CN105782542B - 基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断放空系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统及方法，包括具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线燃气传感器模块、具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线放空阀门模块、具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线管道切断阀门模块、具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线开关模块、无线路由器和无线楼宇中央控制器；本发明可实现实时检验燃气浓度，并在灾害状况下，燃气阀门开关的远程迅速开关控制，避免灾害后果扩大。

Description

基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断放空系统及方法

技术领域

一种基于无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统，最适用于在火灾、地震等灾害状况以及管道泄漏的情况下，楼宇燃气管道阀门快速控制和管道放空。

背景技术

随着计算机技术、控制技术和通信技术的发展，楼宇自动化工业在过去的十年中获得了巨大的发展，遵循BACnet、LonTalk和EIB这些标准化通信协议的楼控产品在行业中占据主导地位。使用这些通信协议的楼宇自动化网络所采用的通信传输介质(比如双绞线、同轴电缆和光缆)通常都是有线的。和采用有线网络的通信技术的楼控产品相比较，无线解决方案最吸引人的地方式安装布置的灵活性、低廉的安装费用和对楼宇自动化系统重新布置时可移动性，随着楼宇自动控制技术的发展，控制设备之间的通讯和互操作需求日益增加，建立开放而统一的总线标准已成为整个行业的共同愿望。总线标准的选择不仅仅决定了系统的开放性、通信效率，同时也关系到系统配置、调试的难易程度和工作量大小。

随着近年来在微电子机械系统(MEMS)、无线通信、数字电子方面取得的巨大成就，使得发展低成本、小体积、低功耗、短通信距离成为可能。传统的无线通信大致有WIFI、蓝牙和红外等，ZigBee技术与它们相比成本低、功耗低、组网能力优秀，被广泛认为将在未来的几年对自动化工业产生重大的影响。

城市燃气管道在地震、火灾等灾害状态以及管道泄漏的情况下，如不能及时切断并放空，靠传统的救援人员现场手工关闭远不能达到应急救援的要求，将会使灾害后果扩大。无线传感控制具有远程控制、迅速、低功耗、低成本的特点。基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统可实现实时检验燃气浓度，并在灾害状况下，燃气阀门开关的远程迅速开关控制，避免灾害后果扩大。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统及方法。

本发明提供的一种基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统，包括：具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线燃气传感器模块，分别安装在楼宇内的各个室内和管道处，用于检测各自位置的燃气值，及时报警；具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线放空阀门模块，分别安装在楼宇的排气口与通风口，用于排放泄露的燃气；具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线管道切断阀门模块，分别安装在管道处，用于及时切断管道；具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线开关模块，分别与抽风机相连接，用于控制抽风机的运行与停止；无线路由器，与多个无线燃气传感器模块、多个无线放空阀门模块、多个无线管道切断阀门模块、多个无线开关模块构成基于ZigBee无线技术的无线通信网络，用于给各节点分配地址、接受来自个节点的数据及向各节点发送相应的控制指令；无线楼宇中央控制器，与所述无线路由器无线连接，用于对无线路由器的各个房间及管道处的燃气含量，按照预设的燃气含量的浓度阙值进行处理，以便获得控制多个无线放空阀门模块、多个无线管道切断阀门模块和无线开关模块的控制指令，进而通过所述无线路由器将控制指令送至相应的无线模块，以便控制开关和阀门。

所述无线燃气传感器模块包括具有射频功能的第一微处理器、电池、第一变压芯片、第一LED指示灯、第一蜂鸣器、第一天线、第一液晶屏、第一温度传感器和可燃气气体传感器；

所述的电池通过第一变压芯片给第一微处理器和可燃气气体传感器供电；可燃气气体传感器的信号输出端与第一微处理器信号输入端连接，第一温度传感器的信号输出端口与第一微处理器的信号输入端连接，第一LED指示灯和第一蜂鸣器信号输入端口接第一微处理器的信号输出端，第一天线与第一微处理器相连接，第一液晶屏的信号输入端与第一微处理器液晶屏的信号输出端连接。

所述的多个无线放空阀门模块包括具有射频功能及模数转换功能的第二微处理器、第一伺服电机、第一阀门、第一检测阀门位置的位置检测电阻、第一稳压和滤波电路、第一光耦、第一可控硅、第二天线、第一变压器、第二变压芯片、第二液晶屏、市电、第二LED指示灯、第二蜂鸣器。

