一种家用煤气泄漏监测预警系统及方法与流程

本发明涉及煤气浓度监测技术领域，尤其涉及一种家用煤气泄漏监测预警系统及方法。

背景技术：

由于煤廉价易得，燃烧效率高，北方农村家家户户离不开这种燃料，人们用土暖器做饭，取暖以及洗浴等等，但是每年都会有使用不当造成煤气中毒的事件。煤气的主要成分是一氧化碳，一氧化碳是一种有毒气体，进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。而且容易发生爆炸，造成直接经济损失，有很大的安全隐患。目前最主要的煤气泄露报警方法就是单纯依靠人体嗅觉，由于煤燃烧会产生硫化物，鼻闻不失为一种有效方法,这种方法简单实用，但有明显的滞后性，家中无人或者人离厨房较远的时候不能有及时的报警作用，同时由于吸入一氧化碳，对人健康体有很大损伤。

技术实现要素：

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种成本低、可靠性高、更为及时的家用煤气泄漏监测预警系统及方法,更加准确的定量描述一氧化碳浓度以及产生相应的预警，以近程和远程两种方式通知住户及时进行解决，同时采用热电供电，大大提高能源利用效率。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种家用煤气泄漏监测预警系统，包括：一氧化碳浓度检测模块，其输出端与微处理器的输入端连接，用于实时采集厨房中一氧化碳的浓度；微处理器，其各输出端分别与gprs远程传输模块、wifi模块、声光报警模块和本地显示模块的输入端连接，用于系统的控制，处理所述一氧化碳浓度检测模块传回的数据来判断当前一氧化碳浓度，将数据进行存储并输出；所述gprs远程传输模块，用于一氧化碳浓度超标时远程短信报警，供手机远程监控；所述wifi模块，用于室内将一氧化碳浓度数据上传至服务器，并可供住户微信方便查询；所述声光报警模块，用于一氧化碳浓度超标的报警和即将超标的预警；所述本地显示模块，用于以图表形式实时显示一氧化碳浓度。

采用上述的家用煤气泄漏监测预警系统，采用图表形式定量显示一氧化碳浓度数据，让用户更清晰直观的了解一氧化碳浓度及其变化趋势，以便作出相应的动作；通过gprs远程传输模块定时向服务器发送数据，让用户远程了解家里一氧化碳浓度现状；采用声光报警，不同浓度的一氧化碳浓度对应不同的声光，并对一氧化碳浓度进行预测，具有一定的前瞻性和实时性；本发明具有成本低、可靠性高、更为及时的特点,能更加准确的定量描述一氧化碳浓度以及产生相应的预警，以近程和远程两种方式通知住户及时进行解决，不需要用户鼻闻就能及时了解一氧化碳浓度数据，有益于用户身体健康。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，还包括热电供电模块，其各输出端分别与所述一氧化碳浓度检测模块、所述微处理器以及所述gprs远程传输模块的输入端连接，利用土暖器和外界温差发电，用于为所述一氧化碳浓度检测模块、所述微处理器以及所述gprs远程传输模块供电。

采用上述结构，利用土暖器和外界温差发电，土暖器工作时热电供电模块给一氧化碳浓度检测模块、微处理器以及gprs远程传输模块供电，土暖器停止工作时，热电供电模块停止给供电，节约了大量能耗。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述声光报警模块包括led和蜂鸣器，由所述微处理器控制其通断及声光强度。

采用上述结构，可以及时直观的反映当前的一氧化碳浓度值。

相应的，本发明提供了一种家用煤气泄漏监测预警方法，采用如上述任一项所述的家用煤气泄漏监测预警系统进行，包括：所述一氧化碳浓度检测模块将检测到的数据传输给所述微处理器，所述微处理器接收所述一氧化碳浓度检测模块传输的数据,判断是否超过了预先设定的一氧化碳浓度阈值；若超过阈值,在所述本地显示模块进行本地浓度显示，同时，所述声光报警模块进行声光报警；若未超过阈值，检测一氧化碳浓度趋势，预计一氧化碳浓度超标时间，将数据进行保存，在所述本地显示模块以图表形式即时显示出一氧化碳浓度的历史数据，同时，所述声光报警模块进行声光报警；无论是否超过预先设定的一氧化碳浓度阈值，在每次采样后均将一氧化碳浓度数据通过所述gprs远程传输模块上传至服务器供用户查询。

采用上述的家用煤气泄漏监测预警方法，采用图表形式定量显示一氧化碳浓度数据，让用户更清晰直观的了解一氧化碳浓度及其变化趋势，以便作出相应的动作；采用声光报警，不同浓度的一氧化碳浓度对应不同的声光，并对一氧化碳浓度进行预测，能更加准确的定量描述一氧化碳浓度以及产生相应的预警；定时将数据通过流量上传至服务器，用户可远程查看。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述声光报警模块的算法为：若一氧化碳浓度超过阈值，则直接以额定供电方式驱动所述声光报警模块；若一氧化碳浓度未超过阈值，所述微处理器将历史数据和当次数据绘成图表，数字滤波后计算斜率，若斜率为正，则预估浓度超标时间给出警示信息，同时根据此时的浓度信息给所述声光报警模块对应的电压；若斜率为负，则显示超标时间为无穷则声光报警模块不工作。

作为上述技术方案的改进，在本发明的一个实施例中，所述微处理器内预先存储好住户家人、邻居和救援人员的电话号码，用户住址信息，若浓度超标半小时内无人处理，一氧化碳浓度未下降，系统将发送短信给住户家人；若浓度超标二小时内未能处理，则短信通知住户父母儿女；若浓度超标三小时内未处理，则短信通知附近邻居；若四小时内未处理，则直接报警通知救援人员并发送住户的地址和电话信息。

