CN107281685A - 一种基于物联网的家用天然气监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的家用天然气监控装置，包括壳体、监测机构、灭火机构和中控机构，灭火机构包括驱动组件和灭火组件，驱动组件包括第二电机、第二驱动轴、驱动齿轮、传动框和齿条，灭火组件包括传动齿轮、连接轴、连接管和喷头，中控组件包括中央控制模块、气体监测模块、电机控制模块、无线通讯模块、语音控制模块、显示控制模块、按键控制模块、状态指示模块和工作电源模块，工作电源模块包括工作电源电路，该基于物联网的家用天然气监控装置中，通过灭火机构能够实现对下方的火情进行有效控制，从而提高了装置的可靠性；在工作电源电路中，能够将电压短时间维持在5V电压上，从而能够实现CPU进行数据存储，提高了装置的可靠性。

Description

一种基于物联网的家用天然气监控装置

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别涉及一种基于物联网的家用天然气监控装置。

背景技术

智能家居(英文：smart home,home automation)是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

在现在的智能家居中，有用来对家中的天然气进行监测的装置，但是在监测的过程中，只具有监测的功能，附加一些控制阀门等功能。并不具有可靠地灭火功能，这样就无法阻止火势的蔓延。从而降低了监控装置的可靠性；不仅如此，在装置运行的时候，会出现电源突然断开的情况，内部的CPU就会因为突然断电，而出现数据丢失的情况，这样就容易造成装置工作不稳定，降低了装置工作的可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于物联网的家用天然气监控装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的家用天然气监控装置，包括壳体、监测机构、灭火机构和中控机构，所述监测机构设置在壳体的两端，所述灭火机构设置在壳体的下方，所述中控机构设置在壳体的下方，所述监测机构和灭火机构均与中控机构电连接；

其中，监测机构，用来进行天然气泄漏情况进行实时监控；灭火机构，用来进行灭火的机构；中控机构，用来对装置进行智能化控制。

所述灭火机构包括驱动组件和两个灭火组件，所述驱动组件与灭火组件传动连接，所述驱动组件包括第二电机、第二驱动轴、驱动齿轮、传动框和齿条，所述第二电机通过第二驱动轴与驱动齿轮传动连接，所述第二电机设置在壳体的内部，所述驱动齿轮位于传动框的内部，所述传动框的上下内壁均设有若干传动齿，所述驱动齿轮与传动齿啮合，所述驱动齿轮外周的齿沿着驱动齿轮的半圆外周周向均匀分布，所述齿条设置在传动框的下端，所述齿条水平设置；

所述灭火组件包括传动齿轮、连接轴、连接管和喷头，所述传动齿轮位于齿条的下方且与齿条啮合，所述传动齿轮与连接轴同轴设置，所述连接管的一端与连接轴连接，所述连接管的另一端与喷头连接，所述壳体的内部设有水箱，所述水箱通过连接管与喷头连通；

其中，当开始对下方的火势进行控制的时候，第二电机通过第二驱动轴控制驱动齿轮转动，则驱动齿轮就会在传动框的内部转动，由于驱动齿轮外周的齿沿着驱动齿轮的半圆外周周向均匀分布，则传动框就会左右移动，从而来控制齿条的左右移动，实现了对下方的传动齿轮的来回转动控制，从而就能够使得传动齿轮通过连接轴控制连接管发生摆动，实现了喷头的大范围的灭火，提高了灭火的可靠性，从而提高了装置的可靠性。

所述中控机构包括面板和中控组件，所述面板设置在壳体的下方，所述中控组件设置在面板的内部，所述中控组件包括中央控制模块、与中央控制模块连接的气体监测模块、电机控制模块、无线通讯模块、语音控制模块、显示控制模块、按键控制模块、状态指示模块和工作电源模块，所述中央控制模块为PLC，所述第二电机与电机控制模块电连接；

