基于嵌入式的酒精罐群泄漏报警系统研究

王红梅

摘 要：该系统具体对酒精生产及储存罐区的单个报警系统进行改进，利用当前ARM9嵌入式系统的技术优势，组成罐区综合多点检测报警，可利用系统的拓扑分布合理判定是否是实际泄漏，并可组网连接到上位机构成整体罐区报警显示。调试结果显示可以无需定时拆下校准就可自动根据运行时间判定传感器钝化程度；利用ARM9嵌入式系统多点拓扑检测判定是否真实泄漏，防止误报；利用CAN总线组网构成罐区整体大屏幕综合报警显示及调度。

关键词：酒精泄露 报警 嵌入式

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0107-02

当前化工、酒精等生产、储存行业，防爆要求基本都按国标设置了泄漏浓度监控，但大多是单个式泄漏报警单元方式，且气体传感器具有钝化缺陷，必须定时更换和校准，且在有外界干扰的情况下会出现误报等不合理之处，针对这一现状，该系统着力解决罐区实际操作软管接管采样、输入输出泵采样、防爆呼吸器短时过压冲开微泄漏模型分析、酒精探测传感器时间钝化曲线分析等技术难点。

1 系统的组成

基于嵌入式的酒精罐群泄漏报警系统由主机和从机构成，系统组成如图1所示。主机主要包含PIC微处理芯片、液晶显示、声光报警、通信模块，主要实现的功能有：处理来自从机的数据、声光报警、浓度显示，从而可以方便工作人员对现场数据进行检测和分析，并根据分析结果采取有效措施，以防止酒精的泄漏，消除事故隐患。从机的核心芯片采用的是TI公司的TMS320F2812，可完成对酒精罐群监测报警点的环境温度数据采集、酒精浓度采集、对采集后的数据进行处理并将处理后的数据传送给主机等功能，实现对所在安装点区域的监测。

1.1 硬件组成

为了实现酒精浓度的监测，该系统采用的硬件主要包括以下器件：（1）MQ-3酒精气体传感器，用来测量空气中酒精浓度的含量。（2）温度传感器，用于检测周围环境的温度，补偿温度对酒精气体传感器的影响。（3）存储、显示及声光报警单元用于实现较好的人机交互。（4）供电电源保障系统（见图2）。

其中，半导体酒精传感器MQ-3的工作原理是当传感器周围环境中有酒精蒸汽时，其电导率将随空气中酒精气体浓度的增加而增大。因此利用此特性使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-3半导体酒精传感器对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。这种传感器可检测多种浓度酒精气氛，是一款适合多种应用的低成本传感器。

1.2 软件设计

该系统采用的是C语言编程，主要包括：主程序模块、转换子程序模块、数据处理子程序模块、A/D显示子程序模块、键盘扫描子程序模块、语音播放子程序模块。主程序模块主要完成系统初始化，调用子程序模块实现具体功能、 循环过程等操作。软件流程如图3所示。

其中该设计中数据处理的关键点是对气体传感器的温度补偿。因为气体传感器对周围环境中温度变化非常敏感，所以需要监测的环境参量即温度，连续温度下气体传感器的测量值如表1所示。

文中应用最小二乘法做曲线拟合，最小二乘法可以用来处理一组数据，可以从一组测定的数据中寻求变量之间的依赖关系，这种函数关系称为经验公式。在实验中测得变量之间的n个数据，这些数据点在XOY平面上组成的散装点会大致分布在某条直线附近，因此可以近似得到x和y的线性关系。应用最小二乘法可以得到温度和气体传感器之间的函数关系。

2 结语

该系统结构简单，可以实现酒精含量的检测以及周围环境温度的检测，通过主机和从机之间的数据通信可以实现较好的人机交互。主要的创新点是：可以自动根据运行时间判定传感器钝化程度，无需定时拆下校准；利用ARM9嵌入式系统多点拓扑检测判定是否真实泄漏，防止误报；利用CAN总线组网构成罐区整体大屏幕综合报警显示及調度。

参考文献

[1] 张永生，段战归，周受钦，等.危化品运输设备状态实时监测系统[J].交通与计算机，2007，25（6）：106-108.

[2] 沈剑峰，丁金华，董宇.基于STM32的互联网数据中心环境监测系统[J].电子技术应用，2012，38（6）：76-78.

[3] 利佳，陈琢悦.基于嵌入式的多功能家用可燃气体报警仪设计[J].内蒙古石油化工，2011（8）：83-84.

[4] 司绍伟，王晓君.具有无线传输功能的可燃气体检测装置设计[D].石家庄：河北科技大学信息科学与工程学院，2011.

[5] 周鸿武.基于单片机的酒精浓度检测仪[J].制造业自动化，2012，34（2）：147-149.