一种瓦斯检测报警系统的制作方法

本实用新型涉及一种瓦斯安全系统，特别涉及一种瓦斯检测报警系统。

背景技术：

我国一直以来存在着煤矿资源丰富，但是地质条件恶劣，构造复杂的问题。通过调查报告可知，有一半以上的矿井属于高瓦斯矿井，导致煤矿产业在开发过程中存在着较大的风险。近年来，随着我国对煤的需求量增多，导致对煤矿的开采规模扩大，采掘深度不断加深，风险随之增加，使煤矿产业面临许多安全性问题。煤矿中甲烷等有害气体的大量存在是导致爆炸的主要原因，也称之为瓦斯爆炸。瓦斯爆炸不仅危及矿工的生命而且还会对产业以及国家造成很大的经济损失。煤矿安全隐患随着采掘规模的扩大和开采深度的延伸不断增加，导致瓦斯事故发生的概率变大。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述技术问题，提供一种减少煤矿安全隐患发生的瓦斯检测报警系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种瓦斯检测报警系统，包括单片机模块、瓦斯浓度采集模块和声光报警模块；

所述单片机模块包括单片机芯片、时钟电路和复位电路，所述时钟电路包括晶体振荡器、瓷片电容C5和瓷片电容C6，所述晶体振荡器的两端连接于单片机芯片，所述瓷片电容C5的一端连接于晶体振荡器的一端，另一端接地，所述瓷片电容C6的一端连接于晶体振荡器的另一端，另一端接地；所述复位电路包括电阻R7、二极管D2、电容C7和复位键RESET，所述复位键RESET与电容C7并联，所述复位键RESET的一端连接二极管D2的正极，另一端接地，所述电阻R7与二极管D2并联，所述二极管D2的正极连接单片机芯片，所述二极管D2的负极连接外接电源；

所述瓦斯浓度采集模块包括可燃气体传感器、比较器、电位器、发光二极管D2、电阻R11和电容C3，所述可燃气体传感器的第一端口、第二端口和第三端口连接外接电源，第四端口、第五端口和第六端口接地，所述比较器的反向输入端连接可燃气体传感器的第四端口和第六端口，所述比较器的正向输入端连接电位器的第二引脚，所述比较器的输出端连接单片机芯片，所述电位器的第一引脚连接外接电源，所述电位器的第三引脚接地，所述发光二极管D2的负极连接比较器的输出端，所述发光二极管D2的正极连接电阻R11的一端，所述电阻R11的另一端连接外接电源，所述电容C3的一端连接比较器的输出端，所述电容C3的另一端接地；

所述声光报警模块包括三极管Q1、发光二极管D1、蜂鸣器和限流电阻R1，所述蜂鸣器的一端连接外接电源，所述蜂鸣器的另一端连接三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的基极连接单片机芯片，所述三极管Q1的集电极接地，所述发光二极管D1的负极接地，所述发光二极管D1的正极连接限流电阻R1的一端，所述限流电阻R1的另一端连接单片机芯片。

进一步优化，还包括实时显示模块，所述实时显示模块包括LCD1602字符液晶，所述LCD1602字符液晶连接单片机芯片。

进一步优化，还包括温度采集模块，所述温度采集模块包括温度传感器，所述温度传感器的第一引脚连接外接电源，所述温度传感器的第二引脚连接单片机芯片，所述温度传感器的第三引脚接地，所述温度传感器的第一引脚与第二引脚之间连接有限流电阻R5。

进一步优化，还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块包括LP9110电机驱动芯片和驱动电机，所述LP9110电机驱动芯片的第一引脚连接驱动电机的一端，所述LP9110电机驱动芯片的第二引脚和第八引脚接地，所述LP9110电机驱动芯片的第三引脚和第五引脚接地，所述LP9110电机驱动芯片的第四引脚和第六引脚连接单片机芯片，所述LP9110电机驱动芯片的第七引脚连接驱动电机的另一端。

进一步优化，还包括数据通信模块，所述数据通讯模块包括MAX485转换芯片和RS-485/RS-232转换器，所述MAX485转换芯片的RO引脚和DI引脚连接单片机芯片，所述MAX485转换芯片的RE引脚和DE引脚连接外接电源，所述MAX485转换芯片的VCC引脚连接外接电源，所述MAX485转换芯片的 B引脚和A引脚连接RS-485/RS-232转换器。单片机芯片将数据以TTL电平信号传送到MAX485转换芯片中，MAX485转换芯片将TTL电平信号转换为差分电平信号，然后通过传输线送到RS-485/RS-232转换器中，差分电平信号转换为共模信号，然后再传送至PC机，PC可以根据收到的数据进行分析，和对数据进行处理，并根据数据做出相应的措施，预防煤矿安全隐患的发生。

