RU170020U1 - WIRELESS MULTIGAS SENSOR WITH REMOTE ACTIVATION BY RADIO SIGNAL - Google Patents

WIRELESS MULTIGAS SENSOR WITH REMOTE ACTIVATION BY RADIO SIGNAL Download PDF

Info

Publication number
RU170020U1
RU170020U1 RU2016148493U RU2016148493U RU170020U1 RU 170020 U1 RU170020 U1 RU 170020U1 RU 2016148493 U RU2016148493 U RU 2016148493U RU 2016148493 U RU2016148493 U RU 2016148493U RU 170020 U1 RU170020 U1 RU 170020U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
mode
microcontroller
gas
sleep mode
Prior art date
Application number
RU2016148493U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Баранов
Денис Николаевич Спирякин
Андрей Сергеевич Сомов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"
Priority to RU2016148493U priority Critical patent/RU170020U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU170020U1 publication Critical patent/RU170020U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means

Abstract

Устройство относится к области контроля параметров газовой среды и предназначено для мониторинга концентрации взрыво-, пожаро- и токсично-опасных газов в атмосфере жилых помещений, внутри и на территории промышленных объектов, а также выдачи не только индивидуальной сигнализации при достижении измеряемым компонентом установленных пороговых значений, но и передачи данных по беспроводной сенсорной сети на диспетчерский пункт контроля.Устройство представляет собой беспроводной мультигазовый датчик газа с передачей данных по беспроводной сети стандарта IEEE 802.15.4 работающее в режиме конечного устройства. Устройство предназначено для мониторинга токсичных и взрывоопасных газов в воздухе и предупреждения чрезвычайных ситуаций. Устройство работает по заложенному в память микроконтроллера алгоритму в режиме: рабочий режим - спящий режим - рабочий режим. Для принудительного вывода устройства из спящего режима с целью выполнения им предписанных функций (например, выполнения измерений, передачи данных, выполнения операции поверки устройства) устройство оснащено пассивным ВЧ-контуром, включающим в себя антенну, резонансный контур для настройки на определенную частоту, детектор и компаратор.Техническим результатом является совершенствование конструкции устройства за счет удаленной активации устройства путем передачи на него внешнего радиосигнала и расширение его функции при выполнении мониторинга состава газовой среды.The device relates to the field of monitoring the parameters of the gas environment and is intended for monitoring the concentration of explosive, fire and toxic hazardous gases in the atmosphere of residential premises, inside and on the territory of industrial facilities, as well as issuing not only individual alarms when the measured component reaches the set threshold values, but also transmitting data via a wireless sensor network to a control room. The device is a wireless multi-gas gas sensor with data transfer wirelessly IEEE 802.15.4 standard network operating in the end device mode. The device is designed to monitor toxic and explosive gases in the air and prevent emergency situations. The device works according to the algorithm stored in the memory of the microcontroller in the mode: operating mode - sleep mode - operating mode. To force the device to wake up from sleep mode in order to perform its prescribed functions (for example, to take measurements, transmit data, perform a device verification operation), the device is equipped with a passive RF circuit, including an antenna, a resonant circuit for tuning to a specific frequency, detector, and comparator . The technical result is to improve the design of the device due to the remote activation of the device by transmitting an external radio signal to it and expanding its function when performing monitoring the composition of the gas medium.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Устройство относится к области контроля параметров газовой среды и предназначено для мониторинга концентрации взрыво-, пожаро- и токсично-опасных газов в атмосфере жилых помещений, внутри и на территории промышленных объектов, а также выдачи не только индивидуальной сигнализации при достижении измеряемым компонентом установленных пороговых значений, но и передачи данных по беспроводной сенсорной сети на диспетчерский пункт контроля.The device relates to the field of monitoring the parameters of the gas environment and is intended for monitoring the concentration of explosive, fire and toxic hazardous gases in the atmosphere of residential premises, inside and on the territory of industrial facilities, as well as issuing not only individual alarms when the measured component reaches the set threshold values, but also data transmission over the wireless sensor network to the control room control.

