CN203070498U - 一种分布式燃气泄漏监测报警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分布式燃气泄漏监测报警系统，包括布设在多个燃气泄露监测位置处的多个燃气泄露数据采集从机和与多个燃气泄露数据采集从机无线连接并通信的燃气泄露监控主机，燃气泄露数据采集从机包括燃气浓度检测传感器、放大电路模块、第一微处理器模块、ZIGBEE节点模块和第一电源模块；燃气泄露监控主机包括第二微处理器模块、第二电源模块、ZIGBEE协调器模块、GSM模块、串口通信电路模块、模式选择开关、键盘电路模块、液晶显示电路模块、语音报警电路模块和LED闪光灯。本实用新型设计新颖合理，实现方便且成本低，可靠性高，可扩展能力强，实用性强，使用效果好，提高了使用燃气的安全性，适合在普通家庭普及使用。
Description
技术领域
本实用新型属于智能检测技术领域，尤其是涉及一种分布式燃气泄漏监测报警系统。
背景技术
随着国家节能减排计划的推进，越来越多的城镇居民家中通上了管道天然气或管道煤气，燃气灶、燃气热水器以及燃气地暖锅炉等燃气设施已成为家庭生活中必不可少的组成部分。但是不论是主要成分为甲烷（CH4）的管道天然气还是主要成分为一氧化碳（CO）的管道煤气，对于使用家庭都存在危险隐患，一旦泄漏就会造成中毒或遇火爆炸事故。目前开发的各种甲烷检测仪、煤气检测仪多为单机或单点监测，无法实现多居室或多个潜在燃气泄漏点的同时监测，不适合在一般家庭普及使用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其结构简单，设计新颖合理，实现方便且成本低，可靠性高，可扩展能力强，实用性强，使用效果好，提高了使用燃气的安全性，适合在普通家庭普及使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：包括布设在多个燃气泄露监测位置处的多个燃气泄露数据采集从机和与多个燃气泄露数据采集从机无线连接并通信的燃气泄露监控主机，所述燃气泄露数据采集从机包括燃气浓度检测传感器、与燃气浓度检测传感器相接的放大电路模块、与放大电路模块相接的第一微处理器模块和与第一微处理器模块相接的ZIGBEE节点模块，以及为燃气浓度检测传感器、放大电路模块、第一微处理器模块和ZIGBEE节点模块供电的第一电源模块；所述燃气泄露监控主机包括第二微处理器模块和为燃气泄露监控主机中各用电模块供电的第二电源模块，以及与所述第二微处理器模块相接且用于与ZIGBEE节点模块无线连接并通信的ZIGBEE协调器模块、用于与用户手机无线连接并通信的GSM模块和用于与上位计算机连接并通信的串口通信电路模块，所述第二微处理器模块的输入端接有用于选择系统工作在现场监测模式或远程监测模式的模式选择开关和用于设置控制参数的键盘电路模块，所述第二微处理器模块的输出端接有用于显示监测信息的液晶显示电路模块、用于在燃气浓度超标时发出语音报警信号的语音报警电路模块和用于在燃气浓度超标时发出闪光报警信号的LED闪光灯。
上述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述燃气浓度检测传感器为半导体可燃气体传感器MQ-9。
上述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述第一微处理器模块和第二微处理器模块均为单片机MSP430F247。
上述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述ZIGBEE节点模块和ZIGBEE协调器模块均主要由芯片CC2420构成。
上述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述第一电源模块和第二电源模块均为充电电池。
上述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述GSM模块的型号为TC35。
上述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述液晶显示电路模块为12864-12液晶显示屏。
上述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述语音报警电路模块主要由语音芯片ISD1420构成。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单，设计新颖合理，实现方便且成本低。
2、本实用新型易于安装，使用操作便捷。
3、本实用新型采用由芯片CC2420构成的ZIGBEE协调器模块和ZIGBEE节点模块组成ZIGBEE网络，进行数据无线通信，相较于其他短距离无线通信技术功耗低、成本低、可靠性高，网络容量大，接入设备多，一个ZIGBEE协调器模块可以带255个ZIGBEE节点模块。
4、本实用新型相比较同类产品，可扩展能力强，燃气泄露数据采集从机数量可扩展255个，因而可以根据用户具体需要，灵活调节燃气泄露数据采集从机的个数，轻松实现多个燃气潜在泄漏点的同步实时无线监测，有效预防燃气泄漏造成的危害。
5、本实用新型的工作可靠性高，性能稳定，功能强度，提供了现场监测模式和远程监测模式两种工作模式，使用灵活方便；燃气泄露监控主机在检测到特定点燃气泄漏后，不但能够通过语音报警电路模块发出语音报警信号，通过LED闪光灯发出闪光报警信号，通过液晶显示电路模块显示泄漏位置和燃气浓度，而且在设定时间内若住户未确定险情复位燃气泄露监控主机，燃气泄露监控主机内所带GSM模块会向用户提前设置的用户手机号码发送报警信息，报警方式多样。