所述的220V市电通过第一变压器给第一伺服电机供电，第一伺服电机与第一阀门连接，用于检测阀门位置的位置第一检测电阻与伺服电机的传感齿轮同轴安装、第一检测电阻的输出端与第一稳压和滤波电路的输入端连接，第一稳压和滤波电路的输出端与第二微处理器的信号处理端口连接；所述的第一变压器与第二变压芯片连接，220V市电通过第一变压器与第二变压芯片给第二微处理器供电；第二微处理器的控制端与第一光耦的输入端连接，第一光耦的输出端与第一可控硅连接，第一可控硅的输出端与第一伺服电机连接，可控硅控制伺服电机正反转；第二液晶屏的信号输入端与第二微处理器液晶屏的信号输出端连接；第二LED指示灯和第二蜂鸣器信号输入端口接第一微处理器的信号输出端，第二天线与第二微处理器相连接。

所述的无线管道切断阀门模块包括具有射频功能的第三微处理器、第二光耦、第二变压器、第三变压芯片、第一电磁阀门、第一手动阀门、市电、第三LED指示灯、第三蜂鸣器、第三天线、第二检测电阻、第二稳压和滤波电路。

所述的220V市电通过第二变压器给第一电磁阀门供电，第二检测电阻与第一电磁阀门连接，第二检测电阻的输出端与第二稳压和滤波电路的输入端连接，第二稳压和滤波电路的输出端与第三微处理器的信号处理端口连接；所述的第二变压器与第三变压芯片连接，220V市电通过第二变压器与第三变压芯片给第三微处理器供电；第三微处理器的控制端与第二光耦的输入端连接，第二光耦的输出端与第一电磁阀门连接；第三LED指示灯和第三蜂鸣器信号输入端口接第三微处理器的信号输出端，第三天线与第三微处理器相连接；第一手动阀门连接在管道处。

所述无线开关模块包括第四微处理器、市电、第三变压器、第四变压芯片、第四LED指示灯、第四天线、第三光耦、第一开关、第一抽风机。

所述的220V市电通过第三变压器给第一抽风机供电，第三变压器与第四变压芯片连接，220V市电通过第三变压器与第四变压芯片给第四微处理器供电；第四微处理器的控制端与第三光耦的输入端连接，第三光耦的输出端与第一开关连接，开关与第一抽风机连接，控制抽风机的开闭；第四LED指示灯的输入端口接第四微处理器的信号输出端，第四天线与第四微处理器相连接。

所述的无线路由模块包括第五微处理器、220V市电、第四变压器、第五变压芯片、第五LED指示灯、第五天线。

所述的第四变压器与第五变压芯片连接，220V市电通过第四变压器与第五变压芯片给第五微处理器供电；第五LED指示灯接第五微处理器。第五天线与第五微处理器相连接。

所述的无线楼宇中央控制器包括第六微处理器、第一串口电路、第一上位机、市电、第六变压芯片、第六LED指示灯、第六天线。

所述的220V市电给第一上位机供电，第五变压器与第六变压芯片连接，220V市电通过第五变压器与第六变压芯片给第六微处理器供电；第一串口电路信号输入端与第六微处理器信号输出端连接，第一串口电路与第一上位机连接，第六LED指示灯信号输入端口接第六微处理器，第六天线与第六微处理器相连接。

一种基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空方法，包括以下步骤：

1)无线路由器通电后，查询当前网络状况，并在冲突最小的频段建立新的基于ZigBee无线技术的无线通信网络，同时对无线通信网络内已经启动的无线通信网络节点分配地址，以便各节点间的通信在新建的无线通信网络的频段进行；

2)通电之后无线路由器检测网络，可以在2.4GHz—2.483GHz频率内的16个信道任选一个冲突最小的作为网络内通信。当路由器成功建立网络微处理器便点亮LED，同时判断无线信号，判断是否是新的无线节点加入网络的无线信号，如是，则添加节点信息，如果不是，则从无线信号中提取有效数据，并启动系统予以发送。无线信号是点对点的，即只有无线信号中地址于自己地址相同的节点才可以接收数据。当无线路由器节点接收到无线信号，若是新节点入网，便储存新节点设备信息，然后发送允许入网信号；若是数据采集节点的采集信息，无线路由器就把数据从中提取出来发送至无线楼宇中央控制器。

3)无线燃气传感器模块通电之后申请加入网络(即寻找PAN网络)，同意入网后检测是否无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器的无线信号后，无线燃气传感器各组成部件进行询检，并将结果在液晶屏上予以显示，同时驱动绿色LED发光，接着微处理器读取燃气浓度传感器及温度传感器所检测出的燃气浓度值及温度，并把检测的结果发送给无线路由器，并在液晶屏上显示出来，通过与中央控制器设置的阈值相比较，若检测出浓度值超过阈值，蜂鸣器发出警报，红色LED灯发出闪烁红光；