其中，中央控制模块，用来对监控装置进行智能化控制的模块，在这里，中央控制模块是PLC，也能够是单片机，实现了对监控装置中的各个模块进行智能化控制，提高了监控装置的智能化，从而满足现在人们对于监控装置智能化的要求；气体监测模块，用来进行天然气监测的模块，在这里，通过气体传感器能够对空气中的天然气含量进行实时监测，从而能够对天然气泄露与否进行可靠监测；电机控制模块，用来控制电机工作的模块，在这里，通过对第一电机进行控制，实现了对天然气的可靠监测；通过第二电机的控制，实现了对下方的火势进行有效控制，提高了装置的可靠性；无线通讯模块，用来实现无线通讯的模块，在这里，通过与外部通讯终端进行远程无线数据传输，实现了对监控装置的工作信息进行远程实时监控，实现了监控装置的智能化；语音控制模块，用来进行语音提示的模块，在这里，通过对扬声器进行控制，从而能够对相关的报警提示播放，提高了监控装置的可靠性；显示控制模块，用来实现显示控制的模块，在这里，通过对显示界面进行控制，能够对监控装置的工作信息进行实时显示，提高了监控装置的实用性；按键控制模块，用来进行按键控制的模块，在这里，通过对控制按键的操控信息进行采集，从而能够对监控装置进行实施现场操控，提高了监控装置的可操作性；状态指示模块，用来实现状态指示的模块，在这里，通过对状态指示灯的亮暗控制，能够对监控装置的工作状态进行实时显示，提高了其实用性；工作电源模块，用来提供稳定电源电压的模块，在这里，用来给监控装置内部的各个模块提供稳定的工作电压，提高了监控装置的可靠性。

所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路、第一电容、第二电容、第三电容、二极管和场效应管，所述集成电路的型号为7805，所述集成电路的第一端通过第一电容接地，所述集成电路的第二端通过第二电容接地且与二极管的阳极连接，所述集成电路的第三端接地，所述二极管的阴极通过第三电容接地且与场效应管的源极连接，所述场效应管的栅极接地。

其中，在工作电源电路中，电源电压经过第一电容过滤以后，再进入到集成电路内部，经过集成电路进行稳压输出，随后再由第二电容进行储能过滤，随后，电源电压通过二极管以后，给第三电容充能的同时由场效应管输出，从而能够对CPU进行供电。当断电的时候，由于场效应管的高输入阻抗的原因，则第三电容上会将电压短时间维持在5V电压上，从而能够实现CPU进行数据存储，提高了装置的可靠性。

具体的，所述监测机构包括两个监测组件，两个监测组件分别设置在壳体的两端。

具体的，所述监测组件包括连接杆、第一电机、第一驱动轴和转盘，所述连接杆的一端位于壳体的内部，所述连接杆的另一端与第一电机固定连接，所述第一电机通过第一驱动轴与转盘传动连接，所述转盘的内部设有气体传感器，所述第一驱动轴与转盘的连接处远离转盘的圆心，所述气体传感器与气体监测模块电连接，所述第一电机与电机控制模块电连接。

其中，第一电机通过连接杆设置在壳体的一侧，同时第一电机通过第一驱动轴来控制转盘转动，而且，第一驱动轴与转盘的连接处远离转盘的圆心，则就能够大大提高对天然气监测的范围，提高了装置的实用性。

具体的，所述连接杆上设有若干限位组件，所述限位组件包括限位球、弹簧和外壳，所述外壳设置在连接杆上，所述外壳的内部设有凹槽，所述限位球设置在凹槽的槽口处，所述限位球通过弹簧与凹槽的槽底连接，所述壳体的内部与限位球对应的位置处设有与限位球匹配的限位槽。

其中，为了便于连接杆收入到壳体的内部，从而使得装置便于收放，提高了其易携带性。在连接杆收入或者拉出到壳体内部的时候，限位球就会被压迫在了外壳的内部，直到连接杆移动到位以后，限位球就会与限位槽发生匹配，实现了连接杆的可靠固定。

