CN110824980A - 一种基于物联网的家庭燃气综合处置系统 - Google Patents

一种基于物联网的家庭燃气综合处置系统 Download PDF

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张利强
刘璐
刘涛
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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的家庭燃气综合处置系统，包括应用端、物联网云平台和智能设备端，智能设备端与所述物联网云平台双向通信，智能设备端包括智能检测仪、智能阀门和智能油烟机，智能检测仪检测空气中燃气的浓度上传至物联网云平台进行数据分析和判断，物联网云平台向智能阀门和智能油烟机输出控制信号；智能阀门设置在燃气管道的输入端，对燃气进行切断和开启流通。本发明通过检测空气中燃气的浓度，把数据实时上到物联网云平台；通过浓度的实时分析与判断，决定是否关断智能阀门以切断燃气进入，和是否启动智能油烟机进行排放操作；同时同步信息到燃气综合监控系统和移动应用端，让用户和管理方得到及时的信息反馈，确保用气安全。

Description

一种基于物联网的家庭燃气综合处置系统
技术领域
本发明属于智能家居技术领域，涉及一种基于物联网的家庭燃气综合处置系统。
背景技术
燃气是人类生活的必需品，同时又存在一定的安全隐患。近年来由于设备老化等原因导致的泄露爆炸事故频发，给人们的生命和财产带来了巨大的损失。泄露有时是无法避免的，所以就需要有相应的监测系统对室内燃气浓度进行实施的监控，并且能够及时的上报，采取合理的处理措施，同样可以减少或者避免爆炸事故的发生。
现阶段对于燃气监测的方法主要有主动和被动两种监测方法，主动监测主要是采用一些设备对燃气设备进行相应的检测，主要有光谱分析法等，被动监测主要是通过相应的气体传感器与被测气体接触，通过相应的物理化学反应变成电信号，进而通过放大电路放大检测信号，并经过控制系统对信号进行处理。
但是，现有的燃气检测系统很多都需要人为的去观察各监测点的情况，自动化、智能化程度都较差，监控的实时性、精确度都难以满足要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种集检测、分析、报警、切断、排风于一体的，开放式接口的，基于物联网的家庭燃气综合处置系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于物联网的家庭燃气综合处置系统，包括应用端、物联网云平台和智能设备端，其中，
所述智能设备端与所述物联网云平台双向通信，智能设备端包括智能检测仪、智能阀门和智能油烟机，所述智能检测仪检测空气中燃气的浓度上传至物联网云平台进行数据分析和判断，物联网云平台向智能阀门和智能油烟机输出控制信号；智能阀门设置在燃气管道的输入端，对燃气进行切断和开启流通；
所述物联网云平台对智能设备端上传的实时数据进行分析和判断后输出控制信号给智能设备端，和输出警告信号给应用端；物联网云平台包括安全认证与权限策略模块、物接入端、设备管理器、数据处理器和规则引擎，所述安全认证与权限策略模块为物联网云平台为接入的设备颁发唯一的证书，证书通过后才允许设备接入到物联网云平台；所述物接入端用于对接入物联网云平台的设备进行管理和操作；所述设备管理器对接入物联网云平台的设备进行设备管理；所述数据处理器对接入物联网云平台的设备进行数据采集、分析和判断，输出给应用端；所述规则引擎将信息根据预先设置好的规则转发至设备管理器，通过规则引擎设定数据处理规则，对规则匹配的数据采取相应的转发操作。
优选地，所述应用端包括燃气综合监控系统和移动应用端，燃气综合监控系统和移动应用端分别接收物联网云平台输出的警告信号。
优选地，所述设备管理器包括生命周期单元、设备分组单元、设备影子、固件升级单元、设备检索单元、虚拟设备、设备调试单元和运维监控单元；分别对通过物接入端接入的设备进行管理。
优选地，所述数据处理器包括数据分析单元和数据可视化单元，数据分析单元将经物接入端传输的智能设备端的设备数据进行分析、处理和输出；数据可视化单元将数据转化为图像或视频输出。
优选地，所述智能检测仪包括温度传感器、燃气浓烟传感器和燃气流量计，温度传感器对空气温度进行检测；燃气浓烟传感器为半导体气敏器件，对燃气浓度进行检测；燃气流量计设置在燃气管道处，对燃气的流量进行检测。
优选地，所述智能检测仪包括气敏传感器、一氧化碳传感器和离子式烟雾传感器，气敏传感器为由金属氧化物半导体材料制成的气电转换器件，气敏传感器的表面对燃气化学吸附，使本身电阻下降，燃气浓度越高，电阻下降越多，将燃气浓度转化为电信号；一氧化碳传感器对空气中是否存在超标一氧化碳进行检测；离子式烟雾传感器对燃气泄漏引起的火情或烟雾进行检测。
