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【孚谷学术】物联网下餐饮行业的可燃气体测控技术研究,艾亮东先生等在《中国高新科技》发表论文

2023年2月,艾亮东先生与艾文轩先生在***刊物《中国高新科技》2023年第三期上共同发表《物联网下餐饮行业的可燃气体测控技术研究》。文章设计了基于物联网技术的可燃气体监测系统。该系统以ATmega128为控制核心,利用可燃气体报警器采集现场可燃气体数据,其核心器件为可燃气体探测器,为保证系统各节点间稳定通信,选用CC2530作为RF无线通信模块,集成NB、蓝牙、5G、 WiFi通信模块,可适应餐厅复杂多变的工作场景。


前言

《中华人民共和国安全生产法》要求使用燃气的餐饮场所需配备可燃气体监测预警系统。长期以来民用燃气报警器的重要性没有引起足够重视,以半导体可燃气体探测器为核心的燃气报警器普及率较低。随着国内燃气安全重要性认知的提升,海湾安全、青鸟消防、海康威视、小米等巨头企业陆续推出相关燃气报警器及相关产品。目前国内可燃气体探测器产品在器件设计、制造工艺以及传感应用电路上需全面提升以满足新国标要求。餐厅配备了可燃气体测控系统后,如出现燃气泄漏,系统会及时给出警报提示,且可以自动中断燃气供应,有效避免发生爆炸、火灾等安全事故,防患于未。可燃气体探测器随着市场需求的激增以及技术要求的提升将成为市场追逐的热点。


01 基于物联网的可燃气体

测控系统总体设计

1.1系统设计要求

     如图所示,按照国家制定的消防强制标准明确本系统的功能设计,预警功能为系统最主要功能,其系统要求消防网关中微处理器控制NB模组注册至消防监控中心,并控制气体传感器进行循环扫描,传感器实时将物理信号转换为电信号传回给消防网关微处理器,微处理器进行数值判断,若未超过则进入下一次循环,若超过则传感器LED灯闪烁红色并蜂鸣,消防网关启用声光报警,并通过通信模组向消防监控中心推送告警信息,消防监控中心收到告警信息后及时向移动智能终端下发消防警告,从而快速定位及排查火灾隐患。

1.2系统总体框架    

1.1.1消防节点

1.1.2消防网关

1.1.3移动终端

1.3火灾探测方案


02 系统硬件设计

2.1 可燃气体探测器设计

如表1所示,FG-100点型可燃气体探测器探测器可满足可燃气体探测现场声光报警提示,并实时显示监控现场可燃气体浓度,现场调试采用红外遥控式,无需开盖即可进行参数设置。

2.2 消防网关设计

2.3 移动终端硬件设计


03 软件设计

      在编写软件的过程中,为了尽可能缩短开发周期,采用模块化编程的思想,执行软件开发国家行业标准,遵循模块化独立和开放接口的原则。无线火灾传感器软件开发平台使用ATMEL 开发的AVRstudio,可免费下载。它包括AVRAssembler编译器、AVR Studio调试功能、AVR Prog系列、并行加载功能和JTAG ICE仿真等功能。

3.1无线传感器软件功能设计

3.1.1系统配置

3.1.2 接收信号

3.1.3数据处理

3.1.4故障自诊断

3.1.5睡眠系统

3.2消防网关软件功能设计

3.2.1系统方面

3.2.2数据方面

3.2.3错误处理


04 结语

     本系统可以检测餐饮场所现场环境温度、可燃气体浓度、明火等,并能自动判断火灾险情等级,自动给出预警,将预警数据并传输至119消防指挥中心服务器,采用NB/5G网络通信可有效提高系统抗毁能力,减少布线,实现远程信息共享,快速准确获取消防救援指示。与现有的传统火灾预警系统相比,整个系统具有探测精度高、稳定性好、成本低、易于开发等特点,满足了餐饮场所复杂多变环境下的可燃气体监测需求。但由于火灾环境的特殊性,可能存在火灾误报等问题,需将相差环境信息用于数据融合分析,以提高预警准确率。