室内煤气和天然气泄漏报警系统设计文献综述

 2022-11-25 04:11

1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写2000字左右的文献综述:

一、本课题研究背景及意义

当代社会,家家户户都已普及煤气和天然气的使用。由于煤气和天然气具有可燃性,长时间和不合理的使用会带来严重的安全隐患,由此引起的事故也层出不穷。实时监测室内燃气浓度,超过安全阈值时及时报警,成为遏制煤气和天然气泄漏造成人员伤亡及经济损失的主要手段。这一报警系统应涵盖气体检测、温度检测、声光报警等硬件电路,和配合电路采集数据并作出指示的控制软件。

目前市场上天然气报警存在以下问题:1、对天然气的检测不敏感或者检测到天然气泄漏并不能及时报警作出相应处理;2、对于天然气检测过于敏感,正常做饭烧水时难免会有少数天然气溢出,此时报警器就不停关阀报警严重影响生活效率;3、存在谎报误报的现象;4、功能简单。所以市面上的天然气泄漏检测报警器亟待于改进,从而才能更好地保障我们的生命财产安全,提高我们的生活质量。

报警器是通过检测空气中煤气和天然气泄漏而进行报警作业的,其核心元件是气敏传感器。气敏传感器是传感器的一种,将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号,根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息,从而可以进行检测、监控、报警。通过信号处理电路将有无气体泄漏两种状态转换成高低电平,系统的控制处理器采用较先进的stm32单片机,将此电平通过IO口送进单片机。单片机做出判断,指示报警系统工作。此外,为丰富功能,进一步保障家庭安全,可加入温度检测及显示模块,配合报警系统使用。

二、国内外研究现状

目前燃气报警器的使数字显示用较为普遍,一般安装在厨房,遇燃气泄漏时,报警器可发出声光报警或有,同时联动外部设备。有的报警器可自动开启排风扇,把燃气排出室外,有的报警器在报警时可自动关闭燃气阀门,以防燃气继续泄漏。

燃气报警器的核心是气体传感器,俗称“电子鼻”,当气体传感器遇到燃气时,传感器电阻随燃气浓度而变化,随之产生电信号,供燃气报警器后级线路处理,经电子线路处理变成浓度成比例变化的电压信号,由线性电路加以补偿,使信号线性化,经微机处理、逻辑分析,输出各种控制信号。当燃气浓度达到报警阈值时,燃气报警器发出声光报警信号并可显示燃气浓度或启动外部联运设备(如排风扇、电磁阀)。

目前按照气敏特性划分,气体传感器主要分为:半导体型、催化燃烧型和电化学型。半导体传感器是利用一种金属氧化物薄膜制成的阻抗器件,其电阻随着气体含量不同而发生变化。自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来,半导体气体传感器已经成为当今应用比较普遍的一类气体传感器。半导体传感器制造简单,成本低廉,不足之处体现在必须在高温通电的状态下工作,对气体或气味的选择性差,元件参数分散、稳定性不理想、功率高等方面。目前,国内使用的家庭燃气泄漏报警器超过90%选用半导体传感器,虽然购买成本低廉,但厨房内的油烟蒸汽以及湿温度的变化产生的误报会给使用者带来极大的困扰和不便。

对于气体探测器在安装现场对气体泄漏的感应能力,根据《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》SH 3063-1999第301条,通常以各种气体爆炸下限的25%以下为报警浓度。根据《家用燃气泄漏报警器》CJ 3057-1996第41条,天然气的报警体积分数为0.1%~0.5%,人工煤气的报警体积分数为0.1%~0.5%。当可燃气体浓度低于爆炸下限时(可燃气体不足)或高于爆炸上限(氧气不足)时都不会发生爆炸,不同的可燃气体的爆炸下限和爆炸上限各不相同。根据相关规范,现有燃气报警系统的设计中均设定可燃气体的体积分数在爆炸下限的20%~25%(或以下)和50%时发出警报。这里,爆炸下限的20%~50%时报警成为低限报警,而爆炸下限的50%时报警称为高限报警。

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