“大学通”在创新理念方面的模块实践

陈冠旭 王飞 唐博 张中正 雷雯 杨银

1.作品简介

本文隶属于创新创业项目大学通项目中比赛制作部分实际执行部分，基于大学通指导理念，完成对于大学本科生及研究生阶段对于制作类比赛的探索，将大学本科生在竞赛方面的理论进行实践，完成对于创新创业项目在在整个项目中在竞赛实操方面的理论实践，总结出相应经验并完成对于整个项目理念的完善。以下内容涉及实用新型专利及对应产品说明与设计理念均为“大学通”创新创业项目创新理念模块的实践部分，并已经获得省级创新三等奖受相应法律法规保护，具体创新实践模块内容如下：当今家庭中使用液化石油气、天然气等呈逐年递增状态，普通家庭独立式燃气报警器主要是在家庭的小范围内检测气体是天然气，家中无人发生泄露就会导致燃气进一步泄漏，遇到火源就会引发爆炸。

针对上述现象，我们归纳出主要问题如下：如家里的煤气发生泄漏，如果家中没人，那么很可能会造成无法预知的事故。再如果空气中可燃气体达到一定浓度，那么将很有可能发生火灾甚至爆炸。

因此，为了解决上述问题，以基于TRIZ理论的发明问题解决过程模型为步骤指导，本项目设计了一种简单有效的智能家用煤气泄漏电话报警装置，

2.系统支持分析

该报警器工作流程为初始化。指示灯闪烁，将MQ2单片机初始化;模拟燃气通过MQ2烟雾传感器检测气体浓度，将气体浓度转化为模拟信号发送给atmega328单片机，单片机判断可燃气体浓度是否超过阀值。一旦超过阀值即通过4颗红色LED灯显示实时浓度，指示灯逐个亮起。伺服舵机启动，将总阀门关闭。蜂鸣器启动发出声音报警通过sim900a模块拨通程序中设定的电话号码。

3.产品理论

3.1技术矛盾：

煤气泄漏时报警器增加阻止煤气泄漏，并报警、发信息、打电话功能时，子系统的自动化程度会提高会使装置变得复杂，改善的技术特性为自动化程度，恶化的技术特性为装置的复杂性。综合采用多个发明原理。当燃气在空气中的浓度超过设定值，报警器就会被触发，实现燃气泄露的远程报警与锁死。对外发出声光报警信号，自动启动关闭燃气管道阀门，同时可以联网报警，向预设电话号码发送报警短信以及拨打报警电话，及时通知相关人员。

3.2物场分析

不完整模型：补齐所缺失的元素，增加场F和工具S1，S2，S3完整模型。

由于煤气泄漏，烟雾传感器检测到燃气浓度，处理器处理信息，使得LED灯发光且蜂鸣器响动，以達到报警状态。

4.技术方案整理与评价

综合了声光报警以及燃气锁死系统，即使家中无人，也可以得到燃气报警器的电话以及信息的远程报警，安全性极高，可靠性强，为人身安全以及家庭财产提供安全保障。

硬件连接图如下：

5.产品分析及前景

5.1工作情况分析

具体参数：当煤气开始泄露时，MQ2的读取数值由70变为最大600，考虑到温湿度等外界因素对测量值的影响，将阀值定为120。

Gboard可实现较复杂运算，可开发除介绍中的多种功能，如：在检测到浓度超标打电话报警关闭阀门的同时，开启喷淋设备等功能，简单易用。搭配的MQ2传感器，可检测多种气体浓度，且技术成熟，性价比较高。

实时浓度显示：LED亮起个数表示浓度强度。

通过GPRS网络报警：适合家中经常无人的家庭使用，。在偏远无人地区监测时，全球覆盖。

蜂鸣器声音提示：蜂鸣器声音穿透力强，可起到明显的警示作用。

伺服舵机系统：可燃气体浓度超过阀值可自动关闭总阀，防止情况恶化，更加安全。

5.2前景

1）报警器可实现远程报警

采用GPRS通信模块，将燃气泄漏报警装置实现了远程报警的功能、搭配MQ2烟雾传感器可以快速准确的检测泄漏气体。

目前市场上现有的燃气报警器只具有现场声光报警和泄漏锁死功能，而本项目是利用GPRS通信模块和单片机自动控制技术实现了燃气泄露的远程报警与锁死。通过MQ2传感器进行燃气检测，将反馈信号传送给单片机，之后由GPRS通信模块给单片机程序中的预设电话号码发送报警短信以及拨打报警电话，及时通知相关人员。

2）可根据市场需求开发多种扩展功能

board可实现较复杂运算，可开发除介绍中的多种功能，如：在检测到浓度超标打电话报警关闭阀门的同时，开启喷淋设备等功能，简单易用。

3）报警器可以扩展各类传感器，适用于各类场所

本项目中所采用的传感器是MQ2烟雾传感器，具有灵敏度高，稳定性好，在较广浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度，应答快速，抗干扰能力强，不需要清理与维修。而且可以扩展其他传感器：红外检测、距离检测、声音检测、震动检测、亮度检测等，可用于各类场所的检测报警。

本文用于沈阳航空航天大学省级创新创业项目：201810143181大学通。

作者简介：

陈冠旭，男，汉族，沈阳航空航天大学2017级航空宇航专业本科生;

王飞，沈阳航空航天大学创新创业项目指导教师;

唐博，沈阳航空航天大学工训中心指导教师;

雷雯、杨银、张中正，沈阳航空航天大学2015级本科生。