CN204884087U - 一种家庭煤气泄漏自动检测装置 - Google Patents

Abstract

一种家庭煤气泄漏自动检测装置，包括气体传感器、第一ZigBee通信模块、第二ZigBee通信模块，其特征在于：气体传感器连接第一ZigBee通信模块的输入口，第一ZigBee通信模块与第二ZigBee通信模块无线连接；第二ZigBee通信模块的输出口连接有开关控制模块、声音报警模块，第二ZigBee通信模块的输入口与输出口均与GSM短信模块连接。本实用新型提供一种家庭煤气泄漏自动检测装置，通过ZigBee网络技术以及GSM通信技术实现家庭煤气泄漏自动检测报警，实现自动检测家庭中的煤气泄漏情况，如有意外情况发生，就会自动控制蜂鸣器报警和通过GSM无线网络发送短信给户主，与此同时，通过控制电路自动关闭煤气电磁阀和开启排风扇，降低家庭内的煤气浓度，维护家庭安全。

Description

一种家庭煤气泄漏自动检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种家庭煤气泄漏自动检测装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高和科学技术的进步，传统的钻木取火已经被取代，煤气和液化石油气已经成为我国城镇居民的主要燃料之一。现如今，煤气在公寓、宾馆、住宅小区广泛使用，在煤气给人们带来了极大方便的同时，由于人为操作不当或设备老化等各种原因引起的煤气泄漏事故严重地威胁着人们的生命财产安全。

煤气主要成分为一氧化碳，它是一种无色无味有毒的可燃性气体，当泄漏浓度超过爆炸下限时，如果拨打电话或使用家用电器，煤气遇到火花可能发生火灾甚至爆炸事故。人体暴露在浓度为25×10-6的一氧化碳中即会有中毒的危险。近年来，煤气泄漏造成的事故真是让人谈虎色变，煤气燃烧后所产生的一氧化碳气体是致人死亡的罪魁祸首。据统计，在过去的十年间，每年由煤气泄漏所引发的火灾事故呈逐年上升的趋势。煤气泄漏对个人以及家庭的危害非常大，具体表现在如下几点：1、煤气泄漏，对人体的伤害会表现在轻则头晕、头痛耳鸣眼花、四肢无力。重则恶心、呕吐、烦闷，并且神经受到麻痹而不动弹。更严重的甚至昏迷、惊厥、大小便失常；2、煤气泄漏，当人体血液中一氧化碳血红蛋白的浓度达到70%~80%时，或造成人迅速死亡；3、煤气的泄漏，同时还会造成家庭房屋的危险系数增高，给人一种不安全感。

针对家庭煤气泄漏防范问题，人们想出了很多的方法。市场上面有一种便携式煤气报警器，也叫做检漏仪，它体积小，便于手持或是随身携带，但是这种方式主要是人工进行，不具有针对性，一旦出现泄漏状况，如果不人为进行检测的话，根本就不容易发现煤气泄漏，造成的后果很严重。另外，随着微电子技术的发展，人们利用自动控制原理设计出一套自动半自动检测系统，即利用传感器对煤气进行检测，这种检测方式能够自动进行，但是这种方式对泄漏的煤气处理方式单一、可靠性差。目前的家庭煤气泄漏报警装置对煤气处理的功能比较单一，有的只有报警并没有处理措施，有的只有自动开启排风扇，有的只有自动关闭煤气阀门等方式。对于煤气泄漏，如果用户无法处理泄漏事故，如果室内无人或是室内的人由于中毒晕倒，又或者是维修人员到达出事地点还需要一段时间，不能得到及时有效的处理，这些都是非常危险的。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种家庭煤气泄漏自动检测装置，在利用微型气体传感器检测家庭中煤气的浓度，并加以分析，通过无线发射和接收模块，采取一定的措施，自动开启声音报警器以及自动发短信给用户，另外，还可以自动控制排气扇以及电磁阀门的关闭，从而降低家庭内的煤气浓度，保证家庭安全。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种家庭煤气泄漏自动检测装置，包括气体传感器、第一ZigBee通信模块、第二ZigBee通信模块，其特征在于：气体传感器连接第一ZigBee通信模块的输入口，第一ZigBee通信模块与第二ZigBee通信模块无线连接；第二ZigBee通信模块的输出口连接有开关控制模块、声音报警模块，第二ZigBee通信模块的输入口与输出口均与GSM短信模块连接。

