液化石油气铁路罐车远程报警系统组成与实现

褚永全

摘要：本文介绍了一种由气敏传感器和GPRS技术相结合的液化气远程报警系统。该系统能全天候监控液化气铁路罐车人孔内安全附件，并及时准确的将液化气泄露情况转换成声光信号，同时将监测点的信息进行相应的处理后发送到指定的接收装置。该系统能实现无人远程监控，具有很强的实用性。

关键词：液化石油气；铁路罐车；远程报警系统

引言

液化气既是重要的化工原料，也是重要的清洁能源。在铁路运输过程中，主要有随车押运员负责监护任务。但随着电气化铁路的普及，押运员在编组站及临时停靠站上车检查已经变得越来越危险，而且随车押运员本身带来的不安全因素在实际工作中也时有发生。因此，建立一套由液化气铁路罐车产权单位和铁路相关部门联动的智能液化气铁路罐车报警系统势在必行。本文利用当前流行的无线通信技术可以实现智能远程监控，从而提高报警系统的安全性和可靠性，减少人员成本。

1.远程报警系统框图

2.远程报警系统的组成

2.1 气敏传感器

声表面波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附液化石油气的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用，使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移。气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。

目前，气体传感器的发展趋势集中表现为：一是提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成本，缩小尺寸，简化电路。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，适用生产现场的变送器和智能型传感器。

M-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N型半导体气敏元件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。其主要特点是：①可用于可燃性气体的检测（CH4、C4H10、H2等）；②灵敏度高；③响应速度快；④输出信号大；⑥寿命长，工作稳定可靠。

2.2 单片机

采用单片机来对气敏传感器进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度的提高被控对象的技术指标。我们可以选用性价比较高的AT89C51作为微控制器的核心，M-N5型气敏传感器为检测元件组成液化石油气浓度巡测系统。此系统把液化气的浓度通过气敏传感器转换成电压信号并显示出来，如果浓度超过规定值就开始报警。

2.3 GPRS通讯模块

GPRS通讯模块是具有GPRS数据传输功能的GSM模块，集成GSM通信的主要功能于一块电路板上，具有发送短消息、通话、数据传输等功能。GPRS模块相当于手机的核心部分，如果增加键盘和屏幕就是一个完整的手机。普通电脑或者单片机可以通过RS232串口与GPRS模块相连，通过AT指令控制GPRS模块实现各种基于GSM的通信功能。

液化石油气浓度检测系统将电压信号传输给GPRS通讯模块后，GPRS通讯模块将采集到的电压信号发送给指定的用户，实现报警目的。

2.4短信接收模块

GSM短信接收模块主要实现GSM网的短信接收，选用西门子公司的TC35i型GSM收发模块。西门子公司的TC35i是一个支持中文短信息的GSM模块，集成度高，工作在EGSM900MHZ和GSM1800MHZ（phase 2/2+）双频段，电压范围为3.3-3.5V，为单一电压，可传输语音和数据信号，功耗在EGSM900MHZ（4类）和GSM1800MHZ（1类）分别为2W和1W。TC35i的数据输入输出接口是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和一位停止位，无校验位，波特率在300bps—115kbps之间可选，支持标准AT指令。

3.远程报警系统的实现

3.1 声光信号报警

当液化石油气铁路罐车人孔内的安全附件發生泄漏时，单片机将气敏传感器检测到的液化气浓度信号转变成电压信号，并通过安装在罐体上的声光装置显示出来，提醒押运员、铁路司乘人员或沿途编组站的检查人员，以便采取相应的处置措施。

3.2 短信报警

当声光报警信号在一定的时间范围内没有采取处置措施时，GPRS通讯模块将信号发送到罐车产权单位的调度中心，调度中心根据《企业自备车管理系统》中记载的车辆运行轨迹及车辆的其它相关信息，迅速将信息传送给机车司乘人员、押运员或下一到达车站（编组站），以便采取相应的处置措施。

4.结束语

本装置通过一段时间的试运行后，经过铁路货运部门的验收，罐车产权单位可以先对只在乌局范围内运行的车辆逐步取消随车押运员，而改为在编组站或部分沿途车站设立专业的液化石油气罐车检查站，对过往的所有液化石油气罐车进行专业的检查或采取必要的应急处置措施，进而推广到全路范围，可以最大程度的消除事故隐患，具有极大的社会价值和良好的应用前景。

参考文献：

[1]刘振廷.《传感器原理及应用》.西安电子科技大学出版社