一种气体检测装置及远程预警系统的制作方法

本发明实施例涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种气体检测装置及远程预警系统。

背景技术：

随着社会发展，环境压力不断增大，各种节能减排产品不断出现，氢燃料电池正是在这种大环境下得以发展迅速。氢燃料电池是以氢气燃料作为还原剂、氧气为氧化剂，通过燃料的燃烧反应将化学能转变为电能的电池。

目前在汽车领域，已经开始了将氢燃料电池作为汽车的动力装置的研究。氢燃料电池车具有充电快、续航长、性能优异、节能环保等优点。然而在存储和使用等环节，氢燃料电池都存在一定的氢气泄漏风险。氢气是可燃气体，空气中含量在4％-75％时遇明火易发生爆炸。因此对车内氢气浓度进行监控，进而对泄漏进行预警是十分重要的。

但是，现有的车内氢气监控装置还存在响应时间长、灵敏度不高、检测氢气的传感器寿命短等问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明提供一种气体检测装置及远程预警系统，安装于储氢瓶出口处和驾驶位附近，实现对泄漏氢气的检测。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种气体检测装置，包括：检测模块、wifi模块和控制模块；

所述控制模块分别与检测模块和wifi模块电连接；

所述控制模块通过控制所述检测模块检测目标气体，并将检测的目标气体的浓度通过wifi模块发送至外部终端。

其中，所述检测模块包括：氢气检测电路；

所述氢气检测电路的输出端与控制模块的输入端相连接，所述氢气检测电路将采集的氢气浓度数据发送至控制模块。

其中，所述氢气检测电路，包括：敏感组件、电阻r1、电阻r2和电阻r3；

其中，敏感组件、电阻r1、电阻r2和电阻r3构成惠斯通电桥。

通过纳米催化剂cexmn1-xo2对sno2进行表面修饰获得所述敏感组件。

进一步的，所述检测模块，还包括：温湿度传感器；

所述温湿度传感器的输出端与控制模块的输入端相连接，所述温湿度传感器将采集的温湿度数据发送至控制模块。

其中，所述wifi模块采用emw3162无线通信单元。

其中，所述控制模块为单片机。

另一方面，本发明提供了一种远程预警系统，包括：气体检测装置、终端设备和电磁阀门；

气体检测装置的输出端与终端设备的输入端相连接，终端设备的输出端与电磁阀门的控制端相连接；

所述气体检测装置通过无线通信的方式将检测的气体浓度发送至终端设备，以使终端设备判断该气体浓度是否超过预设气体浓度；

所述终端设备在判断气体浓度超过预设气体浓度时，关闭设置在储气瓶出气口上的电磁阀门并进行预警；

其中，气体检测装置采用上述所述的气体检测装置。

进一步的，还包括：驱动装置，所述驱动装置用于驱动汽车排风系统，通过排风系统进行排气；

所述终端设备的输出端与所述驱动装置的控制端相连接，终端设备向驱动装置发送指令，以使驱动装置驱动排风系统进行开启或关闭。

其中，所述终端设备为计算机或移动智能终端。

本发明所述的一种气体检测装置及远程预警系统，通过控制模块控制所述检测模块检测目标气体，并将检测的目标气体的浓度通过wifi模块发送至外部终端，实现对目标气体浓度的远程监测，具有响应时间短、检出限低、响应范围大和使用寿命长的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种气体检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种气体检测装置中氢气检测电路的原理图；

图3是本发明实施例提供的一种远程预警系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种气体检测装置，参见图1，包括：检测模块10、wifi模块30和控制模块20；

控制模块20分别与检测模块10和wifi模块30电连接；

控制模块20通过控制所述检测模块10检测目标气体，并将检测的目标气体的浓度通过wifi模块30发送至外部终端。从而实现了目标气体远程检测及监控。气体检测装置的电源模块采用锂离子电池，便于气体检测装置的安装，提高气体检测装置的适用性。

其中，检测模块10包括：氢气检测电路；氢气检测电路的输出端与控制模块20的输入端相连接，所述氢气检测电路将采集的氢气浓度数据发送至控制模块20。在实施时，参见图2，氢气检测电路，包括：敏感组件、电阻r1、电阻r2和电阻r3；

敏感组件、电阻r1、电阻r2和电阻r3构成惠斯通电桥，形成一个可以通用的、小型化的模块。氢气检测电路通过串口通信的方式将检测到的空气中氢气的含量的数据传输至控制模块20。

