CN217821809U - 一种可燃气体的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可燃气体的监测系统，涉及空气质量检测技术领域。可燃气体的监测系统中多个气体传感器分别设置在目标区域的不同位置处，用于检测目标气体。存储器存储有每一气体传感器的设备信息以及负责人信息。控制器与每一气体传感器和存储器相连，用于根据每一气体传感器所采集的信号生成对应的监测值，并在任一监测值大于报警阈值时发出报警数据。通信单元与控制器和目标终端相连，用于将大于报警阈值的监测值对应的气体传感器的设备信息及负责人信息传递至目标终端。上述技术方案在监测到目标气体超标时能够将对应的气体传感器的设备信息和负责人信息通知到管理人员，保证气体泄漏后第一时间通知到相关管理人员。

Description

一种可燃气体的监测系统

技术领域

本实用新型涉及空气质量检测技术领域，特别是涉及一种可燃气体的监测系统。

背景技术

燃气是居民生活和工业发展的一种重要资源，主要包括天然气、液化石油气和人工煤气三种。受城镇化持续推进以及煤改气政策红利的影响，我国居民燃气消费迅速增长。随着城市燃气行业不断发展，不断改进制气、输配和应用技术，燃气供应规模也越来越大，为广大居民、各类商业和工业用户的生活、生产提供了有效的保障。但是随着燃气的普及，可燃气体泄漏己经成为现代生产生活中巨大的安全隐患。在可燃气体生产、运输、存和使用过程中，如石油、煤矿、化学工业生产以及居民家中使用燃气等，由于违反操作规程、设备密封质量不好、管路老化等原因，都存在泄露的危险。可燃气体再与空气或氧气在一定浓度范围内均匀的混合形成预混气后，一旦遇到火源会引发严重的火灾或者爆炸事故，会严重影响到工业生产及居民生活的财产安全与生命安全。

可燃气体监测系统通常由可燃气体控制器装置和可燃气体传感器组成，在现有技术中，可燃气体控制器装置通过线缆和一定数量的可燃气体传感器连接，用于监测当前环境可燃气体的浓度变化。可燃气体控制器装置通常放置在控制室内，其安装方式分为壁挂式和机柜式。一般传统的可燃气体控制器检测后以声光报警对结果进行通报，使用人员需要自行确认检测结果，依赖人工发现、层层上报的通报模式，易产生处理延误、漏报和误报等情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种可燃气体的监测系统，解决现有技术中发生可燃气泄漏时延误报警的技术问题。

根据本实用新型的目的，本实用新型提供了一种可燃气体的监测系统，包括：

多个气体传感器，分别设置在目标区域的不同位置处，用于检测目标气体；

存储器，存储有每一所述气体传感器的设备信息以及负责人信息；

控制器，与每一所述气体传感器和所述存储器相连，用于根据每一所述气体传感器所采集的信号生成对应的监测值，并在任一所述监测值大于报警阈值时发出报警数据；

通信单元，与所述控制器和目标终端相连，用于将大于所述报警阈值的所述监测值对应的所述气体传感器的设备信息及所述负责人信息传递至所述目标终端。

可选地，还包括：

报警器，与所述控制器连接，用于在任一所述监测值大于报警阈值时进行声光报警。

可选地，还包括：

按键单元，与所述控制器相连，用于键入每一所述气体传感器的设备信息以及负责人信息。

可选地，还包括：

继电器，与所述控制器和气体阀门连接，用于在接收到所述报警数据时控制所述气体阀门关闭。

可选地，还包括：

纽扣电池，与所述控制器连接，用于在断电状态下给所述控制器供电。

可选地，还包括：

显示器，与所述控制器相连，用于显示所述监测值和所述报警数据。

可选地，还包括RS485总线和4-20mA电流环采集电路，所述RS485总线和所述4-20mA电流环采集电路均用于将所述控制器与多个所述气体传感器相连，从而实现两者之间的通信。

