工业及商业用途燃气报警物联网系统的制作方法

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种工业及商业用途燃气报警物联网系统。

背景技术

燃气报警系统，一般指的是气体泄露检测报警系统。当燃气报警器检测到工业环境中气体浓度达到设置的临界点时，就会发出报警信号,以提醒工作人员采取安全措施，同时驱动排风、切断、喷淋等设备，防止发生爆炸等事故，保障安全生产。

目前国内市场中的燃气报警系统主要包括燃气报警控制器、可燃气体探测器及其它联动模块，系统主要采用两线制或四线制的连接方式连接控制器、探测器及联动模块。根据市场应用情况，这种连接方式存在以下问题：

1、燃气报警控制器和采集器之间通过电缆连接，连线的长度不超过1200米，使用中有线通信容易受到干扰。

2、燃气报警系统需要现场布线施工，施工条件复杂，线路损坏后维护难度大。

3、因为每一组燃气报警器均需要一台控制器支持，大大提升了单台造价，并带来了安装、管理上的问题。

4、同时，每台控制器的管理容量有限且为信息“孤岛”，信息不能发挥更大的作用。对于燃气检测设备生产企业，不能掌握这些信息，就无法掌握设备运行情况，无法跟踪产品质量，无法依据这些信息及改进产品。

技术实现要素：

针对以上缺点，本发明提出了一种工业及商业用途燃气报警物联网系统，引入了物联网的概念，采用了一种全新的组网方式，改变了现有系统及产品的应用形态。通过无线联网的方式将信息整合，实现了产品的质量跟踪和用户的综合管理。

本发明实施例提供了一种工业及商业用途燃气报警物联网系统，所述的系统包括：

用户，用以提供可燃气体物联网探测器及联动模块的安装环境；

用户管理平台，以用户为监测主体，针对用户所使用的可燃气体物联网探测器及联动模块，获取可燃气体物联网探测器的报警信息并控制联动模块动作；

设备管理平台，以可燃气体物联网探测器及联动模块为监测主体，获取可燃气体物联网探测器及联动模块的设备状态信息。

进一步的，所述的系统还包括城市管理平台，用于获取用户管理平台或设备管理平台的数据，实现对整个城市用户或设备的管理。

进一步的，所述的可燃气体物联网探测器采用双ip地址的移动通信方式，分别把采集的数据发送至用户管理平台和设备管理平台。

进一步的，所述的可燃气体物联网探测器包括：

处理器，实现整个电路的中央控制，包括采集气体浓度、完成数据分析计算、数据加密、数据传输；

电源，用于产生3.3v、0.9v、0.2v直流电压，提供给电路中各部分使用；

存储器，用于自动保存记录采集的浓度信息；

加密芯片，用于对数据进行硬件加密处理。

可燃气体传感器，用于检测气体浓度；

温度传感器，用于实现可燃气体传感器的温度补偿；

定位模块，用于实现自动定位功能；

通信模块，通过gprs的方式把信息发送至两个管理平台。

进一步的，所述的联动模块包括：

排风模块，用以实现用户环境的气体排出；

或者

喷淋模块，用以实现用户环境的喷水；

或者

电控阀门，用以实现用户入户气体管道的关闭。

进一步的，所述的用户管理平台包括：

第一通信控制模块，用以接收可燃气体物联网探测器发送的巡检信息和报警信息，并根据报警信息执行系统维护设定的控制策略，得到对应的控制指令信息，然后把得到的控制指令信息发送至报警信息对应的联动模块；

第一信息维护模块，用来维护系统中安装的可燃气体物联网探测器以及联动模块的信息，以及联动模块与可燃气体物联网探测器之间的对应关系；

第一信息查询模块，利用电子地图及显示屏，查询并显示可燃气体物联网探测器以及联动模块的实时状态；

第一用户监控终端，用以登录用户管理平台，查询设定范围的系统运行记录。

短信报警及通知模块，用以发送报警信息及巡检信息至维护人员；

进一步的，所述的用户管理平台还包括：

第一安全控制模块，用以对通信数据进行加密。

进一步的，所述的设备管理平台包括：

第二通信控制模块，用以接收可燃气体物联网探测器发送的巡检信息和报警信息，并根据报警信息执行系统维护设定的控制策略，得到对应的控制指令信息，然后把得到的控制指令信息发送至报警信息对应的联动模块；