具体的，为了便于限位组件的安装更换，所述外壳的外周设有外螺纹，所述连接杆上设有与外螺纹匹配的内螺纹，所述外壳通过外螺纹和内螺纹与连接杆螺纹连接。

具体的，所述限位球的移动方向与弹簧的伸缩方向一致。

具体的，所述面板上设有显示界面、控制按键、状态指示灯和扬声器，所述显示界面与显示控制模块电连接，所述控制按键与按键控制模块电连接，所述状态指示灯与状态指示模块电连接，所述扬声器与语音控制模块电连接。

其中，显示界面，用来对监控装置的工作信息进行实时显示；控制按键，便于用户对监控装置进行操控，从而提高了装置的可操作性；状态指示灯，用来对监控装置的工作状态进行实时显示，从而提高了装置的智能化；扬声器，用来对监控装置的工作状态进行报警提示。

具体的，为了提高装置的续航能力，所述面板的内部还设有蓄电池，所述蓄电池与工作电源模块电连接。

具体的，为了实现用户对装置进行远程监控，提高了装置的智能化，所述无线通讯模块包括蓝牙，所述蓝牙通过蓝牙4.0通讯协议与外部通讯终端无线连接。

具体的，为了实现装置对装置周围的温度进行实时监控，所述壳体的内部还设有温度传感器，所述温度传感器与PLC电连接。

本发明的有益效果是，该基于物联网的家用天然气监控装置中，通过灭火机构能够实现对下方的火情进行有效控制，从而提高了装置的可靠性；不仅如此，在工作电源电路中，能够将电压短时间维持在5V电压上，从而能够实现CPU进行数据存储，提高了装置的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的基于物联网的家用天然气监控装置的结构示意图；

图2是本发明的基于物联网的家用天然气监控装置的灭火机构的结构示意图；

图3是本发明的基于物联网的家用天然气监控装置的限位组件的结构示意图；

图4是本发明的基于物联网的家用天然气监控装置的中控机构的结构示意图；

图5是本发明的基于物联网的家用天然气监控装置的系统原理图；

图6是本发明的基于物联网的家用天然气监控装置的工作电源电路的电路原理图；

图中：1.壳体，2.灭火机构，3.中控机构，4.连接杆，5.第一电机，6.转盘，7.第二电机，8.第二驱动轴，9.驱动齿轮，10.传动框，11.齿条，12.传动齿轮，13.连接轴，14.连接管，15.喷头，16.限位球，17.弹簧，18.外壳，19.面板，20.显示界面，21.控制按键，22.状态指示灯，23.扬声器，24.中央控制模块，25.气体监测模块，26.电机控制模块，27.无线通讯模块，28.语音控制模块，29.显示控制模块，30.按键控制模块，31.状态指示模块，32.工作电源模块，33.蓄电池，34.气体传感器，U1.集成电路，C1.第一电容，C2.第二电容，C3.第三电容，VD1.二极管，VT1.场效应管。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图6所示，一种基于物联网的家用天然气监控装置，包括壳体1、监测机构、灭火机构2和中控机构3，所述监测机构设置在壳体1的两端，所述灭火机构2设置在壳体1的下方，所述中控机构3设置在壳体1的下方，所述监测机构和灭火机构2均与中控机构3电连接；

其中，监测机构，用来进行天然气泄漏情况进行实时监控；灭火机构2，用来进行灭火的机构；中控机构3，用来对装置进行智能化控制。

所述灭火机构2包括驱动组件和两个灭火组件，所述驱动组件与灭火组件传动连接，所述驱动组件包括第二电机7、第二驱动轴8、驱动齿轮9、传动框10和齿条11，所述第二电机7通过第二驱动轴8与驱动齿轮9传动连接，所述第二电机7设置在壳体1的内部，所述驱动齿轮9位于传动框10的内部，所述传动框10的上下内壁均设有若干传动齿，所述驱动齿轮9与传动齿啮合，所述驱动齿轮9外周的齿沿着驱动齿轮9的半圆外周周向均匀分布，所述齿条11设置在传动框10的下端，所述齿条11水平设置；

