基于近红外光和无线通讯原理的采棉机火灾监测预警系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到智能农机装备电子监控通信技术领域的状态监控预警装置，属于机电设备电子监控技术领域，具体是基于近红外光和无线通讯原理的采棉机火灾监测预警系统。
【背景技术】
[0002]我国是产棉大国，在棉花生产中人工收获作业劳动强度大，效率低，制约了棉花生产规模的扩大。棉花收获机械化中的采棉机是最重要的设备。采棉机在农业机械中属于高端产品，目前我国主要靠进口，价格十分昂贵，每台在几百万左右。
[0003]2013年，进口采棉机接连发生着火事故。据不完全统计，仅在新疆生产建设兵团辖区第六师、第七师、第八师就发生火灾69起，烧毁棉花80.3吨，完全烧毁采棉机4台，较2012年同期分别上升134%、116%、300%，损失超过千万元。经调查发现，造成起火的原因主要有以下几个方面:采收时天气炎热，气候比较干燥，摘锭会与棉花秸杆产生摩擦，可能会出现火花，通过风送系统吹进集棉箱，很容易引燃；或者是采摘头采收时碰触到类似铁丝等物件产生火花；再者，棉花聚成团以后，温度过高，在通风不好的情况下，也很容易产生火花。倘若能够在棉花采收时，及时对由上述各因素引起的火花进行探测预警，则可以避免火灾发生。因此，发明采棉机火灾监测预警系统具有重要意义和实用价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对目前采棉机上缺少火灾预警装置，提供一种基于近红外光和无线通讯原理的采棉机火灾监测预警系统，其能够实时准确探测多输送管道中多点位置火花的存在与否，并配有继电器控制水阀灭火装置，及时消灭隐患，最大程度降低经济损失。
[0005]本发明提供一种基于近红外光和无线通讯原理的采棉机火灾监测预警系统，其特征在于，其包括主机显示面板装置和火花探头装置，主机显示面板装置和火花探头装置之间采用WIFI无线通讯，主机显示面板装置包含主机MCU、数码管显示模块、声光报警模块、第一电源转换模块、第一串口 WIFI无线模块，所述主机MCU与数码管显示模块、声光报警模块、第一电源转换模块、第一串口 WIFI无线模块连接；第一电源转换模块与主机MCU、数码管显示模块、声光报警模块、第一串口 WIFI无线模块都连接；火花探头装置包含从机MCU、数据采集模块、第二串口 WIFI无线模块、第二电源转换模块、水阀继电器控制模块，所述从机MCU与数据采集模块、第二串口 WIFI无线模块、第二电源转换模块、水阀继电器控制模块都连接，第二电源转换模块与主机MCU、数据采集模块、第二串口 WIFI无线模块、水阀继电器控制模块都连接。
[0006]优选地，所述主机MCU、从机MCU均由单片机组成，包括STC单片机、芯片晶振电路、复位电路以及芯片供电电源滤波电路；所述第一电源转换模块用于给芯片供电；数码管显示模块用于显示火花位置编号；声光报警模块在有火花时蜂鸣器报警同时LED红灯闪烁；第一串口 WIFI无线模块确定主机地址，并完成主机显示面板装置与火花探头装置之间的无线数据通信；第二电源转换模块用于给芯片供电；数据采集模块对火花信号进行采集；第二串口 WIFI无线模块设置IP地址用于确定火花探头位置编号；水阀继电器控制模块用于及时打开水阀，及时扑灭火花。
[0007]优选地，所述声光报警模块包括红色LED发光二极管和蜂鸣器；红色发光二极管闪烁，蜂鸣器工作与否由按钮开关选择控制。
[0008]优选地，所述水阀继电器控制模块包括上拉电阻、功率放大三极管、24V继电器、续流保护二极管；水阀开关信号由从机MCU发出，经功率放大三极管驱动24V继电器完成对水阀的控制。
[0009]优选地，所述数据采集模块包括火花感应器、信号滤波电路、信号放大电路、电平转换电路；火花感应器对火花特定波长敏感，产生的有用信号经放大、滤波、整形后送给从机MCU读取。
[0010]优选地，所述第二串口 WIFI无线模块接收无线数据，在内部自动将WIFI信号转换为无线信号并将数据信息发送给从机MCU。
[0011]优选地，所述数码管显示模块包括两位一体共阴极数码管、上拉排阻；主机显示面板装置对火花探头装置的返回信息完成解码后，对有无火星进行显示；无火花不显示；有火星显示探头标号。
[0012]优选地，所述第一电源转换模块、第二电源转换模块主要采用24V至12V或24V至5V电源转换芯片，主机显示面板装置由24V至5V芯片为整个板子供电；火花探头装置由24V至12V或24V至5V电源转换芯片为整个板子供电。