所述开关控制模块包括继电器驱动器和继电器，第二ZigBee通信模块的输出端连接继电器驱动器，继电器驱动器连接继电器，继电器控制风扇的开合。

所述GSM短信模块通过串口通信的方式与第二ZigBee通信模块连接。

所述声音报警模块为蜂鸣器。

还包括上位机，所述上位机通过串口通信电路与第二ZigBee通信模块连接。

所述第一ZigBee通信模块和第二ZigBee通信模块均为CC2530芯片。

采用上述结构，本实用新型提供一种家庭煤气泄漏自动检测装置，通过ZigBee网络技术以及GSM通信技术实现家庭煤气泄漏自动检测报警，实现自动检测家庭中的煤气泄漏情况，如有意外情况发生，就会自动控制蜂鸣器报警和通过GSM无线网络发送短信给户主，与此同时，通过控制电路自动关闭煤气电磁阀和开启排风扇，降低家庭内的煤气浓度，维护家庭安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构框图；

图2为第一ZigBee通信模块电路图；

图3为气体传感器电路图；

图4为GSM短信模块电路图；

图5为声音报警模块电路图；

图6为开关控制模块电路图；

图7为串口通信电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种家庭煤气泄漏自动检测装置，包括气体传感器、第一ZigBee通信模块、第二ZigBee通信模块，其特征在于：气体传感器连接第一ZigBee通信模块的输入口，第一ZigBee通信模块与第二ZigBee通信模块无线连接；第二ZigBee通信模块的输出口连接有开关控制模块、声音报警模块，第二ZigBee通信模块的输入口与输出口均与GSM短信模块连接。

所述开关控制模块包括继电器驱动器和继电器，第二ZigBee通信模块的输出端连接继电器驱动器，继电器驱动器连接继电器，继电器控制风扇的开合。

所述GSM短信模块通过串口通信的方式与第二ZigBee通信模块连接。

所述声音报警模块为蜂鸣器。

还包括上位机，所述上位机通过串口通信电路与第二ZigBee通信模块连接。

所述第一ZigBee通信模块和第二ZigBee通信模块均为CC2530芯片。

如图2所示，为第一ZigBee通信模块电路图，CC2530芯片的集成度很高，外围电路只要连接少量的电阻、电容和电感等元件及晶振就可以正常工作。微型气体传感器的输出经过放大调理得到的数字信号SOUT与CC2530端口P0.6相连接，端口P1_1和P1_0分别连接LED指示灯D1、D2，用于指示系统的工作状态。CC2530的下载调试接口由四线构成，包括DD、DC、RESET_N和GND信号，分别与芯片的端口P2_2、P2_1、RESET_N和GND相连。P1为天线接口，连接鞭状天线。CC2530的端口RF_N和RF_P提供差分的射频信号，在该信号输送到天线之前，需要在天线和芯片间增加一个用来实现平衡信号到非平衡信号的转换变换网络（平衡—非平衡变压器），该网络把无线电RF的差分信号的阻抗转换为单端50欧姆。

如图3所示，为气体传感器电路图，采用的是QM-N5气敏传感器。它具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用简单等优点。QM-N5型气体传感器的气敏感材料为二氧化锡（SnO2），当传感器所处环境中存在待测气体，比如一氧化碳时，传感器的电导值随一氧化碳的浓度增加而增大。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电信号。其中，f-f为加热极，3、4引脚短接，构成测量级一端A，1、2引脚短接构成测量级的另一端B。Rx为负温度系数热敏电阻，用来补偿QM-N5气敏传感器由温度变化引起的偏差。U0为输出信号电压，ST为气敏元件检测电路输出端。R1为限流电阻，由QM-N5技术指标可知，QM-N5气敏传感器最大加热功率为900mV，最大加热电压为5V，因此这里R1电阻取1千欧。当空气中不含可燃性气体或可燃性气体浓度很低时，A-B测量级间的电阻很大，U0输出的电压低。当空气中的可燃性气体浓度升高时，A-B测量级间的电阻很小，U0输出的电压升高。