所述灭火组件包括传动齿轮12、连接轴13、连接管14和喷头15，所述传动齿轮12位于齿条11的下方且与齿条11啮合，所述传动齿轮12与连接轴13同轴设置，所述连接管14的一端与连接轴13连接，所述连接管14的另一端与喷头15连接，所述壳体1的内部设有水箱，所述水箱通过连接管14与喷头15连通；

其中，当开始对下方的火势进行控制的时候，第二电机7通过第二驱动轴8控制驱动齿轮9转动，则驱动齿轮9就会在传动框10的内部转动，由于驱动齿轮9外周的齿沿着驱动齿轮9的半圆外周周向均匀分布，则传动框10就会左右移动，从而来控制齿条11的左右移动，实现了对下方的传动齿轮12的来回转动控制，从而就能够使得传动齿轮12通过连接轴13控制连接管14发生摆动，实现了喷头15的大范围的灭火，提高了灭火的可靠性，从而提高了装置的可靠性。

所述中控机构3包括面板19和中控组件，所述面板19设置在壳体1的下方，所述中控组件设置在面板19的内部，所述中控组件包括中央控制模块24、与中央控制模块24连接的气体监测模块25、电机控制模块26、无线通讯模块27、语音控制模块28、显示控制模块29、按键控制模块30、状态指示模块31和工作电源模块32，所述中央控制模块24为PLC，所述第二电机7与电机控制模块26电连接；

其中，中央控制模块24，用来对监控装置进行智能化控制的模块，在这里，中央控制模块24是PLC，也能够是单片机，实现了对监控装置中的各个模块进行智能化控制，提高了监控装置的智能化，从而满足现在人们对于监控装置智能化的要求；气体监测模块25，用来进行天然气监测的模块，在这里，通过气体传感器34能够对空气中的天然气含量进行实时监测，从而能够对天然气泄露与否进行可靠监测；电机控制模块26，用来控制电机工作的模块，在这里，通过对第一电机5进行控制，实现了对天然气的可靠监测；通过第二电机7的控制，实现了对下方的火势进行有效控制，提高了装置的可靠性；无线通讯模块27，用来实现无线通讯的模块，在这里，通过与外部通讯终端进行远程无线数据传输，实现了对监控装置的工作信息进行远程实时监控，实现了监控装置的智能化；语音控制模块28，用来进行语音提示的模块，在这里，通过对扬声器23进行控制，从而能够对相关的报警提示播放，提高了监控装置的可靠性；显示控制模块29，用来实现显示控制的模块，在这里，通过对显示界面20进行控制，能够对监控装置的工作信息进行实时显示，提高了监控装置的实用性；按键控制模块30，用来进行按键控制的模块，在这里，通过对控制按键21的操控信息进行采集，从而能够对监控装置进行实施现场操控，提高了监控装置的可操作性；状态指示模块31，用来实现状态指示的模块，在这里，通过对状态指示灯22的亮暗控制，能够对监控装置的工作状态进行实时显示，提高了其实用性；工作电源模块32，用来提供稳定电源电压的模块，在这里，用来给监控装置内部的各个模块提供稳定的工作电压，提高了监控装置的可靠性。

所述工作电源模块32包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、二极管VD1和场效应管VT1，所述集成电路U1的型号为7805，所述集成电路U1的第一端通过第一电容C1接地，所述集成电路U1的第二端通过第二电容C2接地且与二极管VD1的阳极连接，所述集成电路U1的第三端接地，所述二极管VD1的阴极通过第三电容C3接地且与场效应管VT1的源极连接，所述场效应管VT1的栅极接地。