4)无线路由器将接受到的来自个无线燃气传感器模块的数据送入楼宇中央控制器；

5)楼宇中央控制器根据预设的浓度值及无线路由器送入的数据计算出各无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量，并将所计算出的无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量经由无线路由器发送至相应的无线放空阀门模块、无线管道切断阀门模块和无线开关模块；

6)无线放空阀门模块、无线管道切断阀门模块和无线开关模块根据接收到的无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量控制相应放空阀门、管道切断阀门及开关的开闭；其中，无线放空阀门模块为：通电后，检测网络状况并向无线路由器申请加入无线路由器建立的无线通信网络(即寻找PAN网络)，无线路由器同意入网后，检测是否有无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器发送的无线信号后，判断无线信号的类型，如果是阀门位置控制信号，微处理器便把控制信号与位置检测电阻检测出的阀门当前位置检测值相比较，判断阀门位置是否合适，若不合适，微处理器输出电机正转信号开大阀门或电机反转关小阀门，同时驱动相应的LED灯发光，并当阀门位置合适后，将位置检测电阻检测出的阀门位置予以发送。其中，无线管道切断阀门模块为：通电之后申请加入网络通电后，检测网络状况并向无线路由器申请加入无线路由器建立的无线通信网络(即寻找PAN网络)，无线路由器同意入网后，检测是否有无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器发送的无线信号后，首先检测阀门是否被手动关闭，若阀门未手动关闭，则根据无线路由器发出的信号，关闭阀门；其中无线开关模块为：通电之后申请加入网络，入网成功后检测是否有来自无线路由器发送给自己的无线信号，入网不成功则返回继续申请。当检测到无线路由器发送至的无线信号后，判断无线信号的类型，如果为开关控制信号，通过拉低IO口打开开关或释放IO口关闭开关，再将IO口状态予以发送，如果无线信号类型为轮训信号，则微处理器检测IO口状态，并将其予以发送。

7)楼宇中央控制器根据接收到的各无线传感器发送的燃气浓度值，决定启动相应的一路，多路或全路。

技术效果

本发明的目的提供一个远程控制、迅速、低功耗的无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空装置。首先通过检测室内和管道处的燃气浓度值，若检测到的浓度值超过设定的阙值，及时发出警报，通过无线信号传输至上位机，上位机控制一路、多路甚至全路管道的关闭及阀门的开启。可实现实时检验燃气浓度，并在灾害状况下，燃气阀门开关的远程迅速开关控制，避免灾害后果扩大。

附图说明

图1是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统的整体结构示意图；

图2是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线燃气传感器模块的结构示意图；

图3是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线燃气传感器模块的流程示意图；

图4是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线放空阀门的结构示意图；

图5是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线放空阀门的流程示意图；

图6是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线管道切断阀门的结构示意图；

图7是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线管道切断阀门的流程示意图；

图8是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线开关的结构示意图；

图9是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线开关的流程示意图；

图10是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线路由器的结构示意图；

图11是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线路由器的流程示意图；

图12是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线楼宇中央控制器的结构示意图；

图13是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统无线楼宇中央控制器的流程示意图；

图14是本发明的无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统及方法的整体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明：

请参阅图1，本发明的基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统至少包括：多个无线燃气传感器模块、多个无线放空阀门模块、多个无线管道切断阀门模块、多个无线开关模块、多个无线路由器及无线楼宇中央控制器。

所述无线燃气传感器作为无线通信网络节点，具有收发信息功能，设置在房间内和管道附近，用于检测可燃性气体的浓度，具有及时报警功能。请参见图2，其为无线燃气传感器的结构示意图，其包括：具有射频功能的微处理器(即微处理器和无线模块)、与微处理器相连接的燃气浓度传感器、通过I2C接口与微处理器相连接的显示屏、与微处理器相连接的两个LED指示灯、与微处理器相连接的、与微处理器相连接的一个开关、与微处理器相连接的温度传感器，与微处理器相连接的天线、电池及与电池相连且用于向微处理器和燃气浓度传感器供电的变压芯片等。在本实施案例中，微处理器采用具有射频功能的微处理器，燃气浓度传感器选用灵敏性较好的烟雾传感器，传感器与微处理器通过相应的采样保持电路及放大电路相连接，温度传感器选用可直接读数字温度传感器，与微处理器直接相连，通过显示屏显示出来实时温度与检测浓度，若检测出来的燃气浓度超过限定的浓度，蜂鸣器发出警报，红色LED灯发出闪烁红光。当接收无线信号加入ZigBee无线网络后，与微处理器相连接的绿色LED灯发光，变压芯片将5V的电压转换为3.3V的电压，要求变压芯片具有电气防爆的特性。

