基于嵌入式的酒精罐群泄漏檢測系統設計

馬安然 任寧寧 高東東 徐麗

摘 要：酒精泄漏無論是在酒精運輸過程或者對酒精生產廠家來說都具有極高的危險性。為了解決這一實際問題，該設計應用嵌入式技術，對酒精罐群泄漏進行實時性的檢測，而一旦發生泄漏可以及時進行報警，從而可以避免不必要的損失，具有一定的市場前景和實用價值。

關鍵詞：嵌入式技術 泄漏檢測 酒精濃度檢測

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0106-02

一般在酒精車間，在蒸餾、酒精提純過程中，若蒸餾塔、管道、閥門或容器發生酒精泄漏，酒精蒸汽與空氣形成爆炸性混合物，一旦濃度達到爆炸極限，遇到明火、高溫、雷電、靜電等能引起燃燒爆炸。在酒精儲存過程中如果不按安全技術操作規程作業或者儲罐及其輔助設施發生故障泄漏、運行泄漏，又或管道長期使用、腐蝕、損傷等原因出現泄漏，不能及時發現或采取措施不當等，酒精蒸汽與空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高溫等極易燃燒爆炸。

1 關于酒精泄漏的事故案例

2013年7月22日，端州區鳳崗村內一作坊存儲的酒精泄漏導致發生火災。2014年7月31日，兩車高速相撞酒精泄漏，湖北一家三口重度燒傷。2015年3月4日，云南昆明官渡區東盟聯豐農產品商貿中心發生酒精燃爆重大事故，酒精在抽卸作業過程中發生泄漏燃燒。造成13人死亡、9人受傷，燒毀55間商鋪及28輛汽車，過火面積3300m2。以上種種殘酷的現實表明，及時進行酒精泄露報警的重要性。

2 系統的組成

2.1 硬件設計

該報警系統的硬件主要由MQ-3酒精傳感器、A/D轉換模塊、單片機控制器模塊、聲光報警模塊、LCD1602顯示模塊等構成，硬件組成如圖1所示。

該系統中選用的MQ-3酒精傳感器，對酒精濃度的響應速度快、靈敏度高。而且，與其他氣體傳感器相比它的驅動電路簡單，穩定性高。A/D轉換單元選用TLC549，它 擁有8位分辨率、轉換時間僅需17μs，能夠滿足普通模擬量的轉換條件。報警單元主要由電阻、三極管、蜂鳴器組成。

該設計的工作原理：利用MQ-3酒精傳感器作為酒精檢測單元，把氣體中含有的乙醇的濃度轉換成相應的電信號，經A/D轉換模塊送至單片機處理，由LCD顯示模塊直觀顯示被測氣體中的乙醇濃度，最后根據不同的環境設定不同的閾值，超過閾值則進行聲光報警。

2.2 軟件設計

該設計需要重點解決的問題是對酒精濃度的實時檢測、閾值的調節以及超出閾值如何自動報警。本系統采用的是C語言編程，主要包括：主程序模塊、轉換子程序模塊、 數據處理子程序模塊、A/D轉換子程序模塊、鍵盤掃描子程序模塊、報警子程序模塊。軟件流程如圖2所示。

主程序要實現的功能是結合系統的硬件完成對酒精蒸汽濃度檢測的各項任務。主要包括：數據的檢測與顯示；閾值的調整與顯示；數據顯示、報警功能子程序的調用。

轉換子程序模塊的功能是將經過A/D轉換的電信號轉換為氣體濃度。但是在轉換之前，為了去除環境因素變化等噪聲干擾的影響，需要先進行數字濾波。在轉換的過程中，需要按照生產商提供的傳感器溫度響應曲線對采樣結果進行溫度的補償操作。

3 結語

本設計實現了氣體中酒精濃度的采集、數據顯示、酒精濃度超標報警等功能，廣泛使用于工廠車間、駕駛司機、交警、高空作業人員等，切實做到了酒精濃度的檢測，而且本設計具有結構簡單、低功耗、便捷等優點，具有廣泛的市場應用前景。

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