可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法与流程

本发明属于安全监控技术领域，具体涉及一种可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法。

背景技术：

安全监测系统由布置在大坝或工程结构物上的监测仪器及采集系统组成，用于监测工程安全运行的系统，现有技术存在工业现场或可燃气体使用现场由于可燃气体泄露不能及时检测和发现，从而导致危险事故频频发生的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法，对可燃气体泄露的检测。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可燃气体检测电路，所述可燃气体检测电路适于采用惠斯顿电桥结构，其包括：

分别作为桥臂的比较电阻h1和检测电阻h2；其中

所述比较电阻h1适于封入纯净空气；

检测电阻h2适于接触可燃气体；以及

在所述惠斯顿电桥结构内设置有可燃气体检测模块，且通过所述可燃气体检测模块适于判断比较电阻h1与因接触可燃气体后检测电阻h2之间引起的信号变化。

进一步，所述惠斯顿电桥结构还包括：检测电阻r2和检测电阻r3；其中

所述检测电阻h2的一端连接于比较电阻h1的一端，所述检测电阻h2的另一端连接于检测电阻r2的一端，所述比较电阻h1的另一端连接于检测电阻r3的一端，所述检测电阻r2的另一端连接于检测电阻r3的另一端；

所述可燃气体检测模块的一端连接于检测电阻h2与比较电阻h1的公共端，可燃气体检测模块的另一端连接于检测电阻r2与检测电阻r3的公共端。

进一步，所述可燃气体检测电路还包括：补偿电阻r1；

所述补偿电阻r1与检测电阻h2并联；

所述补偿电阻r1适用于消除温度对检测电阻h2阻值的影响。

进一步，所述可燃气体检测电路还包括：调零电位器；

所述调零电位器的调整端连接于可燃气体检测模块；

调整所述调零电位器的阻值，使检测电阻h2阻值和检测电阻r3阻值乘积相等于比较电阻h1阻值和检测电阻r2阻值乘积相等。

进一步，所述可燃气体检测电路还包括：限流电阻r4；

所述限流电阻r4与电源串联。

又一方面，本发明还提供一种可燃气体智能监控系统，包括：

如权利要求1所述的可燃气体检测电路和远程监控平台；其中

所述可燃气体检测电路还连接有无线模块，并根据比较电阻h1与因接触可燃气体后检测电阻h2之间引起的信号变化输出判断结果，将所述判断结果发送至远程监控平台；以及

所述远程监控平台适于发出可燃气体泄漏警报。

第三方面，本发明还提供一种可燃气体智能监控系统的工作方法，包括：

可燃气体适于在检测电阻h2表面无焰燃烧以增大检测电阻h2阻值，使可燃气体检测模块的输入电流增大，并将该电流与预设的泄露判断阈值进行比较；

在电流高于泄露判断阈值时，判定可燃气体泄露，并将可燃气体泄漏信息发送给远程监控平台。

本发明的有益效果是，通过惠斯顿电桥结构内设置有可燃气体检测模块，且通过所述可燃气体检测模块适于判断比较电阻h1与因接触可燃气体后检测电阻h2引起的信号变化，判断可燃气体是否泄露。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是可燃气体检测电路、监控系统的原理框图；

图2是可燃气体检测电路、监控系统的系统框图；

图3是监控系统工作方法流程图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是可燃气体检测电路、监控系统的结构图；