如图3所示，其为无线燃气传感器工作流程。通电之后申请加入网络(即寻找PAN网络)，同意入网后检测是否无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器的无线信号后，无线燃气传感器各组成部件进行询检，并将结果在液晶屏上予以显示，同时驱动绿色LED发光，接着微处理器读取燃气浓度传感器及温度传感器所检测出的燃气浓度值及温度，并把检测的结果发送给无线路由器，并在液晶屏上显示出来，通过与中央控制器设置的阈值相比较，若检测出浓度值超过阈值，蜂鸣器发出警报，红色LED灯发出闪烁红光，同时中央控制器根据所接收到的信号，判断开启一路、多路或全路的放空阀门及关闭一路、多路或全路的管道切断阀门。

所述的无线放空阀门作为无线通信网络节点，具有收发功能，设置在通风口内，用于排空泄露出的燃气。请参见图4，其为其为无线放空阀门的结构示意图，其包括：具有射频功能的微处理器(即微处理器和无线模块)、伺服电机、与伺服电机相连的阀门、与伺服电机的传感齿轮同轴安装且用于检测阀门位置的位置检测电阻、与位置检测电阻相连接且将所检测出的阀门位置数据送入微处理器进行数模转换的稳压和滤波电路、连接在微处理器的输出端的光耦、与光耦连接切用于控制伺服电机正反转的可控硅、通过I2C接口与微处理器相连接的显示屏、与微处理器相连接的两个LED指示灯、与微处理器相连接的天线、与市电相连且向伺服电机供电的变压器、与变压器输出端相连且用于向微处理器供电的变压芯片。在本实施案例中，微处理器采用具有射频功能的微处理器，采用两片电力电子器件双向可控硅来控制伺服电机的运行，可控硅的驱动采用可控硅型光耦,不仅隔离微处理器与伺服电机控制回路，还有驱动功能。在光耦和微处理器之间加入与非门电路，防止当正反输出IO口同时为高电平是出现控制控制伺服电机正反转的两个双向可控硅同时导通的情况。当正转时，开启放空阀门，同时红色LED灯发光；反转时，关闭放空阀门，同时绿色LED灯发光。位置检测电阻检测阀门是否完全关闭或者开启。

如图5所示，其为无线放空阀门模块工作流程。通电后，检测网络状况并向无线路由器申请加入无线路由器建立的无线通信网络(即寻找PAN网络)，无线路由器同意入网后，检测是否有无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器发送的无线信号后，判断无线信号的类型，如果是阀门位置控制信号，微处理器便把控制信号与位置检测电阻检测出的阀门当前位置检测值相比较，判断阀门位置是否合适，若不合适，微处理器输出电机正转信号开大阀门或电机反转关小阀门，同时驱动相应的LED灯发光，并当阀门位置合适后，将位置检测电阻检测出的阀门位置予以发送。

所述的无线管道切断阀门作为无线通信网络节点，具有收发功能，可手动关闭，设置在管道内，用于及时切断管道。请参见图6，其为其为无线管道切断阀门的结构示意图，其包括：具有射频功能的微处理器、连接微处理器输出端的光耦、与光耦相连的开关、及与开关相连的电磁阀、与微处理器连接的天线、与微处理器连接的开关、与微处理器连接的LED灯、与市电相连的变压器、与变压器输出端相连且用于向微处理器供电的变压芯片。在本实施案例中，微处理器采用具有射频功能的微处理器，电磁阀选用燃气紧急切断电磁阀，当通常这类电磁阀接收到DC9V的脉冲切断电流时，开阀锁定装置自动解锁并释放弹簧力，使阀门快速关闭并保持闭合状态，这类阀门是一种平时不需供电，当接收到外部脉冲切断电流时关闭的半自动防爆型快速切断阀门，当阀门关闭时，微处理器驱动红色LED发光。无线管道切断阀门仅有开和关两种状态，可以通过外部的手动把柄，手动切断管道。手动把柄上有红色关闭和绿色开启的相应辨识，手动把柄与微处理器相连接，微处理器感应相应的开关状态量。