优选地，所述智能阀门包括继电器和阀门控制开关，二者相互连接，由物联网云平台输出控制信号于继电器，继电器连接阀门控制开关，阀门控制开关对燃气进行切断和开启流通。
优选地，所述智能设备端还包括设备接入网关，智能检测仪、智能阀门和智能油烟机通过设备接入网关与物联网云平台连接，设备接入网关与智能检测仪、智能阀门和智能油烟机通过串口、蓝牙、433无线传输、ZigBee或Lora方式连接。
优选地，所述物联网云平台还包括协议适配器，与设备接入网关连接，适配MQTT、COAP、MODBUS或HTTP协议。
优选地，所述智能设备端与物联网云平台通过5G或无线方式连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过物联网平台和互联网技术，融合智能设备、物联网云平台、燃气综合监控系统、移动应用端，智能检测仪通过现场7*24小时不间断检测，数据实时上传，发现异常，通过燃气综合监控系统报警，并通过移动应用端在第一时间推送给业主；同时智能阀门控制切断阀门，在泄露浓度到达爆炸极限范围前，打开智能油烟机进行稀释排放，解决事前知晓、事中处理、事后报告的全方面监控和处置工作，确保了燃气使用的安全和可靠。
附图说明
图1为本发明实施例的基于物联网的家庭燃气综合处置系统的结构框图；
图2为本发明又一实施例的基于物联网的家庭燃气综合处置系统的结构框图；
图3为本发明再一实施例的基于物联网的家庭燃气综合处置系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
参见图1，所示为本发明实施例的基于物联网的家庭燃气综合处置系统的结构框图，包括应用端10、物联网云平台20和智能设备端30，其中，
智能设备端30与物联网云平台20双向通信，智能设备端30包括智能检测仪31、智能阀门32和智能油烟机33，智能检测仪31检测空气中燃气的浓度上传至物联网云平台20进行数据分析和判断，物联网云平台20向智能阀门32和智能油烟机33输出控制信号；智能阀门32设置在燃气管道的输入端，对燃气进行切断和开启流通；
物联网云平台20对智能设备端30上传的实时数据进行分析和判断后输出控制信号给智能设备端30，和输出警告信号给应用端10；物联网云平台20包括安全认证与权限策略模块21、物接入端22、设备管理器23、数据处理器24和规则引擎25，安全认证与权限策略模块21为物联网云平台20为接入的设备颁发唯一的证书，证书通过后才允许设备接入到物联网云平台20；物接入端22用于对接入物联网云平台20的设备进行管理和操作；设备管理器23对接入物联网云平台20的设备进行设备管理；所述数据处理器24对接入物联网云平台20的设备进行数据采集、分析和判断，输出给应用端10；所述规则引擎25将信息根据预先设置好的规则转发至设备管理器23，通过规则引擎25设定数据处理规则，对规则匹配的数据采取相应的转发操作。
具体实施例中，应用端10包括燃气综合监控系统11和移动应用端12，燃气综合监控系统11和移动应用端12分别接收物联网云平台20输出的警告信号。
智能设备端30与物联网云平台20通过5G或无线方式连接。
实施例2
参见图2，在实施例1的基础上，设备管理器23包括生命周期单元231、设备分组单元232、设备影子233、固件升级单元234、设备检索单元235、虚拟设备236、设备调试单元237和运维监控单元238；分别对通过物接入端22接入的设备进行管理。
数据处理器24包括数据分析单元241和数据可视化单元242，数据分析单元241将经物接入端22传输的智能设备端30的设备数据进行分析、处理和输出；数据可视化单元242将数据转化为图像或视频输出。
实施例3
智能检测仪31包括温度传感器、燃气浓烟传感器和燃气流量计，温度传感器对空气温度进行检测；燃气浓烟传感器为半导体气敏器件，对燃气浓度进行检测；燃气流量计设置在燃气管道处，对燃气的流量进行检测。
智能检测仪31包括气敏传感器、一氧化碳传感器和离子式烟雾传感器，气敏传感器为由金属氧化物半导体材料制成的气电转换器件，气敏传感器的表面对燃气化学吸附，使本身电阻下降，燃气浓度越高，电阻下降越多，将燃气浓度转化为电信号；一氧化碳传感器对空气中是否存在超标一氧化碳进行检测；离子式烟雾传感器对燃气泄漏引起的火情或烟雾进行检测。
智能阀门32包括继电器和阀门控制开关，二者相互连接，由物联网云平台20输出控制信号于继电器，继电器连接阀门控制开关，阀门控制开关对燃气进行切断和开启流通。
实施例4
参见图3，智能设备端30还包括设备接入网关34，智能检测仪31、智能阀门32和智能油烟机33通过设备接入网关34与物联网云平台20连接，设备接入网关34与智能检测仪31、智能阀门32和智能油烟机33通过串口、蓝牙、433无线传输、ZigBee或Lora方式连接。
