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智能化可燃气体报警系统设计
摘要：设计一种可燃气体报警系统，它是一种新型天然气传感器测试系统，能够实时检测显示空气中天然气的浓度，并能连锁控制相关阀门及排气装置等，同时系统具有自检功能。
关键词：可燃气体 ；连锁控制；自检功能
引言
近年来，人们生活水平得到了提高，可燃气体作为清洁能源，在日常生活中得到了广泛的应用。但由于可燃气体具有高度的易燃性，同时也是一种窒息剂，由于使用不当或疏于管理等，将会给我们的生活及生产带来及其严重的危害。因此研制一种可燃气体报警系统尤为重要，然而目前一般的天然气报警器功能单一，或是手动复位阀门系统，性能稳定性低，而大型的监控系统有价格不菲，需专门的技术人员来管理，不适用于中型企业或家庭。基于天然气检测系统的这种使用现状，因此研究一种性能稳定、性价比高、能准确检测可燃性气体、实现连锁控制的报警控制系统具有十分重要的意义。本文设计一种智能天然气监控系统，实现了气体浓度检测，排气装置及电磁阀控制的一个连锁过程，能够实现参数的设定，实现了控制过程的可视化。
2、可燃气体报警整体设计框图
可燃气体报警系统整体设计框图如图1所示，主控制器由不间断电源UPS供电。当空气中的可燃气体浓度达到或超过设定值时，一般设定高限为20%LEL，高高限为40%LEL，检测电路即产生与空气中被测气体浓度成线性关系的“气——电”信号，再对该信号（模拟信号）进行分析处理，通过A/D转化变为数字信号传至控制器。最后由单片机驱动LED数码管触摸屏的彩色液晶显示屏，显示气体浓度值，最后由蜂鸣器完成报警过程。经延时、判断，确认为事故泄漏后，发出声光报警，启动应急处理程序，关闭燃气管道电磁阀，切断进口气源，启动通风换气设备（轴流风机）进行排气。当气体浓度降低到安全点后，关闭通风换气设备，停止报警，打开气体管道电磁阀，达到安全保护目的。 并且系统具有自诊断功能，若检测到气敏元件损坏，系统关闭阀门，并启动故障报警信号，黄色报警灯闪亮，提示用户更换气敏传感器。并考虑了要实现现场气体浓度显示，超限预警及自动处理等功能。
检测电路 报警电路
气敏元件自检电路
手动控制电路
单片机电路
声报警电路
光报警电路
气敏元件损坏
光报警电路
阀门开放装置
及驱动电路
应急处理电路
图1报警系统的整体设计框图
3、可燃气体报警器设计
可燃气体报警器设计框图如图2所示。当环境中有可燃气体存在时，传感器将会产生一定的电压变化ΔV，考虑到安装的需要，处理器与可燃气体传感器会有一段距离，所以将电压信号ΔV转化成4~20mA电流信号，为保证检测到的信号有较远的传输距离，此电流通过采样电阻，最后通过A/D转化电路，将模拟信号转化为数字信号，通过数码显示管显示出来。
数 码 管
显 示
A/D转化
电 路
采 样
电 路
气体传感器电压信号
转化为电流 信 号
图2可燃气体报警器设计框图
4、检测电路
可燃气体报警系统中的核心元件是传感器，其信号检测结构图如图3所示。在初次使用时，对传感器需进行调零，以便使数码管显示的气体浓度为0%，当环境中
存在可燃气体时，差分放大电路将传感器生成的电压信号ΔV转化为4~20m