准确无误的将泄漏信息发送给指定手机用户，用户可以在第一时间采取应对措施降低事故的发生。
4.根据权利要1所述的一种新型家用燃气泄漏智能监控系统，其特征在于：所述的安全状况综合评估模块，从人员安全素质、设备设施安全状况、环境安全条件、应急处理方案四个方面构建了燃气安全综合评估体系。采用层次分析法确定了各指标体系的权重，采用模糊综合评估方法确定评估等级。
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