如图7所示，其为无线管道切断阀门模块工作流程。通电之后申请加入网络通电后，检测网络状况并向无线路由器申请加入无线路由器建立的无线通信网络(即寻找PAN网络)，无线路由器同意入网后，检测是否有无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器发送的无线信号后，首先检测阀门是否被手动关闭，若阀门未手动关闭，则根据无线路由器发出的信号，关闭阀门。

具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线开关模块，与多个抽风机相连接，用于控制抽风机的运行与停止，抽风机安装在每栋单元楼的排气口处。请参见图8，其包括：具有射频功能的微处理器、连接微处理器输出的光耦、与光耦相连的开关、与微处理器连接的天线、与微处理器连接的LED灯、与市电相连的变压器、与变压器输出端相连且用于向微处理器供电的变压芯片。在本实施案例中，微处理器采用具有射频功能的微处理器，微处理器的一个IO口接光耦，光耦连接开关。

如附图9所示，其为无线开关模块的工作流程图。通电之后申请加入网络，入网成功后检测是否有来自无线路由器发送给自己的无线信号，入网不成功则返回继续申请。当检测到无线路由器发送至的无线信号后，判断无线信号的类型，如果为开关控制信号，通过拉低IO口打开开关或释放IO口关闭开关，再将IO口状态予以发送，如果无线信号类型为轮训信号，则微处理器检测IO口状态，并将其予以发送。

所述无线路由器与所述无线燃气传感器模块、多个无线放空阀门模块、多个无线管道切断阀门模块、多个无线开关模块构成基于ZigBee无线技术的无线通信网络，用于给各节点分配地址、接受来自个节点的数据及向各节点发送相应的控制指令；如图10所示，具有射频功能的微处理器、与市电连接的变压器、与变压器输出端相连且用于向微处理器供电的变压芯片、与微处理器相连接的LED指示灯和天线。在本实施例中，微处理器采用具有射频功能的微处理器，一个LED灯，变压器器接在220VAC电压，提供5V电压，变压器选用具有电气防爆功能的。采用I/0口驱动LED，无线路由器能够建立无线通信网络，给无线通信网络中的每个节点分配ID，网络最多有255个节点构成。当网络出现故障，无线网关能够重建网络。当无线网关

如图11所示为无线路由器节点工作流程。通电之后无线路由器检测网络，可以在2.4GHz—2.483GHz频率内的16个信道任选一个冲突最小的作为网络内通信。当路由器成功建立网络微处理器便点亮LED，同时判断无线信号，判断是否是新的无线节点加入网络的无线信号，如是，则添加节点信息，如果不是，则从无线信号中提取有效数据，并启动系统予以发送。无线信号是点对点的，即只有无线信号中地址于自己地址相同的节点才可以接收数据。当无线路由器节点接收到无线信号，若是新节点入网，便储存新节点设备信息，然后发送允许入网信号；若是数据采集节点的采集信息，无线路由器就把数据从中提取出来发送至无线楼宇中央控制器。

所述无线楼宇中央控制器与所述无线路由器无线连接，与上位机通过串口连接，用于接收和处理数据、接收来自个节点的数据及向各节点发送相应的控制指令；如图12所示，具有射频功能和串口功能的微处理器、与市电连接的变压器、与变压器输出端相连且用于向微处理器供电的变压芯片、与微处理器相连接的LED指示灯和天线。在本实施例中，微处理器采用具有射频功能和集成了串口收发功能的微处理器，微处理器通过电平转换芯片与串口相连，即可完成数据的收发。一个LED灯，当系统开启时，LED灯发光，变压器器接在220VAC电压，提供3.3V电压，采用I/O口驱动LED，I2C口连接串口。

如图13所示为无线楼宇中央控制器的工作流程。通电之后无线楼宇中央控制器检测网络。当控制器成功连接路由器，微处理器便点亮LED，同时轮训串口和无线信号。当无线楼宇中央控制器接收到信号后判断信号类型，如果是串口信号，便根据信号类型对数据进行打包，并将打包后的数据发送给路由器，如果是无线信号则从无线信号中提取有效数据，并启动系统予以发送。