В частности, изобретение может найти применение:In particular, the invention may find application:

- в качестве беспроводного газового датчика для контроля утечек метана (СН4) в газифицированных многоквартирных и индивидуальных домах и на объектах нефте-газового хозяйства;- as a wireless gas sensor for monitoring methane leaks (СН 4 ) in gasified apartment buildings and individual houses and at oil and gas facilities;

- в качестве беспроводного газового датчика для мониторинга химического состава воздуха (в частности, для мониторинга токсичных газов, таких как, угарный газ СО, сероводород Н2S, двуокись азота NO2);- as a wireless gas sensor for monitoring the chemical composition of air (in particular, for monitoring toxic gases, such as carbon monoxide CO, hydrogen sulfide H 2 S, nitrogen dioxide NO 2 );

- в качестве в качестве устройства мониторинга газового состава воздуха при построении беспроводных сенсорных сетей.- as a device for monitoring the gas composition of air in the construction of wireless sensor networks.

Уровень техникиState of the art

Известен беспроводный газовый датчик, содержащий газовые сенсоры, аналоговую измерительную часть, приемопередатчик, микропроцессорный модуль для управления режимами работы устройства, схему питания сенсора и устройства в целом, автономное питание (патент РФ 111675, МПК G01N 33/00, опубл. 20.12.2011).A known wireless gas sensor containing gas sensors, an analog measuring part, a transceiver, a microprocessor module for controlling the operating modes of the device, a power supply circuit of the sensor and the device as a whole, autonomous power (RF patent 111675, IPC G01N 33/00, published on December 20, 2011) .

Недостатком данного устройства является то, что принцип работы устройства основан на микропрограммном обеспечении, заложенном в микроконтроллере. С целью энергосбережения измерения концентрации газов проводятся в периодическом режиме: режим измерения- спящий режим - режим измерения. Продолжительность режима нагрева сенсора и время измерения составляет порядка 1 с. Продолжительность спящего режима определяется техническими требованиями. Типичными являются значения в интервале от 10 до 60 с. При этом возможность вывода устройства из спящего режима путем поступления радиокоманды от внешнего передатчика отсутствует. Кроме того, недостатком известной платформы является отсутствие возможности интеграции газовых сенсоров различного типа и возможность их совместной и/или раздельной работы.The disadvantage of this device is that the principle of operation of the device is based on firmware embedded in the microcontroller. In order to save energy, measurements of gas concentrations are carried out in a periodic mode: measurement mode - sleep mode - measurement mode. The duration of the sensor heating mode and the measurement time is about 1 s. The duration of sleep mode is determined by the technical requirements. Typical values are in the range from 10 to 60 s. At the same time, there is no possibility of waking the device from sleep mode by receiving a radio command from an external transmitter. In addition, the disadvantage of the known platform is the lack of integration of gas sensors of various types and the possibility of their joint and / or separate operation.

Наиболее близким к описываемому устройству является беспроводный мультисенсорный датчик (Патент РФ №160116, МПК G01N 33/00, опубл. 10.03.16) с автономным питанием, содержащий газовые сенсоры с аналоговым и цифровым выходом, подключенные к переключателю, аналоговую измерительную часть, приемопередатчик, микропроцессорный модуль для управления режимами работы устройства и схему питания устройства от аккумуляторов, батарей, альтернативных источников энергии и их комбинации.Closest to the described device is a wireless multisensor sensor (RF Patent No. 160116, IPC G01N 33/00, publ. 10.03.16) with autonomous power supply, containing gas sensors with analog and digital output connected to a switch, an analog measuring part, a transceiver, microprocessor module for controlling the operating modes of the device and the device power circuit from batteries, batteries, alternative energy sources and their combination.