第二信息维护模块，用来维护系统中安装的可燃气体物联网探测器以及联动模块的信息，以及联动模块与可燃气体物联网探测器之间的对应关系；

第二信息查询模块，利用电子地图及显示屏，查询并显示可燃气体物联网探测器以及联动模块的实时状态；

第二用户监控终端，用以登录设备管理平台，查询设定范围的系统运行记录；

产品质量跟踪系统，用以查询设备安装地点、应用数据及维护记录。

进一步的，所述的设备管理平台还包括：

第二安全控制模块，用以对通信数据进行加密，当设备管理平台包含多家设备生产厂家时，给不同的设备生产厂家下发相应安全模块。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

1、用户管理平台和设备管理平台分别针对用户和设备进行交叉管理，一方面实现了对用户环境的气体监测报警，另一方面，实现了对于设备的状态监控，确保气体监测报警设备能够正常运行。与此同时，对于操作设备管理平台的燃气检测设备生产企业及喷淋、排风、阀门等物联网联动模块设备生产企业，使企业能够终生跟踪设备的运行状态，能够预测实效时间以便及时更换设备，能够根据设备运行情况作为产品召回的依据，还能为产品的升级换代提供最原始的数据。

2、预设了利用城市管理平台，也就是现在常说的智慧城市的“大脑”，获取整个城市的气体监测和设备检测状态，为以后智慧城市的数据管理预留了接口和渠道。

3、可燃气体物联网探测器采用双ip地址的移动通信方式，分别把采集的数据发送至用户管理平台和设备管理平台，满足双重管理的要求，系统利用物联网强大的处理能力，取消燃气报警控制器，把所有燃气探测器及排风、切断、喷淋等联动模块都定义为物联网的节点。取消了现有系统普遍采用的两线制、四线制等有线连接方式，数据经过系统加密后通过移动通信的方式传输。大大简化了系统的安装维护方式，减小了安装、线路损坏带来的各种不利影响。

4、用户管理平台和设备管理平台设置的安全模块，和可燃气体物联网探测器的加密芯片对接，实现了数据获取的私密性，对于操作用户管理平台的燃气企业，解决了安全通信问题，实现了系统的实时监控功能，大大提高了整个系统的有效性和安全性，对于使用设备管理平台的燃气检测设备生产企业及喷淋、排风、阀门等物联网联动模块设备生产企业，可以满足多家企业分别获取自身信息的需要。

附图说明

图1是本发明的系统原理图；

图2是本发明实施例中燃气企业管理平台的系统原理图；

图3是本发明实施例中燃气检测设备生产企业管理平台的系统原理图；

图4是本发明实施例中可燃气体物联网探测器的电路原理图；

图5是本发明实施例所述系统的实现原理图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种工业及商业用途燃气报警物联网系统，所述的系统包括用户、用户管理平台、设备管理平台。

所述的用户，用以提供可燃气体物联网探测器及联动模块的安装环境。对于家庭用户来说，整个管理体系自下而上依次为家庭—社区—区县—市。对于工厂用户来说，整个管理体系自下而上依次为房间—楼栋—厂区—区县—市。其中的家庭用户，也包含了商铺性质的企业用户。

所述的用户管理平台，以用户为监测主体，针对用户所使用的可燃气体物联网探测器及联动模块，获取可燃气体物联网探测器的报警信息并控制联动模块动作。在实际应用中，管理用户的管理平台，实际上就是各个城市的燃气公司，因此将用户管理平台命名为燃气企业管理平台。

所述的设备管理平台，以可燃气体物联网探测器及联动模块为监测主体，获取可燃气体物联网探测器及联动模块的设备状态信息。在实际应用中，管理设备的管理平台，实际上就是生产设备的厂家，因此将设备管理平台命名为燃气检测设备生产企业管理平台。

需要注意的是，由于目前每个用户使用的设备，可能来自于不同的生产厂家，各个生产厂家可以通过燃气检测设备生产企业管理平台，采集自家生产设备的信息。在实际应用中，每个生产厂家可以自建一个燃气检测设备生产企业管理平台，也可以多个生产厂家合建一个燃气检测设备生产企业管理平台。

