基于物联网技术的煤气自动监控系统

第32卷第7期煤炭技Vol.32,No.072013年7期CoalTechnologyJuly,2013基于物联网技术的煤气自动监控系统莫振（柳州铁道职业技术学院，广西柳州545007）摘要:煤气等天然气的使用给人们生活带来了便利，改善了生活环境。但煤气的过度使用会带来能源的浪费，而煤气泄漏具有很大的危害性，因此对煤气的使用和泄漏实时精确监控是十分必要且非常重要的。文章介绍基于物联网技术的煤气自动监控系统，可对煤气的使用和泄露进行实时检测、监控和报警，实现自动开启和关闭煤气管道阀门，可广泛作为智能报警器及监控系统使用。关键词:物联网技术；煤气泄漏；GPRS；蓝牙；自动监控中图分类号:TP271.5文献标识码:A文章编号:1008-8725（2013）07-0173-03GasAutomaticMonitoringSystemBasedonInternetofThingsTechnologyMOZhen-dong（LiuzhouRailwayVocationalTechnicalCollege,Liuzhou545007,China）Abstract:ItisconvenienceforpeopleusingliquefiedgasinthereEverydaylife,andthelivingenvironmentisimproved.Buttheexcessiveuseofgaswillbeawasteofenergy.Andgasleakhasenormousdangers.Therefore,itisverynecessaryandimportanttotaccuratemonitortheuseofgasandgasleaktimely.ThispaperdescribestheautomaticgasmonitoringsystembasedonInternetofThingstechnology,whichcandetectandmonitortheuseofgasandgasleaktimely,andcanautomaticallyopenandclosethevalveofthegaspipes.Thesystemcanbewidelyusedasasmartalarmandmonitoringsysteminotherareas.Keywords:internetofthingstechnology;gasleak;GPRS;bluetooth;automaticmonitoring如图1所示，考虑到单片机具有体积小、功耗低、控0引言制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，选用单物联网是指通过各种信息传感设备,比如射频识别片机（AT89S51）作为核心控制器，用蓝牙通讯模块实现节点信息采集，当接收到的数据超过某一设定数值就输出（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息控制信号，控制阀门的开启或关闭，通过GPRS通讯模块传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，完成与终端系统的数据传输和接收。阀门的所有状态均实时采集各种需要的信息，以实现智能化识别、定位、追通过相应的开关信号和数字信号反馈给单片机，单片机踪、监控和管理的一种网络。随着我国对物联网技术和应对接收到的数据进行处理判断，并给出控制信号，同时通用系统开发的高度重视，物联网技术已经广泛应用到日过GPRS通讯模块把处理运行结果反馈给终端管理。终常生活中，成为了人们生活中不可缺少的一部分[1]。1设计背景端管理可以通过GPRS通讯模块，间接对单片机发出控制信号显示用于阀门的状态信息。LCD。煤气、液化气等天然气进入千家万户，为人们生活带来了很大的方便，使人们的生活质量得到显著地提高，生活环境也得到极大改善。但是，也带来了诸多的问题，比如忘记关闭燃气装置、天然气泄露，甚至发生火灾、爆炸和使人窒息死亡等严重事故。尤其在农村，因为煤气使用不当造成类似事故的发生率更高。为了解决这些问题，提高人们使用煤气的效率，改变传统的使用方法，把物联网技术应用到天然气自动监控系统中，真正地实现实时的检测、监控和跟踪，有效地自动开关燃气和控制燃气源，发生泄漏事故时能自动及时切断燃气源并报警，杜绝灾害事故发生。2硬件设计基于物联网技术的煤气自动监控系统由主机和多个节点组成。2.1总体框架图1主机设计方案2.2GPRS模块电路GPRS是通用分组无线业务的简称，是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势，不同的网络用户共享同一组GPRS信道，但只有当某一个用户需要发送或接收数据时才会占用信道资源。GPRS模块与单片机间是通过串行口进行通信的，收稿日期:2012-09-06;修订日期:2013-01-18作者简介:莫振栋(1973-)，男，广西阳朔人，副教授，大学本科毕业，柳州铁道职业技术学院电子工程系主任，从事铁道信号自动控制与电子技术专业教学工作，主要研究方向为电子与自动化技术应用。·174·煤炭技第32卷通信速率最快可以达到115200b/s。模块与控制器间的信。比如，某节点的传感器检测到水已经烧开，则发出通信通过AT命令集实现。提示音，同时通过蓝牙把相关的信息发送到主机，主机2.3蓝牙通讯模块根据信息的情况及时关断煤气阀门，达到环保节能的蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的目的。还可以检测煤气是否有泄露，如果检测到煤气泄无线电技术，能在包括移动电话、PDA、相关外部设备露，也及时地关断煤气阀门，防止事故的发生。之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术能够有效地简3.2GPRS通讯模块编程化移动通信终端设备之间的通信，也可以成功地简化GPRS模块串行口驱动层实现打开串口、关闭串设备与Internet之间的通信，使数据传输变得更加迅速口、读串口数据、写串口数据等函数。