民用燃气报警器毕业设计论文

第一章
绪论
1.1 论文研究的背景、意义
什么是燃气？民用的燃气是指天然气、液化石油气、人工煤气。无论是天然 气、液化气、还是煤制气，由于各种原因泄漏后，当室内燃气浓度超过爆炸下限 时，遇火种（打火机、电器开关、静电等）则一定发生爆炸。我国城市的人工煤 制气得成分虽各不相同，但都含有较多的一氧化碳，众所周知，一氧化碳为剧毒 气体，健康人在含一氧化碳 1％的空气中，10 分钟则产生痉挛，半个小时就会死 亡。因此在使用燃气的过程中，因燃气泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒 等意外事故时有发生，因此为了人们的生命和财产安全，就必须采取相应的措施。 而燃气报警器能够实时监测家居中燃气中相应的气体（如 CO）的溶度，一旦环 境中的溶度超出报警设定值，就能发出声光报警信号，并且能自动开启排风扇把 燃气排出室外，甚至能通过联动装置自动切断燃气供应防止燃气继续泄漏，起到 安全防范的作用。
气中毒患者被送往医院。另外还有 3 位因中毒太深而死亡；2011 年 3 月 29 日安 泰集团以电厂在检修中发生 CO 中毒事故，有 17 人中毒，10 人经抢救无效死亡 等等。身边太多的事件告诫我们必须对待这一问题。因此，我们要提倡在家庭中 使用燃气报警器。让家用燃气报警器成为家庭生活的必需品。
编号
毕 业 设 计（论文）
题目 民用燃气报警器
二级学院 应用技术学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 10821740155 学生姓名 蒋炳杰 学号 55 指导教师 刘晓东 职称 时间
民用燃气报警器
摘要
在科技高速发展的今天，人们生活水平的不断提高。而且，目前随着我国西 气东输的实施，城市管道化已经比较普及，煤气、天然气以及沼气等燃气得到广 泛应用。不仅给家庭提供了方便，同时也改善了城市的环境，但同时也给人们生 活带来了一些弊端，其中 CO 中毒和燃气泄漏而引起的爆炸事件时有发生。 由于产品不合格或管道以及阀门密封不好，引起煤气等燃气泄漏出来，就很容易 发生 CO 中毒或者造成火灾，危及人们的生命及财产安全。因此，我们就要采取 相应的措施来减少伤害。所以，对于气体的监测变得越来越重要，研究各种气体 的检测方法以及气体传感器将成为一个不可避免的课题。
本论文主要是开发一种利用 CO 传感器为探测器并采用 MCS-51 为主控芯片 来进行控制的一种民用可燃气体检测报警器。该系统主要由 MCS-51 系列单片机、 人机接口电路、电源电路、AD 数据采集电路、滤波电路、放大电路、传感器电 路、声光报警电路、LCD 显示电路等功能组成的完整系统。当空气中 CO 达到设 定值时，输出信号分别控制声光报警器、排气扇工作，以及驱动电磁阀关断煤气， 实现对家用管道煤气的实时监控。避免事故发生。
目前，世界上许多国家都在不断的对气体传感器进行研究，要知道气体传感 器的研究涉及面广、难度大，属于多科学交叉的研究内容。要切实提高传感器各 方面的性能指标需要多学科、多领域研究工作者的协同合作。气敏材料的开发和 根据不同原理进行传感器结构的合理设计一直受到研究人员的关注。未来气体传 感器的发展也将围绕这两方面展开工作。具体表现如:气敏材料的进一步开发一 方面寻找新的添加剂对已开发的气敏材料性技术寻找性能更加优越的气敏材料。
Key words: CO sensor; MCS-51; AD data acquisition circuit; audible and visual alarm
前言
近年来，随着人们生活质量的提高，煤制气等的大量使用，同时人们对于 居家安全也有了很大的重视。为了保障人们的生命以及财产安全，因此对各种有 毒、有害气体的探测势在必行，而作为感官或信号出入部分之一的气体传感器是 必不可少的。气体传感器能够实时的对各种气体进行检测和分析，具有灵敏度高， 响应时间短等优点；而且现在电力电子技术的发展，也使得越来越多气体传感器 及燃气报警器的产品。且在军事、医学、交通、居家等领域得到了广泛的应用。 使得气体传感器及燃气报警器不断地发展。
由于燃气的不完全燃烧或者是煤气泄漏都会发生 CO 中毒事件。众所周知， 一氧化碳（co）是 一种对血液，与神经系统毒性很强的污染物.，空气中的 一 氧 化 碳（co），通 过 呼吸 系 统，进入 人体 血 液内 ，与血 液中 的 血红蛋白 （ hemoglobin,hb ）。肌 肉 中 的 肌 红 蛋 白 。含 二 价 铁 的 呼 吸 酶 结 合 ，形 成 可 逆 性的结合物。一氧化碳与血红蛋白的结合，不仅降低血球携带氧的能力， 而且还抑制，延缓氧血红蛋白（o2hb）的解析与释放，导致机体组织因缺 氧而坏死，严重者则可能危及人的生命。
This paper is going to develop a civilian gas alarm which takes CO sensor as its detector and MCS-51 as its control chip. This will be a complete system mainly composed by functions such as MCS-51 SCM, man-machine interface circuit, the power supply circuit, AD data acquisition circuit, filter circuit, amplifying circuit, sensor circuit, sound and light alarm circuit, LCD display circuit and some others. When the amount of CO in the air reaches the set point, an output signal will put the audible and visual alarm and the exhaust fan into service, and drive the electromagnetic valve to turn the coal gas off at the same time, realizing real time monitoring toward the civilian pipelined gas and preventing accidents from happening.
