下载文档原格式
可燃气体检测及报警设计方案一、引言随着社会的发展和科技的进步，各类可燃气体的使用越来越广泛，如天然气、煤气和液化气等。
同时，可燃气体泄漏也可能导致火灾、爆炸等危险后果。
因此，设计一套可燃气体检测及报警系统非常重要，用于及时发现和报警可燃气体泄漏，保障人们的生命财产安全。
二、系统方案1.系统组成(1)可燃气体传感器：用于检测空气中的可燃气体浓度。
(2)控制器：采集传感器数据，并进行分析处理。
(3)报警器：当控制器判断可燃气体浓度超过预设值时，发出声光报警信号。
2.系统工作原理(1)可燃气体传感器感知空气中的可燃气体浓度，将测量数据发送给控制器。
(2)控制器接收传感器数据，并进行分析处理。
当可燃气体浓度超过设定的报警阈值时，触发报警器。
(3)报警器接收到控制器的报警信号后，发出声音和光照报警信号，提醒人们注意可燃气体泄漏的危险。
三、系统设计要求1.灵敏度：系统应具备足够的灵敏度，能够及时检测到空气中的可燃气体浓度变化。
2.可靠性：系统应具备高可靠性，能够准确判断可燃气体浓度是否超过设定值，避免误报和漏报的情况。
3.实时性：系统应具备实时性，能够及时发出报警信号，在危险发生前提醒人们采取措施。
4.易于安装和维护：系统设计应考虑到安装和维护的便捷性，方便用户操作和维护。
四、系统实施方案1.传感器选择：根据实际需求选择适合的可燃气体传感器。
2.控制器设计：设计一个能够接收传感器数据的控制器，可以对接多个传感器，进行数据处理和判断。
3.报警器设计：设计一个报警器，能够根据控制器的指令发出声光报警信号，提醒人们注意危险。
4.系统集成：将传感器、控制器和报警器相互连接，形成一个完整的可燃气体检测及报警系统。
5.安装和调试：按照设计要求，将系统的各个部件安装在合适的位置，并进行调试和测试。
6.培训和维护：对用户进行系统的使用培训，并定期进行系统维护和检修，确保系统的稳定运行。
五、总结通过可燃气体检测及报警设计方案，我们可以提供一套灵敏、可靠、实时性强的可燃气体检测与报警系统。
天然气浓度检测规范1. 引言天然气是一种常用的能源，广泛应用于家庭、工业和商业领域。
然而，由于天然气具有一定的爆炸性，对其浓度进行检测和监控成为保障人员和设备安全的重要环节。
本文档旨在制定天然气浓度检测的规范，以确保检测过程的有效性和准确性。
2. 检测设备天然气浓度检测通常依赖于专用的检测设备，包括但不限于以下几种：2.1 气体传感器气体传感器是天然气浓度检测的核心设备，常用的传感器包括电化学传感器、红外传感器和半导体传感器等。
根据实际需求，选择适合的传感器类型，并确保其准确度和可靠性。
2.2 数据记录仪数据记录仪用于记录和存储检测设备采集到的数据，包括气体浓度、时间和地点等信息。
建议选择具有较大容量且具备数据备份功能的数据记录仪，以确保检测数据的完整性和可追溯性。
2.3 报警器报警器是天然气浓度超过安全范围时发出警报的设备，以及时提醒人员采取安全措施。
建议配置可视化和声音报警功能，以确保报警的有效性。
3. 检测流程为确保天然气浓度检测的准确性和有效性，下面是一个标准的检测流程示意图：1. 准备工作：检查检测设备和报警器的运行状态，确保其正常工作。
2. 定位检测点：根据实际情况确定天然气浓度检测的位置，如管道旁或室内等。
3. 连接设备：将气体传感器与数据记录仪连接，并确保连接稳定。
4. 启动设备：依照设备说明书操作，启动检测设备和数据记录仪。
5. 采集数据：等待一段时间，让传感器稳定后开始采集数据。
周期性记录数据。
6. 分析数据：将采集到的数据传输到计算机或其他设备，利用数据分析软件进行数据分析和处理。
7. 检查结果：根据分析结果判断当前天然气浓度是否超过安全范围，若超过则触发报警器。
8. 记录数据：将检测结果记录到数据记录仪或计算机中，保留至少一年的数据备份。
9. 整理设备：结束检测后，关闭检测设备和数据记录仪，清理现场并存储设备。
10. 维护保养：定期对检测设备进行维护和校准，以确保其准确性。
天然气气体检测仪的数值标准天然气气体检测仪是用于检测天然气中各种气体成分的仪器设备。
对于天然气的检测，一方面是为了确认天然气的质量，保证其符合相关的国家和地区规定的标准要求；另一方面是为了防止天然气泄漏产生的安全事故，确保人身和财产的安全。
在天然气气体检测仪的使用中，常用的数值标准包括以下几个方面：1. 硫化氢（H2S）：天然气中存在而超过一定浓度的硫化氢会对人体产生毒害作用。
根据国家和地区的标准，天然气中硫化氢的浓度应该控制在一定范围内。
常见的数值标准为：室内空气中硫化氢的浓度不应超过0.5ppm（毫克/立方米），室外空气中硫化氢的浓度不应超过10ppm。
2. 二氧化碳（CO2）：二氧化碳是一种常见的天然气成分，但高浓度的二氧化碳会对人体造成窒息的危险。
因此，在天然气中二氧化碳的浓度也需要控制在一定范围内。
通常的数值标准为：室内空气中二氧化碳的浓度不应超过1000ppm，室外空气中二氧化碳的浓度不应超过400ppm。
3. 氧气含量（O2）：天然气中的氧气含量也是一个重要的指标，对于正常燃烧和人体的生命活动都具有重要意义。
因此，天然气中的氧气含量应该符合一定的要求。
