CN111425766A - 一种基于云计算的燃气泄漏报警系统 - Google Patents

一种基于云计算的燃气泄漏报警系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于云计算的燃气泄漏报警系统，包括：电源模块，为系统整体供电；远程I/O控制模块，与远程服务器通过RS‑485总线通信，采集燃气探测器接点的信号以及现场操作面板的信号，经所述远程服务器运算输出指令给阀门DC电机控制模块、排风机接触器以及所述现场操作面板；阀门DC电机控制模块，打开阀门或关闭阀门；DTU数据透传模块，通过RS‑485总线建立远程I/O和所述燃气探测器的通信链路，采用2G通信与所述远程服务器进行数据交换；远程服务器，记录所述燃气探测器探测到的浓度瞬时值、历史值以及变化趋势，并向所述远程I/O控制模块发出指令。本发明燃气的泄漏报警不只是CO的浓度值，可以根据人们在不同浓度下的耐受时间进行报警。

Description

一种基于云计算的燃气泄漏报警系统
技术领域
本申请涉及消防物联网领域，特别涉及一种基于云计算的燃气泄漏报警系统。
背景技术
无论是天然气、液化气、还是煤制气，由于各种原因泄漏后，当室内燃气的CO浓度超过人们耐受的下限时，就一定会发生煤气中毒。通常，健康人在一氧化碳含量达到160PPm的空气中，15分钟则产生痉挛，半个小时就会死亡。当达到爆炸下限时(即在空气中遇火种爆炸的最低浓度)还会引起燃气爆炸事故。所以，在使用燃气的场所，安装燃气泄漏报警器非常重要。一般情况下，报警浓度设定在爆炸下限的1/4以下。
造成燃气泄漏的原因有很多，无论如何注意，都可能有万一。其中主要原因有：点火失误、冒锅或风吹灭、中途熄火、管路漏气、总阀未关严等。传统的燃气报警器实际上是一种气体传感器，俗称"电子鼻"。这是一个独特的电阻，当"闻"到燃气时，传感器电阻随燃气浓度而变化，燃气达到一定浓度，电阻达到一定水平时，传感器就可以发出声光报警，报警器的红色指示灯亮。这种报警只能提供一种现场警示。后来，人们发明了基于物联网环境下的燃气报警器，提供燃气泄漏的远程报警和切断功能。
中国专利号CN208400285U一种基于NB-IOT物联网的燃气报警器。其存在的技术问题至少包括：
1、缺少燃气泄漏的浓度和持续时间的关联，一方面容易产生误报警，另一方面不能自动计算燃气泄漏的临界状态，因此，也不能建立自动远程切断的控制逻辑，只能靠人工远程切断，会贻误紧急处置的最佳时机。
2、提供的联动控制模块需要人工进行操作，且没有形成闭环的状态显示，很容易造成误操作。
3、没有考虑在失电情况的紧急关阀操作和装置本身的防爆要求，在出现失电时或爆炸事故发生时，不能关闭燃气阀，防止事态的扩大。
4、系统通信仅基于NB-IOT的一种模式，没有充分考虑到不同的物联网通信条件，如GPRS、LORA等，适应性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于云计算的燃气泄漏报警系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
本申请实施例公开了一种基于云计算的燃气泄漏报警系统，包括：
电源模块，为系统整体供电；
远程I/O控制模块，与远程服务器通过RS-485总线通信，采集燃气探测器接点的信号以及现场操作面板的信号，经所述远程服务器运算输出指令给阀门DC电机控制模块、排风机接触器以及所述现场操作面板；
阀门DC电机控制模块，打开阀门或关闭阀门；
DTU数据透传模块，通过RS-485总线建立远程I/O和所述燃气探测器的通信链路，采用2G通信与所述远程服务器进行数据交换；
远程服务器，记录所述燃气探测器探测到的浓度瞬时值、历史值以及变化趋势，并向所述远程I/O控制模块发出指令。
优选的，在上述的基于云计算的燃气泄漏报警系统中，所述电源模块包括市电电源模块以及备用电源模块，所述市电电源模块将220V交流市电滤波整流为直流24V和12V，所述备用电源模块包括19000mAh、12V的锂电池。
优选的，在上述的基于云计算的燃气泄漏报警系统中，所述现场操作面板包括关阀带灯按钮、开阀/复位带灯按钮、声光报警灯、通信状态指示灯，所述声光报警灯用于接通所述燃气探测器的高限报警，所述通信状态指示灯用于监视所述DTU数据透传模块远程通信是否正常。
优选的，在上述的基于云计算的燃气泄漏报警系统中，所述阀门DC电机控制模块使用直流12V输出向阀门机械手电机提供正反转信号。
优选的，在上述的基于云计算的燃气泄漏报警系统中，所述燃气探测器具备485通信输出，并实时获取CO浓度数据。
优选的，在上述的基于云计算的燃气泄漏报警系统中，所述远程服务器还包括云端报警功能，即通过短信和语音向用户指定的手机端发出报警信息。
优选的，在上述的基于云计算的燃气泄漏报警系统中，所述远程服务器的运算方法包含：
1)CO浓度达到30-40ppm时，启动计时的同时启动所述声光报警灯并启动排风机，计时超过1小时则启动所述云端报警功能，计时超过2小时则输出指令关闭阀门；