Данное устройство позволяет проводить мониторинг многокомпонентных газовых смесей. Принцип работы устройства основан на микропрограммном обеспечении, заложенном в микроконтроллере. С целью энергосбережения измерения концентрации газов всеми сенсорами устройства проводятся в периодическом режиме: режим измерения- спящий режим - режим измерения. Длительность спящего режима задается программой и зависит присутствия измеряемого компонента в воздухе. В спящем режиме все функции отключены, кроме встроенного таймера микроконтроллера. Первоначально длительность спящего режима составляет 1 минута для всех сенсоров. При наличии измеряемого компонента в воздухе, длительность спящего режима сокращается до 15 секунд для сенсора, который детектирует это присутствие. Таким образом, большую часть времени устройство находиться в спящем режиме.This device allows you to monitor multicomponent gas mixtures. The principle of operation of the device is based on firmware embedded in the microcontroller. In order to save energy, measurements of gas concentrations by all sensors of the device are carried out in periodic mode: measurement mode - sleep mode - measurement mode. The duration of the sleep mode is set by the program and depends on the presence of the measured component in the air. In sleep mode, all functions are disabled, except for the built-in timer of the microcontroller. Initially, the sleep time is 1 minute for all sensors. If there is a measured component in the air, the duration of the sleep mode is reduced to 15 seconds for the sensor that detects this presence. Thus, most of the time the device is in sleep mode.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности выводить устройства из спящего режима или переводить его из рабочего режима работы (режима проведения измерений) в сервисный режим работы (например, для передачи накопленных в памяти микроконтроллера данных или перепрограммирования) по команде от внешнего радиопередатчика.The disadvantage of this device is the inability to wake the device from sleep mode or transfer it from the operating mode (measurement mode) to the service mode (for example, to transmit data stored in the microcontroller memory or reprogramming) by command from an external radio transmitter.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции известного беспроводного мультигазового датчика для обеспечения возможности удаленной активации устройства за счет детектирования им внешнего управляющего высокочастотного ВЧ-сигнала. Для решения данной задачи к входу внешнего прерывания микроконтроллера подключена схема преобразования высокочастотного сигнала в постоянное напряжение (ВЧ-контур), обеспечивающая вывод датчика из спящего режима или режима проведения измерений, при детектировании внешнего радиосигнала заданной мощности и перевод датчика в другой режим работы, например, передачи накопленных в памяти микроконтроллера данных. Возможность удаленной активации путем передачи на него радиосигнала позволяет изменять алгоритмы и режимы работы устройства, в частности, выводить его из спящего режима.The utility model is based on the task of improving the design of the known wireless multi-gas sensor to enable remote activation of the device by detecting an external high-frequency RF signal by it. To solve this problem, a circuit for converting a high-frequency signal to a constant voltage (HF circuit) is connected to the external interrupt input of the microcontroller, which allows the sensor to wake up from sleep mode or measurement mode when an external radio signal of a given power is detected and the sensor is switched to another operating mode, for example, transmission of data stored in the memory of the microcontroller. The ability to remotely activate by transmitting a radio signal to it allows you to change the algorithms and modes of operation of the device, in particular, to remove it from sleep mode.

Поставленная задача решается тем, что беспроводный мультигазовый датчик, содержащий сенсоры с аналоговым и цифровым выходом, подключенные к переключателю, аналоговую измерительную часть, приемопередатчик, микроконтроллер для управления режимами работы устройства, схему питания сенсора и устройства в целом, источник автономного питания. При этом к входу внешнего прерывания микроконтроллера подключен ВЧ-контур, обеспечивающий вывод датчика из спящего режима при детектировании внешнего радиосигнала заданной мощности и перевод датчика в режим передачи накопленных в памяти микроконтроллера данных. При этом ВЧ-контур состоит из антенны, резонансного контура, детектора и компаратора; датчик содержит электрохимический цифровой сенсор угарного газа, полупроводниковый сенсор сероводорода, электрохимический сенсор двуокиси азота и термокаталитический каталитический сенсор метана.The problem is solved in that a wireless multi-gas sensor containing sensors with analog and digital output connected to a switch, an analog measuring part, a transceiver, a microcontroller to control the operating modes of the device, the power supply circuit of the sensor and the device as a whole, an autonomous power source. At the same time, an RF circuit is connected to the external interrupt input of the microcontroller, which ensures that the sensor wakes up from sleep mode when an external radio signal of a given power is detected and the sensor is transferred to the data transfer mode of the microcontroller. In this case, the RF circuit consists of an antenna, a resonant circuit, a detector and a comparator; the sensor contains an electrochemical digital carbon monoxide sensor, a semiconductor hydrogen sulfide sensor, an electrochemical nitrogen dioxide sensor and a thermocatalytic catalytic methane sensor.