采用上述改进的监测预警方法,若一氧化碳浓度超标时间过久未能处理达到正常水平，系统将发送紧急短信,通过微处理内预先储存的住户家人、邻居和救援人员的相关信息,在不同情况下将煤气泄漏信息通知不同的对象,更加准确的定量一氧化碳的浓度，全面的起到监测预警的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明的家用煤气泄漏监测预警系统的结构示意图；

图2为本发明的家用煤气泄漏监测预警方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1所示，作为本发明的煤气泄漏监测预警系统的一具体实施例，其包括一氧化碳浓度检测模块100，其输出端与微处理器200的输入端连接，用于实时采集厨房中一氧化碳的浓度；微处理器200，其各输出端分别与gprs远程传输模块300、wifi模块400、声光报警模块500和本地显示模块的输入端连接，用于系统的控制，处理所述一氧化碳浓度检测模块100传回的数据来准确判断当前一氧化碳浓度，将数据进行存储并输出；所述gprs远程传输模块300，用于一氧化碳浓度超标时远程短信报警，供手机远程监控；所述wifi模块400，用于室内将一氧化碳浓度数据上传至服务器，并可供住户微信方便查询；所述声光报警模块500，用于一氧化碳浓度超标的报警和即将超标的预警；所述本地显示模块600，用于以图表形式实时显示一氧化碳浓度。

其中，一氧化碳浓度检测模块100采用mq-2气体传感器，所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡，适合于一氧化碳、甲烷等气体的检测，采用模拟量采集，可以精确的反映一氧化碳浓度。

监测预警系统的控制，输入输出均由微处理器stm32f103zet6实现，该处理器外设资源丰富，端口多，工作性能稳定，主频高，完全满足一氧化碳浓度检测以及预警的要求。通过处理一氧化碳浓度检测模块100传回的数据来准确判断当前一氧化碳浓度，并将数据进行存储，本地显示。

gprs远程传输模块300采用simcom公司的sim900a模块，通过串口发送at指令来进行控制，可以实现电话语音，短信，gprs数据传输等功能，数据传输稳定可靠，实时性强。单片机控制该模块将采集到的一氧化碳浓度数据定时上传到服务器，手机端就可以远程监控家中一氧化碳浓度。

wifi模块400采用esp8266，能够搭载软件应用，有很强大的片上处理和存储能力，广泛应用于家庭自动化，工业无线控制和传感器网络等。这里使用该模块进行联网，将数据上传至云端，可推送至用户的微信平台，让用户在家里或者外地都能随时随地监测土暖器运行状态及其周围一氧化碳浓度。

进一步地，本发明的煤气泄漏监测预警系统还包括热电供电模块700，其各输出端分别与所述一氧化碳浓度检测模块100、所述微处理器200以及所述gprs远程传输模块300的输入端连接，利用土暖器和外界温差发电，用于为所述一氧化碳浓度检测模块100、所述微处理器200以及所述gprs远程传输模块300供电。

具体地，所述声光报警模块500包括led和蜂鸣器，声光报警模块500由led和蜂鸣器组成，由微处理器200控制其通断以及声光强度，可以及时直观的反映当前的一氧化碳浓度值。

如图2所示，作为本发明的家用煤气泄漏监测预警方法的一具体实施例，其包括以下具体步骤：步骤s100、微处理器200接收一氧化碳浓度检测模块100传输的一氧化碳浓度数据。步骤s200、微处理器200判断该一氧化碳浓度数据是否超过了预先设定的一氧化碳浓度阈值，若超过阈值,则转入步骤s300，若未超过阈值，则转入步骤s400。步骤s300、声光报警模块500进行声光报警，并在本地显示模块进行本地浓度显示，并上传服务器。其中，在本地显示模块以图表形式即时显示出一氧化碳浓度的历史数据，同时，声光报警模块根据浓度的不同发出不同程度的报警信号。步骤s400、检测一氧化碳浓度趋势。步骤s500、预计一氧化碳浓度超标时间，微处理器200将历史数据和当次数据绘成图表，预估浓度超标时间后，转入步骤s300。

此处需要说明的是，无论是否超过预先设定的一氧化碳浓度阈值，在每次采样后均将一氧化碳浓度数据通过所述gprs远程传输模块300上传至服务器供用户查询。

具体地，所述声光报警模块500的声光报警算法如下：若一氧化碳浓度超过阈值，则直接以额定供电方式驱动所述声光报警模块500；若一氧化碳浓度未超过阈值，所述微处理器200将历史数据和当次数据绘成图表，数字滤波后计算斜率，若斜率为正，则预估浓度超标时间给出警示信息，同时根据此时的浓度信息给所述声光报警模块500对应的电压，具体的电压为，(当前浓度/阈值浓度)*阈值电压；若斜率为负，则显示超标时间为无穷则声光报警模块500不工作。

若一氧化碳浓度超标时间过久未能处理达到正常水平，系统将发送紧急短信，具体方法如下：所述微处理器200内预先存储好住户家人、邻居和救援人员的电话号码，用户住址等信息，若浓度超标半小时内无人处理，一氧化碳浓度未下降，系统将发送短信给住户家人；若浓度超标二小时内未能处理，则短信通知住户父母儿女；若浓度超标三小时内未处理，则短信通知附近邻居；若四小时内未处理，则直接报警通知救援人员并发送住户的地址和电话信息。

本发明以stm32f103zet6微控制器作为处理器，实时监测测量点周围一氧化碳浓度，并绘制出曲线实时显示；定时将数据通过流量上传至服务器，用户可远程查看；根据一氧化碳浓度的变化趋势，计算出一氧化碳浓度超标的时间点，并发出轻微声光报警。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。