天然氣報(bào)警器原理以及功能優(yōu)化

蔡月芝

摘 要：本文主要講述了家庭天然氣報(bào)警器的原理以及一些功能上的優(yōu)化，使家庭天然氣報(bào)警器更加智能化更能滿足用戶的需求。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制;數(shù)據(jù)存儲(chǔ);報(bào)警滯后;優(yōu)化功能

1 研究目的

迅猛發(fā)展的天然氣行業(yè)在居民生活中占的比重越來越大，方便且經(jīng)濟(jì)的天然氣很受用戶的歡迎。 但是，隨之而來的也有很多隱患，由于設(shè)備老化，用戶操作不當(dāng)引起的天然氣爆炸事件時(shí)有發(fā)生。液化氣罐使用不當(dāng)，私接軟管等都有可能造成燃?xì)庑孤?，燃?xì)膺_(dá)到一定濃度就有可能發(fā)生爆炸，若此時(shí)遇明火或者高溫極易發(fā)生火災(zāi)爆炸，破壞力極大，嚴(yán)重威脅到居民的生活安全。

為了迎合市場(chǎng)的需求，天然氣報(bào)警器逐漸進(jìn)入了人們的視野，以其實(shí)用性及安全性占據(jù)了可觀的市場(chǎng)。但是目前市場(chǎng)上的天然氣報(bào)警器仍存在一些不足，報(bào)警形式單一、危險(xiǎn)程度不同時(shí)報(bào)警方式相同，經(jīng)常錯(cuò)誤報(bào)警和報(bào)警滯后等，另外遠(yuǎn)程通信功能及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能以及火光報(bào)警功能尚不完善。本文研究的這款報(bào)警器極有力的解決了存在的這些問題。

2 原理

通過MQ系列氣體傳感器檢測(cè)甲烷濃度，再通過A/D轉(zhuǎn)換模塊，將測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為當(dāng)前濃度，并通過液晶屏顯示出來，當(dāng)甲烷濃度超過安全濃度達(dá)到可能爆炸濃度的時(shí)候觸發(fā)警報(bào)，并采取相應(yīng)的急救措施。該報(bào)警器核心控制器件為單片機(jī)，外接wifi模塊，攝像頭以及火光檢測(cè)傳感器。

3 優(yōu)化功能

當(dāng)家里沒有人或者只有移動(dòng)不便的老人或懵懂的小孩時(shí)，天然氣泄漏是很危險(xiǎn)的，在不知不覺中造成了人員的傷亡以及財(cái)務(wù)的損傷。該報(bào)警器上的wifi模塊，可與手機(jī)上的app進(jìn)行遠(yuǎn)程交流，當(dāng)濃度增長(zhǎng)到危險(xiǎn)范圍時(shí)，通過與wifi模塊相連接的手機(jī)app給用戶發(fā)出警報(bào)信息。該報(bào)警器可以保留檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，供以后的數(shù)據(jù)分析以及再利用。

甲烷在濃度到達(dá)一定高度的時(shí)候遇明火或者高溫時(shí)就有可能發(fā)生火災(zāi)。若戶主不在家中，甲烷燃燒或爆炸都是非常危險(xiǎn)的，很有可能威脅到居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。該火光檢測(cè)傳感器在檢測(cè)到火光時(shí)，向單片機(jī)發(fā)送一個(gè)電平信號(hào)，同時(shí)觸發(fā)聲光報(bào)警模塊，并向手機(jī)發(fā)送警告信息。為了減少錯(cuò)誤報(bào)警情況的發(fā)生，戶主可先通過手機(jī)調(diào)出報(bào)警器內(nèi)部攝像頭這段時(shí)間的視頻拍攝內(nèi)容，實(shí)時(shí)判斷是否真實(shí)存在火情以及要不要報(bào)警，攝像頭拍攝內(nèi)容可同步存檔到指定平臺(tái)上也可通過u盤拷出，攝像頭即使損壞該報(bào)警器也會(huì)將損壞之前的拍攝內(nèi)容同步到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，為之后的調(diào)查提供寶貴的視頻證據(jù)。

液晶屏主要顯示最近幾次不同時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)的甲烷濃度，并通過wifi模塊同步至網(wǎng)上存儲(chǔ)便于后期使用，也可通過u盤拷出，便于多次利用。

