CN107807208A - 一种气体报警控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体报警控制系统，能够降低施工复杂度、减小系统维护工作量，并提高系统的可靠性。所述系统包括：探测器，用于接收气体浓度检测器的输出信号，并将接收到的所述输出信号进行处理后以无线的方式发送出去，其中，所述气体浓度检测器的输出信号用于确定工业现场的可燃性气体浓度值；控制器，用于接收所述探测器发送的信号，并将接收到的所述探测器发送的信号还原为所述气体浓度检测器输出的信号，并将还原后的信号发送给监测装置；监测装置，用于对接收到的信号进行分析、监测，若监测到所述工业现场的气体浓度值超过预设的阈值，则报警。本发明涉及工业控制领域。

Description

一种气体报警控制系统
技术领域
本发明涉及工业控制领域，特别是指一种气体报警控制系统。
背景技术
在冶金、石油、化工、煤炭等工业行业中，现场可燃性气体浓度监测是关系到生命和生产安全的重要安全问题，曾发生多次因为可燃气体泄漏而引发的安全事故。由于气体的扩散性，可燃性气体一旦发生泄漏，其危害区域就会迅速扩大，造成难以预测的损失。因此，只有对工业现场的可燃气体进行实时监测，才能防患于未然。另外，在工业测控系统中，测量和控制对象常常相隔一定距离，特别是在生产环境恶劣、危险性大、对人体有危害的场合，希望操作者和被测控对象隔离，进行远程数据测量监控和生产过程自动化管理。
目前广泛应用的可燃气体报警系统都是基于有线传输方式实现的，例如，在矿山监测系统，一般利用传统的有线电缆传输信号，但是，由于需要监测的点在地理位置上分布很广，并且地理条件复杂，若利用传统的有线电缆进行传输，则存在着施工复杂、维护工作量大的缺点，当传输距离过远、中继站过多时，还会导致通信不可靠等诸多问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种气体报警控制系统，以解决现有技术所存在的施工复杂、维护工作量大、可靠性不足的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种气体报警控制系统，包括：气体浓度检测器、探测器、控制器和监测装置；其中，
所述探测器，用于接收所述气体浓度检测器的输出信号，并将接收到的所述输出信号进行处理后以无线的方式发送出去，其中，所述气体浓度检测器的输出信号用于确定工业现场的可燃性气体浓度值；
所述控制器，用于接收所述探测器发送的信号，并将接收到的所述探测器发送的信号还原为所述气体浓度检测器输出的信号，并将还原后的信号发送给监测装置；
所述监测装置，用于对接收到的信号进行分析、监测，若监测到所述工业现场的气体浓度值超过预设的阈值，则报警。
进一步地，所述气体浓度检测器的输出信号包括：模拟电流信号或485数字信号；
所述探测器包括：电流信号接收模块、电流电压转换模块、信号缓冲及滤波模块、模数转换模块、485信号接收模块、时钟模块、第一微控制器、无线通信模块、电源模块；其中，
所述电流信号接收模块，与所述电流电压转换模块相连，用于接收所述气体浓度检测器输出的模拟电流信号；
所述电流电压转换模块，与所述信号缓冲及滤波模块相连，用于将所述电流信号接收模块接收到的模拟电流信号转换为模拟电压信号；
所述信号缓冲及滤波模块，与所述模数转换模块相连，用于对所述电流电压转换模块输出的模拟电压信号进行缓冲和滤波；
所述模数转换模块，与所述第一微控制器相连，用于将所述信号缓冲及滤波模块输出的模拟电压信号转换为数字电压信号；
所述485信号接收模块，与所述第一微控制器相连，用于接收所述气体浓度检测器输出的485数字信号；
所述时钟模块，与所述第一微控制器相连，用于为所述第一微控制器提供工作用的时钟信号；
所述第一微控制器，用于控制所述模数转换模块进行数据采集，并控制所述无线通信模块实现与所述控制器的数据通讯；
所述无线通信模块，与所述第一微控制器相连，用于以无线的方式，将485数字信号或转换后得到的数字电压信号发送出去。
进一步地，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的继电器；
所述无线通信模块，还用于通过无线的方式接收所述控制器发送的控制信号；
所述继电器，用于根据所述控制器发送的控制信号控制工业现场相应的设备。
进一步地，所述无线通信模块为GPRS模块；