如图1所示，本实施例1提供了一种可燃气体检测电路，所述可燃气体检测电路适于采用惠斯顿电桥结构，其包括：分别作为桥臂的比较电阻h1和检测电阻h2；其中所述比较电阻h1适于封入纯净空气；检测电阻h2适于接触可燃气体；以及在所述惠斯顿电桥结构内设置有可燃气体检测模块m1，且通过所述可燃气体检测模块m1适于判断比较电阻h1与因接触可燃气体后检测电阻h2之间引起的信号变化。检测电阻h2检测到可燃气体，可燃气体在检测电阻h2表面无焰燃烧增大检测电阻h2阻值，可燃气体检测模块m1的输入电流增大，可燃气体检测模块m1根据可燃气体检测模块m1输入电流大于阈值判断可燃气体泄露。所述检测电阻h2可以根据可燃气体在白金触媒比奥氏体燃烧时能使触媒温度升高这一物理特性进行选择，所述检测电阻h2可以采用白金触媒。采用惠斯顿电桥来测量白金丝随温度变化的电阻值，而获取在空气中可燃气体浓度。所述检测电阻h2还可以采用气敏半导体器件和抗毒体催化元件。

在本实施例中，所述惠斯顿电桥结构还包括：检测电阻r2和检测电阻r3；其中所述检测电阻h2的一端连接于比较电阻h1的一端，所述检测电阻h2的另一端连接于检测电阻r2的一端，所述比较电阻h1的另一端连接于检测电阻r3的一端，所述检测电阻r2的另一端连接于检测电阻r3的另一端；将比较电阻h1和检测电阻h2同时置于可燃气体可能泄漏点中并将可燃气体检测电路通电；所述可燃气体检测模块m1的一端连接于检测电阻h2与比较电阻h1的公共端，可燃气体检测模块m1的另一端连接于检测电阻r2与检测电阻r3的公共端。

在本实施例中，所述可燃气体检测电路还包括：补偿电阻r1；所述补偿电阻r1与检测电阻h2并联；由于电阻应变片对温度变化十分敏感，当环境温度变化时，因应变片的线膨胀系数与被测构件的线膨胀系数不同，且敏感栅的电阻值随温度的变化而变化，所以测得应变将包含温度变化的影响，不能反映构件的实际应变，因此，在测量中必须设法消除温度变化的影响，将补偿电阻接入电桥与工作片(检测电阻h2)组成测量电桥的半桥，电桥的另外两桥臂为应变仪内部固定无感标准电阻，组成等臂电桥，由电桥特性可知，只要将补偿片正确的接在桥路中即可消除温度变化所产生的影响，所述补偿电阻r1适用于消除温度对检测电阻h2阻值的影响。

在本实施例中，所述可燃气体检测电路还包括：调零电位器w1；所述调零电位器w1的调整端连接于可燃气体检测模块m1，所述可燃气体检测模块m1的一端连接调零电位器w1的调整端，所述调零电位器w1的一端连接于电源e1的正极，调零电位器w1的另一端连接电源e1的负极；由于一般情况下4个电阻完全相等即可使电桥绝对平衡，在相邻工作片(检测电阻h2与比较电阻h1)和补偿片(检测电阻r3与检测电阻r2)不等的情况下，只要保证电桥对臂的2个电阻阻值乘积相等即可，即调整所述调零电位器w1的阻值，使检测电阻h2阻值和检测电阻r3阻值乘积相等于比较电阻h1阻值和检测电阻r2阻值乘积相等，通过调零电位器w1，消除了电桥元件不一致性。

在本实施例中，所述可燃气体检测电路还包括：限流电阻r4；所述限流电阻r4与电源e1串联；所述限流电阻r4适用于防止电流过大而破坏电路。

实施例2，

图2是可燃气体检测电路、监控系统的系统框图；

如图2所示，在实施例1的基础上，本实施例2提供一种可燃气体智能监控系统，包括：可燃气体检测电路和远程监控平台；其中所述可燃气体检测电路还连接有无线模块；具体的，可燃气体检测电路还包括与可燃气体检测模块m1相连的处理器模块，所述处理器模块与无线模块相连，所述无线模块可以采用wi-fi或者4g模块，并且处理器模块可以但不限于采用stm32f103处理器，所述wi-fi可以但不限于采用esp8266wifi模块，或者4g模块可以但不限于采用全网通q560-indtu-ttl，所述处理器模块可以根据比较电阻h1与因接触可燃气体后检测电阻h2引起的信号变化输出判断结果，将所述判断结果发送至远程监控平台；以及所述远程监控平台适于发出可燃气体泄漏警报。