可选地，所述报警器包括扬声器和LED状态灯。

可选地，所述通信单元包括：

SIM单元，用于安装SIM卡，以通过短信或电话的方式将所述气体传感器的设备信息及所述负责人信息传递至所述目标终端。

本实用新型中可燃气体的监测系统包括多个气体传感器、存储器、控制器和通信单元，多个气体传感器分别设置在目标区域的不同位置处，用于检测目标气体。存储器存储有每一气体传感器的设备信息以及负责人信息。控制器与每一气体传感器和存储器相连，用于根据每一气体传感器所采集的信号生成对应的监测值，并在任一监测值大于报警阈值时发出报警数据。通信单元与控制器和目标终端相连，用于将大于报警阈值的监测值对应的气体传感器的设备信息及负责人信息传递至目标终端。上述技术方案在监测到目标气体超标时能够将对应的气体传感器的设备信息和负责人信息通知到管理人员，保证气体泄漏后第一时间通知到相关管理人员，以便及时对泄漏气体进行控制。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的可燃气体的监测系统的结构框图；

图2是图1所示监测系统中控制器的参考电路图；

图3是图1所示监测系统中通信单元的参考电路图；

图4是图1所示监测系统中通信单元的SIM单元的参考电路图；

图5是根据本实用新型另一个实施例的可燃气体的监测系统的结构框图；

图6是图1所示监测系统中RS485总线的参考电路图；

图7是图1所示监测系统中4-20mA电流环采集电路的参考电路图；

图8是图1所示监测系统中LED状态灯的参考电路图；

图9是图1所示监测系统中扬声器的参考电路图；

图10是图1所示监测系统中按键单元的参考电路图；

图11是图1所示监测系统中继电器的参考电路图；

图12是图1所示监测系统中显示器供电的参考电路图；

图13是图1所示监测系统中显示器亮度调节的参考电路图；

图14是图1所示监测系统中显示器的参考电路图；

图15是图1所示监测系统中存储器中FLASH存储电路的参考电路图；

图16是图1所示监测系统中存储器中SDRAM同步动态随机存取内存电路的参考电路图。

附图标记：

100-可燃气体的监测系统，10-气体传感器，20-控制器，30-存储器，40-通信单元，11-电源模块，31-FLASH存储电路，32-SDRAM同步动态随机存取内存电路，50-RS485总线，60-Can总线，70-4-20mA电流环采集电路，80-继电器，90-报警器，91-LED状态灯，92-扬声器，12-显示器，13-按键单元。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1是根据本实用新型一个实施例的可燃气体的监测系统100的结构框图。如图1所示，在一个具体的实施例中，可燃气体的监测系统100包括多个气体传感器10、存储器30、控制器20和通信单元40。其中，多个气体传感器10分别设置在目标区域的不同位置处，用于检测目标气体。存储器30存储有每一气体传感器10的设备信息以及负责人信息。控制器20与每一气体传感器10和存储器30相连，用于根据每一气体传感器10所采集的信号生成对应的监测值，并在任一监测值大于报警阈值时发出报警数据。通信单元40与控制器20和目标终端相连，用于将大于报警阈值的监测值对应的气体传感器10的设备信息及负责人信息传递至目标终端。这里，负责人信息包括紧急联系人的姓名和联系方式，气体传感器10的设备信息包括气体传感器10的编号和安装地址等有关信息。

该实施例在监测到目标气体超标时能够将对应的气体传感器10的设备信息和负责人信息通知到管理人员，保证气体泄漏后第一时间通知到相关管理人员，以便及时对泄漏气体进行控制。

图2是图1所示监测系统100中控制器20的参考电路图。如图2所示，在该实施例中，控制器20采用型号为GD32F205VGT6的微控制单元单片机实现对整个可燃气体的监测系统100的电路控制。在该实施例中，监测系统100还包括纽扣电池，其与控制器20连接，用于在断电状态下给控制器20供电。具体地，控制器20的管脚VBAT连接纽扣电池，实现该实施例中断电状态下的万年历时钟系统的正常工作。控制器20的管脚OSC32_IN、OSC32_OUT连接外部高速时钟源8MHz晶振，控制器20的管脚OSC_IN、OSC32_OUT连接外部低速时钟源32.768KHz晶振，控制器20的管脚NRST连接外部复位电路，控制器20的管脚WAKEUP连接外部唤醒电路，控制器20的管脚BOOT0、BOOT1连接启动模式配置电路。