一般来说，天然气中氧气的浓度不应低于20%。
4. 烟尘浓度：烟尘是天然气燃烧过程中产生的固体颗粒物，对环境和人体健康都会产生负面影响。
烟尘浓度的数值标准根据不同的国家和地区标准会有所不同，但通常要求数值较低，以减少对环境和人体健康的影响。
5. 气味：天然气在正常情况下是无色无味的，但为了能够及时发现天然气泄漏，通常会给天然气加入一种特殊的气味，使其产生明显的臭味。
气味的检测并没有具体的数值标准，但需要确保加入的气味浓度足够高，以保证泄漏时的可察觉性。
综上所述，天然气气体检测仪的数值标准主要涉及硫化氢、二氧化碳、氧气含量、烟尘浓度以及气味等指标。
根据不同的国家和地区的法规要求，这些数值标准可能会有所区别，但总体目标都是为了保障天然气的质量、安全和环保性。
北华大学毕业设计（论文）
摘要
随着经济和科学技术的快速发展，人们对生活质量的提高和生活环境的改善越来越重视。
天然气作为一种清洁型能源进入家庭得到广泛使用，为人们的生活带来了方便，减少了城市的污染，提高了生活质量和效率，但是同时，天然气也是潜在的“危险品”，天然气在使用过程中，若管道和阀门密封不好，一旦泄漏出去极易爆炸，危及人们的生命财产安全。
面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决办法。
然而使用天燃气检测系统成为了一个重要的研究课题。
本毕业设计的题目是基于单片机的天然气泄漏检测系统设计。
本设计主要是由一个MQ-4传感器采集气体浓度信号，系统建立浓度与电压关系，进行浓度电压转换，浓度显示，声光报警构成的报警装置。
本系统由ADC0832处理数据，MCU采用STC89C52，完成气体浓度信号的采集显示内容的传输、显示等功能。
本设计的可燃气体报警器由六个部分组成：传感器、数码管显示器、声光报警器、控制电路、A/D转换和电源模块。
软件上采用C语言编程，结构简单运行稳定。
该检测系统能够检测天然气浓度，当检测天然气浓度低于设定报警阈值的时候，数码管显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度；当检测天然气浓度超出设定报警阈值时给出声光报警，并伴有语音提醒。
关键词：MQ-4传感器；ADCO832；STC89C52；数码管；声光报警
1。
天然气管道监测系统的设计与实现随着社会的不断发展，天然气作为一种清洁、环保、经济、安全的能源得到了越来越广泛的应用。
而天然气管道作为运输和输送天然气的交通工具，其安全性问题一直备受关注。
为了及时发现并避免管道故障和泄漏事故，必须对天然气管道进行实时监测。
因此，天然气管道监测系统的设计和实现具有重要的意义。
一、天然气管道监测系统的组成天然气管道监测系统主要由数据采集、传输、处理和显示等多个组成部分构成。
其中，数据采集主要包括温度、压力、流量、振动等参数的实时采集，传输部分主要包括数据传输和信号传输两种方式，数据处理主要包括数据清理、数据分析、异常报警等功能，显示部分主要包括数据可视化和传感器状态的实时显示。
二、天然气管道监测系统的设计原则在设计天然气管道监测系统时，必须符合以下三个原则：（1）安全原则，即要保证管道的安全运行状态，及时排除故障，避免事故发生。
（2）可靠原则，即要保证管道监测系统的数据采集、传输、处理和显示功能稳定可靠，保证数据的准确性和完整性。
（3）经济原则，即要在保证气管道安全的前提下，设计合理的系统结构和功能，并尽可能降低成本。
三、天然气管道监测系统中传感器的选择天然气管道监测系统中，传感器是数据采集的核心部件，其选择对系统的稳定性和准确性影响非常大。
对于传感器的选择，需要注意以下几个方面：（1）测量方法：传感器的测量方法要符合监测对象的特性，避免误测。
（2）适应范围：传感器的量程和测量范围要适应监测对象的变化范围。
（3）精确度：传感器的精度直接关系到数据采集的准确性，精度要求应尽可能高。
（4）灵敏度：传感器的灵敏度要与监测对象的特性相匹配，避免漏测。
四、天然气管道监测系统的实现方法天然气管道监测系统可以采用有线传输和无线传输两种方式。
有线传输方式可以使用现有的光纤、电缆等物理传输介质，传输速度快，可靠性高，但安装和维护成本较高。
无线传输方式可以使用无线传感器将数据通过无线信号传输到控制中心，安装方便，成本较低，但受到无线传输距离和信号干扰等因素的影响。
天然气管道智能检测与监控系统设计与实现第一章：引言天然气是一种重要的能源资源，广泛应用于工业、居民以及商业领域。
然而，天然气管道的安全问题一直以来都备受关注。
为了确保管道的安全运行，智能检测与监控系统成为了必不可少的工具。
本文将详细介绍天然气管道智能检测与监控系统的设计与实现。
第二章：天然气管道智能检测技术2.1 无侵入检测技术无侵入检测技术通过使用非接触式传感器，如红外线、超声波等，对天然气管道进行监测，无需对管道进行干涉。
该技术能够实时监测管道的温度、压力等重要参数，并在异常情况下发出警报，确保管道的安全运行。
2.2 智能传感器技术智能传感器技术能够实时感知管道内的温度、压力、流量等指标，并将数据传输到监控系统中。
该技术还可以通过数据分析，预测管道的运行状态，为维护人员提供了有益的参考。
