CN107818656A - 一种智能探测预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能探测预警装置，包括单片机，所述单片机连接温度传感器、继电器、A/D转换器、LED指示灯、报警器、LCD显示和按键；所述A/D转换器连接烟雾传感器，所述继电器连接LED指示灯，所述LCD显示连接按键；本发明提供的智能探测预警装置，能在较宽的温度范围工作，而且应具有显示、故障自检、延时报警功能及可接计算机进行现场远测和实时控制等功能。其目标是在传统的烟雾报警仪的基础上，尽量提高准确性，降低成本，缩小体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测领域，具体是一种用于室内火灾监测的智能探测预警装置。
背景技术
现代建筑的特点是楼层不断加高，缓解城市用地紧张，便于集中供电、供热、供气，便于集中管理和控制。但是，楼层多、人员密集，如果发生火灾，疏散困难，容易造成严重的人员伤亡和财产损失。为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，必须对烟雾进行现场实时检测，采用先进可靠的安全检测仪表，严密检测环境中烟雾的浓度，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生。针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种智能探测预警装置。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种智能探测预警装置，其中，具体技术方案为：
包括单片机，所述单片机连接温度传感器、继电器、A/D转换器、LED 指示灯、报警器、LCD显示和按键；所述A/D转换器连接烟雾传感器，所述继电器连接LED指示灯，所述LCD显示连接按键；
所述烟雾传感器包括烟雾信号采集电路和模数转换电路，所述温度传感器包括温度信号采集电路，所述单片机包括单片机控制电路，所述LCD 显示包括显示电路，所述按键包括按键电路，所述蜂鸣器报警包括声光报警电路；
报警的信号采集由烟雾传感器负责，烟雾传感器将可燃性气体在空气中的含量转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制；
单片机具有40个引脚，包含4k bytes flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出口，5个中断优先级，2级中断优先权，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器；
温度传感器采用3脚PR－35封装或8脚SOIC封装，64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码；温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EPRAM，高速暂存RAM的结构为8字节的存储器。
上述的智能探测预警装置，其中：
还包括气体分析系统；
气体分析系统包括：
取样单元，取样单元用于取样待测环境中的被测气体，并传送到传输单元；
传输单元，传输单元用于维持所述被测气体的温度，并传送到降温单元；
降温单元，降温单元用于降低传输单元传送来的被测气体的温度；
吸附单元，吸附单元用于选择性地吸附从降温单元传送来的被测气体中的待测组分以及在被加热单元解热时释放出所述待测组分；
加热单元，加热单元用于加热所述吸附单元；
吹扫单元，吹扫单元用于将加热后的吸附单元内的所述待测组分吹进检测单元；
检测单元，检测单元用于检测所述待测组分的含量；
吸附单元内填充TenaxTA或Tenax GR；
待测组分是挥发性有机物；
被测气体进入吸附单元，被测气体中的待测组分被吸附，关闭吸附单元与外界的连通，加热所述吸附单元，待测组分释放出来；吹扫气体将所述吸附单元内的所述待测组分吹出，并输送到检测单元；检测单元分析待测组分的含量。
上述的智能探测预警装置，其中：还包括用于负责控制并监测的智能网关，用于接收智能网关发出的射频信号的情景开关，通过互联网或局域网与智能网关通信的智能手持终端；情景开关与智能网关信号连接；智能网关还通过互联网或局域网与监控摄像头及智能手持终端连接。
智能手持终端通过互联网或局域网与智能网关、监控摄像头进行通信，通过智能网关控制和检测其他设备；
监控摄像头通过互联网或局域网连接到智能手持终端，控制监控摄像头对指定位置进行视频、声音监控，控制界面转动监控摄像头角度并通过手机麦克风进行对讲；