Поскольку беспроводный мультигазовый датчик выполнен с возможностью удаленной активации путем передачи на него внешнего радиосигнала, обеспечивается совершенствование конструкции устройства и расширение его функции при выполнении мониторинга состава газовой среды.Since the wireless multi-gas sensor is made with the possibility of remote activation by transmitting an external radio signal to it, the device design is improved and its function is expanded when monitoring the composition of the gas medium.

Фактически беспроводный мультигазовый датчик становиться радиоуправляемым устройством, которое, при регистрации внешнего радиосигнала, может не только выйти из спящего режима, но и запустить дополнительные подпрограммы, а также и быть перепрограммированным.In fact, a wireless multi-gas sensor becomes a radio-controlled device, which, when registering an external radio signal, can not only exit sleep mode, but also launch additional routines, as well as be reprogrammed.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 показана принципиальная блок-схема беспроводного мультигазового датчика. Устройство состоит из источника питания 1, преобразователя напряжения 2, приемопередатчика 3, микроконтроллера 4, блока переключения сенсоров 5, сенсоров газа 6-9, линий связи для передачи данных от сенсоров к микроконтроллеру 10. Для приема радиосигнала от внешнего передатчика к входу внешнего прерывания микроконтроллера подключен ВЧ-контур, включающий собственную антенну 11, резонансный контур для настройки на определенную частоту 12, детектор 13 и компаратор 14.In FIG. 1 is a schematic block diagram of a wireless multi-gas sensor. The device consists of a power source 1, a voltage converter 2, a transceiver 3, a microcontroller 4, a sensor switching unit 5, gas sensors 6-9, communication lines for transmitting data from the sensors to the microcontroller 10. To receive a radio signal from an external transmitter to the external interrupt input of the microcontroller connected to the RF circuit, including its own antenna 11, a resonant circuit for tuning to a specific frequency 12, the detector 13 and the comparator 14.

В качестве источника питания 1 могут использоваться аккумуляторы, батареи, альтернативные источники энергии и их комбинация. Микроконтроллер 4 выполняет управление устройством, обработку и передачу данных. Кроме того, в памяти микроконтроллера хранятся измеренные значения концентрации соответствующих газов. Передача данных осуществляется по беспроводному каналу с помощью приемопередатчика 3. К устройству могут быть подключены сенсоры следующих типов: термокаталитический 6, полупроводниковый 7, электрохимический 8 и сенсор любого типа с цифровым выходом 9. Устройство работает по программе, заложенной в памяти микроконтроллера, которая управляет подключением (коммутацией) сенсоров 6-9, включая и выключая. Включенный сенсор готов к проведению измерений. Выходной сигнал от сенсоров 6-9 может поступать по линиям связи 10. Для увеличения времени автономной работы устройство, большую часть времени, находится в спящем режиме, выходя из него для проведения измерений.As a power source 1 can be used batteries, batteries, alternative energy sources and their combination. The microcontroller 4 performs device control, processing and data transfer. In addition, the measured values of the concentration of the corresponding gases are stored in the memory of the microcontroller. Data is transmitted wirelessly using a transceiver 3. The following types of sensors can be connected to the device: thermocatalytic 6, semiconductor 7, electrochemical 8 and any type of sensor with digital output 9. The device operates according to the program stored in the microcontroller's memory, which controls the connection (switching) of sensors 6-9, turning on and off. The included sensor is ready to take measurements. The output signal from sensors 6-9 can be received through communication lines 10. To increase the battery life, the device, most of the time, is in sleep mode, leaving it for measurements.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Устройство представляет собой беспроводной мультигазовый датчик газа с передачей данных по беспроводной сети стандарта IEEE 802.15.4 работающее в режиме конечного устройства. Устройство предназначено для мониторинга токсичных и взрывоопасных газов в воздухе и предупреждения чрезвычайных ситуаций. Устройство работает по заложенному в память микроконтроллера алгоритму в режиме: рабочий режим - спящий режим - рабочий режим. В рабочем режиме выполняется проведений измерений газового состава. Передача данных также осуществляется по команде от микроконтроллера, для чего устройство должно находиться в рабочем режиме. Большую часть времени устройство находится в спящем режиме. Устройство имеет автономное питание от батарей, а спящий режим устройства обеспечивает продление срока службы батарей.The device is a wireless multi-gas gas sensor with data transmission over a wireless network of IEEE 802.15.4 standard operating in the end device mode. The device is designed to monitor toxic and explosive gases in the air and prevent emergency situations. The device works according to the algorithm stored in the memory of the microcontroller in the mode: operating mode - sleep mode - operating mode. In operating mode, gas composition measurements are performed. Data transfer is also carried out on command from the microcontroller, for which the device must be in working mode. Most of the time the device is in sleep mode. The device has autonomous battery power, and the device’s sleep mode provides extended battery life.