第三章：天然气管道智能监控系统设计3.1 架构设计天然气管道智能监控系统的架构设计主要包括传感器、数据采集器、数据传输模块、数据存储与处理模块、用户界面等组成部分。
其中，传感器负责采集管道内的数据，数据采集器将数据从传感器传输到数据存储与处理模块，用户界面则用于显示管道的运行状态。
3.2 数据采集与传输数据采集器通过与传感器的连接，实时采集管道内的数据，并通过数据传输模块将数据传输到数据存储与处理模块。
为了提高数据传输的稳定性和可靠性，系统可以采用有线或无线传输方式，根据实际使用环境选择相应的传输协议。
3.3 数据存储与处理数据存储与处理模块负责对采集到的数据进行存储和处理。
可以使用数据库技术对数据进行存储，并通过数据分析算法对数据进行处理。
此外，为了保证数据的安全性和完整性，数据存储与处理模块还需要设置相应的安全策略。
第四章：天然气管道智能监控系统实现4.1 硬件实现天然气管道智能监控系统的硬件部分包括传感器、数据采集器和数据传输模块等。
传感器应根据需要选择合适的型号和规格，数据采集器则需要根据传感器的接口进行选择。
燃气报警系统总体设计燃气报警系统总体设计摘要随着燃气的大量使用,每一座居民大楼都被燃气所“笼罩”。
燃气的普及给公共生活带来了方便,减少了城市的污染,提高了生活质量和效率,但是同时, 燃气也是潜在的“危险品”,一旦发生大面积泄漏,处置不及时就可能引发大爆炸,给居民的生命财产安全带来巨大的威胁。
面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决办法。
使用燃气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。
本设计以半导体气敏传感器和单片机技术为核心设计的气体报警器可实现声光报警功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的气体报警器，具有一定的实用价值。
其中选用了89C51为报警器的核心部件，对燃气报警器进行控制。
通过同步串行通信的接口芯片对燃气进行检测，将所得的浓度值与设定浓度值相比较得到偏差。
通过对偏差信号的处理获得控制信号，发生报警信号，并把报警通道显示并储存在LED数码管显示器中，八个单元的燃气浓度对应模拟量利用A/D转换为数字量，并加入了键盘输入控制，从而实现对家用和工业燃气漏气的监控。
整个系统的硬件电路设计合理，性能安全可靠。
关键词：单片机；报警器；串行总线Design of the coal gas’ alarm deviceABSTRACTWith the wide use of natural gas, each a residential towers were gas "enveloped". The popularity of natural gas to public life brought convenient, reduce the city's pollution and improve the life quality and efficiency, but at the same time, natural gas is also potential "dangerous", once produce large leak, disposal not timely could trigger, the big bang to people's life and property safety brought great threat. Facing the gas leak all kinds of accidents caused by threats, we need a solution. Use of natural gas alarm is deal with gas invisible killer one of the important means.This papers to the semiconductor gas sensors and single chip microcomputer as the core design can realize the gas alarm sound-light alarm functions, is a kind of simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive and intelligent gas alarm, has certain practical value.Among them choose the 89C51 SCM as the most important controller of alarm. It is a core-components that control the whole programs and circuit of the coal gas alarm’ device. The appliance monitors the density of coal gas with the interface chip of