本实用新型有益效果：通过瓦斯浓度采集模块进行对煤矿中的瓦斯浓度信息进行采集，将采集的浓度信息发送至单片机进行分析，当采集的瓦斯浓度超过预设的阀值时，单片机芯片就通过声光报警模块进行报警通知相关人员进行相关处理，有效地较少煤矿安全隐患的发生。

附图说明

图1为本实用新型瓦斯检测报警系统单片机模块的一种电路原理图；

图2为本实用新型瓦斯检测报警系统瓦斯浓度采集模块的一种电路原理图；

图3为本实用新型瓦斯检测报警系统声光报警模块的一种电路原理图；

图4为本实用新型瓦斯检测报警系统实时显示模块的一种电路原理图；

图5为本实用新型瓦斯检测报警系统温度采集模块的一种电路原理图；

图6为本实用新型瓦斯检测报警系统电机驱动模块的一种电路原理图；

图7为本实用新型瓦斯检测报警系统数据通信模块的一种电路原理图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请一并参照图1，如图所示可知，本实用新型瓦斯检测报警系统，包括单片机模块、瓦斯浓度采集模块和声光报警模块；

所述单片机模块包括单片机芯片、时钟电路和复位电路，所述时钟电路包括晶体振荡器、瓷片电容C5和瓷片电容C6，所述晶体振荡器的两端连接于单片机芯片，所述瓷片电容C5的一端连接于晶体振荡器的一端，另一端接地，所述瓷片电容C6的一端连接于晶体振荡器的另一端，另一端接地；所述复位电路包括电阻R7、二极管D2、电容C7和复位键RESET，所述复位键RESET与电容C7并联，所述复位键RESET的一端连接二极管D2的正极，另一端接地，所述电阻R7与二极管D2并联，所述二极管D2的正极连接单片机芯片，所述二极管D2的负极连接外接电源；时钟电路主要用于生成单片机工作所需的时钟信号。单片机是一个复杂的同步时序电路，它在唯一的时钟信号控制下工作，保证了单片机同步工作方式的实现，复位电路由一个10K电阻R7、一个二极管 D2、一个0.1uF电容C7和一个复位键RESET组成。使用0.1uF的电容用于消除干扰和杂波，二极管D2有两个作用：一个作用是将复位输入的最高电压控制在+0.5V左右，另一个作用是当系统断电时，电阻短路，电容快速放电，让下一次来电时，能产生有效的复位。当单片机在工作时，按下复位键RESET时，复位脚变成低电平，触发单片机复位。

所述瓦斯浓度采集模块包括可燃气体传感器、比较器、电位器、发光二极管D2、电阻R11和电容C3，所述可燃气体传感器的第一端口、第二端口和第三端口连接外接电源，第四端口、第五端口和第六端口接地，所述比较器的反向输入端连接可燃气体传感器的第四端口和第六端口，所述比较器的正向输入端连接电位器的第二引脚，所述比较器的输出端连接单片机芯片的引脚AD4，所述电位器的第一引脚连接外接电源，所述电位器的第三引脚接地，所述发光二极管D2的负极连接比较器的输出端，所述发光二极管D2的正极连接电阻R11 的一端，所述电阻R11的另一端连接外接电源，所述电容C3的一端连接比较器的输出端，所述电容C3的另一端接地；当可燃气体传感器检测到瓦斯气体时，比较器LM393反向输入端的电压值随着瓦斯气体浓度的增加而增大，当瓦斯气体浓度值超过电位器RP设定的阀值时，比较器LM393的反向输入端的电压值高于正向输入端的电压值，于是比较器LM393的输出端输出低电平，发光二极管D2发光；当可燃气体传感器没有检测到瓦斯气体时，或者瓦斯浓度低于预设值时，可燃气体传感器输出高电平信号。

