有害气体检测与报警系统设计

东华理工大学毕业设计（论文）有害气体检测与报警系统设计李迪1毕业论文(设计)毕业论文题目：有害气体检测与报警系统设计学院：机械与电子工程学院姓名：李迪学号：0861103指导老师：朱兆优东华理工大学毕业设计（论文）有害气体检测与报警系统设计李迪2有害气体检测与报警系统设计摘要本文设计了一种对环境中ＣＯ浓度进行实时数据采集和处理，并能在浓度超标时报警的电路。该电路通过单片机实现其控制功能。整个报警电路由四大部分组成：采集模块、放大模块、模数转换模块、单片机。报警器的主要工作流程为：用两类传感器（气体传感器和温度传感器）将所需的模拟信号采集放大后传送给A/D转换器，再经模数转换后给将数字信号传送至8051单片机，然后通过单片机内部的数据处理，判断是否需要启动蜂鸣器进行报警，预防恶性事故发生。该系统详细介绍了系统实现的硬件、软件、数据库设计以及远程控制结构。该报警器广泛应用于居民家庭和企事业单位，从而大大降低由ＣＯ所引起的中毒、火灾、爆炸等事故的发生率，保障了人们的生命和财产安全，具有重要的实用价值。【关键词】：可燃气体、报警器、单片机、数据采集与记录、浓度测量东华理工大学毕业设计（论文）有害气体检测与报警系统设计李迪3DesignandimplementationofintelligentflammablegasleakagedetectionalarmsystemAbstractInthisdissertation,anelectriccircuitisdesignedtocollectandprocessthedataofＣＯdensity,andthealarmissentoutwhenthedensitybeyondthecriticalvalue.Thecontrolfunctionoftheelectriccircuitiscomplishedbyamicrocontroller.Thewholeelectriccircuitofalarmiscomposedbyfourparts:dataacquisitionmodule,dataenlargemodule,A/Dmoduleandmicrocontroller.Thetechnologicalprocessofthealarmisasfollows:Theanaloguesignalsarecollectedbytwokindsoftransducers,andthenthesignalsaretransmittedtotheADCafterenlargement.ThedatasignalsaretransmittedbyADCtothe8051microcontroller.Thejudgmentofthebuzzeralarmismadeafterthefataprocessedby8051.Mainworkinthisdissertationis:completingthechoiceofthemachines,thedesignoftheconnectionandthedevelopmentoftheprocedurefordataprocessing,realizingtheautomaticallymonitorＣＯdensity.Asaresultitcanpreventfatalaccidents.ItdesignedwithvisualBasciand8051microcontroller,andthedesignof东华理工大学毕业设计（论文）有害气体检测与报警系统设计李迪4hardware,software,databaseanddistancecontrollofthissystemareputforward.Theannunciatorcanbewidelyusedinfamiliesandcompanies.Theoccurrenceratesoftheaccidentssuchaspoisoningfire,burst,etcaredeeplyreduced.Tthasanimportantandpraticalvalue.[keywords]:combustiblegas;annunciator;dataprocessing;microcontroller;densitymeasurement;detection;alarm;distancecontrol东华理工大学毕业设计（论文）有害气体检测与报警系统设计李迪5目录1绪论.........................................61.1本课题的研究背景与意义...................................61.1.1研究的背景........................................61.1.2研究的意义........................................61.2报警器的结构与安装.......................................71.2.1报警器的构成与应用................................71.2.2报警器的布点......................................71.2.3报警器的安装......................................81.3可燃性气体报警仪国内外发展情况...........................92系统的功能模块与硬件结构.....................102.1系统的功能模块..........................................102.2系统的硬件结构..........................................112.2.1主控机............