6、本实用新型的实用性强，使用效果好，提高了使用燃气的安全性，能够减少燃气泄露带来的安全事故，适合在普通家庭普及使用。
综上所述，本实用新型结构简单，设计新颖合理，实现方便且成本低，可靠性高，可扩展能力强，实用性强，使用效果好，提高了使用燃气的安全性，适合在普通家庭普及使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型燃气泄露数据采集从机的电路原理框图。
图3为本实用新型燃气泄露监控主机的电路原理框图。
附图标记说明:
1—燃气泄露数据采集从机； 1-1—燃气浓度检测传感器；
1-2—放大电路模块； 1-3—第一微处理器模块；
1-4—ZIGBEE节点模块； 1-5—第一电源模块； 2—燃气泄露监控主机；
2-1—第二微处理器模块； 2-2—第二电源模块；
2-3—ZIGBEE协调器模块； 2-4—GSM模块；
2-5—串口通信电路模块； 2-6—模式选择开关；
2-7—键盘电路模块； 2-8—液晶显示电路模块；
2-9—语音报警电路模块； 2-10—LED闪光灯。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本实用新型包括布设在多个燃气泄露监测位置处的多个燃气泄露数据采集从机1和与多个燃气泄露数据采集从机1无线连接并通信的燃气泄露监控主机2，所述燃气泄露数据采集从机1包括燃气浓度检测传感器1-1、与燃气浓度检测传感器1-1相接的放大电路模块1-2、与放大电路模块1-2相接的第一微处理器模块1-3和与第一微处理器模块1-3相接的ZIGBEE节点模块1-4，以及为燃气浓度检测传感器1-1、放大电路模块1-2、第一微处理器模块1-3和ZIGBEE节点模块1-4供电的第一电源模块1-5；所述燃气泄露监控主机2包括第二微处理器模块2-1和为燃气泄露监控主机2中各用电模块供电的第二电源模块2-2，以及与所述第二微处理器模块2-1相接且用于与ZIGBEE节点模块1-4无线连接并通信的ZIGBEE协调器模块2-3、用于与用户手机无线连接并通信的GSM模块2-4和用于与上位计算机连接并通信的串口通信电路模块2-5，所述第二微处理器模块2-1的输入端接有用于选择系统工作在现场监测模式或远程监测模式的模式选择开关2-6和用于设置控制参数的键盘电路模块2-7，所述第二微处理器模块2-1的输出端接有用于显示监测信息的液晶显示电路模块2-8、用于在燃气浓度超标时发出语音报警信号的语音报警电路模块2-9和用于在燃气浓度超标时发出闪光报警信号的LED闪光灯2-10。
本实施例中，所述燃气浓度检测传感器1-1为半导体可燃气体传感器MQ-9。半导体可燃气体传感器MQ-9所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)，采用高低温循环检测方式低温（1.5V加热）检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（5.0V加热）检测可燃气体甲烷、丙烷并清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。半导体可燃气体传感器MQ-9对一氧化碳、甲烷、液化气的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳及可燃性的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
本实施例中，所述第一微处理器模块1-3和第二微处理器模块2-1均为单片机MSP430F247。相比于51系列单片机，单片机MSP430F247具有超低功耗、强大的处理能力、稳定的工作系统、高性能模拟技术以及丰富的片上处理模块；单片机MSP430F247内置多通道12bitA/D转换器，内部有四个串行接口，支持SPI、UART、I2C通信，更方便设计与GSM模块2-4、液晶显示电路模块2-8等其他扩展模块的连接。
本实施例中，所述ZIGBEE节点模块1-4和ZIGBEE协调器模块2-3均主要由芯片CC2420构成。芯片CC2420使用了0.18um的CMOS工艺生产，具有很高的集成度，该芯片具有完全集成的压控振荡器，只需要天线、16MHz晶振等非常少的外围电路就能在2．4GHz频段工作；并且提供一个SPI接口与微处理器模块相连，完成寄存器的设置和收发数据的任务。芯片CC2420的选择性和敏感性指数都超过了IEEE802.15.4标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性，利用此芯片开发的无线通信设备支持的最高数据传输速率可达250kbps，可以实现多点对多点的快速组网。
本实施例中，所述第一电源模块1-5和第二电源模块2-2均为充电电池。所述GSM模块2-4的型号为TC35，TC35为西门子公司推出的新一代无线通信模块，可实现数据传输、语音传输、短消息服务和传真等功能。所述液晶显示电路模块2-8为12864-12液晶显示屏，12864-12液晶显示屏具有低压、低功耗、信息显示量大以及使用寿命长的特点。所述语音报警电路模块2-9主要由语音芯片ISD1420构成。