若可燃气体接触检测电阻h2，则可燃气体检测电路通过检测电阻h2的无焰燃烧将检测电阻h2阻值增大且比较电阻h1保持不变形成电桥不平衡；将不平衡电桥输出的检测电流输入可燃气体检测模块m1，判断可燃气体检测模块m1的输入电流是否高于阈值；若高于阈值，则判定可燃气体已泄露；若低于阈值，则判定可燃气体未泄露；若判可燃气体已泄露，则可燃气体检测模块m1通过wi-fi发送可燃气体泄露报警信息于远程监控平台；远程监控平台适于发出可燃气体泄漏警报。

实施例3

图3是监控系统工作方法流程图；

如图3所示，在实施例1和实施例2的基础上，本实施例3提供一种可燃气体智能监控系统的工作方法，包括：

可燃气体适于在检测电阻h2表面无焰燃烧以增大检测电阻h2阻值，使可燃气体检测模块m1的输入电流增大，并将该电流与预设的泄露判断阈值进行比较；在电流高于泄露判断阈值时，判定可燃气体泄露，并将可燃气体泄漏信息发送给远程监控平台。

在本实施例中，将封入纯净空气的比较电阻h1、接触于可燃气体环境的检测电阻h2、检测电阻r2和检测电阻r3组成惠斯顿电桥结构的可燃气体检测电路，将比较电阻h1和检测电阻h2同时置于可燃气体可能泄漏点中并将可燃气体检测电路通电；若可燃气体接触检测电阻h2，则可燃气体检测电路通过检测电阻h2的无焰燃烧将检测电阻h2阻值增大且比较电阻h1保持不变形成电桥不平衡；将不平衡电桥输出的检测电流输入可燃气体检测模块m1，判断可燃气体检测模块m1的输入电流是否高于阈值；若高于阈值，则判定可燃气体已泄露；若低于阈值，则判定可燃气体未泄露；若判可燃气体已泄露，则可燃气体检测模块m1通过wi-fi发送可燃气体泄露报警信息于远程监控平台；远程监控平台适于发出可燃气体泄漏警报，由于如有可燃气体接触检测电阻h2，则在其表面进行无焰燃烧，此时元件温度升高，电阻增大，比较电阻h1由于不与可燃气体接触，其温度和电阻均无变化，因此，破坏了电桥的平衡，因此，有信号输出，在所给的线性范围内，此信号输出值与可燃气体的浓度成正比，并经可燃气体检测模块m1通过wi-fi接入远程监控平台，由于检测元件根据可燃气体在白金触媒比奥氏体燃烧时能使触媒温度升高这一物理特进行选择，采用惠斯顿电桥来测量白金丝随温度变化的电阻值，而获取在空气中可燃气体浓度，因此，有效防止了可燃气体泄露。

综上所述，通过惠斯顿电桥结构内设置有可燃气体检测模块，且通过所述可燃气体检测模块适于判断比较电阻h1与因接触可燃气体后检测电阻h2引起的信号变化，判断可燃气体是否泄露。

(1)本可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法采用所述可燃气体检测电路包括封入纯净空气的比较电阻h1以及接触于可燃气体环境的检测电阻h2，所述比较电阻h1和检测电阻h2分别为惠斯顿电桥的两个桥臂，所述惠斯顿电桥的另两个桥臂分别为检测电阻r2和检测电阻r3，所述惠斯顿电桥的两个桥臂与其另两个桥臂之间跨接可燃气体检测模块m1，所述可燃气体检测模块经智能互联网接入远程监控平台，由于比较电阻h1为在纯净的空气中封入的比较单元，检测电阻h2为接触被测气体的检测单元，二者分别构成惠斯顿电桥的两个臂，当将比较电阻h1和检测电阻h2元件置于同一气体的环境中试驾工作电压和电流时，使其处于工作状态，如有可燃气体接触检测电阻h2，则在其表面进行无焰燃烧，此时元件温度升高，电阻增大，比较电阻h1由于不与可燃气体接触，其温度和电阻均无变化，因此，破坏了电桥的平衡，因此，有信号输出，在所给的线性范围内，此信号输出值与可燃气体的浓度成正比，并经可燃气体检测模块通过智能互联网接入远程监控平台，由于检测元件根据可燃气体在白金触媒比奥氏体燃烧时能使触媒温度升高这一物理特进行选择，采用惠斯顿电桥来测量白金丝随温度变化的电阻值，而获取在空气中可燃气体浓度，因此，保证了可燃气体及时检测和发现。