synchronous serial communication and compares the current density with the setting density. We get the control signal through the dealing with the deviation signal and then sent a alarm signal that is memoried in a LED digital tube display. The analog signal of eight densities of the coal gas are transformed into the digital signal with the A/D converter, in addition which is cotrolled with the keyboard. We can monitor the leak of coal gas in the house or industy. The hardware design of circuits is reasonable and the performance of the coal gas alarm’s device is safe and reliable.Keywords: SCM ;Alarm’ device ;Serial Bus目录第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究目的 (1)1.3研究内容 (2)第二章燃气报警器总体方案设计 (4)2.1燃气报警系统原理 (4)2.2燃气报警器设计思路 (4)2.3燃气报警系统设计 (5)2.4单片机应用系统设计 (5)2.5燃气报警器总体方案设计 (6)第三章燃气报警器硬件系统设计 (9)3.189C51单片机介绍 (9)3.2基于89C51的电子钟的设计 (9)3.3X5045看门狗定时器 (11)3.4人机对话设计 (11)第四章软件系统设计 (13)4.1程序框图 (13)4.2主程序编程 (14)4.3串行总线技术 (16)第五章系统仿真调试 (19)5.1Keil集成开发软件介绍 (19)5.2Keil C51开发环境 (20)5.3调试过程 (20)参考文献 (23)谢辞 (24)第一章绪论1.1 研究背景燃气报警器是微机控制的安全报警设备，它广泛用于石油、化工、冶金、矿井、油气库、燃气生产工厂等部门，也可以用于饭店、餐饮行业、居民住宅厨房等处。
燃气安全监测系统方案设计燃气安全监测系统方案设计为了确保燃气使用的安全和可靠性，设计一个燃气安全监测系统是非常必要的。
下面是一个具体的方案设计，旨在监测燃气的泄漏和爆炸风险，及时采取措施避免潜在的危险。
1. 系统架构设计燃气安全监测系统由以下几个模块组成：- 传感器模块：安装在不同地点，用于检测燃气泄漏和浓度，包括可燃气体传感器和二氧化碳传感器等。
- 数据采集模块：负责从传感器中获取数据，并将数据传输给控制中心。
- 控制中心：接收传感器数据并进行处理和分析。
当检测到异常情况时，发出警报并采取相应的措施。
- 警报模块：在控制中心确认异常后，向用户发送警报通知，可以通过手机短信、电话呼叫或APP推送等方式。
- 控制模块：根据监测结果和控制中心的指令，可以自动关闭燃气阀门，切断燃气供应，或触发其他安全应急措施。
2. 传感器选择和布置传感器是系统的核心部件。
在选择传感器时，应考虑到以下几个因素：- 敏感性：传感器应具有高敏感性，能够及时检测到燃气泄漏的细微变化。
- 稳定性：传感器应具有较高的稳定性和长寿命，能够持续工作并提供准确的检测结果。
- 范围：传感器应能检测到多种可燃气体，如天然气、液化气等。
- 布置：传感器应合理布置在重要的区域，如厨房、浴室、燃气管道附近等。
3. 数据采集和处理传感器采集到的数据通过数据采集模块传输到控制中心。
控制中心负责处理和分析数据，并进行实时监测。
根据监测结果，控制中心可以判断是否存在燃气泄漏或危险，如果是，则触发警报和控制措施。
4. 警报和控制手段当监测系统检测到燃气泄漏或危险时，应及时向用户发送警报通知，并采取相应的控制措施。
警报通知可以通过多种方式传达给用户，如手机短信、电话呼叫或APP推送等。
控制手段可以通过远程控制系统，实现自动关闭燃气阀门、切断燃气供应等措施。
5. 系统集成和测试完成各个部分的开发后，需要进行系统集成和测试，确保各模块之间的协同工作和数据的准确性。