所述GPRS模块，用于以GPRS无线传输方式，将485数字信号或转换后得到的数字电压信号发送到移动通信网络。
进一步地，所述控制器接入Internet网络，作为TCP服务器与所述探测器的GPRS模块建立TCP数据连接；
所述控制器，用于接收所述GPRS模块发送的485数字信号或数字电压信号，并将接收到的数字电压信号还原为模拟电流信号。
进一步地，所述控制器包括：485信号输出模块和电流信号输出模块；其中，
所述485信号输出模块，用于输出探测器发送的485数字信号给监测装置；
所述电流信号输出模块，用于接收到探测器发送的数字电流信号后，将其还原为模拟电流信号并输出给监测装置。
进一步地，每个探测器可以接入多路气体浓度检测器，使多路气体浓度检测器的输出信号通过同一个探测器进行无线传输。
进一步地，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的监控模块；
所述监控模块，用于监测所述探测器的电压，并监测所述探测器中程序的运行。
进一步地，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的调试模块；
所述调试模块，用于对所述第一微控制器的程序进行跟踪、调试和烧写。
进一步地，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的电源模块、存储模块。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过探测器接收气体浓度检测器的输出信号，并将接收到的所述输出信号进行处理后以无线的方式发送出去，其中，所述气体浓度检测器的输出信号用于确定工业现场的可燃性气体浓度值；控制器接收所述探测器发送的信号，并将接收到的所述探测器发送的信号还原为所述气体浓度检测器输出的信号，并将还原后的信号发送给监测装置；监测装置对接收到的信号进行分析、监测，若监测到所述工业现场的气体浓度值超过预设的阈值，则报警。这样，利用无线传输将气体浓度检测器检测到的用于确定工业现场的气体浓度值的输出信号发送出去，能够降低施工复杂度、减小系统维护工作量，并提高系统的可靠性，从而有效解决传统的可燃气体报警系统存在的施工复杂、维护工作量大、可靠性不足的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的气体报警控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的气体报警控制系统的原理示意图；
图3为本发明实施例提供的探测器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的控制器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的施工复杂、维护工作量大、可靠性不足的问题，提供一种气体报警控制系统。
如图1所示，本发明实施例提供的气体报警控制系统，包括：气体浓度检测器11、探测器12、控制器13和监测装置14；其中，
所述探测器12，用于接收所述气体浓度检测器11的输出信号，并将接收到的所述输出信号进行处理后以无线的方式发送出去，其中，所述气体浓度检测器的输出信号用于确定工业现场的可燃性气体浓度值；
所述控制器13，用于接收所述探测器发送的信号，并将接收到的所述探测器发送的信号还原为所述气体浓度检测器输出的信号，并将还原后的信号发送给监测装置14；
所述监测装置14，用于对接收到的信号进行分析、监测，若监测到所述工业现场的气体浓度值超过预设的阈值，则报警。
本发明实施例所述的气体报警控制系统，通过探测器接收气体浓度检测器的输出信号，并将接收到的所述输出信号进行处理后以无线的方式发送出去，其中，所述气体浓度检测器的输出信号用于确定工业现场的可燃性气体浓度值；控制器接收所述探测器发送的信号，并将接收到的所述探测器发送的信号还原为所述气体浓度检测器输出的信号，并将还原后的信号发送给监测装置；监测装置对接收到的信号进行分析、监测，若监测到所述工业现场的气体浓度值超过预设的阈值，则报警。这样，利用无线传输将气体浓度检测器检测到的用于确定工业现场的气体浓度值的输出信号发送出去，能够降低施工复杂度、减小系统维护工作量，并提高系统的可靠性，从而有效解决传统的可燃气体报警系统存在的施工复杂、维护工作量大、可靠性不足的问题。