探测时，室内相应指标大于设定的阈值，烟雾探测器发出射频报警信号到智能网关，智能网关通过互联网或局域网发送报警信息到智能手持终端，并通过报警器进行短信提示和蜂鸣器提醒，并触发检测设备联动控制；
使用智能手持终端，通过互联网或局域网连接到智能网关查看环境指数；当环境指数超过预警值时，发送射频信号到智能网关，智能网关通过互联网或局域网发送报警信息到智能手持终端，并通过报警器进行短信提示。
上述的智能探测预警装置，其中：所述烟雾传感器为红外传感器，红外传感器用两束红外光进行烟雾测量，主光束通过测量元件内的目标烟雾，参考光束通过比较元件内的参考烟雾，在测量和比较元件中，红外射线被烟雾有选择地吸收了，未吸收的红外光由光电探测器测量，产生一个正比于目标烟雾浓度的差分信号。
上述的智能探测预警装置，其中：所述报警器震动报警器，所述震动报警器包括单片机，所述单片机连接按键模块，所述单片机连接复位电路，所述单片节连接晶振电路，所述单片机连接数码管显示模块、声光报警模块、振动传感器模块和电源模块。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：能在较宽的温度范围工作，而且应具有显示、故障自检、延时报警功能及可接计算机进行现场远测和实时控制等功能。其目标是在传统的烟雾报警仪的基础上，尽量提高准确性，降低成本，缩小体积。
附图说明
图1为智能探测预警装置的系统示意图。
图2为温度传感器的连接示意图。
图3为震动报警器的系统示意图。
图4为智能网关的系统示意图。
具体实施方式
烟雾报警器的信号采集由烟雾传感器负责。烟雾传感器能够将气体的种类及其浓度有关的信息转换为电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在的情况有关的信息，从而达到检测、监控、报警的功能。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测、控制和报警系统。烟雾传感器作为报警器中不可缺少的核心器件，它决定了所采集的烟雾浓度信号的准确性和可靠性；
烟雾传感器属于气敏传感器，是气-电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。传感器作为烟雾检测报警器的信号采集部分，是仪表的核心组成部分之一。
红外传感器通常用两束红外光进行烟雾测量，主光束通过测量元件内的目标烟雾，参考光束通过比较元件内的参考烟雾。在测量和比较元件中，红外射线被烟雾有选择地吸收了。未吸收的红外光由光电探测器测量，产生一个正比于目标烟雾浓度的差分信号。
AT89S52单片机具有40个引脚，包含4k bytes flash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器(RAM)，32个外部双向输入/输出 (I/O)口，5个中断优先级，2级中断优先权，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗(wdt)电路，片内时钟振荡器。
DS18B20采用3脚PR－35封装或8脚SOIC封装。64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EPRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，头 2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义为：低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图4所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。由于DS18B20 是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。 DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、 DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。当 ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。
烟雾传感器将烟雾信号转化为模拟的电压信号，通过一个可变电阻来调节烟雾传感器的灵敏度，6脚接ADC0832的CH0端，通过CH0进行单通道数据转换。ADC0832的1脚接单片机的P3.7引脚，7脚CLK接P3.5引脚，5脚和6脚并联接在P3.6引脚上。由单片机通过P3.7端口输出低电平，ADC0832开始进行模数转换，P3.5给ADC0832提供稳定的时钟脉冲信号。