技术与检测Һ㊀智慧厨房燃气监测系统设计冯雪峰摘㊀要:文章重点介绍如何设计一套智慧厨房燃气监测系统ꎮ其中核心功能包括采用ＭＱ－５可燃气体传感器监测厨房环境中可燃气体含量ꎬ并通过ＥＳＰ８２６６ＷＩＦＩ模块上传到云端ꎮ用于网络预警或手机Ａｐｐ提示等ꎮ关键词:物联网ꎻ厨房燃气监测ꎻＭＱＴＴ㊀㊀随着国家城市化建设不断发展ꎬ城镇燃气事业发展迅猛ꎬ居民管道燃气普及率逐渐上升ꎮ同时ꎬ由于居民厨房燃气设施泄露而引发的火灾事故频现ꎬ造成一定程度上人员和财产损失ꎮ如厨房天然气发生泄漏时不能及时发现和处理ꎬ会带来非常严重的厨房安全隐患ꎮ因此当发生可燃气体泄漏时ꎬ能够及时预警ꎬ及时采取有效措施ꎬ减少泄漏引发的影响ꎬ已经迫在眉睫ꎮ基于上述调研ꎬ设计一套智慧厨房燃气监测系统ꎬ其中包括通过ＭＱ－５烟雾传感器测量厨房环境中可燃气体浓度ꎬ通过ＳＴＭ３２内部集成ＡＤＣ模块进行模数转换ꎬ接着通过ＭＱＴＴ协议进行数据编辑ꎬ最后通过ＷＩＦＩ模块上传到阿里云ꎮ同时ꎬ在云端开发数据显示模块ꎬ通过网页形式显示厨房可燃气体浓度和厨房温度ꎮ一㊁总体方案设计本节总体阐述智慧厨房燃气监测系统设计方案ꎮ本设计核心器件采用Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３作为核心处理芯片ꎬ通过一路ＡＤＣ通道ꎬ固定１ｍｓ扫描ＭＱ－５可燃气体传感器ꎻ同时通过另一路ＡＤＣ通道定时１ｍｓ扫描ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器ꎬ用于监测厨房环境温度ꎮ系统通过串口连接ＥＳＰ８２６６ꎬ该模块是高性能串口ＷＩＦＩ模块ꎬ可以将监测系统数据通过ＭＱＴＴ协议传输到云端ꎮ云端数据可以通过网页形式或手机Ａｐｐ形式进行数据访问ꎮ系统框架图如图１所示ꎮ图１㊀系统框架设计图二㊁硬件设计文章的硬件设计采用ＡＬＩＥＮＴＥＫ精英ＳＴＭ３２Ｆ１０３开发板作为验证平台ꎮ该开发板内部资源十分丰富ꎬ其核心芯片是ＳＴＭ３２Ｆ１０３ꎬ内部Ｆｌａｓｈ有５１２ＫꎬＳＲＡＭ是６４Ｋꎮ能够满足多路传感器同时扫描监测功能ꎬ同时能够稳定运行ＭＱＴＴ协议栈ꎮ该开发板拥有一路独立ＡＴＫ模块接口ꎬ可以独立支持外部ｗｉｆｉ模块ꎮ数字温度传感器接口也是独立设计ꎬ支持ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器ꎮＳＴＭ３２的ＡＤＣ通道是１２位逼近型的模拟数字转换器ꎬ可单次㊁连续㊁扫描模式执行Ａ/Ｄ转换ꎮ三㊁软件设计智慧厨房燃气监测系统是基于ＩＡＲ软件开发ꎬ移植ＳＴＭ３２官方固件库ꎬ方便软件平台搭建ꎮ软件核心功能注意包括移植ＭＱＴＴ协议栈ꎬ开发ＥＳＰ８２６６无线ｗｉｆｉ模块驱动ꎬ采用查询方式定时获取ＭＱ－５可燃气体传感器数值和温度传感器数值ꎮ同时还配置华为云端数据ꎬ使监测系统上传数据可视化ꎮ(一)ＭＱＴＴ移植ＭＱＴＴ是一种基于ＴＣＰ/ＩＰ协议上的轻量级通讯协议ꎮＭＱＴＴ最大优点在于以极少代码和有限的带宽ꎬ为远程设备提供实时可靠的消息服务ꎮ移植的前提是保证已经建立ＴＣＰ连接ꎬＭＱＴＴ协议实际上是ＴＣＰ基础上的数据传输协议ꎮ本方案使用ＥＳＰ８２６６无线通讯模块先与ＭＱＴＴ服务器建立ＴＣＰ连接(使用透传模式)ꎬ再通过串口与ＳＴＭ３２建立通讯联系ꎮ移植的主要工作是根据硬件平台修改ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＿ｓｅｎｄＰａｃｋｅｔＢｕｆｆｅｒ()和ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＿ｇｅｔｄａｔａ()函数ꎬ分别用来作为硬件发送和接收数据包的接口函数ꎮ(二)数据采样本节主要是设置ＳＴＭ３２芯片ＡＤＣ采样功能ꎮ主要实现３个功能函数ꎬＡＤＣ＿Ｉｎｉｔ函数主要用于初始化ＡＤＣ通道ꎬ配置数据采样模式等ꎻＧｅｔ＿Ａｄｃ函数主要用于读取某个采样通道ꎬ文章中采样ＭＱ－５可燃气体设置成通道１ꎬ温度采样设置成通道２ꎮ函数Ｇｅｔ＿Ａｄｃ＿Ａｖｅｒａｇｅ主要用于多次获取ＡＤＣ值ꎬ取平均值ꎬ用于提高采样准确度ꎮ(三)物联网设置本方案在阿里云中注册服务器ꎬ用于方案中数据展示ꎮ并在阿里云端服务器中增加两个监测数据 当前温度 和 燃气监测值 ꎮ并设置阿里云接入设备签证认证ꎬ等待设备签证通过后ꎬ可以在线观察设备所处环境的温度和可燃气体数值ꎮ阿里云显示数据如图２ꎮ图２㊀阿里云显示数据图四㊁总结通过文章设计ꎬ可实现将设备端监测的厨房温度和ＭＱ－５可燃气体实时显示到网页端或手机界面中ꎮ甚至可以设置短信通知等业务ꎬ用于预测厨房环境中可燃气体的实际监测ꎬ减小厨房燃气事故发生ꎮ参考文献:[１]宋会娟ꎬ张吉光.厨房用燃气燃烧散发的有害物的分析与控制[Ｊ].化学工程与装备ꎬ２０１６.[２]秦政先.天然气管道泄漏扩散及爆炸数值模拟研究[Ｄ].成都:西南石油大学ꎬ２００７.[３]汪浩.物联网的触点:ＲＦＩＤ技术及专利的案例应用[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ２０１０.作者简介:冯雪峰ꎬ南京埃斯顿自动化股份有限公司ꎮ９３１。
天然气泄漏检测系统的设计
天然气泄漏检测系统是一种应用于检测天然气泄漏的系统。
它是一个全自动的监测装置，用来检测和控制天然气的安全使用。
它利用特殊的传感器与执行机构，能够迅速有效地监测气体的含量，以便及时发现泄漏并采取措施防止意外发生，确保人员的安全。
设计天然气泄漏检测系统的主要内容主要包括：传感器的选择和安装、信号处理机构的建立、对控制系统的设计、报警机制的安装以及维护方案的设计等。
首先，要在系统设计中考虑使用一种高精度和高可靠度的气体传感器，例如雷达传感器或者气体传感器等，确保泄漏检测系统能够准确、及时地检测天然气的含量，并能够检测到泄漏源，这样就可以做到隐蔽检测。