如图14所示为无线传感的城市楼宇燃气管道自动切断及放空控制系统及方法的整体工作流程。包括步骤：1)无线路由器通电后，查询当前网络状况，并在冲突最小的频段建立新的基于ZigBee无线技术的无线通信网络，同时对无线通信网络内已经启动的无线通信网络节点分配地址，以便各节点间的通信在新建的无线通信网络的频段进行；2)尚未入网的无线通信网络节点向所述无线路由器发送入网请求，经无线路由器同意后，获得自身的地址；3)各无线燃气传感器模块向无线路由器发送室内及管道的燃气浓度值；4)无线路由器将接受到的来自个无线燃气传感器模块的数据送入楼宇中央控制器；5)楼宇中央控制器根据预设的浓度值及无线路由器送入的数据计算出各无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量，并将所计算出的无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量经由无线路由器发送至相应的无线放空阀门模块、无线管道切断阀门模块和无线开关模块；6)无线放空阀门模块、无线管道切断阀门模块和无线开关模块根据接收到的无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量控制相应放空阀门、管道切断阀门及开关的开闭；7)楼宇中央控制器根据接收到的各无线传感器发送的燃气浓度值，决定启动相应的一路，多路或全路。

上述基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统的工作步骤如下：

1)无线路由器通电后，查询当前网络状况，并在冲突最小的频段建立新的基于ZigBee无线技术的无线通信网络，同时对无线通信网络内已经启动的无线通信网络节点分配地址，以便各节点间的通信在新建的无线通信网络的频段进行；

2)通电之后无线路由器检测网络，可以在2.4GHz—2.483GHz频率内的16个信道任选一个冲突最小的作为网络内通信。当路由器成功建立网络微处理器便点亮LED，同时判断无线信号，判断是否是新的无线节点加入网络的无线信号，如是，则添加节点信息，如果不是，则从无线信号中提取有效数据，并启动系统予以发送。无线信号是点对点的，即只有无线信号中地址于自己地址相同的节点才可以接收数据。当无线路由器节点接收到无线信号，若是新节点入网，便储存新节点设备信息，然后发送允许入网信号；若是数据采集节点的采集信息，无线路由器就把数据从中提取出来发送至无线楼宇中央控制器。

3)无线燃气传感器模块通电之后申请加入网络(即寻找PAN网络)，同意入网后检测是否无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器的无线信号后，无线燃气传感器各组成部件进行询检，并将结果在液晶屏上予以显示，同时驱动绿色LED发光，接着微处理器读取燃气浓度传感器及温度传感器所检测出的燃气浓度值及温度，并把检测的结果发送给无线路由器，并在液晶屏上显示出来，通过与中央控制器设置的阈值相比较，若检测出浓度值超过阈值，蜂鸣器发出警报，红色LED灯发出闪烁红光；

4)无线路由器将接受到的来自个无线燃气传感器模块的数据送入楼宇中央控制器；

5)楼宇中央控制器根据预设的浓度值及无线路由器送入的数据计算出各无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量，并将所计算出的无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量经由无线路由器发送至相应的无线放空阀门模块、无线管道切断阀门模块和无线开关模块；

6)无线放空阀门模块、无线管道切断阀门模块和无线开关模块根据接收到的无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量控制相应放空阀门、管道切断阀门及开关的开闭；其中，无线放空阀门模块的工作流程为：通电后，检测网络状况并向无线路由器申请加入无线路由器建立的无线通信网络(即寻找PAN网络)，无线路由器同意入网后，检测是否有无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器发送的无线信号后，判断无线信号的类型，如果是阀门位置控制信号，微处理器便把控制信号与位置检测电阻检测出的阀门当前位置检测值相比较，判断阀门位置是否合适，若不合适，微处理器输出电机正转信号开大阀门或电机反转关小阀门，同时驱动相应的LED灯发光，并当阀门位置合适后，将位置检测电阻检测出的阀门位置予以发送。其中，无线管道切断阀门模块工作流程为：通电之后申请加入网络通电后，检测网络状况并向无线路由器申请加入无线路由器建立的无线通信网络(即寻找PAN网络)，无线路由器同意入网后，检测是否有无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请。当接收到无线路由器发送的无线信号后，首先检测阀门是否被手动关闭，若阀门未手动关闭，则根据无线路由器发出的信号，关闭阀门；其中，无线开关模块的工作流程为：通电之后申请加入网络，入网成功后检测是否有来自无线路由器发送给自己的无线信号，入网不成功则返回继续申请。当检测到无线路由器发送至的无线信号后，判断无线信号的类型，如果为开关控制信号，通过拉低IO口打开开关或释放IO口关闭开关，再将IO口状态予以发送，如果无线信号类型为轮训信号，则微处理器检测IO口状态，并将其予以发送。

