天然气报警器原理以及功能优化
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摘 要：本文主要讲述了家庭天然气报警器的原理以及一些功能上的优化，使家庭天然气报警器更加智能化更能满足用户的需求。
关键词：远程控制;数据存储;报警滞后;优化功能
1 研究目的
迅猛发展的天然气行业在居民生活中占的比重越来越大，方便且经济的天然气很受用户的欢迎。 但是，随之而来的也有很多隐患，由于设备老化，用户操作不当引起的天然气爆炸事件时有发生。液化气罐使用不当，私接软管等都有可能造成燃气泄露，燃气达到一定浓度就有可能发生爆炸，若此时遇明火或者高温极易发生火灾爆炸，破坏力极大，严重威胁到居民的生活安全。
为了迎合市场的需求，天然气报警器逐渐进入了人们的视野，以其实用性及安全性占据了可观的市场。但是目前市场上的天然气报警器仍存在一些不足，报警形式单一、危险程度不同时报警方式相同，经常错误报警和报警滞后等，另外远程通信功能及数据储存功能以及火光报警功能尚不完善。本文研究的这款报警器极有力的解决了存在的这些问题。
2 原理
通过MQ系列气体传感器检测甲烷浓度，再通过A/D转换模块，将测到的数据转换为当前浓度，并通过液晶屏显示出来，当甲烷浓度超过安全浓度达到可能爆炸浓度的时候触发警报，并采取相应的急救措施。该报警器核心控制器件为单片机，外接wifi模块，摄像头以及火光检测传感器。
3 优化功能
当家里没有人或者只有移动不便的老人或懵懂的小孩时，天然气泄漏是很危险的，在不知不觉中造成了人员的伤亡以及财务的损伤。该报警器上的wifi模块，可与手机上的app进行远程交流，当浓度增长到危险范围时，通过与wifi模块相连接的手机app给用户发出警报信息。该报警器可以保留检测到的数据，将数据传至网络平台上，供以后的数据分析以及再利用。
甲烷在浓度到达一定高度的时候遇明火或者高温时就有可能发生火灾。若户主不在家中，甲烷燃烧或爆炸都是非常危险的，很有可能威胁到居民的生命财产安全。该火光检测传感器在检测到火光时，向单片机发送一个电平信号，同时触发声光报警模块，并向手机发送警告信息。为了减少错误报警情况的发生，户主可先通过手机调出报警器内部摄像头这段时间的视频拍摄内容，实时判断是否真实存在火情以及要不要报警，摄像头拍摄内容可同步存档到指定平台上也可通过u盘拷出，摄像头即使损坏该报警器也会将损坏之前的拍摄内容同步到网络平台上，为之后的调查提供宝贵的视频证据。
液晶屏主要显示最近几次不同时间点检测的甲烷浓度，并通过wifi模块同步至网上存储便于后期使用，也可通过u盘拷出，便于多次利用。
另外该报警器设置几个外部按钮。当报警器发生错误报警时，可外部强制重置。当之前数据出现错误或者想要采集新的数据欲对之前的数据进行清理也可进行数据重置。另外增加浓度等级设置，根据家庭的实时情况进行现场校准方便之后不同等级的报警系统的准确性。报警器正常工作时，是绿灯长亮状态，触发报警时红灯亮并一直闪烁，报警器内部出现故障的时候，红灯长亮。
4 报警形式
根据甲烷浓度的危险程度设置不同级别的报警功能，当泄露达到四级时，发出声光报警，红色指示灯连续闪烁，蜂鸣器发出响声，当泄露达到三级时，发出声光报警，与此同时开启外接设备排风扇低档位，将室内少量泄漏气体排出。泄露甲烷浓度达到二级时，在声光报警的基础上排风扇开到最高档尽量快速降低室内甲烷浓度。泄漏甲烷浓度到一级及以上时在以上措施基础上开启远程报警，通过手机app推送或者短信的方式提醒户主。以上的急救措施会一直运行持续到浓度达到安全浓度或者外界强制关闭。
5 数据处理
现在市场上很多天然气报警器功能还不够完善，经常会出现莫名奇妙报警的情况，很有可能是天然气突然开关或者其他特别情况造成的浓度一瞬间的超过安全线，触发了声光报警，长此以往，居民对天然气报警器的信任度会大大下降。所以要将气体传感器的数据经过滤波等有效处理使数据稳定，并且相邻几次抽样结果均超过安全线时触发报警，提高报警器的准确性。
除了错误报警，报警滞后也是一个尚未解决的问题。厨房里的报警器也有可能是油烟附着在传感器表面导致传感器敏感度下降，所以日常使用传感器时要注意清理保持其表面的洁净，并且在报警器购买回来后根据安装场所的情况进行现场校准保证其准确性。另外就是数据处理，传感器延时等内部原因导致的报警滞后，当浓度到达危险浓度的时候才开始报警及采取急救措施，很有可能悲剧就在这个时间段内发生，所以预报警处理还是很重要的，在传感器检测到甲烷浓度长时间以较快速度一直呈增长趋势但未到达危险浓度线的话，触发预报警系统，进行声光报警以及远程通信报警，用户可通过摄像头捕捉到的图像判断或者调出当前时段的浓度数据进行实时监控将危险扼杀在摇篮中。
6 结束语
现在天然气几乎普及到每家每户，但天然气安全使用意识是很多人现在都不具备的。天然气报警器也应该越来越智能化，本文研究的天然气报警器集测量浓度，存储数据，传输数据，报警于一身，很大程度上减少了人力的使用，而且操作简单便于普及。
参考文献：
[1]乔玉灯，彭军.智慧天然气报警装置[J].电子技术，2018（01）.
[2]张琪.接触式燃气报警器报警濃度滞后性影响因素的研究[D].山东：山东建筑大学，2018.
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