其次，要建立信号处理机构，其原理是：将传感器的信号转变为数字处理、显示以及存储，其中传感器的信号处理主要包括状态检测、数据采集、图形显示和计算等，这样可以使检测系统的实时数据可靠。
紧接着，要对控制系统进行设计，其原理是：利用计算机对传感器获取的信号进行处理，通过特定的算法判断是否出现了泄漏，如果计算出结果为泄漏，则自动触发报警，及时发现泄漏源，防止意外发生。
最后，要设计一个完善的维护方案，来保证系统的正常运行，
首先要对系统进行维护，定期检查传感器的性能，以及系统软件的更新；此外，还需要建立一套安全检测计划，定期检测泄漏源，将可能发生泄漏的设备添加进检测计划，以防止发生意外。
总之，设计天然气泄漏检测系统的主要内容包括：传感器的选择和安装、信号处理机构的建立、对控制系统的设计、报警机制的安装以及维护方案的设计等。
正确的设计，可以有效防止和发现天然气泄漏，实现安全可靠的运行。
基于STM32智能家居的燃气检测系统设计与实现王东;莫先【摘要】针对厨房中燃气管道接口、燃气灶、燃气热水器等可能出现的燃气泄露问题,设计并实现了基于低功耗系列单片机——STM32L系列的燃气泄露和温度检测系统。
详细介绍了系统的总体设计、硬件设计以及软件设计,通过实验对系统进行测试,实现了燃气浓度和温度的实时、连续、可靠的检测,测试结果验证了系统的实用性和有效性。
【期刊名称】《重庆理工大学学报》【年(卷),期】2016(030)004【总页数】8页(P108-115)【关键词】STM32 燃气检测温度检测智能家居【作者】王东;莫先【作者单位】重庆理工大学计算机科学与工程学院,重庆400054【正文语种】中文【中图分类】TP393随着科学技术的进步以及国民经济的快速发展，液化气和天然气逐渐成为我国居民的主要燃料。
燃气在为人们提供经济、快捷、生态生活的同时，也会由于使用不当导致燃气泄漏，因此引发的事故会严重损害人们的生命财产安全。
液化气的主要成份是CO，如果发生泄漏，当屋内的CO浓度高于0.06%时，人的身体会出现头痛、头晕、呕吐、恶心、四肢乏力等症状；当CO浓度超过0.1%时，持续吸入半小时，人会昏睡，进而昏迷；达到0.4%时，持续吸入1 h就可导致死亡，可见当燃气泄露时及时发现并妥善处理极为重要。
天然气主要由甲烷组成，不同于CO，天然气无毒、无害。
但如果发生天然气泄漏，当室内天然气的浓度较高时，室内的O2浓度不能保证正常的O2呼入，也会致人死亡。
无论何种燃气，将它们用做燃料时，当其泄露在空气中超过一定浓度，就会发生爆炸，造成巨大的生命财产损失[1]。
基于低功耗单片机STM32L系列的室内燃气泄露监测系统能实时掌握室内温度和燃气浓度的变化，当在室内检测到可燃气体时会自动报警，提醒人们发生室内燃气泄漏，方便人们及时进行处理，为家庭安全提供保障[2]。
本系统主要由MQ-4燃气检测传感器、DS18B20温度检测传感器、LCD显示屏、STM32L151单片机、电源模块和报警装置组成。
天然气净化厂安全仪表系统设计我国对于天然气的需求量一直在增加，作为清洁能源，天然气成为人们日常生活不可缺少的一部分。
而天然气净化厂使用的原料气都属于是有毒有害的，而生产出来的天然气本身也具有易燃性，基于这些问题，对于天然气净化厂安全仪表系统的设计就有了更高的要求。
本文通过对安全仪表系统设计原则的介绍，对天然气净化厂安全仪表系统详细内容的了解，基于这几点，对安全仪表系统的设计进行讨论。
标签：天然气净化厂；安全仪表系统；设计引言天然气本身具有易燃、易爆的特点，因此对于其处理装置的各方面设计提出了高要求。
同时，天然气处理装置在工艺上极其复杂，并且在安全性上的要求也较高。
为了避免处理装置而引发安全问题，对安全仪表系统的设计变得尤为重要。
设计一套安全仪表系统，能保证天然气在生产过程中的稳定性。
同时，对生产过程中的安全性也有保证。
本文以安全系统的设计原则为出发点，对设计安全仪表系统的设计进行研究和讨论。
1. 安全仪表系统的介绍安全仪表系统简单来说就是一个有逻辑运算器以及传感器等等组成的为保护仪表运行安全的系统。
而安全仪表系统在正常运行时会对仪表安全性的检测，并通过不同的等级对安全性进行表示。
安全仪表系统一般以SIL1 至SIL4 作为系统的四个等级，等级越高表示安全程度也越高。
同时，仪表运行过程中如果出现警报声，安全系统的保护程序便会自动执行，对装置以及正在生产的人员进行保护，避免危险的发生。
2. 设计原则2.1 设计的可靠原则设计一个安全的仪表系统，那么其系统就应该保证系统本身在运行上能够保持长时间且稳定的去运行，同时也需要具备能根据仪表运行的实际情况，拥有与之相符合的完整的安全等级。
这两个方面是关于安全仪表系统可靠性的体现。
2.2 设计的可用原则安全仪表系统在设计上，需要保证在系统自身出现错误的时候，能够自行进行相关错误的修正。
而在因为突发情况失去了供电的时候，也需要能确保系统能够继续运行并且自行学习。
天然气浓度检测系统设计第1章绪论1.1 气体甲烷浓度测试系统研究目的和意义天然气（主要成分甲烷）是大自然给予我们的巨大财富，它已日渐成为人们生产、生活中不可缺少的能源。
人类在利用天然气的过程中也尝到了它的苦头。
由于管道设备的老化、地理、气候条件的影响以及人为的破坏，经常会造成泄漏事故的发生。