温度采集电路
DS18B20温度传感器的1脚接地，2脚数据端接单片机的P3.4，3脚接VCC，为了确保DS18B20工作可靠，2脚要接10K的上拉电阻。
蜂鸣器报警，由于单片机输出电流较小，所以用三极管S9013驱动蜂鸣器发出声音。单片机的P3.3口连接三极管基极，当检测到火灾隐患时， P3.3输出高电平，三极管工作在放大状态，电路导通，蜂鸣器报警。
用9012三极管驱动继电器工作，来控制继电器工作，当温度低于设定的下限时，或者当温度高于设定的上限时，或者当烟雾浓度高于设置的烟雾报警等级时，单片机控制继电器动作，同时点亮发光二极管D2。
报警数值用按键S2，S3，S4来设置，S2为调整键，按一下调整烟雾报警限值，按第二下调整温度报警下限值，按第三下调节温度报警上限值，按第四下取消光标显示，屏幕恢复正常显示。S3、S4、分别为减小键和增大键，和调整键配合使用。
按键的功能就是对报警器进行布防或撤防，震动报警传感器有震动检测部分和LM393电压比较器组成。工作方式是通过LM393判断震动传感器是否有信号，有信号就输出电平给单片机。单片机处理后再判断接收的是否为按键的信号还是探测器的异常信号，再分别处理，若是异常信号则开启报警电路与显示电路，若是按键的信号就是实现撤防或布防的功能。
气体分析系统包括：
取样单元，所述取样单元用于取样待测环境中的被测气体，并传送到传输单元；传输单元，所述传输单元用于维持所述被测气体的温度，并传送到降温单元；
降温单元，所述降温单元用于降低传输单元传送来的被测气体的温度；
吸附单元，所述吸附单元用于选择性地吸附从降温单元传送来的被测气体中的待测组分以及在被加热单元解热时释放出所述待测组分；
加热单元，所述加热单元用于加热所述吸附单元；
吹扫单元，所述吹扫单元用于将加热后的吸附单元内的所述待测组分吹进检测单元；
检测单元，所述检测单元用于检测所述待测组分的含量。
吸附单元内填充TenaxTA或Tenax GR。
待测组分是挥发性有机物。
被测气体进入吸附单元，被测气体中的待测组分被吸附，关闭吸附单元与外界的连通，加热所述吸附单元，所述待测组分释放出来；吹扫气体将所述吸附单元内的所述待测组分吹出，并输送到检测单元；检测单元分析所述待测组分的含量。
还包括用于负责控制并监测的智能网关，用于接收智能网关发出的射频信号的情景开关，通过互联网或局域网与智能网关通信的智能手持终端；所述情景开关与智能网关信号连接；所述智能网关还通过互联网或局域网与监控摄像头及智能手持终端连接。
触控开关包括上层板和底板，所述上层板和底板连接，所述上层板上设有负责中央处理各项信息并收集处理各项数据的单片机、用于与外围设备进行数据交换的收发模块、用于收集处理触控信号的触控芯片以及用于指示开关状态的指示灯，所述收发模块、触控芯片以及指示灯均与单片机连接，所述触控芯片上设有触控区域；所述底板上设有用于将交流电转化为直流电的电源模块和用于控制电流通断的继电器，所述电源模块和继电器均连接至上层板。
智能网关包括主板、负责中央处理各项信息并收集处理各项数据的单片机、与外围设备进行数据交换的通讯信号收发模块、用于监听外界报警信号的接收模块、用于连接互联网并发送或接收以太网数据的网络收发模块、存储模块、指示灯、按键以及报警模块；所述通讯信号收发模块、接收模块、网络收发模块、存储模块、指示灯、按键以及报警模块均与单片机连接，所述单片机、通讯信号收发模块、接收模块、网络收发模块、存储模块、指示灯、按键以及报警模块均设置在主板上。
智能手持终端通过互联网或局域网与智能网关、监控摄像头进行通信，通过智能网关控制和检测其他设备。
监控摄像头通过互联网或局域网连接到智能手持终端，控制监控摄像头对指定位置进行视频、声音监控，控制界面转动监控摄像头角度并通过手机麦克风进行对讲。
探测时，如果室内相应指标大于设定的阈值，烟雾探测器/燃气探测器、人体探测器会相应的发出射频报警信号到智能网关，智能网关通过互联网或局域网发送报警信息到智能手持终端，并通过报警器进行短信提示和蜂鸣器提醒，并触发检测设备联动控制。
当进行环境监测时，环境监测器对环境的温度、湿度、空气质量、紫外线、光线进行检测，对数据进行处理并发出射频信号到智能网关，使用智能手持终端，通过互联网或局域网连接到智能网关查看环境指数；当环境指数超过预警值时，发送射频信号到智能网关，智能网关通过互联网或局域网发送报警信息到智能手持终端，并通过报警器进行短信提示和蜂鸣器提醒，并能够触发检测设备联动控制。
Claims (5)