燃气检测设备生产企业管理平台的系统数据，可以上传至智慧城市及大数据平台，为智慧城市的提供详细的燃气安全信息。这里的智慧城市及大数据平台，指的就是城市管理平台。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实际的实施例来阐述。

燃气企业管理平台，用来接收可燃气体物联网探测器发送的信息，进行分析处理，并把控制指令发送至相应的阀门、排风、喷淋等物联网联动模块，使其执行相应控制动作，用电子地图机及屏幕等方式实时监控设备运行状态。

燃气企业管理平台的构成和功能分别如图2和图5所示，包括：

1)信息维护模块，包括设备信息维护，用来维护系统中安装的可燃气体物联网探测器以及联动模块的信息，如设备编号、设备类型、设备安装地址等；控制策略维护，用来维护通风、喷淋、阀门等联动模块与探测器之间的对应关系，即当探测器产生报警信号时，那些联动模块会产生动作；用户终端维护，维护连接系统的终端电脑及操作人员信息，维护终端的查询信息范围。

2)通信控制模块，包括设备信息接收，用来接收可燃气体物联网探测器发送的巡检信息和报警信息，接收通风、喷淋、阀门等联动模块发送的执行状态信息，接收的信息保存在系统数据库中；闭环控制策略，根据采集到的可燃气体物联网探测器发送来的报警信息，通过执行系统维护设定的控制策略，得到对应的控制指令信息；控制信息发送，把系统运算的到的控制指令信息，发送至指定的通风、喷淋、阀门等联动模块，由联动模块执行相应的动作。

3)信息查询模块，包括：电子地图监控，在电子地图上直观显示燃气公司管理的可燃气体物联网探测器的运行状态，包括设备编号、采样气体浓度、电池工作电压、工作状态、安装位置等；大屏幕监控，利用led大屏幕，通过文字、语言等方式实时显示系统的巡检及报警信息，以便工作人员及时发现故障，及时处理；动作执行查询，查询通风、喷淋、阀门等联动模块的动作执行状态；信息查询统计，操作人员通过系统软件，查询统计系统的各种数据。

4)短信报警及通知，维护短信接收人员及接收范围，当系统接收到可燃气体物联网探测器发送的报警信息，根据系统设定，自动发送短信给指定的接收人员及时处理，每天的设备巡检信息，也能够经汇总后短信发送至指定管理人员。

5)用户监控终端，管理人员或授权的操作人员通过连接在网络上的电脑登录系统，查询设定范围的系统运行记录；系统可以进一步扩展手机app接口，实现移动办公。

6)安全控制模块，对通信数据进行加密的安全控制模块，不同生产企业生产的设备，通过安装系统下发的安全模块，可以进入系统。通过这种方式，既保证了系统的安全性，又使系统具有开放性。

燃气检测设备生产企业管理平台，用来接收可燃气体物联网探测器发送的信息，进行分析处理，并把控制指令发送至相应的阀门、排风、喷淋等物联网联动模块，使其执行相应控制动作，接收的信息实现产品质量跟踪功能，接收的信息上传至智慧城市及大数据平台，也就是城市管理平台。

燃气检测设备生产企业管理平台的构成和功能分别如图3和图5所示，包括：

1)信息维护模块，包括设备信息维护，用来维护系统中安装的可燃气体物联网探测器以及联动模块的信息，如设备编号、设备类型、设备安装地址等；控制策略维护，用来维护通风、喷淋、阀门等联动模块与探测器之间的对应关系，即当探测器产生报警信号时，那些联动模块会产生动作；用户终端维护，维护连接系统的终端电脑及操作人员信息，维护终端的查询信息范围。

2)通信控制模块，包括设备信息接收，用来接收可燃气体物联网探测器发送的巡检信息和报警信息，接收通风、喷淋、阀门等联动模块发送的执行状态信息，接收的信息保存在系统数据库中；闭环控制策略，根据采集到的可燃气体物联网探测器发送来的报警信息，通过执行系统维护设定的控制策略，得到对应的控制指令信息；控制信息发送，把系统运算的到的控制指令信息，发送至指定的通风、喷淋、阀门等联动模块，由联动模块执行相应的动作。