燃气报警器作为预防燃气泄漏的有力武器，它的出现却似乎并没有引起人们 应有的注意。这个在安全防护上可以和家用灭火器相提并论、甚至比灭火器更需 要进入家庭的小东西，大多数家庭根本没有把它当一回事，甚至不知道还有这样 一个可以从根本上解决煤气中毒和煤气爆炸的"保护神"存在。以上海为例，在一 年中因热水器废气中毒及灶具溢熄、橡皮管老化脱落引起的燃气泄漏和造成中毒 死亡的共 86 人，占全部燃气事故死亡人数据的 84%。但据权威部门公布的另一 项调查表明，在上海市 300 万左右的燃气用户中，安装家用燃气泄漏报警器的不 足 10%。正如此才回有那么多悲剧的发生。
在应用方面，目前最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气 体泄漏检测和监控，无论是工业还是居家，应用都十分广泛。与民用燃气报警器 为例，日本早在 1980 年 1 月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规， 1986 年 5 月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国已有 7 个州 11 个城市通过立法要求家庭安装 CO 报警器。据统计，按一间卧室安装一台 CO 报警器计算，美国 CO 报警器市场应该是 9400 万台，按目前价格计算是 38 亿美 元，而且每年可新增 40 万台。报警器种类也相当繁多，有用于一般家庭、集体 住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报 警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。 随着电子技术的发展，气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功 能化。美国工业科学公司（ISC）一台携带式气体监控仪可实现 4 种气体监测， 采用了统一的软件，只需要换气体传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际 传感器技术（IST）公司应用一种“MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测 100 种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，能很快确定 是哪一种气体。早在 1994 年，我国城市燃气用户就达到 2978 万户，用气人口 104218 万人。我国 660 个城市，有液化石油气的城市 513 个，同时兼有人工煤 气的城市 170 个，有天然气城市 55 个，国家计划到 2000 年城市人口平均气化率 达到 60％～70％。目前大约有 1 2 亿居民、约（3000～4000）万户使用燃气，
1.2 气体传感器及燃气报警器国内外现状
当今社会，随着人们生活水平的提高，更多的人对生活环境的安全和 舒适性有了更高的要求。民用燃气报警器能够在可燃气体泄露时立即进行声、光 报警，有效了确保了居住环境的安全。根据有关资料统计，按燃气泄漏原因分类， 发生事故无法预计。任何家庭，无论如何注意，都可能有万一。其中点火失误、 冒锅或风吹灭、中途熄火、总阀未管严等就占了泄漏原因的七成多。所以燃气报 警器在我们的生活中的比重将会越来越重。
关键词：CO 传感器、MCS-51、AD 数据采集电路、声光报警
Civilian Gas Alarm
Abstract
People’s living standard keeps increasing constantly nowadays when high technology develops rapidly. Along with the implement of west-east natural gas transmitting project, the city channelization has been widespread, with the extensive application of coal gas, natural gas and methane gas. This has brought convenient to many families as well as improvement to the environment of a city. However, it also causes problems, among which CO poisoning and bombings caused by gas leakage takes place occasionally. The gas will leak out due to the poor quality or bad sealed pipelines and valves, thus creating possibilities for CO poisoning or fire, endangering people’s life and property. Therefore, some corresponding measures should be taken to reduce such damages. As a result, the gas monitoring becomes increasingly important and study on the detection method of various kinds of gases as well as the gas sensor will be an inevitable issue.