7)楼宇中央控制器根据接收到的各无线传感器发送的燃气浓度值，决定启动相应的一路，多路或全路。

综上所述，本发明的基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统通过在楼宇内建立基于ZigBee无线技术的无线通信网络，由此可实现对管道和阀门的有效调控，进而实现及时检测漏气，及时排空燃气，及时切断管道。相对于现有技术的优点是：1、可以减少现有楼宇的大量布线；2、由于各节点采用无线通信技术，其实际安装位置受环境约束较少；3、相对于现有的楼宇燃气立管自动切断及放空系统，增加了检测节点和控制节点；4、由于增加了检测节点和控制节点，为系统优化控制和节能打下了基础；5、所提供的接口支持当前控制领域普遍采用的协议，支持扩展。

Claims (2)

1.基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统，包括：具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线燃气传感器模块、具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线放空阀门模块、具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线管道切断阀门模块、具有收发信息功能且作为无线通信网络节点的多个无线开关模块、无线路由器和无线楼宇中央控制器；

其特征在于：所述无线燃气传感器模块包括具有射频功能的第一微处理器、电池、第一变压芯片、第一LED指示灯、第一蜂鸣器、第一天线、第一液晶屏、第一温度传感器和可燃气气体传感器；

所述的电池通过第一变压芯片给第一微处理器和可燃气气体传感器供电；可燃气气体传感器的信号输出端与第一微处理器信号输入端连接，第一温度传感器的信号输出端口与第一微处理器的信号输入端连接，第一LED指示灯和第一蜂鸣器信号输入端口接第一微处理器的信号输出端，第一天线与第一微处理器相连接，第一液晶屏的信号输入端与第一微处理器液晶屏的信号输出端连接；

所述的多个无线放空阀门模块包括具有射频功能及模数转换功能的第二微处理器、第一伺服电机、第一阀门、第一检测阀门位置的位置检测电阻、第一稳压和滤波电路、第一光耦、第一可控硅、第二天线、第一变压器、第二变压芯片、第二液晶屏、220V市电、第二LED指示灯、第二蜂鸣器；

所述的220V市电通过第一变压器给第一伺服电机供电，第一伺服电机与第一阀门连接，用于检测阀门位置的位置第一检测电阻与伺服电机的传感齿轮同轴安装、第一检测电阻的输出端与第一稳压和滤波电路的输入端连接，第一稳压和滤波电路的输出端与第二微处理器的信号处理端口连接；所述的第一变压器与第二变压芯片连接，220V市电通过第一变压器与第二变压芯片给第二微处理器供电；第二微处理器的控制端与第一光耦的输入端连接，第一光耦的输出端与第一可控硅连接，第一可控硅的输出端与第一伺服电机连接，可控硅控制伺服电机正反转；第二液晶屏的信号输入端与第二微处理器液晶屏的信号输出端连接；第二LED指示灯和第二蜂鸣器信号输入端口接第一微处理器的信号输出端，第二天线与第二微处理器相连接；

所述的无线管道切断阀门模块包括具有射频功能的第三微处理器、第二光耦、第二变压器、第三变压芯片、第一电磁阀门、第一手动阀门、市电、第三LED指示灯、第三蜂鸣器、第三天线、第二检测电阻、第二稳压和滤波电路；

所述的220V市电通过第二变压器给第一电磁阀门供电，第二检测电阻与第一电磁阀门连接，第二检测电阻的输出端与第二稳压和滤波电路的输入端连接，第二稳压和滤波电路的输出端与第三微处理器的信号处理端口连接；所述的第二变压器与第三变压芯片连接，220V市电通过第二变压器与第三变压芯片给第三微处理器供电；第三微处理器的控制端与第二光耦的输入端连接，第二光耦的输出端与第一电磁阀门连接；第三LED指示灯和第三蜂鸣器信号输入端口接第三微处理器的信号输出端，第三天线与第三微处理器相连接；第一手动阀门连接在管道处；

所述无线开关模块包括第四微处理器、市电、第三变压器、第四变压芯片、第四LED指示灯、第四天线、第三光耦、第一开关、第一抽风机；

所述的220V市电通过第三变压器给第一抽风机供电，第三变压器与第四变压芯片连接，220V市电通过第三变压器与第四变压芯片给第四微处理器供电；第四微处理器的控制端与第三光耦的输入端连接，第三光耦的输出端与第一开关连接，开关与第一抽风机连接，控制抽风机的开闭；第四LED指示灯的输入端口接第四微处理器的信号输出端，第四天线与第四微处理器相连接；