天然气一旦泄漏，不仅会带来经济上的损失和环境污染，还会发生火灾和爆炸，造成人员伤亡事故。
因此，对天然气储存、输送设备进行泄漏检测，保障其安全性和可靠性是十分必要的。
气体浓度检测是一种常见的检测气体泄漏的方法，具有高效、经济、便于管理等多项优点。
因此，在石油天然气以及其他燃气检测中有着重要的地位。
1.2气体巡检在国内外的发展现状在应用方面，目前最广泛的是基于单片机的可燃性气体的巡检，本设计所应用的是QM-N10型气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。
仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。
美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。
报警器种类也相当繁多，有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。
结构型式有袖珍型便携式、手推式、固定式报警等；工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。
气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。
美国工业科学公司（ISC）一台携带式气体监控仪可实现4种气体监测，采用了统一的软件，只需要换气体传感器，即可实现对特定气体监测。
美国国际传2感器技术（IST）公司应用一种"MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其"气体检索"功能扫描，能很快确定是哪一种气体。
国外气体传感器发展很快，一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。
因此，国外气体传感器技术得到了较快发展，据有关统计预测，美国1996年—2002年气体传感器年均增长率为（27～30）％。
目前，气体传感器的发展趋势集中表现为：一是提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器一直追求的目标。
如日本费加罗公司推出了检测（01～10）×10－6硫化氢低功耗气体传感器，美国IST提供了寿命达10年以上的气体传感器，美国FirstAlert公司推出了生物模拟型（光化反应型）低功耗CO气体传感器等。
二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能型传感器。
如美国GeneralMonitors公司在传感器中嵌入微处理器，使气体传感器具有控制校准和监视故障状况功能，实现了智能化；还有前已涉及的美国IST 公司的具有微处理器的"MegaGas"传感器实现了智能化、多功能化。
国内现状与差距：总的看来，我国气敏元件传感器及其应用于天然气巡检的技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用等方面的差距，与日本比较仍要落后10年。
目前，我国许多工矿企业，绝大多数的生产数据监测还是采用分散的模拟或数字仪表来进行计量与监测。
常用的仪表如流量计，功率计，压力表，温度计，电压表，等等，值班工人必须24小时不断来回地巡视，记录这些仪表的数值，这种人工巡视，记录的管理方式，不仅劳动量大，有时还不精确。
基于单片机的智能气体巡检装置，是我国许多大，中型工矿企业步入生产自动化管理时必然要提出来研制的设备。
随着微电子技术的发展，特别是单片微型计算机的出现，对被测对象采用功能强、体积小、价格低的浓度在线巡测显示装置成为现实。
现代工业自动化不断的发展，单片机广泛用于工业控制中。
单片机是将微处理3器、存储器、I/O接口和中断系统集成在同一芯片上，具有完整功能的微型计算机，这块芯片就是其硬件。
软件程序存放在片内或片外扩展的只读存储器内。
从应用规模上分，单片机应用系统可以分为简单应用系统、常规应用系统和高级应用系统三类。
简单应用系统是指它在家用电器或仪器仪表中的应用，其特点是没有人机对话，功能、程序和运行参数均可固化在ROM中；常规应用系统常用于过程控制，通常配有一个键盘和若干I/O端口，用以实现对被控对象进行监视和控制；高级应用系统是指单片机在分布式计算机系统或计算机网络中的应用。
在这类应用系统中，单片机通常用以做前置机，后台机是一台系统机或网络工作站。
采用单片机来对它们进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度的提高被控对象的技术指标。
从而能够大大提高产品的数量和质量。
本次设计就是选用性能/价格比较高的AT89C51作为微控制器的核心，气敏传感器为检测元件的浓度巡测系统。
此巡测系统把天然气的浓度通过气敏传感器转换成电压信号并显示出来，如果浓度超过限度就报警,提示工作人员采取保护措施。
从传感器出来的气体浓度的检测范围是2000—25000PPM，工作电压是VH-工作电压为20V；VD—灯丝的加热电压为5V±0.2V；RL=2K ；精度可达万分之一；检测范围是500-20000PPM。