Для принудительного вывода устройства из спящего режима с целью выполнения им предписанных функций (например, выполнения измерений, передачи данных, выполнения операции поверки устройства) устройство оснащено пассивным ВЧ-контуром. Выход из спящего режима происходит в присутствии устройства-радиомаяка в непосредственной близости от устройства. Устройство-радиомаяк передает сигнальные импульсы на заданной частоте и с заданной периодичностью. При приближении к устройству-маяку, передаваемые с маяка сигналы поступают на ВЧ-контур устройства. Если мощность сигналов достаточна, на выходе ВЧ-контура формируется напряжение, достаточное для срабатывания компаратора, отвечающего за выход устройства из спящего режима. При этом программное обеспечение устройства фиксирует факт принудительного выхода из спящего режима. После принудительного выхода из спящего режима, устройство устанавливает соединение с беспроводной сенсорной сетью, в случае необходимости переподключается к сети, и выполняет предписанные функции, например, передает накопленные в памяти микроконтроллера данные на диспетчерский пульт контроля.To force the device to wake up from sleep mode in order to perform the prescribed functions (for example, taking measurements, transmitting data, performing a device verification operation), the device is equipped with a passive RF circuit. Wakeup occurs in the presence of a beacon device in the immediate vicinity of the device. A beacon device transmits signal pulses at a given frequency and at a given frequency. When approaching a beacon device, the signals transmitted from the beacon arrive at the RF circuit of the device. If the signal power is sufficient, an output voltage is generated at the output of the RF circuit that is sufficient for the comparator to operate, which is responsible for the device leaving the sleep mode. In this case, the device software records the fact of a forced exit from sleep mode. After the forced exit from sleep mode, the device establishes a connection with the wireless sensor network, if necessary reconnects to the network, and performs the prescribed functions, for example, transfers the data stored in the microcontroller's memory to the control room control panel.

Реализация ВЧ-контура включает в себя антенну, резонансный контур для настройки на определенную частоту, детектор и компаратор. Резонансный контур обеспечивает усиление напряжения поступающего сигнала в том случае, если его частота совпадает с резонансной частотой или близка к ней. Детектор осуществляет преобразование ВЧ-сигнала в сигнал постоянного тока. Компаратор приводит уровень аналогового сигнала с выхода детектора к уровням логического ноля или единицы и передает этот сигнал на вход внешнего прерывания микроконтроллера.The implementation of the RF circuit includes an antenna, a resonant circuit for tuning to a specific frequency, a detector and a comparator. The resonant circuit provides amplification of the voltage of the incoming signal in the event that its frequency coincides with the resonant frequency or is close to it. The detector converts the RF signal into a DC signal. The comparator brings the level of the analog signal from the output of the detector to the levels of logic zero or unity and transmits this signal to the external interrupt input of the microcontroller.

Кроме того, поступление сигнала на вход внешнего прерывания микроконтроллера во время проведения измерений, приводить к прекращению проведения измерений и переводит устройство в режим выполнения предписанных функций.In addition, the signal at the input of the external interrupt of the microcontroller during the measurement, lead to the termination of the measurement and puts the device in the mode of execution of the prescribed functions.

Устройство может использоваться как в качестве индивидуального беспроводного мультигазового датчика, так и в составе беспроводных сенсорных сетей, поддерживающих технологию Zigbee. При работе в качестве индивидуального беспроводного мультигазового датчика устройство может быть оснащено световой сигнализацией и звуковым сигнализатором.The device can be used both as an individual wireless multi-gas sensor, and as part of wireless sensor networks that support Zigbee technology. When working as an individual wireless multi-gas sensor, the device can be equipped with a light alarm and an audible alarm.