物联网云平台20还包括协议适配器26，与设备接入网关34连接，适配MQTT、COAP、MODBUS或HTTP协议。还包括MQ集群27，与物接入端的输出连接，将本系统可扩展应用于包括异步通信解耦、企业解决方案、金融支付、电信、电子商务、快递物流、广告营销、社交、即时通信、移动应用、手游、视频、和车联网等领域。Lora是物联网应用中的无线技术，可组成局域网或广域网；ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，智能设备端30，通过不同的通信方式接入到设备接入网关34；数据包结构包含Preamble(前导码)、Header(可选类型的报头)、Payload(数据有效负载)，在智能设备端30打包完成上传到对应的设备接入网关34；设备接入网关34负责感知网络到接入网络的协议转换、将下层的标准格式的数据统一封装、保证不同的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令；将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，包括应用端、物联网云平台和智能设备端，其中，
所述智能设备端与所述物联网云平台双向通信，智能设备端包括智能检测仪、智能阀门和智能油烟机，所述智能检测仪检测空气中燃气的浓度上传至物联网云平台进行数据分析和判断，物联网云平台向智能阀门和智能油烟机输出控制信号；智能阀门设置在燃气管道的输入端，对燃气进行切断和开启流通；
所述物联网云平台对智能设备端上传的实时数据进行分析和判断后输出控制信号给智能设备端，和输出警告信号给应用端；物联网云平台包括安全认证与权限策略模块、物接入端、设备管理器、数据处理器和规则引擎，所述安全认证与权限策略模块为物联网云平台为接入的设备颁发唯一的证书，证书通过后才允许设备接入到物联网云平台；所述物接入端用于对接入物联网云平台的设备进行管理和操作；所述设备管理器对接入物联网云平台的设备进行设备管理；所述数据处理器对接入物联网云平台的设备进行数据采集、分析和判断，输出给应用端；所述规则引擎将信息根据预先设置好的规则转发至设备管理器，通过规则引擎设定数据处理规则，对规则匹配的数据采取相应的转发操作。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述应用端包括燃气综合监控系统和移动应用端，燃气综合监控系统和移动应用端分别接收物联网云平台输出的警告信号。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述设备管理器包括生命周期单元、设备分组单元、设备影子、固件升级单元、设备检索单元、虚拟设备、设备调试单元和运维监控单元；分别对通过物接入端接入的设备进行管理。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述数据处理器包括数据分析单元和数据可视化单元，数据分析单元将经物接入端传输的智能设备端的设备数据进行分析、处理和输出；数据可视化单元将数据转化为图像或视频输出。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述智能检测仪包括温度传感器、燃气浓烟传感器和燃气流量计，温度传感器对空气温度进行检测；燃气浓烟传感器为半导体气敏器件，对燃气浓度进行检测；燃气流量计设置在燃气管道处，对燃气的流量进行检测。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述智能检测仪包括气敏传感器、一氧化碳传感器和离子式烟雾传感器，气敏传感器为由金属氧化物半导体材料制成的气电转换器件，气敏传感器的表面对燃气化学吸附，使本身电阻下降，燃气浓度越高，电阻下降越多，将燃气浓度转化为电信号；一氧化碳传感器对空气中是否存在超标一氧化碳进行检测；离子式烟雾传感器对燃气泄漏引起的火情或烟雾进行检测。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述智能阀门包括继电器和阀门控制开关，二者相互连接，由物联网云平台输出控制信号于继电器，继电器连接阀门控制开关，阀门控制开关对燃气进行切断和开启流通。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述智能设备端还包括设备接入网关，智能检测仪、智能阀门和智能油烟机通过设备接入网关与物联网云平台连接，设备接入网关与智能检测仪、智能阀门和智能油烟机通过串口、蓝牙、433无线传输、ZigBee或Lora方式连接。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述物联网云平台还包括协议适配器，与设备接入网关连接，适配MQTT、COAP、MODBUS或HTTP协议。
10.根据权利要求1所述的基于物联网的家庭燃气综合处置系统，其特征在于，所述智能设备端与物联网云平台通过5G或无线方式连接。
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