图3是图1所示监测系统100中通信单元40的参考电路图，图4是图1所示监测系统100中通信单元40的SIM单元的参考电路图。如图3和图4所示，通信单元40包括SIM单元，用于安装SIM卡，以通过短信或电话的方式将气体传感器10的设备信息及负责人信息传递至目标终端。通信单元40为4G通信单元，通信单元40的管脚TX1连接控制器20的管脚TX1，实现GSM模块的串口接收。通信单元40的管脚RX1连接控制器20的管脚RX1，实现GSM模块的串口发送。控制器20通过与通信单元40的串口收发，发送AT指令实现对通信单元40的控制，通信单元40的管脚PWR_KEY连接控制器20的管脚TX1的PWR_KEY，实现控制器20通过对通信单元40的开关使能控制。

图5是根据本实用新型另一个实施例的可燃气体的监测系统100的结构框图。如图5所示，在该实施例中，监测系统100还包括RS485总线50和4-20mA电流环采集电路70，RS485总线50和4-20mA电流环采集电路70均用于将控制器20与多个气体传感器10相连，从而实现两者之间的通信。该实施例在硬件上由电源模块11、DC-DC模块、控制器20、通信单元40、显示器12、报警器90、按键单元13、RS485总线50、4-20mA电流环采集电路70、存储器30、继电器80、Can总线60、纽扣电池等高集成度电路组成。

该实施例在兼容传统RS485总线50通信和以太网上传的基础上应用4G通信技术拓展，设备实时监测数据报警在设备本身声光报警的基础上及时通过短信电话报警通知至管理人员，结合控制器20的继电器80输出实现阀门控制和排气模块控制，实现了智能化监控预防，杜绝燃气泄露事故的发生，保障用户的生命及财产安全。

图6是图1所示监测系统100中RS485总线50的参考电路图，图7是图1所示监测系统100中4-20mA电流环采集电路70的参考电路图。如图6和图7所示，在该实施例中，采用3颗型号为MAX3485ESA的RS485芯片，设计三路RS485通信，实现该实施例的RS485通信。其中，RS485总线50的管脚R1_485-R3_485连接控制器20的管脚R1_485-R3_485，实现485芯片的串口接收功能，RS485总线50的管脚T1_485-T3_485连接控制器20的管脚T1_485-T3_485，实现485芯片的串口发送功能，RS485总线50的管脚485_C1-485_C3连接控制器20的管脚485_C1-485_C3，实现485芯片的使能控制功能。这里，RS485总线50的管脚A3和B3与气体传感器10连接，4-20mA电流环采集电路70中1Lin接口连接气体传感器10。

在该实施例中，一共设计8路4-20mA电流环采集电路70，实现该实施例的4-20mA通信。4-20mA电流环采集电路70的管脚ADC_S1-ADC_S8连接控制器20的管脚ADC_S1-ADC_S8，实现控制器20对4-20mA输入的ADC采集功能。

图8是图1所示监测系统100中LED状态灯91的参考电路图，图9是图1所示监测系统100中扬声器92的参考电路图。如图8和图9所示，并参见图5，在该实施例中，监测系统100还包括报警器90，其与控制器20连接，用于在任一监测值大于报警阈值时进行声光报警。具体地，报警器90包括扬声器92和LED状态灯91。该实施例采用两颗绿红双色LED状态灯91，三颗红黄绿单色灯显示屏实现该实施例的LED状态灯91的状态功能，显示低报、高报、故障、正常等状态。LED状态灯91的管脚MP_LED_G、MP_LED_R、BP_LED_G、BP_LED_R、LED_R、LED_Y、LED_G分别连接控制器20的管脚MP_LED_G、MP_LED_R、BP_LED_G、BP_LED_R、LED_R、LED_Y、LED_G，实现控制器20对LED状态灯91的使能控制。扬声器92的管脚B_PWM连接控制器20的管脚B_PWM，实现控制器20对扬声器92的使能控制。

