一氧化碳智能监测及预警系统

1.本实用新型属于有害气体监测预警技术领域，特别涉及一氧化碳智能监测及预警系统。


背景技术：

2.一氧化碳报警器的主要原理是通过一氧化碳传感器感应空气中一氧化碳气体的浓度并转换成电信号，然后将电信号与阈值进行比较，判断是否一氧化碳超标，其中电信号的大小跟一氧化碳的浓度有关。现有一氧化碳报警器按使用场合可分为家庭用一氧化碳报警器和工业用一氧化碳报警器；按使用方式可分为壁挂/固定式一氧化碳报警器和便携式一氧化碳报警器；按所使用的传感器来分类，分为半导体一氧化碳报警器、电化学一氧化碳报警器、红外一氧化碳检测仪等。从测量灵敏度、精度、稳定性、抗交叉气体干扰来说，性能最好的是红外一氧化碳检测仪，但比较昂贵适合实验室使用，民用的一般为半导体和电化学的一氧化碳报警器。
3.现有一氧化碳报警设备主要是利用传感器检测环境中的一氧化碳浓度，当浓度标超标时，激活所连接的蜂鸣器，从而发出声音报警。报警方式和标准单一，对于突发的一氧化碳浓度超标事件无法提供更多的、更有效的智能化报警方式，如不能自动进行通风、远程报警等。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一氧化碳智能监测及预警系统，具备多种报警判断依据和报警方式，触发一氧化碳报警后，通风扇会自动开启，且保持持续的通风换气，实现了对警报的主动处理，且能够对通风扇是否正常工作进行检测。
5.本实用新型采用的技术方案是：一氧化碳智能监测及预警系统，包括一氧化碳传感器、控制模块、报警模块、通讯模块、微处理模块、蓝牙模块、通风扇和检测模块，所述控制模块分别与一氧化碳传感器、报警模块和通讯模块连接，所述通讯模块与蓝牙模块采用蓝牙信号通讯，所述微处理模块分别与蓝牙模块、通风扇和检测模块连接，所述检测模块设置于所述通风扇旁，用于检测所述通风扇是否正常工作。
6.进一步的，所述检测模块用于检测所述通风扇的扇叶是否转动。
7.进一步的，所述检测模块包括光敏传感器和槽型光耦，所述光敏传感器与所述槽型光耦连接，所述槽型光耦设置于所述通风扇的扇叶旁。
8.进一步的，所述通讯模块包括蓝牙子模块、wi-fi子模块和短信子模块。
9.进一步的，所述控制模块上集成有浓度连续增长预报警子模块，所述浓度连续增长预报警子模块用于在一氧化碳浓度连续多次增长时触发预报警。
10.进一步的，所述控制模块上预留有多个传感器接口，所述传感器接口用于连接一氧化碳传感器除外的其它传感器。
11.进一步的，所述报警模块包括led灯和蜂鸣器。
12.工作原理：
13.1.报警与自动警情处置相结合
14.本系统提供了智能的通风换气功能，在控制模块发出报警信号的同时，也向微处理模块发送启动信号，通风扇会自动开启，且保持持续的通风换气。并且微处理模块通过蓝牙与控制模块进行数据联通，避免了网络波动或停电带来的影响。设备上也可预留有线连接的接口，当换气窗与探测点接近时也可选择有线连接。
15.2.增加系统智能自检功能
16.本系统提供了系统智能自检功能，系统会定期检测内部元件的工作状态，各模块之间的联通状态，并且这些自检信息都会同步至远程监控模块的web界面，以助于第三方向用户提供设备支持。一氧化碳传感器、各模块及连通状态的自检依靠现有程序能够轻易实现。本系统重点设计了检测模块，通过检测通风扇扇叶能否正常转动，来实现排风扇的自检。
17.3.多种报警方式相结合
18.本系统在保留现有方案中的声音及led灯闪烁报警的同时，加装了wi-fi子模块和短信子模块，新增了两种报警途径，以保证报警信息的有效传达。
19.(1)web端远程监控功能：第三方(如居委会)提供一个远程监控及报警的平台，控制模块可以将一氧化碳传感器采集到的数据信息通过wi-fi子模块，经由以太网传输到远程监控及报警的平台。在该web平台，值班人员可以实时查看各用户家中的一氧化碳浓度数据，当数值超标web端会控制电脑发出报警信号提醒值班人员注意，以便于值班人员对陷入危险的用户，提供来自第三方的外界帮助。
20.(2)短信报警功能：本系统使用了短信子模块，具备向外发送短信通知的功能。当一氧化碳浓度超标，报警信号产生时，系统会自动向所设定好的值班人员、第三方援助机构及对应用户等发送通知短信，确保多方收到报警信号，以应对危险。
21.4.智能化的警报判断依据
22.本系统对单一的浓度超标报警标准进行了完善和优化。
23.(1)超限报警：当探测到的co实时浓度与系统提前设置的阈限相比较，当浓度超过阈限时，控制模块会向报警模块发送报警指令，同时向微处理模块发送通风开启命令。
24.(2)浓度线性增长报警：浓度连续增长预报警子模块对co传感器收集到的数据加以处理，当发现co浓度连续多次的增长时，且co浓度达到线性危险值但未超过阈值时，控制模块开始向报警模块发出预警，并向微处理模块发送相应的指令，起到将危险化解在萌芽状态。
25.5.模块化设计便于功能扩展
26.本系统在控制模块上为常用的传感器预留有多个对应的传感器接口，当用户需要选装其他功能时，只需购置单独传感器模块，即插即用，可实现功能的多样化，也有利于成本控制。
27.与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：
28.(1)本实用新型实现了对警报的主动处理：当产生报警时，系统会自动运行排风扇，开始室内换气，达到尽可能的保障用户生命安全的目的。特别适用于处于失能状态的用户，如用户处于熟睡状态、室只有婴幼儿在场、用户为老年人或失聪人员、因一氧化碳中毒