3)产品质量跟踪系统，包括：产品安装地点查询，可燃气体物联网探测器电路内部具有gps功能，能够实现自主定位，通过系统可以准确查询到企业生产的设备的安装地点；应用数据查询，查询企业生产的可燃气体物联网探测器的运行数据，这些数据使企业能够终生跟踪设备的运行状态，能够预测实效时间以便及时更换设备，能够根据设备运行情况作为产品召回的依据，还能为产品的升级换代提供最原始的数据；设备维护查询，查询设备的安装、维护、维修等记录。

4)信息查询模块，操作人员通过系统软件，查询统计系统的各种数据。用户监控终端，管理人员或授权的操作人员通过连接在网络上的电脑登录系统，查询设定范围的系统运行记录。

5)安全控制模块，对通信数据进行加密的安全控制模块，不同生产企业生产的设备，通过安装系统下发的安全模块，可以进入系统。通过这种方式，既保证了系统的安全性，又使系统具有开放性。

6)用户监控终端，管理人员或授权的操作人员通过连接在网络上的电脑登录系统，查询设定范围的系统运行记录。

由于存在两个管理平台，为了满足同时向两个平台发送数据的要求，系统采用双ip地址的通信方式，可燃气体物联网探测器通过移动通信的方式，分别把采集的数据发送至燃气企业及燃气检测设备生产企业。

针对双路ip地址的通信方式，根据可燃气体物联网探测器的管理方式，具有以下两种情况：

1)可燃气体物联网探测器的安装使用由燃气公司管理，目前系统的使用大多数是这种情况,系统中设备的控制由燃气企业管理平台实现。这部分设备自动向两个ip发送信息，第一路发送至燃气企业管理平台的ip地址，由燃气企业实现控制策略，由燃气企业控制通风、喷淋、阀门等关联模块的通断；第二路发送至设备生产企业的ip地址，设备生产企业仅采集设备的工作数据，不对关联模块进行控制。设备生产企业采集的设备运行数据，主要用于产品质量跟踪及上传至智慧城市及大数据平台。

2)可燃气体物联网探测器安装不具备建设管理系统平台的能力的小型的工商业用户，这部分设备的控制由设备生产企业代为管理。设备生产企业为工商业用户提供服务。这种情况，可燃气体物联网探测器的通信只需要发送至设备生产企业管理平台一个ip地址，系统收到设备发送的数据后，经过控制策略，向关联模块发送控制指令。设备生产企业采集的设备运行数据，同时也用于产品质量跟踪及上传至智慧城市及大数据平台。

在整个系统中，用户所使用的可燃气体物联网探测器，用来自动探测空气中可燃气体浓度，根据系统设置的报警参数，进行报警，并自动通过加密处理，通过移动通信的方式，自动向系统管理平台发出报警信号。

为了实现上述需求，发明人设计了一种具体的电路结构，如图4所示，图中的芯片型号及其功能如下：

1)处理器(zk)选用st公司tms32f103，实现整个电路的中央控制，包括采集气体浓度、完成数据分析计算、数据加密、数据传输等功能。

2)电路采用符合防爆标准的3.6v锂电池供电，电源部分电路(dy)经处理后，分别产生3.3v、0.9v、0.2v等几路直流电压，提供给电路中各部分使用。

3)存储器电路(cc)采用at24c32芯片，自动保存记录采集的浓度信息。

4)加密芯片(jm)采用dm2016芯片，对数据进行硬件加密处理。

5)可燃气体传感器(cgq)采用tgs3870传感器，具有体积小、微功耗、灵敏度高、寿命长等特点。

6)温度传感器(wd)采用ds18b20微功耗芯片，实现气体传感器的温度补偿。

7)定位模块(gps)选用移远公司的l70模块，实现自动定位功能。

8)通信模块(tx)采用移远公司的m35，通过gprs的方式把信息发送至管理系统。

整个传感器实现功能的原理为：

设备采用微功耗可燃气体传感器，经过微功耗设计，通过内置锂电池供电，代替现有设备的线路供电的方式；通过移动通信模块进行信息传输，代替现有设备的有线传输方式；通信数据经过信息安全模块进行数据加密；通信数据直接发送至系统管理平台，代替现有系统的采集器方式。通信数据通过双路ip地址，分别发送至燃气检测设备生产企业管理平台和燃气企业管理平台。

尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。