针对传统的可燃气体报警系统，本申请可以利用本实施例所述的探测器、控制器对其进行升级，这样可以在保持原有的气体浓度检测器和监测装置不变的情况下，对传统的可燃气体报警系统进行升级改造，升级为无线传输，从而能够以较低成本实现工业现场中大范围、远距离情况下的可燃性气体浓度无线传输和远程监测，能够降低施工复杂度、减小系统维护工作量，并提高系统的可靠性，从而有效解决传统的可燃气体报警系统存在的施工复杂、维护工作量大、可靠性不足的问题。
如图2所示，本实施例中，所述气体浓度检测器可以是气体浓度变送器，所述监测装置可以是具有显示、报警功能的控制仪表。
本实施例中，所述气体浓度变送器位于工业现场，用于检测工业现场的可燃性气体浓度，输出为4～20mA模拟电流信号或者RS485数字信号；所述探测器安装在工业现场，与气体浓度变送器输出端相连，接收所述气体浓度变送器的输出信号；所述控制器安装在控制仪表端，能够将接收到的所述探测器发送的信号还原为所述气体浓度检测器输出的4～20mA电流信号或者RS485数字信号，给后续控制仪表进行分析、监测和报警。
本实施例中，所述探测器包括：电流信号接收模块、电流电压转换模块、信号缓冲及滤波模块、模数转换模块、485信号接收模块、时钟模块、第一微控制器、无线通信模块、电源模块；其中，
所述电流信号接收模块，与所述电流电压转换模块相连，用于接收所述气体浓度检测器输出的模拟电流信号，具体为：4～20mA模拟电流信号；
所述电流电压转换模块，与所述信号缓冲及滤波模块相连，用于将所述电流信号接收模块接收到的4～20mA模拟电流信号转换为模拟电压信号；
所述信号缓冲及滤波模块，与所述模数转换模块相连，用于对所述电流电压转换模块输出的模拟电压信号进行缓冲和滤波；
所述模数转换模块，与所述第一微控制器相连，可以是AD转换器，用于将所述信号缓冲及滤波模块输出的模拟电压信号转换为数字电压信号，并输出给所述第一微控制器；
所述485信号接收模块，与所述第一微控制器相连，用于接收所述气体浓度检测器输出的485数字信号或者工业现场其他设备输出的RS485信号；
所述时钟模块，与所述第一微控制器相连，可以是时钟电路，用于为所述第一微控制器提供工作用的时钟信号；
所述第一微控制器，可以是ARM微控制器，用于控制所述模数转换模块进行数据采集，并控制所述无线通信模块实现与所述控制器的数据通讯；
所述无线通信模块，与所述第一微控制器相连，用于实现与控制器的数据通讯，具体以无线的方式，将485数字信号或转换后得到的数字电压信号发送出去，以便控制器接收。
本实施例中，所述电流信号接收模块的数量可以为n个，每个电流信号接收模块分别接收一路气体浓度检测器输出的4～20mA模拟电流信号；相应的，所述电流电压转换模块、信号缓冲及滤波模块的数目也分别为n个，每个电流信号接收模块与相应的电流电压转换模块相连，每个信号缓冲及滤波模块又与相应的电流电压转换模块相连，其中，n取值为正整数。
本实施例中，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的继电器；
所述无线通信模块，还用于通过无线的方式接收所述控制器发送的控制信号；
所述继电器，用于根据所述控制器发送的控制信号控制工业现场相应的设备。
本实施例中，所述控制仪表，不仅可以用于可燃性气体浓度的显示、报警，还可以对工业现场的设备(例如，风扇、阀门)进行远程控制，具体的：所述控制仪表先向所述控制器发送控制命令，所述控制器接着向所述无线通信模块发送接收到的控制命令，然后，所述无线通信模块以无线的方式接收所述控制器发送的控制信号，最后，根据所述控制器发送的控制信号，通过继电器对工业现场相应的设备进行控制。
本实施例所述的气体报警控制系统，不仅可以实现可燃性气体浓度数据的无线传输和远程监测，同时还能实现远程无线控制功能。
本实施例中，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的监控模块；所述监控模块，用于监测所述探测器的电压，并监测所述探测器中程序的运行，当监测到异常时，能自动复位所述探测器并重启，其中，所述监控模块可以为看门狗/监控电路。
本实施例中，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的调试模块；所述调试模块，用于对所述第一微控制器的程序进行跟踪、调试和烧写，其中，所述调试模块可以为串行总线调试接口(serial wire debug，SWD)调试电路。