1.一种智能探测预警装置，其特征在于：包括单片机，所述单片机连接温度传感器、继电器、A/D转换器、LED指示灯、报警器、LCD显示和按键；所述A/D转换器连接烟雾传感器，所述继电器连接LED指示灯，所述LCD显示连接按键；
所述烟雾传感器包括烟雾信号采集电路和模数转换电路，所述温度传感器包括温度信号采集电路，所述单片机包括单片机控制电路，所述LCD显示包括显示电路，所述按键包括按键电路，所述蜂鸣器报警包括声光报警电路；
报警的信号采集由烟雾传感器负责，烟雾传感器将可燃性气体在空气中的含量转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制；
单片机具有40个引脚，包含4k bytes flash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出口，5个中断优先级，2级中断优先权，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器；
温度传感器采用3脚PR－35封装或8脚SOIC封装，64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码；温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EPRAM，高速暂存RAM的结构为8字节的存储器。
2.如权利要求1所述的智能探测预警装置，其特征在于：
还包括气体分析系统；
气体分析系统包括：
取样单元，取样单元用于取样待测环境中的被测气体，并传送到传输单元；
传输单元，传输单元用于维持所述被测气体的温度，并传送到降温单元；
降温单元，降温单元用于降低传输单元传送来的被测气体的温度；
吸附单元，吸附单元用于选择性地吸附从降温单元传送来的被测气体中的待测组分以及在被加热单元解热时释放出所述待测组分；
加热单元，加热单元用于加热所述吸附单元；
吹扫单元，吹扫单元用于将加热后的吸附单元内的所述待测组分吹进检测单元；
检测单元，检测单元用于检测所述待测组分的含量；
吸附单元内填充TenaxTA或Tenax GR；
待测组分是挥发性有机物；
被测气体进入吸附单元，被测气体中的待测组分被吸附，关闭吸附单元与外界的连通，加热所述吸附单元，待测组分释放出来；吹扫气体将所述吸附单元内的所述待测组分吹出，并输送到检测单元；检测单元分析待测组分的含量。
3.如权利要求2所述的智能探测预警装置，其特征在于：还包括用于负责控制并监测的智能网关，用于接收智能网关发出的射频信号的情景开关，通过互联网或局域网与智能网关通信的智能手持终端；情景开关与智能网关信号连接；智能网关还通过互联网或局域网与监控摄像头及智能手持终端连接。
智能手持终端通过互联网或局域网与智能网关、监控摄像头进行通信，通过智能网关控制和检测其他设备；
监控摄像头通过互联网或局域网连接到智能手持终端，控制监控摄像头对指定位置进行视频、声音监控，控制界面转动监控摄像头角度并通过手机麦克风进行对讲；
探测时，室内相应指标大于设定的阈值，烟雾探测器发出射频报警信号到智能网关，智能网关通过互联网或局域网发送报警信息到智能手持终端，并通过报警器进行短信提示和蜂鸣器提醒，并触发检测设备联动控制；
使用智能手持终端，通过互联网或局域网连接到智能网关查看环境指数；当环境指数超过预警值时，发送射频信号到智能网关，智能网关通过互联网或局域网发送报警信息到智能手持终端，并通过报警器进行短信提示。
4.如权利要求3所述的智能探测预警装置，其特征在于：所述烟雾传感器为红外传感器，红外传感器用两束红外光进行烟雾测量，主光束通过测量元件内的目标烟雾，参考光束通过比较元件内的参考烟雾，在测量和比较元件中，红外射线被烟雾有选择地吸收了，未吸收的红外光由光电探测器测量，产生一个正比于目标烟雾浓度的差分信号。
5.如权利要求4所述的智能探测预警装置，其特征在于：所述报警器震动报警器，所述震动报警器包括单片机，所述单片机连接按键模块，所述单片机连接复位电路，所述单片节连接晶振电路，所述单片机连接数码管显示模块、声光报警模块、振动传感器模块和电源模块。
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|---|---|---|---|
| CN201710689092.2A CN107818656A (zh) | 2017-08-13 | 2017-08-13 | 一种智能探测预警装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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