其中，在工作电源电路中，电源电压经过第一电容C1过滤以后，再进入到集成电路U1内部，经过集成电路U1进行稳压输出，随后再由第二电容C2进行储能过滤，随后，电源电压通过二极管VD1以后，给第三电容C3充能的同时由场效应管VT1输出，从而能够对CPU进行供电。当断电的时候，由于场效应管VT1的高输入阻抗的原因，则第三电容C3上会将电压短时间维持在5V电压上，从而能够实现CPU进行数据存储，提高了装置的可靠性。

具体的，所述监测机构包括两个监测组件，两个监测组件分别设置在壳体1的两端。

具体的，所述监测组件包括连接杆4、第一电机5、第一驱动轴和转盘6，所述连接杆4的一端位于壳体1的内部，所述连接杆4的另一端与第一电机5固定连接，所述第一电机5通过第一驱动轴与转盘6传动连接，所述转盘6的内部设有气体传感器34，所述第一驱动轴与转盘6的连接处远离转盘6的圆心，所述气体传感器34与气体监测模块25电连接，所述第一电机5与电机控制模块26电连接。

其中，第一电机5通过连接杆4设置在壳体1的一侧，同时第一电机5通过第一驱动轴来控制转盘6转动，而且，第一驱动轴与转盘6的连接处远离转盘6的圆心，则就能够大大提高对天然气监测的范围，提高了装置的实用性。

具体的，所述连接杆4上设有若干限位组件，所述限位组件包括限位球16、弹簧17和外壳18，所述外壳18设置在连接杆4上，所述外壳18的内部设有凹槽，所述限位球16设置在凹槽的槽口处，所述限位球16通过弹簧17与凹槽的槽底连接，所述壳体1的内部与限位球16对应的位置处设有与限位球16匹配的限位槽。

其中，为了便于连接杆4收入到壳体1的内部，从而使得装置便于收放，提高了其易携带性。在连接杆4收入或者拉出到壳体1内部的时候，限位球16就会被压迫在了外壳18的内部，直到连接杆4移动到位以后，限位球16就会与限位槽发生匹配，实现了连接杆4的可靠固定。

具体的，为了便于限位组件的安装更换，所述外壳18的外周设有外螺纹，所述连接杆4上设有与外螺纹匹配的内螺纹，所述外壳18通过外螺纹和内螺纹与连接杆4螺纹连接。

具体的，所述限位球16的移动方向与弹簧17的伸缩方向一致。

具体的，所述面板19上设有显示界面20、控制按键21、状态指示灯22和扬声器23，所述显示界面20与显示控制模块29电连接，所述控制按键21与按键控制模块30电连接，所述状态指示灯22与状态指示模块31电连接，所述扬声器23与语音控制模块28电连接。

其中，显示界面20，用来对监控装置的工作信息进行实时显示；控制按键21，便于用户对监控装置进行操控，从而提高了装置的可操作性；状态指示灯22，用来对监控装置的工作状态进行实时显示，从而提高了装置的智能化；扬声器23，用来对监控装置的工作状态进行报警提示。

具体的，为了提高装置的续航能力，所述面板19的内部还设有蓄电池33，所述蓄电池33与工作电源模块32电连接。

具体的，为了实现用户对装置进行远程监控，提高了装置的智能化，所述无线通讯模块27包括蓝牙，所述蓝牙通过蓝牙4.0通讯协议与外部通讯终端无线连接。

具体的，为了实现装置对装置周围的温度进行实时监控，所述壳体1的内部还设有温度传感器，所述温度传感器与PLC电连接。

与现有技术相比，该基于物联网的家用天然气监控装置中，通过灭火机构2能够实现对下方的火情进行有效控制，从而提高了装置的可靠性；不仅如此，在工作电源电路中，能够将电压短时间维持在5V电压上，从而能够实现CPU进行数据存储，提高了装置的可靠性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，包括壳体、监测机构、灭火机构和中控机构，所述监测机构设置在壳体的两端，所述灭火机构设置在壳体的下方，所述中控机构设置在壳体的下方，所述监测机构和灭火机构均与中控机构电连接；