不能处理险情的用户。
29.(2)本实用新型增加了自检功能，对通风扇是否正常工作进行检测，当检测到通风扇功能异常或失效时，提醒用户及时更换或维修设备，确保系统的正常运行。
30.(3)本实用新型实现了三种报警方式：传统声光报警、远程网页报警和短信报警，确保报警能够被相关人员及时收到。
31.(4)本实用新型增加了报警判断标准：系统增加了在危险气体超标之前进行智能预测的功能，当一氧化碳浓度呈现逐渐增大趋势且可能超过报警阈值时，进行提前预警，而非一定要等到超标才进行报警，以达到提前处理危险，减少损失的目的。
32.(5)本实用新型的控制模块上预留传感器接口，可以随时方便安装多种传感器，可以提高系统的可集成性，提高系统利用率和降低成本。
附图说明
33.图1为本实用新型实施例的结构示意图。
34.图中1-一氧化碳传感器，2-控制模块，3-报警模块，4-通讯模块，5-微处理模块，6-蓝牙模块，7-通风扇，8-检测模块。
具体实施方式
35.为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。
36.本实用新型的实施例提供了一氧化碳智能监测及预警系统，如图1所示，其包括一氧化碳传感器1、控制模块2、报警模块3、通讯模块4、微处理模块5、蓝牙模块6、通风扇7和检测模块8。所述控制模块2分别与一氧化碳传感器1、报警模块3和通讯模块4连接。所述控制模块2上预留有多个传感器接口，所述传感器接口用于连接一氧化碳传感器1除外的其它传感器，例如温湿度传感器、人体红外传感器、火焰传感器。所述控制模块2上集成有浓度连续增长预报警子模块，所述浓度连续增长预报警子模块用于在一氧化碳浓度连续多次增长时触发预报警。所述报警模块3包括led灯和蜂鸣器。所述通讯模块4包括蓝牙子模块、wi-fi子模块和短信子模块。所述微处理模块5分别与蓝牙模块6、通风扇7和检测模块8连接。蓝牙子模块与蓝牙模块6间采用蓝牙信号通讯。所述检测模块8设置于所述通风扇7旁，用于检测所述通风扇7是否正常工作。所述检测模块8包括光敏传感器和槽型光耦，所述光敏传感器与所述槽型光耦连接，所述槽型光耦设置于所述通风扇7的扇叶旁，检测所述通风扇7的扇叶是否转动(扇叶转动时会经过槽型光耦)。
37.本实施例中，一氧化碳传感器1采用mq-9传感器，mq-9传感器可以较为准确的采集环境气体中的co数据，同时可以通过附加在板件上的调节电阻，对监测的灵敏性进行调节。mq-9传感器共有4个引脚，对于探测到的信息，将以ao模拟信号输出，还具有一个do的开关信号，用于对传感器的工作状态加以监控。mq-9传感器的工作电压在5v，测量的浓度范围在10～1000ppm之间。mq-9传感器通过ao口将监测到的模拟数据传输到所连接的i/o口上。然后控制模块2读取到这一数据，而这一数据不需要处理，就已经是实时的co浓度值了。
38.数据处理：当mq-9传感器通电后会实时探测空气中的co浓度，mq-9传感器检测到co浓度信号时，经过信号的预处理滤波和放大，通过模拟串口将数据传输至控制模块2，控
制模块2对收到的数据加以处理和判断。按照当前国内的普遍标准，将阈限设定为24ppm，并可将线性危险值设定为22ppm。
39.浓度超标报警：
40.(1)控制模块2接收到的co浓度突然上升并超过设定的危险值24ppm，向报警模块3发送报警信号，并通过蓝牙子模块向微处理模块5发送通风信号，同时将危险信号通过wi-fi子模块上传至web端，通过短信子模块发出报警通知短信。
41.(2)控制模块2持续接收co浓度，co浓度也会传输到浓度连续增长预报警子模块，浓度连续增长预报警子模块判断co浓度是否出现增长，如果连续出现多次增长(例如三次)，向控制模块2发送预警信号，若此时的co浓度超过22ppm，控制模块2向报警模块3、通讯模块4发出相应信号。
42.检测模块8选用lm393传感器和h2010槽型光耦。当有遮挡物(扇叶)通过两个光耦之间时，检测模块8会向外输出高电平。微处理模块5每次收到检测模块8的通风信号开启排风扇时，会自动向检测模块8发送启动命令，接收来自检测模块8的数据，如果检测模块8输出了高电平，则证明排风扇运行正常，如果检测模块8输出低电平，则排风扇运行错误，微处理模块5对外报警。微处理模块5上可以安装一个报警模块3实现对外报警，还可将排风扇运行错误传输到控制模块2，由控制模块2实现对外报警。
43.蓝牙模块6和蓝牙子模块采用相同的设备，可为hc-05蓝牙模块6。wi-fi子模块采用esp8266-01 01s wi-fi模块。短信子模块采用sim800a短信模块。
44.led灯采用红、绿、蓝三种颜色的led作为信号指示灯。当co报警时红色灯亮起；当系统正常运行时，绿色灯亮起。蜂鸣器采用有源高电平触发蜂鸣器，蜂鸣器的频率、声音可设置。
45.以上通过实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的示例性实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。本实用新型的保护范围由权利要求书限定。凡利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，在本实用新型的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖保护范围之内。