图10是图1所示监测系统100中按键单元13的参考电路图。如图10所示，并参见图5，监测系统100还包括按键单元13，其与控制器20相连，用于键入每一气体传感器10的设备信息以及负责人信息。具体地，该实施例采用19个按键实现该实施例的按键输入功能。0-9分别表示上、下、左、右、消音、确认、取消、菜单、复位功能。采用3*6矩阵键盘，使用9个IO管脚监测18个按键，复位按键单独连接一个IO管脚。矩阵键盘本质是使用9个IO口来进行18个按键的控制读取，可以减小IO口的使用，用3条I/O线作为行线，6条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每个交叉点上，设置一个按键。而这样的按键中按键的个数是3*6个。这样的行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。节约单片机的资源，其本质和独立按键类似，就是进行逐行扫描和逐列扫描，然后判断是第几行的第几列个按键，进而进行整体按键值的确定。

图11是图1所示监测系统100中继电器80的参考电路图。如图11所示，在该实施例中，监测系统100还包括继电器80，其与控制器20和气体阀门连接，用于在接收到报警数据时控制气体阀门关闭。该实施例采用5颗型号为HK4100F-DC24V的继电器80，实现继电器80输出功能。继电器80的管脚NRELC1-NRELC5连接控制器20的管脚NRELC1-NRELC5，实现控制器20对继电器80输出的使能和控制功能。

图12是图1所示监测系统中显示器供电的参考电路图，图13是图1所示监测系统中显示器亮度调节的参考电路图，图14是图1所示监测系统中显示器的参考电路图。如图12、图13和图14所示，并参见图5，在该实施例中，监测系统100还包括显示器12，其与控制器20相连，用于显示监测值和报警数据。该实施例采用型号为AT080TN64的LCD液晶显示屏实现该实施例的显示功能。LCD液晶显示屏采用两颗升压型DC-DC电源芯片TPS61040DBVR实现电源转换，支持给LCD液晶显示屏供电。LCD液晶显示屏的管脚LCD_PWM连接控制器20的管脚LCD_PWM，实现控制器20对LCD液晶显示屏的背光控制。LCD液晶显示屏的管脚MODE连接控制器20的管脚MODE，实现控制器20对LCD液晶显示屏的工作模式选择控制。LCD液晶显示屏的管脚DEN连接控制器20的管脚DEN，实现控制器20对LCD液晶显示屏的数据输入使能控制。LCD液晶显示屏的管脚VSYNC、HSYNC分别连接控制器20的管脚VSYNC、HSYNC，实现控制器20对LCD液晶显示屏的垂直同步输入和水平同步输入控制。LCD液晶显示屏的管脚TB3-TB7连接控制器20的管脚TB3-TB7，实现控制器20对LCD液晶显示屏的B数据控制。LCD液晶显示屏的管脚TG2-TG7连接控制器20的管脚TG2-TG7，实现控制器20对LCD液晶显示屏的G数据控制。LCD液晶显示屏的管脚TR3-TR7连接控制器20的管脚TR3-TR7，实现控制器20对LCD液晶显示屏的R数据控制。LCD液晶显示屏的管脚DCLK连接控制器20的管脚DCLK，实现控制器20对LCD液晶显示屏的时钟控制。7寸LCD液晶显示屏联合按键输入矩阵，优化人机交互，支持按键输入管理人员信息以及探测器安装位置等信息并进行存储和调用。

图15是图1所示监测系统100中存储器30中FLASH存储电路31的参考电路图，图16是图1所示监测系统100中存储器30中SDRAM同步动态随机存取内存电路32的参考电路图。如图15和图16所示，并参见图5，存储器30包括FLASH存储电路31和SDRAM同步动态随机存取内存电路32。其中，FLASH存储电路31采用型号为GD25Q40CTIG的FLASH存储器30芯片，增加FLASH存储大小。FLASH存储电路31的管脚PB12-PB15连接控制器20的管脚PB12-PB15，实现控制器20通过SPI通信对FLASH芯片的写入和擦除功能。该实施例采用型号为W9864G6KH-6的同步动态随机存取内存电路(SDRAM)，扩展内存，支持更复杂的代码编程。SDRAM同步动态随机存取内存电路32的管脚PD14、PD15、PD0、PD1、PE7-PE10、PE0、PC0、PG15、PF11-PF15、PC2、PG4、PG5、PG0、PF1-PF5、PG1、PG2、PC3、PG8、PE1、PE11-PE15、PD8-PD10分别连接控制器20的管脚PD14、PD15、PD0、PD1、PE7-PE10、PE0、PC0、PG15、PF11-PF15、PC2、PG4、PG5、PG0、PF1-PF5、PG1、PG2、PC3、PG8、PE1、PE11-PE15、PD8-PD10，实现控制器20对SDRAM芯片的使能和控制功能。