[0013]本发明具有以下显著优点:本发明实现的火花检测系统可以对大小火花和不同程度的火花进行快速、准确的检测，所采用的串口 WIFI无线模块数据处理速度快，从检测出火花到进行报警的速度完全能适应采棉机管道中棉花的运动速度。本发明实现的火花检测系统采用无线传输原理，两个从设备之间突破了距离上的限制，近红外光火星传感器可以灵活的安装在管道的各个位置，可实现全方位无死角的检测，探头的个数也可增加。本发明实现的火花检测系统用继电器控制水阀，检测到有火花时可进行喷水灭火，以防引起更大的火灾。本发明实现的火花检测系统安装上简单灵活，主设备装置可以安装在采棉机驾驶室，从设备可根据需求安装在检测位置。本发明性能稳定，灵敏度高；灵活性强，探点位置信息可调，探头个数可加；布线简单、灵活，不受连线控制；全时段检测；安装方便。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的一种总体系统的结构示意图。
[0015]图2为本发明中主机显示面板装置(主设备)的结构示意图。
[0016]图3为本发明中的火花探头装置(从设备)的结构示意图。
[0017]图4为本发明中的数据采集模块的电路图。
[0018]图5为本发明中的第一电源转换模块的电路图。
[0019]图6为本发明中的第二电源转换模块的一部分电路图。
[0020]图7为本发明中的第二电源转换模块的另一部分电路图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明的优选实施例作详细说明:
参见图1、图2、图3，本发明基于近红外光和无线通讯原理的采棉机火灾监测预警系统包括主机显示面板装置(主设备)和火花探头装置(从设备)，主机显示面板装置(主设备)和火花探头装置(从设备)之间采用WIFI无线通讯，其中，主机显示面板装置包含主机MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)101、数码管显示模块102、声光报警模块103、第一电源转换模块104、第一串口 WIFI无线模块105，所述主机MCUlOl与数码管显示模块102、声光报警模块103、第一电源转换模块104、第一串口 WIFI无线模块105连接；第一电源转换模块104与主机MCU101、数码管显示模块102、声光报警模块103、第一串口 WIFI无线模块105都连接；火花探头装置(从设备)包含从机MCU201、数据采集模块202、第二串口 WIFI无线模块203、第二电源转换模块204、水阀继电器控制模块205，所述从机MCU201与数据采集模块202、第二串口 WIFI无线模块203、第二电源转换模块204、水阀继电器控制模块205都连接，第二电源转换模块204与主机MCU201、数据采集模块202、第二串口 WIFI无线模块203、水阀继电器控制模块205都连接。
[0022]所述主机MCUlO1、从机MCU201均由单片机最小系统组成，包括STC单片机、芯片晶振电路、复位电路以及芯片供电电源滤波电路；所述第一电源转换模块104用于给芯片供电；数码管显示模块102用于显示火花位置编号；声光报警模块103在有火花时蜂鸣器报警同时LED红灯闪烁；第一串口 WIFI无线模块105确定主机地址，并完成主机显示面板装置与火花探头装置之间的无线数据通信；第二电源转换模块204用于给芯片供电；数据采集模块202对火花信号进行采集；第二串口 WIFI无线模块203可设置IP地址用于确定火花探头位置编号；水阀继电器控制模块205用于及时打开水阀，及时扑灭火花，消除隐患；主机MCUlOl或从机MCU201发出的数据信息经串口 WIFI无线模块发送到无线信道，由从机MCU201或主机MCUlOl通过经串口 WIFI无线模块接收。其通讯方式都可由软件编程实现，硬件电路自动将串口信号转变为无线信号。所述声光报警模块103包括红色LED发光二极管和蜂鸣器；红色发光二极管以一定频率闪烁，蜂鸣器工作与否可由按钮开关选择控制。所述水阀继电器控制模块205包括上拉电阻、功率放大三极管?号为NPN)、24V继电器、续流保护二极管；水阀开关信号由从机MCU发出，经功率放大三极管驱动24V继电器完成对水阀的控制。数据采集模块202包括火花感应器、信号滤波电路、信号放大电路、电平转换电路；火花感应器对火花特定波长敏感，产生的有用信号经放大、滤波、整形后送给从机MCU读取。所述数码管显示模块102包括两位一体共阴极数码管、上拉排阻；主机显示面板装置对探头装置的返回信息完成解码后，对有无火花进行显示；无火花不显示；有火花显示探头标号。第二串口 WIFI无线模块接收无线数据，在内部自动将WIFI信号转换为无线信号并将数据信息发送给从机MCU。所述第一电源转换模块104、第二电源转换模块204主要采用24V至12V或24V至5V电源转换芯片，主机显示面板装置由24V至5V芯片为整个板子供电；火花探头装置由24V至12V或