2)CO浓度达到40-80ppm时，启动计时的同时启动所述云端报警功能，计时超过30min则输出指令关闭阀门；
3)CO浓度超过80ppm时，启动计时的同时启动所述云端报警功能，计时超过15min则输出指令关闭阀门。
优选的，在上述的基于云计算的燃气泄漏报警系统中，还包括温度以及湿度监测组件。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)燃气的泄漏报警不只是CO的浓度值，可以根据人们在不同浓度下的耐受时间进行报警；
(2)具备移动端短息和语音同步报警和临界点切断燃气功能；
(3)系统配置了后备电池，加上外壳采用防爆箱，可以在失电情况下关闭燃气阀门。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明具体实施例中基于云计算的燃气泄漏报警系统的示意图；
图2所示为本发明具体实施例中基于云计算的燃气泄漏报警系统远程服务器的运算逻辑图；
图3所示为本发明具体实施例中基于云计算的燃气泄漏报警系统的云报警示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1-3所示，基于云计算的燃气泄漏报警系统，包括：
电源模块，为系统整体供电，将市电交流220V电源滤波整流为直流24V和12V，12V供阀门电机，24V供燃气探测器，向系统及燃气探测器提供工作电源。配置1个容量8000mAh～19000mAh，优选19000mAh，12V的锂电池作为备用电源，当主供电失电时，可以维持系统不间断工作30min以上，以保障在失电情况下，能正确关闭燃气阀门；
远程I/O控制模块，采用4路输入和4路输出的远程I/O模组，通过RS-485进行远程通信，采集燃气探测器接点的信号以及现场操作面板的信号，经远程服务器运算输出指令给阀门DC电机控制模块、排风机接触器以及现场操作面板，燃气探测器具备485通信输出，并实时获取CO浓度数据，并采用Modbus-RTU协议，精度要求±3PPm，量程范围0-1000PPm，现场操作面板包括关阀带灯按钮、开阀/复位带灯按钮、声光报警灯、通信状态指示灯，声光报警灯用于接通燃气探测器的高限报警，通信状态指示灯用于监视DTU数据透传模块远程通信是否正常；
阀门DC电机控制模块，打开阀门或关闭阀门，使用直流12V输出向阀门机械手电机提供正反转信号：输出﹢12V时，电机正转、阀门关闭；输出-12V时，电机反转、阀门开启。从阀门电机机械限位开关获得开到位和关到位信号，从而，建立阀门机械手电机的闭环控制逻辑；阀门机械手，可根据用户的燃气管道类型，选配6分、4分阀或钢瓶专用阀配套安装紧固件。开关阀时间小于10秒。具备手动拉环离合器，以保证在安装调试或故障情况下的人工开关阀门
DTU数据透传模块，通过RS-485总线建立远程I/O和燃气探测器的通信链路，采用2G通信与远程服务器进行数据交换，并且可根据用户条件选配GPRS、LORA等无线通信方式，并具备通信状态输出接点，按照预设的采集周期，自动获取燃气探测器的实时浓度数据和远程I/O的输入输出信号，通过远程服务器的云计算系统，向远程I/O发出控制指令，云计算提供浓度与持续时间的实时控制模型，响应时间小于10秒；
远程服务器，记录燃气探测器探测到的浓度瞬时值、历史值以及变化趋势，并向远程I/O控制模块发出指令，根据不同浓度下，人们可承受的时间，决定发出切断气源的指令，与此同时，通过短信和语音向用户指定的手机端发出报警信息，当通信系统不正常时，系统具备手动关阀操作。
还包括温度以及湿度监测组件。
考虑到燃气泄漏的极端状况，系统考虑以下防爆措施：燃气探测器选用防爆型；全部配管采用钢管，并采用金属防爆软管；控制箱选用防爆箱，规格为300×300×180mm。
远程服务器的运算方法包含：
1)CO浓度达到30-40ppm时，启动计时的同时启动声光报警灯并启动排风机，计时超过1小时则启动云端报警功能，计时超过2小时则输出指令关闭阀门；
2)CO浓度达到40-80ppm时，启动计时的同时启动云端报警功能，计时超过30min则输出指令关闭阀门；
3)CO浓度超过80ppm时，启动计时的同时启动云端报警功能，计时超过15min则输出指令关闭阀门。
功能说明：
装置采集来自一种具备RS485通信接口和报警辅助无源触点的高精度燃气泄漏探测器的浓度和报警信号，通过云端温湿度补偿，根据燃气的浓度范围及持续时间，在推送现场报警的同时，向用户移动端发出短信和语音报警，当超过浓度和持续时间的临界点时，自动切断燃气阀。
数据的云端通信通过装置中集成的一只透传装置(DTU)，并提供装置通信异常的现场和远程警示。装置中的开关电源除为装置本身提供工作电源外，还提供燃气探测器的24V直流电源；后备电池采用大容量的锂电池，保障在失电情况下，能自动关闭燃气阀门。