如图4所示，为GSM短信模块电路图，所采用的GSM模块为西门子公司研发的TC53i模块。TC53i模块结构紧凑。操作很方便，可以安全可靠地实现数据传输、语音传输和短信息服务。TC53i模块内部把基带电路和射频集成在一起，支持AT命令的指令集。TC53i模块共有40个引脚，通过ZIF连接器引出去。TC53i模块提供了标注的UART串行通信接口，所以，CC2530可以以串口通信的方式非常方便的与GSM相连。

如图5所示，为声音报警模块电路图，如果检测到家中有意外情况出现时，CC2530芯片就会输出低电平，并且经过三极管放大之后触发蜂鸣器报警。

如图6所示，为开关控制模块电路图，主要由继电器驱动器ULN2803和继电器组成。ULN2803是八路NPN达林顿连接晶体管阵，适用于低逻辑点平数字电路和较高的电流、电压要求之间的接口。这里用其驱动5V继电器，ULN2803输出端直接接继电器线圈一端，继电器线圈的另一端接+5V电源，ULN2803的输入端直接和单片机I/O口相连，单片机输出高电平就驱动继电器动作。

如图7所示，为串口通信电路图，选用CC2530的USART0接口使其工作在UART异步通信模式。CC2530的I/O引脚和外围设备的对应关系为在UART模式下，USART0的TXD对应端口P0_3，RXD对应端口P0_2。PC机的串口工作是12V的TTL信号，电路板上电源信号和TTL电平是5V的（在CC2530低功耗电路中是3.3V的），为了转化为可用信号，需要进行串口的电平转换。MAXIM公司的MAX232/MAX233芯片，就是实现5V电路中与PC机实现串口电平转换的芯片，本系统电路中采用MAX232实现电平转换。最简单的串口通信使用3根线完成：（1）接收，（2）发送，（3）地线，分别对应串口(DB9)的第2，3，5引脚。其他线用于握手，但不是必须的。本系统电路中仅使用了三根线用于串口通信。

采用上述结构，本实用新型提供一种家庭煤气泄漏自动检测装置，通过ZigBee网络技术以及GSM通信技术实现家庭煤气泄漏自动检测报警，实现自动家庭中的煤气泄漏情况，如有意外情况发生，就会自动控制蜂鸣器报警和通过GSM无线网络发送短信给户主，与此同时，通过控制电路自动关闭煤气电磁阀和开启排风扇，降低家庭内的煤气浓度，维护家庭安全。

Claims (6)

1.一种家庭煤气泄漏自动检测装置，包括气体传感器、第一ZigBee通信模块、第二ZigBee通信模块，其特征在于：气体传感器连接第一ZigBee通信模块的输入口，第一ZigBee通信模块与第二ZigBee通信模块无线连接；第二ZigBee通信模块的输出口连接有开关控制模块、声音报警模块，第二ZigBee通信模块的输入口与输出口均与GSM短信模块连接。

2.根据权利要求1所述一种家庭煤气泄漏自动检测装置，其特征在于：所述开关控制模块包括继电器驱动器和继电器，第二ZigBee通信模块的输出端连接继电器驱动器，继电器驱动器连接继电器，继电器控制风扇的开合。

3.根据权利要求1所述一种家庭煤气泄漏自动检测装置，其特征在于：所述GSM短信模块通过串口通信的方式与第二ZigBee通信模块连接。

4.根据权利要求1所述一种家庭煤气泄漏自动检测装置，其特征在于：所述声音报警模块为蜂鸣器。

5.根据权利要求1所述一种家庭煤气泄漏自动检测装置，其特征在于：还包括上位机，所述上位机通过串口通信电路与第二ZigBee通信模块连接。

6.根据权利要求1所述一种家庭煤气泄漏自动检测装置，其特征在于：所述第一ZigBee通信模块和第二ZigBee通信模块均为CC2530芯片。