本發(fā)明涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測裝置。

背景技術：

近年來，隨著科學技術的進步以及居民生活水平的不斷提高，越來越多的居民用上了清潔能源天然氣。天然氣為我們的生活帶來方便的同時，全國各地因天然氣泄露造成居民中毒、爆炸和火災的情況也時有發(fā)生。加之，天然氣是無色無味的混合成分氣體，不易發(fā)覺，為了有效預防和減少因天然氣泄露引發(fā)的事故的發(fā)生，居民家中安裝天然氣泄露檢測報警裝置刻不容緩。

然而，現有的天然氣泄露檢測儀器儀表中，絕大多數都是單用戶型的，即天然氣泄露檢測儀器監(jiān)測到環(huán)境中有天然氣泄露只在本用戶家中報警，這樣的設備即使及時發(fā)現了天然氣泄露的險情，用戶也有可能因有毒氣體中毒導致自己無力單獨排除險情。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是針對了天然氣泄露時用戶也有可能因有毒氣體中毒導致自己無力單獨排除險情的問題，設計了一種具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測裝置。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測裝置由單個節(jié)點和整個線性拓撲網絡分構成。

所述的系統(tǒng)的每個節(jié)點以單片機STC12C5A60S2為控制核心，包括按鍵模塊、氣體檢測模塊、顯示模塊、聲光報警模塊以及兩個通信模塊等組成。

所述的氣敏傳感器MQ-4采集到的氣體信號通過STC12C5A60S2自帶的A/D轉換器轉換成數字信號再送給STC12C5A60S2和設定報警臨界值進行比較，當氣體濃度達到臨界值時，發(fā)出報警信號。

所述的STC12C5A60S2單片機具有兩個全雙工通信接口UART（串口1和串口2），每個串口由2個相互獨立的接收器和發(fā)送器構成，兩個串口可以同時發(fā)送和接收數據。很容易實現具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測系統(tǒng)中一個節(jié)點兩個通信接口的要求。

所述的在具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測系統(tǒng)中，聲光報警模塊必不可少，本文中聲光報警模塊包括紅綠兩個LED燈和一個蜂鳴器。具體含義如下：紅綠兩個燈同時亮，系統(tǒng)工作在初始化狀態(tài)；綠燈亮，紅燈滅，系統(tǒng)工作在正常運行狀態(tài)；紅燈亮，綠燈滅，系統(tǒng)工作在報警狀態(tài)。

所述的系統(tǒng)的拓撲結構采用線性拓撲結構。

本發(fā)明的有益效果是：發(fā)明一種基于嵌入式線性網絡的具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測系統(tǒng)，實現對家庭用天然氣泄露實時自動監(jiān)控，并具有聯(lián)動報警功能。 首先，設計了節(jié)點結構和線性網絡拓撲結構。 其次，對系統(tǒng)運行流程進行了描述。 最后，通過在實驗室中對四個節(jié)點組成的監(jiān)控系統(tǒng)進行長時間運行驗證，結果表明系統(tǒng)能對天然氣濃度進行實時采集、報警，并且彌補了傳統(tǒng)天然氣泄露監(jiān)測裝置的單獨工作的不足，具有重要的應用價值和廣泛的推廣價值。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是系統(tǒng)總體結構。

圖2是節(jié)點框圖。

圖3是天然氣檢測電路。

圖4是電平轉換電路。

圖5是兩個通訊接口電路。

圖6是系統(tǒng)做流程。

具體實施方式

如圖1所示，具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測裝置由單個節(jié)點和整個線性拓撲網絡分構成。本文根據具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測系統(tǒng)的高實時性和高可靠性要求，以及物理上距離報警節(jié)點近的用戶節(jié)點優(yōu)先收到報警信號，距離報警家庭近的鄰居優(yōu)先到達報警現場的實際需求，提出一種適合具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測系統(tǒng)的嵌入式線性拓撲結構如圖。在嵌入式系統(tǒng)網絡中應用線性拓撲結構的系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)中所有節(jié)點都是地位對等的通信節(jié)點，任何一個節(jié)點可以隨時和其相鄰的兩個節(jié)點通信。 這種拓撲結構的主要優(yōu)點有：（1）隔離沖突：任何兩個節(jié)點的通信，不會影響其他節(jié)點的通信；（2）系統(tǒng)穩(wěn)定：任何一個節(jié)點出現故障，分成的兩個小的嵌入式線性網絡系統(tǒng)可以正常運行；（3）任務均衡：任何一個節(jié)點只負責和鄰接的兩個節(jié)點的通信任務；（4）擴展容易：任何一個節(jié)點擴展上去不會影響其他的節(jié)點的工作；（5）算法簡單：易于實現；（6）實時性好：報警信號首先發(fā)送給物理上距離報警節(jié)點最近的左右兩個相鄰節(jié)點，滿足距離報警用戶最近的用戶首先接到報警信號，并最早到達報警現場的要求。鑒于上述原因，在具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測系統(tǒng)中采用線性拓撲結構。

如圖2所示，在具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測系統(tǒng)中，每個用戶家中的檢查裝置稱為一個節(jié)點，節(jié)點結構框圖如圖1所示。 每個節(jié)點以單片機STC12C5A60S2為控制核心，包括按鍵模塊、氣體檢測模塊、顯示模塊、聲光報警模塊以及兩個通信模塊等組首先，通過MQ-4氣敏傳感器檢測環(huán)境中天然氣的濃度值，以電壓信號的形式送給STC12C5A60S2自帶的A/D轉換器進行轉換；然后，經STC12C5A60S2單片機處理后，顯示濃度值，并和報警臨界值進行比較，如果環(huán)境中天然氣的濃度值超過臨界值，通過中斷的方式觸發(fā)本地報警器報警，并把用戶地址（房間號）和報警信息通過通信模塊1和通信模塊2傳遞給嵌入式線性網絡中的左右鄰接節(jié)點。這樣處于整個嵌入式線性網絡中的所有用戶節(jié)點都會收到該報警信息，進而實現一個用戶出現險情全網聯(lián)動報警的功能。

如圖3所示，氣敏傳感器MQ-4采集到的氣體信號通過STC12C5A60S2自帶的A/D轉換器轉換成數字信號再送給STC12C5A60S2和設定報警臨界值進行比較，當氣體濃度達到臨界值時，發(fā)出報警信號，MQ-4的1、3、4腳連接電源的正極（+5V），2、5、6腳連接地。采集到的信號通過1 k歐姆電阻后送到A/D的模擬輸入端。

如圖4、5所示， STC12C5A60S2單片機具有兩個全雙工通信接口UART（串口1和串口2），每個串口由2個相互獨立的接收器和發(fā)送器構成，兩個串口可以同時發(fā)送和接收數據。很容易實現具有聯(lián)動報警功能的天然氣泄露檢測系統(tǒng)中一個節(jié)點兩個通信接口的要求。

如圖6所示，系統(tǒng)軟件設計解決的主要問題包括：天然氣濃度信號的A/D轉換、濃度值顯示、按鍵設置、雙機通信以及聲光報警等。首先，系統(tǒng)進入程序初始化狀態(tài)，然后，系統(tǒng)進入正常運行狀態(tài)，顯示模塊上會顯示環(huán)境中天然氣的濃度值。只要監(jiān)測到的濃度值超過設定臨界值，系統(tǒng)會立刻進行聲光報警，同時把本用戶地址通過兩個通信接口發(fā)送到距離最近的兩個用戶節(jié)點。