所述声光报警模块包括三极管Q1、发光二极管D1、蜂鸣器和限流电阻R1，所述蜂鸣器的一端连接外接电源，所述蜂鸣器的另一端连接三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的基极连接单片机芯片的引脚IO13，所述三极管Q1的集电极接地，所述发光二极管D1的负极接地，所述发光二极管D1的正极连接限流电阻R1的一端，所述限流电阻R1的另一端连接单片机芯片的引脚IO12。当瓦斯气体浓度浓度超过预设值的时候，单片机芯片IO输出低电平，三极管Q1导通，蜂鸣器LS1发生报警，发光二极管D1给出光指示信号。

本实用新型中，单片机芯片采用ATmega328单片机，ATmega单片机系列属于AVR中的高档产品，它与中档产品AT90系列单片机相比，不仅具有AT90 系列单片机的所有功能特点，还在AT90单片机的基础上增添了更多的接口功能，并且在省电性、可靠性、抗干扰性以及稳定性方面做得更好。该单片机可靠性高、抗干扰能强、性能优越等，ATmega328单片机是ATmega单片机系列的一种。可燃气体传感器采用MQ-5传感器，瓦斯的主要成分是甲烷(CH4)， MQ-5传感器对丁烷、甲烷气体有很高的灵敏度。

通过瓦斯浓度采集模块进行对煤矿中的瓦斯浓度信息进行采集，将采集的浓度信息发送至单片机进行分析，当采集的瓦斯浓度超过预设的阀值时，单片机芯片就通过声光报警模块进行报警通知相关人员进行相关处理，有效地较少煤矿安全隐患的发生。

在本实施例中，还包括实时显示模块，所述实时显示模块包括LCD1602字符液晶，所述LCD1602字符液晶连接单片机芯片。LCD1602字符液晶的管脚1 连接电源的负极，管脚2连接5V电源正极，管脚3为液晶显示器对比调整端，连金额一个10K的电阻调整对比度，防止对比度过高时出现“鬼影”，管脚4为寄存器选择，当高电平时进行读操作，低电平时进行写操作；管脚11、12、13、 14为8位双向数据端，分别连接单片机芯片的引脚IO4、IO5、IO6和IO7；可以直观在LCD1602字符液晶上显示瓦斯气体浓度的信息，实现实施观测。

在本实施例中，所述温度采集模块包括温度传感器，所述温度传感器的第一引脚连接外接电源，所述温度传感器的第二引脚连接单片机芯片，所述温度传感器的第三引脚接地，所述温度传感器的第一引脚与第二引脚之间连接有限流电阻R5。温度传感器采用DS18B20温度传感器，限流电阻R5防止电流过大而烧毁单片机芯片的I/O口。温度传感器将采集到的数据转化为电压值并传入单片机芯片，可以在LCD1602字符液晶显示，且当温度超过一定值的时候，通过声光报警模块进行报警提示，预防温度过高而造成的瓦斯安全隐患。

在本实施例中，还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块包括LP9110电机驱动芯片和驱动电机，所述LP9110电机驱动芯片的第一引脚连接驱动电机的一端IA，所述LP9110电机驱动芯片的第二引脚和第八引脚接地，所述LP9110电机驱动芯片的第三引脚和第五引脚接地，所述LP9110电机驱动芯片的第四引脚和第六引脚连接单片机芯片，所述LP9110电机驱动芯片的第七引脚连接驱动电机的另一端IB。驱动电机的IA端和IB端为控制端，驱动电机上设有风扇，当瓦斯浓度超过预设值的时候，单片机芯片控制LP9110电机驱动芯片向驱动电机 IA端输送高电平，向IB端输送低电平，驱动电机正转，带动风扇转动，吹散周围的瓦斯气体，或者单片机芯片控制LP9110电机驱动芯片向驱动电机IA端输送低电平，向IB端输送高电平，驱动电机反转，带动风扇转动，对周围的瓦斯气体进行排放，从而降低周围瓦斯气体的浓度，当瓦斯气体的浓度降低的时候，单片机芯片控制LP9110电机驱动芯片向驱动电机IA端和IB端输入相同低电平，停止驱动电机转动。在本实施例中，驱动电机可以为两个及以上。

在本实施例中，还包括数据通信模块，所述数据通讯模块包括MAX485转换芯片和RS-485/RS-232转换器，所述MAX485转换芯片的RO引脚和DI引脚连接单片机芯片，所述MAX485转换芯片的RE引脚和DE引脚连接外接电源，所述MAX485转换芯片的VCC引脚连接外接电源，所述MAX485转换芯片的 B引脚和A引脚连接RS-485/RS-232转换器。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。