所述灭火机构包括驱动组件和两个灭火组件，所述驱动组件与灭火组件传动连接，所述驱动组件包括第二电机、第二驱动轴、驱动齿轮、传动框和齿条，所述第二电机通过第二驱动轴与驱动齿轮传动连接，所述第二电机设置在壳体的内部，所述驱动齿轮位于传动框的内部，所述传动框的上下内壁均设有若干传动齿，所述驱动齿轮与传动齿啮合，所述驱动齿轮外周的齿沿着驱动齿轮的半圆外周周向均匀分布，所述齿条设置在传动框的下端，所述齿条水平设置；

所述灭火组件包括传动齿轮、连接轴、连接管和喷头，所述传动齿轮位于齿条的下方且与齿条啮合，所述传动齿轮与连接轴同轴设置，所述连接管的一端与连接轴连接，所述连接管的另一端与喷头连接，所述壳体的内部设有水箱，所述水箱通过连接管与喷头连通；

所述中控机构包括面板和中控组件，所述面板设置在壳体的下方，所述中控组件设置在面板的内部，所述中控组件包括中央控制模块、与中央控制模块连接的气体监测模块、电机控制模块、无线通讯模块、语音控制模块、显示控制模块、按键控制模块、状态指示模块和工作电源模块，所述中央控制模块为PLC，所述第二电机与电机控制模块电连接；

所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路、第一电容、第二电容、第三电容、二极管和场效应管，所述集成电路的型号为7805，所述集成电路的第一端通过第一电容接地，所述集成电路的第二端通过第二电容接地且与二极管的阳极连接，所述集成电路的第三端接地，所述二极管的阴极通过第三电容接地且与场效应管的源极连接，所述场效应管的栅极接地。

2.如权利要求1所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述监测机构包括两个监测组件，两个监测组件分别设置在壳体的两端。

3.如权利要求2所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述监测组件包括连接杆、第一电机、第一驱动轴和转盘，所述连接杆的一端位于壳体的内部，所述连接杆的另一端与第一电机固定连接，所述第一电机通过第一驱动轴与转盘传动连接，所述转盘的内部设有气体传感器，所述第一驱动轴与转盘的连接处远离转盘的圆心，所述气体传感器与气体监测模块电连接，所述第一电机与电机控制模块电连接。

4.如权利要求3所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述连接杆上设有若干限位组件，所述限位组件包括限位球、弹簧和外壳，所述外壳设置在连接杆上，所述外壳的内部设有凹槽，所述限位球设置在凹槽的槽口处，所述限位球通过弹簧与凹槽的槽底连接，所述壳体的内部与限位球对应的位置处设有与限位球匹配的限位槽。

5.如权利要求4所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述外壳的外周设有外螺纹，所述连接杆上设有与外螺纹匹配的内螺纹，所述外壳通过外螺纹和内螺纹与连接杆螺纹连接。

6.如权利要求4所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述限位球的移动方向与弹簧的伸缩方向一致。

7.如权利要求1所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述面板上设有显示界面、控制按键、状态指示灯和扬声器，所述显示界面与显示控制模块电连接，所述控制按键与按键控制模块电连接，所述状态指示灯与状态指示模块电连接，所述扬声器与语音控制模块电连接。

8.如权利要求1所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述面板的内部还设有蓄电池，所述蓄电池与工作电源模块电连接。

9.如权利要求1所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述无线通讯模块包括蓝牙，所述蓝牙通过蓝牙4.0通讯协议与外部通讯终端无线连接。

10.如权利要求1所述的基于物联网的家用天然气监控装置，其特征在于，所述壳体的内部还设有温度传感器，所述温度传感器与PLC电连接。