Пример. Устройство представляет собой мультигазовый датчик, автономно измеряющий концентрацию метана, оксида азота, сероводорода и угарного газа в месте его нахождения. Измеренные значения сохраняются в памяти микроконтроллера до момента прихода сигнала активации на устройство. После чего устройство устанавливает сетевое соединение и выполняет функцию передачи накопленных данных на диспетчерское устройство.Example. The device is a multi-gas sensor that autonomously measures the concentration of methane, nitric oxide, hydrogen sulfide and carbon monoxide at its location. The measured values are stored in the memory of the microcontroller until the activation signal arrives at the device. After that, the device establishes a network connection and performs the function of transmitting the accumulated data to the dispatching device.

Устройство функционирует следующим образом. После включения питания, напряжение батарей 1 через преобразователь постоянного напряжения (ДС-ДС преобразователь) 2 подается на микроконтроллер 4, приемопередатчик 3 и блок переключения 5 сенсоров 6-9. При этом в первоначальный момент микроконтроллер 4, приемопередатчик 3 и блок переключения 5 находятся в выключенном состоянии. При поступлении напряжения на микроконтроллер 4 активируется программное обеспечение. Микроконтроллер 4 переходит в активный режим, переводит приемопередатчик 3 в спящий режим (режим ожидания) работы и, по заданному алгоритму, подключает питание необходимого сенсора (путем замыкания контактов в блоке 5). Измерения проводятся последовательно, путем выбора необходимого сенсора. Устройство содержит электрохимический цифровой сенсор угарного газа 9, полупроводниковый сенсор сероводорода 7, электрохимический сенсор двуокиси азота 8 с аналоговым выходом и термокаталитический каталитический сенсор метана 6 с аналоговым выходом.The device operates as follows. After turning on the power, the voltage of the batteries 1 through a DC / DC converter (DS-DS converter) 2 is supplied to the microcontroller 4, the transceiver 3 and the switching unit 5 of the sensors 6-9. In this case, at the initial moment, the microcontroller 4, the transceiver 3 and the switching unit 5 are in the off state. When voltage is supplied to the microcontroller 4, the software is activated. The microcontroller 4 goes into active mode, puts the transceiver 3 into sleep mode (standby), and, according to a given algorithm, connects the power to the required sensor (by closing the contacts in block 5). Measurements are carried out sequentially by selecting the desired sensor. The device comprises an electrochemical digital carbon monoxide sensor 9, a semiconductor hydrogen sulfide sensor 7, an electrochemical nitrogen dioxide sensor 8 with an analog output, and a thermocatalytic catalytic methane sensor 6 with an analog output.

Сенсоры, не используемые для проведения измерений, находятся в выключенном состоянии или режиме ожидания (в зависимости от методики проведения измерений). С целью энергосбережения измерения концентрации газов всеми сенсорами устройства проводятся в периодическом режиме: режим измерения-спящий режим-режим измерения. Длительность режима измерения представляет собой сумму времени проведения измерений всеми сенсорами. Длительность спящего режима определяется исходя из конкретных условий проведения измерений. Большую часть времени устройство находится в спящем режиме.Sensors that are not used for measurements are in the off state or standby mode (depending on the measurement procedure). In order to save energy, measurements of gas concentrations by all sensors of the device are carried out in periodic mode: measurement mode-sleep mode-measurement mode. The duration of the measurement mode is the sum of the time taken by all sensors. The duration of the sleep mode is determined based on the specific conditions of the measurements. Most of the time the device is in sleep mode.