本实用新型使用时，将多个燃气泄露数据采集从机1分别放置在管道接口、厨房或燃气锅炉房等多个燃气泄漏重点监测区域内；燃气泄露数据采集从机1中的燃气浓度检测传感器1-1将检测到的燃气浓度信息转化为电信号后输出给放大电路模块1-2，放大电路模块1-2对电信号进行放大后输出给第一微处理器模块1-3，由第一微处理器模块1-3对信号进行分析处理，并将分析处理得到的燃气浓度信息由ZIGBEE节点模块1-4无线传输给燃气泄露监控主机2的ZIGBEE协调器模块2-3；燃气泄露监控主机2负责对其组网范围内的所有燃气泄露数据采集从机1进行编码和身份确认并进行定时巡检，第二微处理器模块2-1对ZIGBEE协调器模块2-3接收到的信号进行分析处理，当处理得到ZIGBEE协调器模块2-3接收到的数据超出预先通过键盘电路模块2-7设置的燃气浓度警戒值时，第二微处理器模块2-1控制液晶显示电路模块2-8显示燃气泄漏位置和燃气浓度，控制语音报警电路模块2-9发出语音报警信号，并同时控制LED闪光灯2-10发出闪光报警信号。
本实用新型能够提供现场监测模式和远程监测模式两种工作模式，使用者可以根据家居具体人员情况，通过模式选择开关2-6选择本实用新型的工作模式，其中，现场监测模式主要进行数据的采集、处理、本地记录和显示，而不作远程发送，远程监测模式除了进行数据的采集、处理、记录和显示，还实时通过GSM模块2-4向用户手机发送。例如，当主人在家时，可选择现场监测模式，若发生燃气泄漏，燃气泄露监控主机2可以由液晶显示电路模块2-8读出燃气泄漏点燃气泄露数据采集从机1的编号和其所处位置环境的燃气浓度，语音报警电路模块2-9发出语音报警信号，LED闪光灯2-10发出闪光报警信号；若主人外出，家中无人或只有老人小孩时，可选择远程监测模式，当检测到的燃气浓度值超过燃气浓度警戒值时，语音报警电路模块2-9发出语音报警信号，LED闪光灯2-10发出闪光报警信号，同时，当前数据通过GSM模块2-4发送到用户手机上；当报警未能及时解除时，GSM模块2-4将每隔一段时间再次发送实时数据，直至险情结束或手动复位分布式燃气泄漏监测报警系统，语音报警电路模块2-9、LED闪光灯2-10和GSM模块2-4才停止工作。当系统处在无人操作的环境一定时间（例如5分钟）后，将自动关闭液晶显示电路模块2-8，完全进入低功耗状态，使系统更加人性化、合理化。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：包括布设在多个燃气泄露监测位置处的多个燃气泄露数据采集从机（1）和与多个燃气泄露数据采集从机（1）无线连接并通信的燃气泄露监控主机（2），所述燃气泄露数据采集从机（1）包括燃气浓度检测传感器（1-1）、与燃气浓度检测传感器（1-1）相接的放大电路模块（1-2）、与放大电路模块（1-2）相接的第一微处理器模块（1-3）和与第一微处理器模块（1-3）相接的ZIGBEE节点模块（1-4），以及为燃气浓度检测传感器（1-1）、放大电路模块（1-2）、第一微处理器模块（1-3）和ZIGBEE节点模块（1-4）供电的第一电源模块（1-5）；所述燃气泄露监控主机（2）包括第二微处理器模块（2-1）和为燃气泄露监控主机（2）中各用电模块供电的第二电源模块（2-2），以及与所述第二微处理器模块（2-1）相接且用于与ZIGBEE节点模块（1-4）无线连接并通信的ZIGBEE协调器模块（2-3）、用于与用户手机无线连接并通信的GSM模块（2-4）和用于与上位计算机连接并通信的串口通信电路模块（2-5），所述第二微处理器模块（2-1）的输入端接有用于选择系统工作在现场监测模式或远程监测模式的模式选择开关（2-6）和用于设置控制参数的键盘电路模块（2-7），所述第二微处理器模块（2-1）的输出端接有用于显示监测信息的液晶显示电路模块（2-8）、用于在燃气浓度超标时发出语音报警信号的语音报警电路模块（2-9）和用于在燃气浓度超标时发出闪光报警信号的LED闪光灯（2-10）。
2.按照权利要求1所述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述燃气浓度检测传感器（1-1）为半导体可燃气体传感器MQ-9。
3.按照权利要求1所述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述第一微处理器模块（1-3）和第二微处理器模块（2-1）均为单片机MSP430F247。
4.按照权利要求1所述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述ZIGBEE节点模块（1-4）和ZIGBEE协调器模块（2-3）均主要由芯片CC2420构成。
5.按照权利要求1所述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述第一电源模块（1-5）和第二电源模块（2-2）均为充电电池。
6.按照权利要求1所述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述GSM模块（2-4）的型号为TC35。
7.按照权利要求1所述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述液晶显示电路模块（2-8）为12864-12液晶显示屏。
8.按照权利要求1所述的一种分布式燃气泄漏监测报警系统，其特征在于：所述语音报警电路模块（2-9）主要由语音芯片ISD1420构成。
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