................................112.2.2模拟信号的数据采集................................122.2.3模拟信号的放大处理................................122.2.4从机及A/D转换电路................................132.2.5ADC5G14433与单片机的接口........................142.2.6数码显示电路......................................152.2.7系统报警系统的组成与程序代码......................182.2.8信号调理电路......................................213系统软件的总体设计...........................223.1系统流程设计............................................223.2数据库设计..............................................233.2.1数据库系统设计....................................233.2.2系统的实现........................................234远程温度数据采集控制.........................245结论.........................................25致谢............................................26参考文献........................................27东华理工大学毕业设计（论文）有害气体检测与报警系统设计李迪61绪论1.1本课题的研究背景与意义1.1.1研究的背景燃气(人工煤气、天然气、液化石油气)的普及，提高了生产效率、市民的生活质量，但在使用燃气的过程中，因燃气泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，因此安全使用燃气一直是燃气主管部门工作的重中之重。燃气泄漏报警器能有效监测环境中可燃气体或毒性气体(如CO)的浓度，一旦其浓度超出报警限定值，就能发出声光报警信号，并且能自动开启排风扇把燃气排出室外，甚至能通过联动装置自动切断燃气供应防止燃气继续泄漏，起到安全防范的作用。但报警器选用得是否合理，直接关系到其功能的充分发挥。该设计所研究的可燃性气体报警器正是应这种要求而开发的。从可燃性气体发展的整体角度来说，在石油化工生产过程中、实验室实验、教学设施、住宅等不可避免地存在着各种易燃易爆气体和有毒气体，这些气体一旦泄漏并积聚在周围环境中,将可能酿成火灾、爆炸或人身中毒等恶性事故。为了防患于未然,应采用性能可靠的气体检测器，连续监控工艺装置或储运设施环境中可燃气体和有毒气体的泄漏情况，及时发出报警以保证生产和人身安全。1.1.2研究的意义当前在石化行业HSE质量体系越来越受到重视，石油化工行业标准《石油化工可燃和有毒气体检测报警设计规范》即将上升为国家标准。在设计检测器时应充分考虑其安装位置的合理性，为以后的使用、维护、检定提供方便。根据检测现场的空气可能环流现象及空气流动的上升趋势，以及厂房的空气自然流动情况、通风通道等来综合推测，当发生大量泄漏时，根据可燃气体或有毒气体在平面上自然扩散的趋势方向，确定平面位置;再根据泄漏气体的密度并结合空气流动的方向，确定空间位置。报警器是否灵敏可靠关系到人身财产安全,因此报警器属于强制检定的计量器具。目前大多数报警器用户都使用汽油或液化气等超过以上高浓度的易挥发可燃气体对报警器进行检测,若报警即判断报警器正常。这样做虽然省缺了购买可燃气体标准物质的麻烦和费用,但实际上达不到保证安全的目的,从而形成重大安全隐患,东华理工大学毕业设计（论文）有害气体检测与报警系统设计李迪7有时还会造成报警器检测元件中毒。如果使用标准气体检测报警器,就能保证人身安全,同时杜绝报警器检测探头中毒现象。1.2报警器的结构与安装1.2.1报警器的构成与应用一、可燃气体检测报警器的构成和应用，可燃气体检测报警器由探测器与报警仪表构成,主要用于监测可燃气体产生、使用、储存的室内外危险场所的泄漏情况。当被测场所空气中存在可燃气体时,探测器将感知信号并传输到报警仪表,仪表即显示出可燃气体爆炸下限的百分比浓度值。当可燃气体浓度超过报警设定值时发出声光报警信号提示,值班人员采取安全措施,避免燃爆事故的发生。1.2.2报警器的布点二、固定安装式检测报警器的特点固定安装式检测报警器一经安装就位,它的监测范围就已确定。当需要监测一个三维空间且规模较大的工业生产装置时,仅有的少数几个监测点很难确保监测效果。因此，对于布点的疏密程度、上下高度以及与可能泄漏点的距离等都要考虑。报警器的布点安装不仅涉及到投资的合理性和可接受程度,还涉及到投资的切实效果和安全生产。1.2.3报警器的安装三、可燃气体检测报警器安装安装应用时应考虑以下几点：1.首先弄清所要监测的车间装置有哪些可能的泄漏点,并推算它们的泄漏压力,单位时间的可能泄漏量、泄漏方向等,并画出棋格形分布图,根据推测的严重程度分成A、B、C三个等级。2.根据所在场所的主导方向、空气可能的环流现象以及车间空气自然流动的趋势,推测当发生大量泄漏时,可燃气体在平面上的自然扩散趋势方向图。3.再根据泄漏气体的密度(大于或小于空气),并结合空气流动的上升趋势综合成泄漏流的立体流动趋势图。4.根据形成的本监测范围可燃气体泄漏的立体流动概念,就可在其流动的下游位置作出初始设点方案。东华理工大学毕业设计（论文）有害气体检测与报警系统设计李迪85.然后,再研究泄漏点的点泄漏状态:可能是微泄漏也可能是喷射状泄漏。如果是