远程I/O模组采集来自燃气探测器的报警信号以及现场手动开关阀门信号，与阀门电机控制模块实现开关阀控制；与排风机控制接触器建立联动控制。全部信号的输入输出状态均可以接入云端，实现云端控制。
本发明的优点在于：(1)、燃气的泄漏报警不只是CO的浓度值，可以根据人们在不同浓度下的耐受时间进行报警。(2)、具备移动端短息和语音同步报警和临界点切断燃气功能。(3)、系统配置了后备电池，加上外壳采用防爆箱，可以在失电情况下关闭燃气阀门。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
在本申请案中，在将元件或组件称为包含于及/或选自所叙述元件或组件列表之处，应理解，所述元件或组件可为所叙述元件或组件中的任一者且可选自由所叙述元件或组件中的两者或两者以上组成的群组。此外，应理解，在不背离本发明教示的精神及范围的情况下，本文中所描述的组合物、设备或方法的元件及/或特征可以各种方式组合而无论本文中是明确说明还是隐含说明。
除非另外具体陈述，否则术语“包含”、“具有”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
除非另外具体陈述，否则本文中单数的使用包含复数(且反之亦然)。此外，除非上下文另外清楚地规定，否则单数形式“一”及“所述”包含复数形式。另外，在术语“约”的使用在量值之前之处，除非另外具体陈述，否则本发明教示还包括特定量值本身。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
应理解，本发明的各图及说明已经简化以说明与对本发明的清楚理解有关的元件，而出于清晰性目的消除其它元件。然而，所属领域的技术人员将认识到，这些及其它元件可为合意的。然而，由于此类元件为此项技术中众所周知的，且由于其不促进对本发明的更好理解，因此本文中不提供对此类元件的论述。应了解，各图是出于图解说明性目的而呈现且不作为构造图式。所省略细节及修改或替代实施例在所属领域的技术人员的范围内。
可了解，在本发明的特定方面中，可由多个组件替换单个组件且可由单个组件替换多个组件以提供一元件或结构或者执行一或若干给定功能。除了在此替代将不操作以实践本发明的特定实施例之处以外，将此替代视为在本发明的范围内。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (8)

1.一种基于云计算的燃气泄漏报警系统，其特征在于，包括：
电源模块，为系统整体供电；
远程I/O控制模块，与远程服务器通过RS-485总线通信，采集燃气探测器接点的信号以及现场操作面板的信号，经所述远程服务器运算输出指令给阀门DC电机控制模块、排风机接触器以及所述现场操作面板；
阀门DC电机控制模块，打开阀门或关闭阀门；
DTU数据透传模块，通过RS-485总线建立远程I/O和所述燃气探测器的通信链路，采用2G通信与所述远程服务器进行数据交换；
远程服务器，记录所述燃气探测器探测到的浓度瞬时值、历史值以及变化趋势，并向所述远程I/O控制模块发出指令。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的燃气泄漏报警系统，其特征在于，所述电源模块包括市电电源模块以及备用电源模块，所述市电电源模块将220V交流市电滤波整流为直流24V和12V，所述备用电源模块包括19000mAh、12V的锂电池。
3.根据权利要求1所述的基于云计算的燃气泄漏报警系统，其特征在于，所述现场操作面板包括关阀带灯按钮、开阀/复位带灯按钮、声光报警灯、通信状态指示灯，所述声光报警灯用于接通所述燃气探测器的高限报警，所述通信状态指示灯用于监视所述DTU数据透传模块远程通信是否正常。
4.根据权利要求1所述的基于云计算的燃气泄漏报警系统，其特征在于，所述阀门DC电机控制模块使用直流12V输出向阀门机械手电机提供正反转信号。
5.根据权利要求1所述的基于云计算的燃气泄漏报警系统，其特征在于，所述燃气探测器具备485通信输出，并实时获取CO浓度数据。
6.根据权利要求1所述的基于云计算的燃气泄漏报警系统，其特征在于，所述远程服务器还包括云端报警功能，即通过短信和语音向用户指定的手机端发出报警信息。
7.根据权利要求1-6任一所述的基于云计算的燃气泄漏报警系统，其特征在于，所述远程服务器的运算方法包含：
1)CO浓度达到30-40ppm时，启动计时的同时启动所述声光报警灯并启动排风机，计时超过1小时则启动所述云端报警功能，计时超过2小时则输出指令关闭阀门；
2)CO浓度达到40-80ppm时，启动计时的同时启动所述云端报警功能，计时超过30min则输出指令关闭阀门；
3)CO浓度超过80ppm时，启动计时的同时启动所述云端报警功能，计时超过15min则输出指令关闭阀门。
8.根据权利要求1所述的基于云计算的燃气泄漏报警系统，其特征在于，还包括温度以及湿度监测组件。
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