Измеренные значение концентрации газов сохраняются в памяти микроконтроллера. При поступлении на антенну 11 внешнего сигнала от устройства-радиомаяка необходимой амплитуды и заданной частоты устройство выходит из спящего режима или прерывает процесс проведения измерений. Мощность внешнего сигнала должна превышать на входе ВЧ-контура - 10 дБм на частоте 866 МГц. При этом с детектора 13 на компаратор 14 поступает напряжение равное или более 0,5 В. В свою очередь компаратор подает логическую единицу на микроконтроллер, которая выводит его из спящего режима. При использовании устройства -радиомаяка мощностью 30 дБм (или 1 Вт), значение мощности - 10 дБм будет иметь место на расстоянии 2,5-3 м от радиомаяка с не направленной антенной и коэффициентом усиления антенны 5 дБи. При этом микроконтроллер 4 отдает команду на включение приемопередатчика 3, который подключается к обнаруженной сенсорной сети и передает данные на диспетчерское устройство. Возможно несколько вариантов использования устройства-радиомаяка. Оно может быть переносным и тогда его необходимо приблизить на определенное расстояние к устройству, что уровень мощности его радиоизлучения вывел устройство из спящего режима. Устройство-радиомаяк может быть стационарным и тогда устройство необходимо приблизить к нему.The measured gas concentration value is stored in the memory of the microcontroller. When an external signal from the beacon device of the required amplitude and predetermined frequency arrives at the antenna 11, the device leaves the sleep mode or interrupts the measurement process. The power of the external signal must exceed at the input of the RF circuit - 10 dBm at a frequency of 866 MHz. At the same time, a voltage equal to or more than 0.5 V is supplied from the detector 13 to the comparator 14. In turn, the comparator supplies a logical unit to the microcontroller, which displays it from sleep mode. When using a beacon device with a power of 30 dBm (or 1 W), a power value of 10 dBm will take place at a distance of 2.5-3 m from the beacon with a non-directional antenna and an antenna gain of 5 dBi. In this case, the microcontroller 4 gives a command to turn on the transceiver 3, which connects to the detected sensor network and transmits data to the dispatching device. There are several options for using a beacon device. It can be portable and then it is necessary to bring it a certain distance to the device, so that the power level of its radio emission brought the device out of sleep mode. The beacon device can be stationary and then the device must be brought closer to it.

После передачи данных микроконтроллер переводит устройство в обычный режим работы.After data transfer, the microcontroller puts the device into normal operation.

Кроме того, при измерении концентрации метана, оксида азота, сероводорода и угарного газа устройство работает как двухпороговое устройство. Первый порог предупреждение, второй - опасность. Пороги установлены в соответствии с таблицей 1.In addition, when measuring the concentration of methane, nitric oxide, hydrogen sulfide and carbon monoxide, the device operates as a two-threshold device. The first threshold is warning, the second is danger. The thresholds are set in accordance with table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Превышение концентрации порога предупреждения и порога опасности активирует звуковую и световую сигнализацию устройства.Exceeding the concentration of the warning threshold and the hazard threshold activates the sound and light alarms of the device.

Claims (3)

1. Беспроводный мультигазовый датчик, содержащий сенсоры с аналоговым и цифровым выходом, подключенные к переключателю, аналоговую измерительную часть, приемопередатчик, микроконтроллер для управления режимами работы устройства, схему питания сенсоров и устройства в целом, источник автономного питания, отличающийся тем, что к входу внешнего прерывания микроконтроллера подключен ВЧ-контур, обеспечивающий вывод датчика из спящего режима при детектировании внешнего радиосигнала заданной мощности и перевод датчика в режим передачи накопленных в памяти микроконтроллера данных.1. A wireless multi-gas sensor containing sensors with analog and digital output connected to a switch, an analog measuring part, a transceiver, a microcontroller for controlling the operating modes of the device, a power supply circuit for the sensors and the device as a whole, an autonomous power source, characterized in that to the external input microcontroller interruption An RF circuit is connected, which ensures that the sensor wakes up from sleep mode when an external radio signal of a given power is detected and the sensor is put into transmission mode PARTICULAR data in memory of the microcontroller. 2. Беспроводный мультигазовый датчик по п. 1, отличающийся тем, что ВЧ-контур состоит из антенны, резонансного контура, детектора и компаратора.2. The wireless multi-gas sensor according to claim 1, characterized in that the RF circuit consists of an antenna, a resonant circuit, a detector and a comparator. 3. Беспроводный мультигазовый датчик по п. 1, отличающийся тем, что датчик содержит электрохимический цифровой сенсор угарного газа, полупроводниковый сенсор сероводорода, электрохимический сенсор двуокиси азота и термокаталитический сенсор метана.3. The wireless multi-gas sensor according to claim 1, characterized in that the sensor comprises an electrochemical digital carbon monoxide sensor, a semiconductor hydrogen sulfide sensor, an electrochemical nitrogen dioxide sensor and a thermocatalytic methane sensor.
RU2016148493U 2016-12-12 2016-12-12 WIRELESS MULTIGAS SENSOR WITH REMOTE ACTIVATION BY RADIO SIGNAL RU170020U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148493U RU170020U1 (en) 2016-12-12 2016-12-12 WIRELESS MULTIGAS SENSOR WITH REMOTE ACTIVATION BY RADIO SIGNAL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148493U RU170020U1 (en) 2016-12-12 2016-12-12 WIRELESS MULTIGAS SENSOR WITH REMOTE ACTIVATION BY RADIO SIGNAL

