天然氣報警器原理以及功能優化

蔡月芝

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

關鍵詞：遠程控制;數據存儲;報警滯后;優化功能

1 研究目的

迅猛發展的天然氣行業在居民生活中占的比重越來越大，方便且經濟的天然氣很受用戶的歡迎。 但是，隨之而來的也有很多隱患，由于設備老化，用戶操作不當引起的天然氣爆炸事件時有發生。液化氣罐使用不當，私接軟管等都有可能造成燃氣泄露，燃氣達到一定濃度就有可能發生爆炸，若此時遇明火或者高溫極易發生火災爆炸，破壞力極大，嚴重威脅到居民的生活安全。

為了迎合市場的需求，天然氣報警器逐漸進入了人們的視野，以其實用性及安全性占據了可觀的市場。但是目前市場上的天然氣報警器仍存在一些不足，報警形式單一、危險程度不同時報警方式相同，經常錯誤報警和報警滯后等，另外遠程通信功能及數據儲存功能以及火光報警功能尚不完善。本文研究的這款報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甲烷濃度，再通過A/D轉換模塊，將測到的數據轉換為當前濃度，并通過液晶屏顯示出來，當甲烷濃度超過安全濃度達到可能爆炸濃度的時候觸發警報，并采取相應的急救措施。該報警器核心控制器件為單片機，外接wifi模塊，攝像頭以及火光檢測傳感器。

3 優化功能

當家里沒有人或者只有移動不便的老人或懵懂的小孩時，天然氣泄漏是很危險的，在不知不覺中造成了人員的傷亡以及財務的損傷。該報警器上的wifi模塊，可與手機上的app進行遠程交流，當濃度增長到危險范圍時，通過與wifi模塊相連接的手機app給用戶發出警報信息。該報警器可以保留檢測到的數據，將數據傳至網絡平臺上，供以后的數據分析以及再利用。

甲烷在濃度到達一定高度的時候遇明火或者高溫時就有可能發生火災。若戶主不在家中，甲烷燃燒或爆炸都是非常危險的，很有可能威脅到居民的生命財產安全。該火光檢測傳感器在檢測到火光時，向單片機發送一個電平信號，同時觸發聲光報警模塊，并向手機發送警告信息。為了減少錯誤報警情況的發生，戶主可先通過手機調出報警器內部攝像頭這段時間的視頻拍攝內容，實時判斷是否真實存在火情以及要不要報警，攝像頭拍攝內容可同步存檔到指定平臺上也可通過u盤拷出，攝像頭即使損壞該報警器也會將損壞之前的拍攝內容同步到網絡平臺上，為之后的調查提供寶貴的視頻證據。

液晶屏主要顯示最近幾次不同時間點檢測的甲烷濃度，并通過wifi模塊同步至網上存儲便于后期使用，也可通過u盤拷出，便于多次利用。

另外該報警器設置幾個外部按鈕。當報警器發生錯誤報警時，可外部強制重置。當之前數據出現錯誤或者想要采集新的數據欲對之前的數據進行清理也可進行數據重置。另外增加濃度等級設置，根據家庭的實時情況進行現場校準方便之后不同等級的報警系統的準確性。報警器正常工作時，是綠燈長亮狀態，觸發報警時紅燈亮并一直閃爍，報警器內部出現故障的時候，紅燈長亮。

4 報警形式

根據甲烷濃度的危險程度設置不同級別的報警功能，當泄露達到四級時，發出聲光報警，紅色指示燈連續閃爍，蜂鳴器發出響聲，當泄露達到三級時，發出聲光報警，與此同時開啟外接設備排風扇低檔位，將室內少量泄漏氣體排出。泄露甲烷濃度達到二級時，在聲光報警的基礎上排風扇開到最高檔盡量快速降低室內甲烷濃度。泄漏甲烷濃度到一級及以上時在以上措施基礎上開啟遠程報警，通過手機app推送或者短信的方式提醒戶主。以上的急救措施會一直運行持續到濃度達到安全濃度或者外界強制關閉。

5 數據處理

現在市場上很多天然氣報警器功能還不夠完善，經常會出現莫名奇妙報警的情況，很有可能是天然氣突然開關或者其他特別情況造成的濃度一瞬間的超過安全線，觸發了聲光報警，長此以往，居民對天然氣報警器的信任度會大大下降。所以要將氣體傳感器的數據經過濾波等有效處理使數據穩定，并且相鄰幾次抽樣結果均超過安全線時觸發報警，提高報警器的準確性。

除了錯誤報警，報警滯后也是一個尚未解決的問題。廚房里的報警器也有可能是油煙附著在傳感器表面導致傳感器敏感度下降，所以日常使用傳感器時要注意清理保持其表面的潔凈，并且在報警器購買回來后根據安裝場所的情況進行現場校準保證其準確性。另外就是數據處理，傳感器延時等內部原因導致的報警滯后，當濃度到達危險濃度的時候才開始報警及采取急救措施，很有可能悲劇就在這個時間段內發生，所以預報警處理還是很重要的，在傳感器檢測到甲烷濃度長時間以較快速度一直呈增長趨勢但未到達危險濃度線的話，觸發預報警系統，進行聲光報警以及遠程通信報警，用戶可通過攝像頭捕捉到的圖像判斷或者調出當前時段的濃度數據進行實時監控將危險扼殺在搖籃中。

6 結束語

現在天然氣幾乎普及到每家每戶，但天然氣安全使用意識是很多人現在都不具備的。天然氣報警器也應該越來越智能化，本文研究的天然氣報警器集測量濃度，存儲數據，傳輸數據，報警于一身，很大程度上減少了人力的使用，而且操作簡單便于普及。

參考文獻：

[1]喬玉燈，彭軍.智慧天然氣報警裝置[J].電子技術，2018（01）.

[2]張琪.接觸式燃氣報警器報警濃度滯后性影響因素的研究[D].山東：山東建筑大學，2018.