(2)本可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法采用所述检测电阻h2并联一补偿电阻r1，由于电阻应变片对温度变化十分敏感。当环境温度变化时，因应变片的线膨胀系数与被测构件的线膨胀系数不同，且敏感栅的电阻值随温度的变化而变化，所以测得应变将包含温度变化的影响，不能反映构件的实际应变，因此，在测量中必须设法消除温度变化的影响，通过在检测电阻h2并联一补偿电阻r1，将它接入电桥与工作片组成测量电桥的半桥，电桥的另外两桥臂为应变仪内部固定无感标准电阻，组成等臂电桥，由电桥特性可知，只要将补偿片正确的接在桥路中即可消除温度变化所产生的影响。

(3)本可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法采用所述可燃气体检测模块m1的一端连接调零电位器w1的调整端，所述调零电位器w1的一端连接于电源e1的正极，其另一端连接电源e1的负极，由于一般情况下4个电阻完全相等即可使电桥绝对平衡，在工作片和补偿片不等的情况下，只要保证对臂的2个电阻阻值乘积相等即可，即调整所述调零电位器的阻值，使检测电阻h2阻值和检测电阻r3阻值乘积相等于比较电阻h1阻值和检测电阻r2阻值乘积相等，通过调零电位器，消除了电桥元件不一致性。

(4)本可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法采用所述电源串联一限流电阻r4，由于限流电阻r4，有效防止了电流过大破坏电路。

(5)本可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法通过一种可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法，将封入纯净空气的比较电阻h1、接触于可燃气体环境的检测电阻h2、检测电阻r2和检测电阻r3组成惠斯顿电桥结构的可燃气体检测电路，将比较电阻h1和检测电阻h2同时置于可燃气体可能泄漏点中并将可燃气体检测电路通电；若可燃气体接触检测电阻h2，则可燃气体检测电路通过检测电阻h2的无焰燃烧将检测电阻h2阻值增大且比较电阻h1保持不变形成电桥不平衡；将不平衡电桥输出的检测电流输入可燃气体检测模块，判断可燃气体检测模块的输入电流是否高于阈值；若高于阈值，则判定可燃气体已泄露；若低于阈值，则判定可燃气体未泄露；若判可燃气体已泄露，则可燃气体检测模块通过wi-fi发送泄露报警信息于远程监控平台；远程监控平台适于发出可燃气体泄漏警报,由于如有可燃气体接触检测电阻h2，则在其表面进行无焰燃烧，此时元件温度升高，电阻增大，比较电阻h1由于不与可燃气体接触，其温度和电阻均无变化，因此，破坏了电桥的平衡，因此，有信号输出，在所给的线性范围内，此信号输出值与可燃气体的浓度成正比，并经可燃气体检测模块通过wi-fi接入远程监控平台，由于检测元件根据可燃气体在白金触媒比奥氏体燃烧时能使触媒温度升高这一物理特进行选择，采用惠斯顿电桥来测量白金丝随温度变化的电阻值，而获取在空气中可燃气体浓度，因此，有效防止了可燃气体泄露。

(6)本可燃气体检测电路、监控系统以及其工作方法采用可燃性气体检测报警，除了采用检测元件外，还可以采用气敏半导体器件和抗毒体催化元件，具有灵活实用的特点。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。