CN206146895U - 一种可燃气体泄漏源无线巡检系统 - Google Patents
一种可燃气体泄漏源无线巡检系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，包括电机驱动模块（7）、超声波避障模块、电子罗盘（5）、三轴加速度计（8）、三轴陀螺仪（9）、气体传感器阵列（4）、ZigBee无线传输模块（6）、主控制器（10）、计算机监控中心。所述超声波避障模块用于测距和避障；所述电子罗盘（5）用于检测小车前进方向；所述三轴加速度计（8）和三轴陀螺仪（9）用于记录小车避障路径；所述气体传感器阵列（4）用于检测可燃气体泄漏源方向；所述ZigBee无线传输模块（6）用于将传感器监测的数据发送给计算机监控中心显示。本实用新型便于工作人员实时准确了解可燃气体的泄漏情况，智能巡检泄漏源，具有灵活、实时、智能的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及可燃气体泄漏源的自主巡检领域，适用于可燃气体的监测、可燃气体泄漏源位置的判断和巡检。
背景技术
随着我国工业生产领域的快速发展，可燃气体在化工生产中的应用越来越普遍，同时不可避免的伴随着可燃气体泄漏的问题。但是在实际工业现场以及一些恶劣的气体环境下，检测人员无法直接进入现场完成测量任务，使用可燃气体泄漏源无线巡检系统，一方面可以日常巡检，另一方面，可以在发生可燃气体泄漏事故时自主巡检泄漏源，对于工业安全以及可燃气体泄漏事故的处置具有重大意义。
早期，可燃气体泄漏源方向的检测首先需要检测人员通过手持气体探测仪完成对各个位置可燃气体浓度的检测，然后人工判断可燃气体泄漏源位置，这种方法虽然操作简单，但是危险性大，效率较低。近年来，可燃气体安全检测通过多设备协调工作实现各个区域的可燃气体检测和可燃气体泄漏源位置的判定，这种方法集成度不高，价格昂贵。在这种背景下，本实用新型一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，通过各个传感器的协调工作，可以完全自主的进行工作，从而弥补了现有技术的不足。
发明内容
本实用新型是为解决现有可燃气体监测以及泄漏源巡检存在的危险性大，集成度低，效率低下等问题，提出一种可燃气体泄漏源无线巡检系统。
一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，包括电机驱动模块（7）、超声波避障模块、电子罗盘（5）、三轴加速度计（8）、三轴陀螺仪（9）、气体传感器阵列（4）、ZigBee无线传输模块（6）、主控制器（10）和计算机监控中心；ZigBee无线传输模块（6）将各个传感器监测的数据发送到计算机监控中心进行实时显示；超声波避障模块中的超声波传感器一（1）、超声波传感器二（2）、超声波传感器三（3）由主控制器（10）的IO口产生触发信号，利用定时器捕获功能对返回信号进行分析；气体传感器阵列（4）所测得的模拟值由主控制器（10）的ADC模块进行转换；电子罗盘（5）、三轴加速度计（8）、三轴陀螺仪（9）通过I2C接口与主控制器（10）进行通信。
所述一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，根据气体传感器阵列（4）所测得的可燃气体泄漏源方向信号，确定可燃气体泄漏源方向；根据电子罗盘（5）所测的实时方位信号，准确行驶至泄漏地点；根据超声波传感器一（1）、超声波传感器二（2）、超声波传感器三（3）的距离信号实现避障；根据三轴加速度计（8）的速度信号和三轴陀螺仪（9）的姿态信号，记录小车行驶路径。
所述气体传感器阵列（4）包括MQ-2型号的气体传感器一（4-4）、气体传感器二（4-5）、气体传感器三（4-6）、气体传感器四（4-7），检测四个对称方向的可燃气体云团扩散浓度数据，根据四个传感器数值的差异，判断可燃气体泄漏源的方向。
所述超声波避障模块包括SDM-IO型号的超声波传感器一（1）、超声波传感器二（2）、超声波传感器三（3），超声波传感器一（1）放置在小车的前端，超声波传感器二（2）放置在小车的左侧，超声波传感器三（3）放置在小车的右侧，实时检测小车周围是否有障碍物，实现避障功能。
所述三轴加速度计（8）和三轴陀螺仪（9）用于实现对小车避障过程行驶路径的记录。
与已有技术相比，本实用新型的优点体现在：
1. 采用ZigBee无线传输模块（6）用于关键数据的传输，传输距离远，易于组网，功耗较低，并且成本低廉；
2. 通过ZigBee无线传输模块（6）将数据传输到计算机监控中心，可以实时查看小车周围可燃气体的浓度指标，操作简单，实时性强；
3. 采用SDM-IO超声波传感器，测距精度高，避障效果好，利用三轴加速度计（8）和三轴陀螺仪（9）对小车行驶路径进行记录，一次记录，多次循环，无需每次经过相同区域都利用超声波传感器避障，节省时间。
附图说明
图1为本实用新型所述一种可燃气体泄漏源无线巡检系统的构成框图。