天然气的使用给人们的生活带来了极大的方便,但作为天然气的生产和存贮部门,对安全生产提出了严格的要求.本装置是对2个贮气罐,而每个罐有8个点需要对其泄漏的浓度进行在线巡测显示,并且当浓度超限时报警,提醒工作人员采取措施.1.3 气体泄漏巡环检测和定位的主要方法管道泄漏检测技术从不同的侧重点出发可以有不同的分类方法：从测量方式可分为外部监测法和内部监测法；从监测是管道的运行状态来看可分为静态方法和动态方法；从采用的技术来看可以分为基于硬件的方法和基于软件的方法。
本文使用基于硬件和软件编程的分类方法对输气管道的泄漏检测技术进行分类评述。
4基于硬件的方法:这类方法主要依靠的是人工巡视或者各种基于光学、声学、化学等原理的仪器设备对管壁和管道周围环境进行监测以实现泄漏检测。
根据其原理可以分为以下几种。
a.人工巡视法早期的管道大多采用人工分段巡视的方法。
天然气无色无味，输送进管道之前要添加臭味剂以便及时发现其泄漏。
臭味剂多为硫化物，其中四氢噻吩（THT）使用最为广泛。
人工巡视法的缺点是在于依赖检测者的经验，检测速度慢，无法连续检测，目前已基于被其他方法所取代。
b.空气采样法从空气中采样，用仪器进行检测，当空气中泄漏气体的浓度超过一定限度时就进行报警，这就是空气采样法的基本原理。
检测器主要有火焰电离检测器和可燃气体监测器。
火焰电离检测器（FID）通过计算烃类气体在电场中灼烧产生的带电碳原子数目来计算该气体的浓度。
其最大优点是灵敏度高，可燃气体监测器是一类监测可燃气体的独立传感器，它通过催化氧化原理产生与可燃气体浓度超过预设定值时，由继电器驱动信号进行报警。
空气采样法精度高、定位准确，但是无法实现连续检测，而且设备昂贵，所以一般只作为辅助手段来使用。
c. 声学检测法声学检测法依据下面的原理：发生泄漏的时候，流体经过漏点时会产生泄漏声波。
在输气管道中，该泄漏声波在超声波范围内，以声波向管道两端传播，可由相应的声学传感器检测到。
通过检测泄漏声波信号，寻找信号的最大点即可进行泄漏定位。
这类方法的普遍缺点是不能连续检测管道（声波法出外），而实际管道发生泄漏是无法预知的，在每时刻管道的每一点都需要进行监测，所以它们一般不作为主要管道的检测手段。
基于软件的方法：这种方法主要依靠的是检测泄漏引起的压力、流量等参数的变化，利用特定的算法来进行泄漏检测和定位。
随着计算机技术的发展和SCADA系统在管线上的应56用，泄漏检测技术已成为SCADA 系统的一个重要组成部分。
SCADA 系统实时采集管道流量、压力等参数，并且使用各种算法进行实时分析处理，以此来进行泄漏监测和定位。
基于软件的方法一般都可以用于SCADA 系统提供的平台上，这类方法逐步成为目前泄漏检测和定位方乏的主流。
以上方法的原理简单，但由于误报警率高，而且无法定位，所以不能作为主要的检测方法。
1.4 拟定总体方案根据生产实际要求，本设计对两个储气罐的16个点进行在线巡回检测，并且当浓度超限时报警，提醒工作人员采取措施。
本设计有信号采集系统、A/D 转换装置，CPU 控制单元、显示单元、报警装置等几部分组成。
图1.1为装置硬件设计：其中： 1为气敏传感器及测量电路;2为多路开关；3为放大电路；4为控制电路；5为A/D 转换；6为接口电路；7为CPU ；8位显示电路；9为报警电路。
由图可知，当某点有漏气时，便将气敏传感器采集的信号经测量电路、多路选择开关分时输至信号放大器，再经A/D 转换转变为数字量送至微机进行处理，其结果由LED 显示，超过一定限度由报警装置报警，提醒工作人员采取措施。
图1.1装置硬件设1 （ 23 4 5 6 7 8 9计图本设计采用美国ATMEL公司生产的8位高性能单片机AT89C51，它与工业标准MCS-51系列单片机的指令组和引脚是兼容的，因而可以替代MCS-51系列单片机使用。
AT89C51单片机的主要技术优势是内部含有可编程Flash存储器，用户可以很方便地进行程序的擦写操作，在嵌入式控制领域中被广泛的应用。
由于本装置需要检测2个存气罐，而每个存气罐上有8个浓度监测点，因此要对16个点采集信号，所以本装置选用多路模拟开关CD4051。
多路开关的作用主要是用于切换信号，如在某一时刻接通某一路，让该路信号输入而让其他路断开，达到切换信号的目的。
CD4051为单端8通道低价格模拟开关，性能稳定，它与地址锁存器74LS373和译码器74LS138组成采集电路用于对16个检测点进行信号采集。
运算放大电路采用斩波稳零运算放大器ICL7650，其特点是超低失调和超低漂移，高增益、高输入阻抗，其放大倍数在100倍以内。
本次设计中采用逐次逼近型A/D转换器AD574A。
AD574A是美国模拟器件公司（Analog Devices）生产的12位逐次逼近型快速A/D转换器。
它的转换速度最大为35us，转换精度≤0.05%，是目前我国市场应用最广泛、价格适中的A/D转换器。
AD574A片内配有三态输出缓冲电路，因而可直接与各种典型的8位或16位的微处理器连接，而无须附加逻辑接口电路，且能与CMOS及TTL电平兼容。
由于AD574A 片内包含高精度的参考电压源和时钟电路，这使它不在需要任何外部电路和时钟信号的情况下完成一切A/D转换功能，应用非常方便。