另外該報(bào)警器設(shè)置幾個(gè)外部按鈕。當(dāng)報(bào)警器發(fā)生錯(cuò)誤報(bào)警時(shí)，可外部強(qiáng)制重置。當(dāng)之前數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤或者想要采集新的數(shù)據(jù)欲對(duì)之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行清理也可進(jìn)行數(shù)據(jù)重置。另外增加濃度等級(jí)設(shè)置，根據(jù)家庭的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方便之后不同等級(jí)的報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。報(bào)警器正常工作時(shí)，是綠燈長(zhǎng)亮狀態(tài)，觸發(fā)報(bào)警時(shí)紅燈亮并一直閃爍，報(bào)警器內(nèi)部出現(xiàn)故障的時(shí)候，紅燈長(zhǎng)亮。

4 報(bào)警形式

根據(jù)甲烷濃度的危險(xiǎn)程度設(shè)置不同級(jí)別的報(bào)警功能，當(dāng)泄露達(dá)到四級(jí)時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，紅色指示燈連續(xù)閃爍，蜂鳴器發(fā)出響聲，當(dāng)泄露達(dá)到三級(jí)時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，與此同時(shí)開啟外接設(shè)備排風(fēng)扇低檔位，將室內(nèi)少量泄漏氣體排出。泄露甲烷濃度達(dá)到二級(jí)時(shí)，在聲光報(bào)警的基礎(chǔ)上排風(fēng)扇開到最高檔盡量快速降低室內(nèi)甲烷濃度。泄漏甲烷濃度到一級(jí)及以上時(shí)在以上措施基礎(chǔ)上開啟遠(yuǎn)程報(bào)警，通過手機(jī)app推送或者短信的方式提醒戶主。以上的急救措施會(huì)一直運(yùn)行持續(xù)到濃度達(dá)到安全濃度或者外界強(qiáng)制關(guān)閉。

5 數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)在市場(chǎng)上很多天然氣報(bào)警器功能還不夠完善，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)莫名奇妙報(bào)警的情況，很有可能是天然氣突然開關(guān)或者其他特別情況造成的濃度一瞬間的超過安全線，觸發(fā)了聲光報(bào)警，長(zhǎng)此以往，居民對(duì)天然氣報(bào)警器的信任度會(huì)大大下降。所以要將氣體傳感器的數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波等有效處理使數(shù)據(jù)穩(wěn)定，并且相鄰幾次抽樣結(jié)果均超過安全線時(shí)觸發(fā)報(bào)警，提高報(bào)警器的準(zhǔn)確性。

除了錯(cuò)誤報(bào)警，報(bào)警滯后也是一個(gè)尚未解決的問題。廚房里的報(bào)警器也有可能是油煙附著在傳感器表面導(dǎo)致傳感器敏感度下降，所以日常使用傳感器時(shí)要注意清理保持其表面的潔凈，并且在報(bào)警器購(gòu)買回來后根據(jù)安裝場(chǎng)所的情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)保證其準(zhǔn)確性。另外就是數(shù)據(jù)處理，傳感器延時(shí)等內(nèi)部原因?qū)е碌膱?bào)警滯后，當(dāng)濃度到達(dá)危險(xiǎn)濃度的時(shí)候才開始報(bào)警及采取急救措施，很有可能悲劇就在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，所以預(yù)報(bào)警處理還是很重要的，在傳感器檢測(cè)到甲烷濃度長(zhǎng)時(shí)間以較快速度一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)但未到達(dá)危險(xiǎn)濃度線的話，觸發(fā)預(yù)報(bào)警系統(tǒng)，進(jìn)行聲光報(bào)警以及遠(yuǎn)程通信報(bào)警，用戶可通過攝像頭捕捉到的圖像判斷或者調(diào)出當(dāng)前時(shí)段的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控將危險(xiǎn)扼殺在搖籃中。

6 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在天然氣幾乎普及到每家每戶，但天然氣安全使用意識(shí)是很多人現(xiàn)在都不具備的。天然氣報(bào)警器也應(yīng)該越來越智能化，本文研究的天然氣報(bào)警器集測(cè)量濃度，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)，報(bào)警于一身，很大程度上減少了人力的使用，而且操作簡(jiǎn)單便于普及。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬玉燈，彭軍.智慧天然氣報(bào)警裝置[J].電子技術(shù)，2018（01）.

[2]張琪.接觸式燃?xì)鈭?bào)警器報(bào)警濃度滯后性影響因素的研究[D].山東：山東建筑大學(xué)，2018.