图2为本实用新型所述一种可燃气体泄漏源无线巡检系统的小车底盘示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型的实施例参考图1和图2所示一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，主要包括电机驱动模块（7）、超声波避障模块、电子罗盘（5）、三轴加速度计（8）、三轴陀螺仪（9）、气体传感器阵列（4）、ZigBee无线传输模块（6）、主控制器（10）和计算机监控中心；ZigBee无线传输模块（6）将各个传感器监测的数据发送到计算机监控中心进行实时显示；超声波避障模块中的超声波传感器一（1）、超声波传感器二（2）、超声波传感器三（3）由主控制器（10）的IO口产生触发信号，利用定时器捕获功能对返回信号进行分析；气体传感器阵列（4）所测得的模拟值由主控制器（10）的ADC模块进行转换；电子罗盘（5）、三轴加速度计（8）、三轴陀螺仪（9）通过I2C接口与主控制器（10）进行通信。
所述一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，根据气体传感器阵列（4）所测得的可燃气体泄漏源方向信号，确定可燃气体泄漏源方向；根据电子罗盘（5）所测的实时方位信号，准确行驶至泄漏地点；根据超声波传感器一（1）、超声波传感器二（2）、超声波传感器三（3）测得的距离信号实现避障；根据三轴加速度计（8）的速度信号和三轴陀螺仪（9）的姿态信号，记录小车行驶路径。
超声波传感器模块包括超声波传感器一（1）、超声波传感器二（2）、超声波传感器三（3），超声波传感器一（1）放置在小车的前端，超声波传感器二（2）放置在小车的左侧，超声波传感器三（3）放置在小车的右侧，实时检测小车周围是否有障碍物，实现避障功能。
气体传感器阵列（4）最下层是阵列底板（4-1），在其中间固定有气体传感器阵列（4）的舱室外围（4-2），整个区域由分隔板（4-3）将其分隔成四个浓度检测舱室，舱室中放置相同的MQ-2型号的气体传感器：气体传感器一（4-4）、气体传感器二（4-5）、气体传感器三（4-6）、气体传感器四（4-7），用于检测四个对称方向的可燃气体云团扩散浓度数据，根据四个传感器数值的差异，判断可燃气体泄漏源的方向。
电子罗盘（5）用于确定小车前进方向与北夹角，根据所测可燃气体泄漏源方向，小车自主将前进方向旋转至泄漏源方向，然后前进；在前进过程中，气体传感器阵列（4）仍然工作，当发现前进方向有偏差时，将进行调整，直至最终到达泄漏源地点。
计算机监控中心接收ZigBee无线传输模块（6）发送的小车的各个传感器所测数据，包括气体传感器一（4-4）、气体传感器二（4-5）、气体传感器三（4-6）、气体传感器四（4-7）的实时浓度数据，电子罗盘（5）的实时方位数据，三轴加速度计（8）的实时速度数据以及三轴陀螺仪（9）的实时姿态数据。
Claims (5)
1.一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，其特征在于：包括电机驱动模块（7）、超声波避障模块、电子罗盘（5）、三轴加速度计（8）、三轴陀螺仪（9）、气体传感器阵列（4）、ZigBee无线传输模块（6）、主控制器（10）和计算机监控中心；ZigBee无线传输模块（6）将各个传感器监测的数据发送到计算机监控中心进行实时显示；超声波避障模块中的超声波传感器一（1）、超声波传感器二（2）、超声波传感器三（3）由主控制器（10）的IO口产生触发信号，利用定时器捕获功能对返回信号进行分析；气体传感器阵列（4）所测得的模拟值由主控制器（10）的ADC模块进行转换；电子罗盘（5）、三轴加速度计（8）、三轴陀螺仪（9）通过I2C接口与主控制器（10）进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，其特征在于：所述气体传感器阵列（4）包括MQ-2型号的气体传感器一（4-4）、气体传感器二（4-5）、气体传感器三（4-6）、气体传感器四（4-7）。
3.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，其特征在于：所述超声波避障模块包括SDM-IO型号的超声波传感器一（1）、超声波传感器二（2）、超声波传感器三（3），超声波传感器一（1）放置在小车的前端，超声波传感器二（2）放置在小车的左侧，超声波传感器三（3）放置在小车的右侧。
4.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，其特征在于：所述三轴加速度计（8）选用MMA7455，所述三轴陀螺仪（9）选用L3GD20。
5.根据权利要求1所述的一种可燃气体泄漏源无线巡检系统，其特征在于：所述主控制器（10）选用STM32F103ZET6。
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|---|---|---|---|---|
| CN110081317A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-08-02 | 清华大学 | 泄漏源定位装置和系统 |
| CN112798734A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-05-14 | 苏州工业园区泰智测控技术有限公司 | 一种无线发射式高精度气体检测仪 |
| CN116202713A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-06-02 | 哈尔滨学院 | 一种工业气体泄露实时在线监测设备 |
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