需要说明的是，敏感组件的电阻随着氢气浓度的变化而变化，通过电压表可以将敏感组件的电阻变化转化为可视的压差值，建立压差值和氢气浓度的关系；而且通过纳米催化剂cexmn1-xo2对sno2进行表面修饰获得敏感组件。纳米材料的表面修饰是指用物理方法、化学方法改变纳米微粒表面的结构和状态，实现对纳米微粒表面的控制。

进一步的，检测模块10，还包括：温湿度传感器；

所述温湿度传感器的输出端与控制模块20的输入端相连接，所述温湿度传感器将采集的温湿度数据发送至控制模块20。

实践表明，空气中氢气含量在4％-75％时遇明火易发生爆炸。该含量值随着气体的温湿度、压力因素的影响而变化，湿度越低、温度越高和压力越高则氢气爆炸浓度范围越大。在检测氢气浓度的同时进行温湿度的检测，便于对爆炸浓度范围的确定，提高检测模块10的检测精度。

进一步的，温湿度传感器采用bme280传感器，bme280传感器通过i2c接口将采集的温湿度数据传输至控制模块20。bme280传感器监测周围环境中的压力、湿度和温度，并通过i2c通信方式将监测到的相关数据传输到控制模块20。bme280传感器体积仅为2.5mmx2.5mmx0.93mm，采用节省空间的8引脚焊盘网络阵列(lga)封装形式，可提供设计灵活性，非常适合空间有限的移动设备，电流消耗为3.6a，使得bme280传感器特别适合电池驱动的应用场合。

进一步的，wifi模块30采用emw3162无线通信单元。emw3162无线通信单元通过串口通信方式与控制模块20进行通信，emw3162型号的无线通信单元内置了主频高达120mhz的stm32f205rg微控制器，内嵌1m字节flash，128k字节sram和外设接口，外设接口如下：

32个gpio口；2个uart接口，其中一个包含硬件流控制；1个spi/i2s接口；8个adc输入通道；2个dac输出通道；1个usbotg接口，2个can接口；1个i2c接口；每个gpio口都拥有pwm输入，输出和定时器输入输出通道；swd调试接口。

进一步的，控制模块20选用基于arm核心的32位带64k字节flash闪存和20k字节sram内存的cortextm-m3单片机。arm的cortextm-m3处理器是最新一代的嵌入式arm处理器，它为实现mcu的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。arm的cortextm-m3是32位的risc处理器，提供额外的代码效率，在通常8和16位系统的存储空间上发挥了arm内核的高性能。本实施例中选用的cortextm-m3型号为stm32f103c8t6。

从上述描述可知，本发明实施例提供的一种气体检测装置，通过控制模块控制所述检测模块检测目标气体，并将检测的目标气体的浓度通过wifi模块发送至外部终端，实现对目标气体浓度的远程监测，具有响应时间短、检出限低、响应范围大和使用寿命长的优点。

本发明实施例提供了一种远程预警系统，参见图3，包括：气体检测装置101、终端设备102和电磁阀门103；

气体检测装置101的输出端与终端设备102的输入端相连接，终端设备102的输出端与电磁阀门103的控制端相连接；

所述气体检测装置101通过无线通信的方式将检测的气体浓度发送至终端设备102，以使终端设备102判断该气体浓度是否超过预设气体浓度；

所述终端设备102在判断气体浓度超过预设气体浓度时，关闭设置在储气瓶出气口上的电磁阀门103并进行预警；

其中，气体检测装置101采用上述实施例中的气体检测装置101。终端设备采用计算机或移动智能终端。

在具体实施时，利用气体检测装置101检测目标气体浓度，并将检测的气体浓度发送至终端设备102，从而实现目标气体的远程监控，其中，终端设备102在判断气体浓度超过预设气体浓度时，关闭设置在储气瓶出气口上的电磁阀门103并进行预警，同时关闭储气瓶出气口上的电磁阀门103，实现了目标气体的远程预警。

进一步的，还包括：驱动装置，所述驱动装置用于驱动汽车排风系统，通过排风系统进行排气；

所述终端设备的输出端与所述驱动装置的控制端相连接，终端设备向驱动装置发送指令，以使驱动装置驱动排风系统进行开启或关闭。

在实施时，终端设备还用于发出控制指令至驱动装置，由驱动装置控制排风系统的开启或关闭。排风系统在开启时，进行排气及时降低氢气浓度；还能够在浓度低于预设气体浓度时，驱动排风系统关闭，排风系统在闭合时，不进行排气。

从上描述可知，本发明实施例提供的一种远程预警系统，能够实现对目标气体进行远程监控和预警，适合应用于燃料电池的氢气远程监控和预警，具有响应时间短、检出限低、响应范围大、使用寿命长等优点。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。