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU170020U1 true RU170020U1 (en) 2017-04-11

Family

ID=58641531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016148493U RU170020U1 (en) 2016-12-12 2016-12-12 WIRELESS MULTIGAS SENSOR WITH REMOTE ACTIVATION BY RADIO SIGNAL

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU170020U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU95107518A (en) * 1995-05-16 1996-07-27 Акционерное общество закрытого типа "Сфинкс" Degree indicator for explosion hazard of gas-air mixture
US20040145485A1 (en) * 2003-01-24 2004-07-29 Tice Lee D. Portable combustible gas detector
RU111675U1 (en) * 2011-01-25 2011-12-20 Александр Михайлович Баранов AUTONOMOUS WIRELESS GAS SENSOR
RU160116U1 (en) * 2015-04-29 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), (МАИ) UNIVERSAL DIGITAL PLATFORM FOR INTEGRATION OF GAS SENSORS OF DIFFERENT TYPE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU95107518A (en) * 1995-05-16 1996-07-27 Акционерное общество закрытого типа "Сфинкс" Degree indicator for explosion hazard of gas-air mixture
US20040145485A1 (en) * 2003-01-24 2004-07-29 Tice Lee D. Portable combustible gas detector
RU111675U1 (en) * 2011-01-25 2011-12-20 Александр Михайлович Баранов AUTONOMOUS WIRELESS GAS SENSOR
RU160116U1 (en) * 2015-04-29 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), (МАИ) UNIVERSAL DIGITAL PLATFORM FOR INTEGRATION OF GAS SENSORS OF DIFFERENT TYPE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20160093187A1 (en) Sound and Temperature Sensors for Environmental Anomaly Detection
Somov et al. Energy-aware gas sensing using wireless sensor networks
Somov et al. Development of wireless sensor network for combustible gas monitoring
US8717150B2 (en) Alarming device
CN106205004A (en) A kind of Intelligent lost-proof type system and method
WO2017139352A1 (en) Wireless gas detection sensor
Spirjakin et al. Wireless multi-sensor gas platform for environmental monitoring
CN104091420B (en) The finding method of remote controller and searching system
US10849072B1 (en) Tracking device battery conservation
CN208125701U (en) A kind of gas monitoring system of multi-sensor cooperation work
CN108629950B (en) ESP 8266-based intermittent smoke detection alarm device
KR20170127923A (en) IoT BASED GAS MONITORING SYSTEM
RU111675U1 (en) AUTONOMOUS WIRELESS GAS SENSOR
RU170020U1 (en) WIRELESS MULTIGAS SENSOR WITH REMOTE ACTIVATION BY RADIO SIGNAL
KR20110017746A (en) Automatic disaster reporting system using zigbee communication
CN201353392Y (en) Gas extinguishing controller
CN209247061U (en) Detection of Air Quality equipment and system
EP3959697A1 (en) Power-saving sensor
CN108846988B (en) Intelligent smoke alarm and buzzer self-checking method thereof
CN201540638U (en) Multifunctional remote sensing monitoring system
RU160116U1 (en) UNIVERSAL DIGITAL PLATFORM FOR INTEGRATION OF GAS SENSORS OF DIFFERENT TYPE
CN107170174A (en) A kind of building ambient intelligence monitoring system
CN202795662U (en) Gas alarm
CN110796821A (en) Intelligent smoke detection alarm and intelligent smoke detection alarm control system
Mohani et al. Low Power Smoke Detector and Monitoring System Using Star Topology for IoT Application

Legal Events

Date Code Title Description
QB1K Licence on use of utility model

Free format text: LICENCE

Effective date: 20171023