在该实施例中，监测系统100还包括Can总线60，采用型号为MCP2551-的Can芯片，实现该实施例的Can通信。Can总线60的管脚CAN_TX连接控制器20的管脚CAN_TX，实现485芯片的串口接收功能。Can总线60的管脚CAN_RX连接控制器20的管脚CAN_RX，实现485芯片的串口发送功能。

在该实施例中，监测系统100还包括电源模块11，电源模块11部分使用成熟的消防工业电源方案，工作效率高，功率强劲，信号功能齐全，保护功能强，抗电磁干扰能力强(包括辐射电磁场干扰、静电放电干扰、电瞬变脉冲干扰、电源输入瞬变干扰、雷击浪涌干扰)，对蓄电池具有充电和维护、保护功能，主、备电无时间间隔切换功能，安全性强。

AC220V交流电经过开关SW1后，再经过可替换保险FH1进入工业电源，工业电源转换后为直流24V和经过开关SW2、可替换保险FH2的电池电源接入+24V输入口。直流24V电源经过三端滤波器、共模滤波电感、防静电二极管等安全防护器件后通过U6、U7芯片转换成5V、3.3V等电压给其他电路模块供电。

该实施例兼容常规有线RS485总线50通讯、Can总线60通信、4-20mA分线通信和4G通讯远程告警，现场实时数显及声光报警，结合远程4G无线通讯组成了燃气泄漏监控的完整系统架构，能够满足各种不同需求的环境。

该实施例通过RS485总线50、Can总线60、4-20mA分线与气体传感器10连接实现实时通信，控制器20对气体传感器10的监测数据进行解析、显示并进行逻辑判断，当气体传感器10监测环境气体超过报警点时，该实施例同时通过LCD液晶显示屏、LED状态灯91和扬声器92发出声光报警，同时控制器20通过AT指令控制4G通讯模组，将存储的紧急联系人的姓名、联系方式、报警的气体传感器10编号、安装地址等有关信息打包通过4G通讯模组展开短信通知、电话通知业务，保证气体泄漏的第一时间通知到有关联系人，及时进行泄露控制。也就是说，控制器20直接通过短信和语音电话对相关管理人员进行警报通知，控制器20对报警信息进行处理和比对，将报警的气体传感器10的安装位置和设备地址通过短消息SMS模块和语音解码器实现短信和电话报警。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种可燃气体的监测系统，其特征在于，包括：

多个气体传感器，分别设置在目标区域的不同位置处，用于检测目标气体；

存储器，存储有每一所述气体传感器的设备信息以及负责人信息；

控制器，与每一所述气体传感器和所述存储器相连，用于根据每一所述气体传感器所采集的信号生成对应的监测值，并在任一所述监测值大于报警阈值时发出报警数据；

通信单元，与所述控制器和目标终端相连，用于将大于所述报警阈值的所述监测值对应的所述气体传感器的设备信息及所述负责人信息传递至所述目标终端。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括：

报警器，与所述控制器连接，用于在任一所述监测值大于报警阈值时进行声光报警。

3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括：

按键单元，与所述控制器相连，用于键入每一所述气体传感器的设备信息以及负责人信息。

4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括：

继电器，与所述控制器和气体阀门连接，用于在接收到所述报警数据时控制所述气体阀门关闭。

5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括：

纽扣电池，与所述控制器连接，用于在断电状态下给所述控制器供电。

6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括：

显示器，与所述控制器相连，用于显示所述监测值和所述报警数据。

7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，还包括RS485总线和4-20mA电流环采集电路，所述RS485总线和所述4-20mA电流环采集电路均用于将所述控制器与多个所述气体传感器相连，从而实现两者之间的通信。

8.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，

所述报警器包括扬声器和LED状态灯。

9.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述通信单元包括：

SIM单元，用于安装SIM卡，以通过短信或电话的方式将所述气体传感器的设备信息及所述负责人信息传递至所述目标终端。

Images