本实施例中，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的电源模块、存储模块。
本实施例中，电源模块用于将输入电压进行转换，从而为探测器的各个模块进行供电；所述存储模块，可以是EEPROM存储电路，用于存储所述探测器的配置数据。
如图2和图3所示，本实施例中，所述无线通信模块为GPRS模块；
所述GPRS模块，用于以GPRS无线传输方式，将485数字信号或转换后得到的数字电压信号发送到移动通信网络。
本实施例中，所述探测器接收到气体浓度变送器的输出信号后，经过相应的转换和处理之后，通过GPRS模块把485数字信号或转换后得到的数字电压信号以GPRS无线传输方式，发送到移动通信网络，供控制器接收和处理。
本实施例中，所述无线通信模块还可以为wifi模块，用于通过wifi将485数字信号或转换后得到的数字电压信号发送到英特网中，供控制器接收和处理。
本实施例中，所述控制器接入Internet网络，作为TCP服务器与所述探测器的GPRS模块建立TCP数据连接；
所述控制器，用于接收所述GPRS模块发送的485数字信号或数字电压信号，并将接收到的数字电压信号还原为模拟电流信号。
本实施例中，所述控制器，所述控制器能够在脱离PC机的情况下，独立连接到Internet网络，作为TCP服务器与远端探测器的GPRS模块建立稳定的TCP数据连接，接收GPRS模块发送过来的485数字信号或数字电压信号，然后将接收到的数字电压信号还原为4～20mA模拟电流信号，再将4～20mA模拟电流信号或485数字信号发送给控制仪表进行显示和处理。
本实施例中，所述控制器，还能够接收控制仪表发送的风扇、阀门的控制信号，将信号通过Internet发送给GPRS模块，进行风扇、阀门的远程控制。
本实施例中，所述探测器的数据传输方式为GPRS，控制器接入Internet网络，而不是使用ISM射频频段的短距离无线方式，这样，只要在有基站信号和Internet网络的地方，均可实现数据的无线传输，具有覆盖范围大、使用灵活方便的特点。
如图4所示，本实施例中，所述控制器包括：485信号输出模块和电流信号输出模块；其中，
所述485信号输出模块，用于输出探测器发送的485数字信号给控制仪表；
所述电流信号输出模块，可以是4～20mA电流输出电路，用于接收到探测器发送的数字电流信号后，将其还原为4～20mA模拟电流信号并输出给控制仪表。
本实施例中，所述电流信号输出模块可以包括：数模转换模块、与所述数模转换模块相连的n个的电压电流转换模块，每个电压电流转换模块输出一路4～20mA模拟电流信号。
如图4所示，本实施例中，所述控制器还包括：Internet网络接口电路、ARM微控制器、SWD调试电路、看门狗/监控电路、电源电路、时钟电路，其中，
所述Internet网络接口电路，以便所述控制器连接到标准Internet网络，探测器经过GPRS模块发出的信号依次上传到移动通信网络和Internet网络，然后传输到控制器，经过Internet网络接口电路传输到ARM微控制器；
所述ARM微控制器，可以是单片机，是所述探测器的核心元件，内置有TCP/IP协议栈，能够实现Internet网络通讯，从Internet网络接收到数字电流信号之后，控制后面的4～20mA电流输出电路进行输出；
所述SWD调试电路，用于对ARM微控制器的程序进行跟踪、调试和烧写；
所述看门狗/监控电路，用于监测所述控制器的电压，并监测所述控制器中程序的运行，当监测到异常时，能自动复位所述控制器并重启；
所述电源电路，用于将输入电压进行转换，给所述探测器各模块供电；
所述时钟电路，用于为所述ARM微控制器提供工作用的时钟信号。
本实施例中，每个探测器可以接入多路气体浓度检测器，使多路气体浓度检测器的输出信号通过同一个探测器进行无线传输，从而能够进一步简化系统。与探测器对应的，控制器可以输出多路可燃性气体浓度数据。
综上，本发明实施例是针对工业现场中大范围、远距离情况下可燃性气体浓度监测和控制的应用需求而提出的一套技术方案，为了降低成本，可以在现有的有线气体报警控制系统基础上，将原有的有线电缆传输方式升级成GPRS无线传输方式，以实现气体浓度的无线传输、远程监测，同时还能实现远程无线控制功能(即实现双向无线通讯)，这样，能够在保持较低升级成本下，有效解决传统有线气体报警系统在远距离、大范围分布情况下的施工复杂、维护工作量大、可靠性不足的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气体报警控制系统，其特征在于，包括：气体浓度检测器、探测器、控制器和监测装置；其中，