然后，在这些串口高效。蓝牙支持点对点及对多点通信，工作在全球通用函数的基础上编写GPRS模块的驱动函数。单片机通的2.4GHz频段，速率为1Mbps，采用时分双工传输方过串行口控制GPRS模块，进行拨号、设置等操作[4]。式实现全双工传输。控制的方法是使用AT命令进行拨号，在拨号成功2.4温湿度检测电路连接后，GGSN会返回一个PAPREQ数据帧。首先发数字式温湿度传感器SHT11采用CMOSens技术，送一个空LCPREQ帧，以强迫进行协议协商阶段。随将温湿传感器、信号放大调理、A/D转换、二线串行接后，GGSN发送LCP设置帧，拒绝所有的设置并请求验口全部集成于1个芯片内，无需外围器件，具有高度的证模式。GGSN选择CHAP或PAP方式验证，只接受可靠性和长时间的稳定性。测量的原理是利用2只传PAP方式。然后，进行PAP验证用户名和密码过程，在感器分别采集温度和温度信号，经过放大后，分别送至GPRS中用户名与密码都为空，如果成功，GGSN会返A/D转换器进行模数转换、校准和纠错，最后通过二线回IPCP报文分配动态IP地址。此时，就完成了与串行接口将数据送至单片机中[2]。GGSN的协商过程。协商完成后进入IP数据报通信阶2.5MQ2燃气检测电路[3]段。单片机向GGSN发送的所有包含IP报文的PPP报MQ-2型气体传感器用于以氢气为主要成分的城文都会被传送给Internet网中相应的IP地址；而远端市煤气、天然气、液化石油气的测量，而且抗干扰能力所有向单片机IP地址发送的报文也都会经GPRS网强，水蒸气、烟等干扰气体对它的影响小。其运算放大传送到单片机上，从而完成单片机与远程主机通过互电路原理如图2所示。传感器有3个引脚，具有极好的联网的数据传输。感应特性。使用时将端子1接5V电源正极，端子3接3.3蓝牙通讯模块编程5V电源负极。端子2接运算放大器的输入端，进行信蓝牙模块的测试设置在串口调试软件中进行。号放大后接入A/D转换器。（1）测试通讯指令：AT返回OK（2）更改蓝牙串口通讯波特率指令：发送AT+BAUDX返回OKY（3）更改蓝牙名称指令：发送AT+NAMEname返回OKsetname其中：参数name是所要设置的当前名称，即蓝牙被搜索到的名称，20个字符以内。参数可以掉电保护，图2MQ2运算放大电路原理图只需修改一次。2.6煤气阀门控制模块（4）更改蓝牙配对密码返回OKsetpinZCM煤气电磁阀具有结构简单流量大，寿命长，指令：发送AT+PINxxxx、其中：参数xxxx是所要设置的配对密码，占4个字节。安全可靠等优点适用于城市煤气液化石油气天然。、、3.4手机远程控制气等多种燃烧介质管路作二位式通断切换。根据断电时所处开关状态的不同可分为常闭电磁阀和常开电磁远程手机用户可以发送短信至主机，对燃气进行阀常闭电磁阀，断电常位时，靠衔铁自重密封弹簧及控制操作与检测。无论身在何处，只要有GPRS网络存。、介质压力将阀口封住，切断了被控介质的流道。电磁线在、能实现短信通信的地方，就如同坐在家里一样可直圈通电后，电磁阀克服衔铁自重及密封弹簧、介质压力接对煤气监控系统进行控制，实现真正的远程控制。远的作用力将活动铁芯连同阀口密封垫吸上，打开阀口，程计算机用户及手持设备可以通过互联网发送控制或被控介质便可流通。常开电磁阀断电时，电磁吸力等于检测指令至主机，对燃气阀门进行控制操作与检测，真零，在弹簧的作用下把动铁芯阀杆向上提起，阀门打正实现远程网络控制。、系统测试开，介质流通。当通电时由于吸力作用动铁芯下移，推4动阀杆，阀门关闭，介质断止。4.1测试方法3软件设计（1）将煤气阀接到煤气罐上，接通电源。将节点安3.1设计思路装到开水壶上，然后开启煤气阀门，点火烧水，测试水主机蓝牙模块开始处于接收状态，节点处于发送烧开的时候，煤气阀门能否自动关闭，LCD显示数据是状态通过终端设备（比如手机）上的监测管理系统输否正确。同时测试手机是否能收到相关信息。。（2）将煤气阀接到煤气罐上，接通电源。在煤气泄入相应的信息后，主机可以从GPRS模块接收信息，然后按照信息内容切换到相应状态，比如可以设置阀门露的情况下，测试煤气阀门能否自动关闭，LCD显示数开启的时间和关闭的时间同时，单片机检测阀门状态据是否正确。同时测试手机是否能收到相关信息。。4.2测试结果或状态改变的信息，通过GPRS模块反馈到指定的终端当其它节点上电开启时，蓝牙模块就自动与主机上监测系统工作于上述2种状态下，测试结果分别。的蓝牙模块进行配对并连接，连接后可以进行相互通如表1和表2所示。第32卷第7期煤炭技Vol.32,No.072013年7期CoalTechnologyJuly,2013有线调度通讯系统在煤矿中的改造研究王运成（聊城大学东昌学院，山东聊城252000）摘要:现代化煤矿生产要求通讯系统现代化，机动、灵活、可靠、安全的调度通讯系统，是维持煤矿各生产环节协调运转，实现高效率生产的重要保证。鉴于此，文章概述了煤矿生产的特点，明确了实施煤矿有线调度通讯系统改造的意义，并提出有线调度通讯系统在煤矿中的改造方案，意在为煤矿通讯系统的实际改造提供借鉴与支持。关键词:有线调度通讯系统；煤矿；改造方案；分析中图分类号:TD65+5文献标识码:A文章编号:1008-8725（2013）07-0175-03RenovationResearchonCableSchedulingCommunicationSysteminCoalMineWANGYun-cheng（DongchangCollege,LiaochengUniversity,Liaocheng252000,China）Abstract:Moderncoalmineproductionrequirementcommunicationsystemmodernization,motor,flexible,reliable,safeschedulingcommunicationsystem,itisthemaintenancecoaleachproductionlinktothecoordination,reali