所述的无线路由模块包括第五微处理器、220V市电、第四变压器、第五变压芯片、第五LED指示灯、第五天线；

所述的第四变压器与第五变压芯片连接，220V市电通过第四变压器与第五变压芯片给第五微处理器供电；第五LED指示灯接第五微处理器；第五天线与第五微处理器相连接；

所述的无线楼宇中央控制器包括第六微处理器、第一串口电路、第一上位机、市电、第六变压芯片、第六LED指示灯、第六天线；

所述的220V市电给第一上位机供电，第五变压器与第六变压芯片连接，220V市电通过第五变压器与第六变压芯片给第六微处理器供电；第一串口电路信号输入端与第六微处理器信号输出端连接，第一串口电路与第一上位机连接，第六LED指示灯信号输入端口接第六微处理器，第六天线与第六微处理器相连接。

2.根据权利要求1所述的基于无线传输的楼宇燃气立管自动切断及放空系统的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

1)无线路由器通电后，查询当前网络状况，并在冲突最小的频段建立新的基于ZigBee无线技术的无线通信网络，同时对无线通信网络内已经启动的无线通信网络节点分配地址，以便各节点间的通信在新建的无线通信网络的频段进行；

2)通电之后无线路由器检测网络，可以在2.4GHz—2.483GHz频率内的16个信道任选一个冲突最小的作为网络内通信；当路由器成功建立网络微处理器便点亮LED，同时判断无线信号，判断是否是新的无线节点加入网络的无线信号，如是，则添加节点信息，如果不是，则从无线信号中提取有效数据，并启动系统予以发送；无线信号是点对点的，即只有无线信号中地址于自己地址相同的节点才可以接收数据；当无线路由器节点接收到无线信号，若是新节点入网，便储存新节点设备信息，然后发送允许入网信号；若是数据采集节点的采集信息，无线路由器就把数据从中提取出来发送至无线楼宇中央控制器；

3)无线燃气传感器模块通电之后申请加入网络(即寻找PAN网络)，同意入网后检测是否无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请；当接收到无线路由器的无线信号后，无线燃气传感器各组成部件进行询检，并将结果在液晶屏上予以显示，同时驱动绿色LED发光，接着微处理器读取燃气浓度传感器及温度传感器所检测出的燃气浓度值及温度，并把检测的结果发送给无线路由器，并在液晶屏上显示出来，通过与中央控制器设置的阈值相比较，若检测出浓度值超过阈值，蜂鸣器发出警报，红色LED灯发出闪烁红光；

4)无线路由器将接受到的来自个无线燃气传感器模块的数据送入楼宇中央控制器；

5)楼宇中央控制器根据预设的浓度值及无线路由器送入的数据计算出各无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量，并将所计算出的无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量经由无线路由器发送至相应的无线放空阀门模块、无线管道切断阀门模块和无线开关模块；

6)无线放空阀门模块、无线管道切断阀门模块和无线开关模块根据接收到的无线放空阀门模块的开闭量，无线管道切断阀门模块开闭状态量及无线开关模块的开关的开闭状态量控制相应放空阀门、管道切断阀门及开关的开闭；其中，无线放空阀门模块为：通电后，检测网络状况并向无线路由器申请加入无线路由器建立的无线通信网络(即寻找PAN网络)，无线路由器同意入网后，检测是否有无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请；当接收到无线路由器发送的无线信号后，判断无线信号的类型，如果是阀门位置控制信号，微处理器便把控制信号与位置检测电阻检测出的阀门当前位置检测值相比较，判断阀门位置是否合适，若不合适，微处理器输出电机正转信号开大阀门或电机反转关小阀门，同时驱动相应的LED灯发光，并当阀门位置合适后，将位置检测电阻检测出的阀门位置予以发送；其中，无线管道切断阀门模块为：通电之后申请加入网络通电后，检测网络状况并向无线路由器申请加入无线路由器建立的无线通信网络(即寻找PAN网络)，无线路由器同意入网后，检测是否有无线路由器发送给自己的无线信号；申请未获成功则返回继续申请；当接收到无线路由器发送的无线信号后，首先检测阀门是否被手动关闭，若阀门未手动关闭，则根据无线路由器发出的信号，关闭阀门；其中无线开关模块为：通电之后申请加入网络，入网成功后检测是否有来自无线路由器发送给自己的无线信号，入网不成功则返回继续申请；当检测到无线路由器发送至的无线信号后，判断无线信号的类型，如果为开关控制信号，通过拉低IO口打开开关或释放IO口关闭开关，再将IO口状态予以发送，如果无线信号类型为轮训信号，则微处理器检测IO口状态，并将其予以发送；

7)楼宇中央控制器根据接收到的各无线传感器发送的燃气浓度值，决定启动相应的一路，多路或全路。