基于无线网络的可燃气体检测报警系统设计开题报告

 2022-12-08 10:12

1. 研究目的与意义

研究的背景:随着科技的发展,越来越多的可燃性气体作为能源应用于工业生产和人们的日常生活中。但是可燃性气体在给我们带来极大便利的同时,也存在巨大隐患。可燃性气体发生泄漏达到爆炸极限后,一旦有火源作用,便会引起燃烧、爆炸等事故,造成严重的经济损失,甚至会危及生命安全。为了消除可燃气体潜在的隐患,保障生活的安全,研究可燃性气体的检测方法与研制可燃性气体报警器就具有了重要的现实意义。

国内外研究现状:国外从20世纪30年代开始研究及开发气体传感器,且发展迅速,一方面是因为人们安全意识增强,对环境安全性和生活舒适性要求提高;另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。据有关统计,美国2006年2012年气体传感器年均增长率为27%~30%。随着传感器生产工艺水平逐步提高,传感器日益小型化、集成度不断增大,使得气体检测仪器的体积也逐渐变小,提高了气体检测仪器的便携性,更加利于生产、运输及市场推广。我国在70年代初期开始研制可燃性气体报警器,生产型号多样、品种较齐全,应用范围也由单一的炼油系统扩展到几乎所有危险作业环境的各种类型报警器,产品数量也在不断增加。但主要是在引进国外先进的传感器技术和先进的生产工艺基础上,进行研究与开发形成自己的特色。2010年以来,在气体选择性和产品稳定性上也有很大进步。燃气报警器可分为民用可燃气体报警器、工业用可燃性气体报警器、有毒有害气体报警器三大系列产品。

研究的目的:为了减少这类事故的发生,就必须对这些可燃性气体进行现场实时检测,采用先进可靠的安全检测仪表,严密监测环境中可燃性气体的浓度,及早发现事故隐患,采取有效措施,避免事故发生,才能确保工业安全和家庭生活安全。因此,研究可燃性气体的检测方法与研制可燃性气体报警器就成为保障家庭生活安全和工业安全的一个重要课题。

研究的意义:可燃性气体检测报警装置是能够检测环境中的可燃性气体浓度并具有报警功能的仪器。该报警装置是石油化学工业、有可燃性气体泄漏可能的生产工厂及家庭防火防爆必备的仪器。因此,研究一款新型、性能稳定、准确监测可燃性气体的报警系统具有极其重要的意义。

可燃性报警装置不仅具有报警限制设定、声光报警、控制输出功能,而且具有时钟、气体浓度显示、故障自诊断功能。报警仪应可以在较宽的温度范围下工作,这样就可以被家庭、公司等多方面使用。对于化工厂,特别是PVC生产部门早期使用的可燃性气体检测报警仪存在易中毒失败、透气帽腐蚀堵塞,受风、雨、尘、聚合物等众多问题及其影响。所以对可燃气体报警仪的设计要求中不但要考虑技术原理,还要从研制报警仪本身所用材料着手,那样就会避免很多因为气体腐蚀性造成报警仪失效的问题。无论是对家庭还是公司企业来说,最重要的还包括可燃性报警仪的价格,价格合理,对于公司企业才能谈经济效益,这样家庭也很容易接受。总之,具有先进的科学技术、操作简单显示清楚、具有长时间的使用能力、能达到广大使用者的理想价格的检测报警装置才是未来报警系统的发展方向。

基于单片机的控制器具有控制方便、成本低廉、使用灵活等特点,成为控制器设计的首选。单片机是把组成微型计算机的各种功能部件制作在一块集成芯片中,构成一个完整的微型计算机系统,目前主要应用在工业控制、智能仪表、机电一体化等方面。对于电气及其自动化专业的学生来说,单片机是必不可少的工具,熟练掌握单片机原理及其应用是非常必要的。本课题是通过单片机系统运用所学专业理论知识和技能设计出一个智能化数字报警系统。

2. 研究内容与预期目标

1.研究内容:

可燃气体报警系统对产品的性能和试验方法都有一个严格的要求,主要包括以下几个方面:

(1)通过复合传感器模块检测火灾信号,与设定的火灾阈值进行比较,当检测信号超过阈值时,就报警;没有超过阈值时,继续检测。检测模块主要由烟雾传感器、 温度传感器和火焰传感器等组成。

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3. 研究方法与步骤

首先认真研读任务书的要求,调研和收集设计过程中可能使用的资料、例图及论文,对可燃气体检测原理和无线网络技术有深入的了解,熟悉所用单片机的基本原理及应用概况,了解该单片机的硬件组成和结构,熟练掌握单片机的编程方法。然后对照所收集的资料进行整体方案构思和整体系统框架设计,逐步填充整体方案中的空缺部分,使整个方案初步丰满起来。最后对不明白的部分通过查阅资料、向老师请教和同学间相互讨论解决。无线火灾报警系统主要有单片机主控模块、电源模块和报警灭火模块等三个部分组成。具体步骤如下:

(1)系统的框架设计

(2)绘制电路原理图

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4. 参考文献

[1] 张洪润,孙悦等.单片机原理及应用[M].北京:清华大学出版社.2008.

[2] 沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京:电子工业出版社.2005.

[3] 冯建华等.单片机应用的系统设计与产品开发[M].北京:人民邮电出版社.2004.

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5. 工作计划

(1)2022.3.4—2022.3.14 查阅资料,撰写开题报告

(2)2022.3.15—2022.3.31 硬件功能分析,熟悉单片机指令及编程语言

(3)2022.4.01—2022.5.01 设计电路原理图,编制应用程序

(4)2022.5.02—2022.6.01 系统调试及改进,撰写毕业论文

(5)2022.6.02—2022.6.20 提交论文,毕业答辩

指导教师意见:

指导教师签字: 教研室/系 主任签字:

2022年 1月 16 日

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