所述探测器，用于接收所述气体浓度检测器的输出信号，并将接收到的所述输出信号进行处理后以无线的方式发送出去，其中，所述气体浓度检测器的输出信号用于确定工业现场的可燃性气体浓度值；
所述控制器，用于接收所述探测器发送的信号，并将接收到的所述探测器发送的信号还原为所述气体浓度检测器输出的信号，并将还原后的信号发送给监测装置；
所述监测装置，用于对接收到的信号进行分析、监测，若监测到所述工业现场的气体浓度值超过预设的阈值，则报警。
2.根据权利要求1所述的气体报警控制系统，其特征在于，所述气体浓度检测器的输出信号包括：模拟电流信号或485数字信号；
所述探测器包括：电流信号接收模块、电流电压转换模块、信号缓冲及滤波模块、模数转换模块、485信号接收模块、时钟模块、第一微控制器、无线通信模块、电源模块；其中，
所述电流信号接收模块，与所述电流电压转换模块相连，用于接收所述气体浓度检测器输出的模拟电流信号；
所述电流电压转换模块，与所述信号缓冲及滤波模块相连，用于将所述电流信号接收模块接收到的模拟电流信号转换为模拟电压信号；
所述信号缓冲及滤波模块，与所述模数转换模块相连，用于对所述电流电压转换模块输出的模拟电压信号进行缓冲和滤波；
所述模数转换模块，与所述第一微控制器相连，用于将所述信号缓冲及滤波模块输出的模拟电压信号转换为数字电压信号；
所述485信号接收模块，与所述第一微控制器相连，用于接收所述气体浓度检测器输出的485数字信号；
所述时钟模块，与所述第一微控制器相连，用于为所述第一微控制器提供工作用的时钟信号；
所述第一微控制器，用于控制所述模数转换模块进行数据采集，并控制所述无线通信模块实现与所述控制器的数据通讯；
所述无线通信模块，与所述第一微控制器相连，用于以无线的方式，将485数字信号或转换后得到的数字电压信号发送出去。
3.根据权利要求2所述的气体报警控制系统，其特征在于，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的继电器；
所述无线通信模块，还用于通过无线的方式接收所述控制器发送的控制信号；
所述继电器，用于根据所述控制器发送的控制信号控制工业现场相应的设备。
4.根据权利要求2或3所述的气体报警控制系统，其特征在于，所述无线通信模块为GPRS模块；
所述GPRS模块，用于以GPRS无线传输方式，将485数字信号或转换后得到的数字电压信号发送到移动通信网络。
5.根据权利要求4所述的气体报警控制系统，其特征在于，所述控制器接入Internet网络，作为TCP服务器与所述探测器的GPRS模块建立TCP数据连接；
所述控制器，用于接收所述GPRS模块发送的485数字信号或数字电压信号，并将接收到的数字电压信号还原为模拟电流信号。
6.根据权利要求1所述的气体报警控制系统，其特征在于，所述控制器包括：485信号输出模块和电流信号输出模块；其中，
所述485信号输出模块，用于输出探测器发送的485数字信号给监测装置；
所述电流信号输出模块，用于接收到探测器发送的数字电流信号后，将其还原为模拟电流信号并输出给监测装置。
7.根据权利要求1所述的气体报警控制系统，其特征在于，每个探测器可以接入多路气体浓度检测器，使多路气体浓度检测器的输出信号通过同一个探测器进行无线传输。
8.根据权利要求3所述的气体报警控制系统，其特征在于，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的监控模块；
所述监控模块，用于监测所述探测器的电压，并监测所述探测器中程序的运行。
9.根据权利要求8所述的气体报警控制系统，其特征在于，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的调试模块；
所述调试模块，用于对所述第一微控制器的程序进行跟踪、调试和烧写。
10.根据权利要求9所述的气体报警控制系统，其特征在于，所述探测器还包括：与所述第一微控制器相连的电源模块、存储模块。
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