摘 "要：可燃?xì)怏w報(bào)警器廣泛應(yīng)用于石油、化工、燃?xì)獾却嬖诳扇細(xì)怏w的行業(yè)，由可燃?xì)怏w報(bào)警控制器與探測(cè)器組成，用于檢測(cè)室內(nèi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的可燃?xì)怏w泄露情況，是保證人身安全和安全生產(chǎn)不可或缺的儀器。本文首先分析了煤氣報(bào)警器的工作原理以及設(shè)計(jì)原則，然后著重分析了煤氣報(bào)警器的控制設(shè)計(jì)以及工作方式。

關(guān)鍵詞：天然氣;報(bào)警器;

中圖分類(lèi)號(hào)：TU996 " " "文章編號(hào)：1674-3520（2014）-11-00-01

為了做好安全生產(chǎn)，避免事故發(fā)生，石油、化工等行業(yè)氣體檢測(cè)與報(bào)警器的設(shè)置、使用已較為普遍，因此，正確地使用與維護(hù)可燃?xì)怏w報(bào)警器，保證其可靠運(yùn)行就成為十分重要的課題。它能有效地避免因燃?xì)庑孤┒鸬谋ā⒒馂?zāi)、中毒等惡性事故，已經(jīng)在世界上大部分國(guó)家或地區(qū)廣泛應(yīng)用。

一、工作原理

目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的用于制造報(bào)警器的氣體傳感器（或氣敏元件）主要有催化燃燒型、半導(dǎo)體型、紅外射線型等幾種類(lèi)型。測(cè)量基本原理是由氣敏元件加化學(xué)催化劑制成小球狀微孔體，由兩個(gè)球狀微孔組成惠斯登電橋4個(gè)臂中的檢測(cè)元件M及補(bǔ)償元件C，由兩個(gè)精密電阻組成電橋外加的兩個(gè)臂。其中補(bǔ)償元件c由金屬罩密封，對(duì)可燃?xì)怏w不敏感。檢測(cè)元件M由帶孔的金屬罩保護(hù)，對(duì)可燃?xì)怏w敏感。

當(dāng)可燃?xì)怏w濃度低于爆炸下限時(shí)（可燃?xì)怏w不足）或高于爆炸上限（氧氣不足）時(shí)都不會(huì)發(fā)生爆炸。不同的可燃?xì)怏w的爆炸下限和爆炸上限各不相同。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，現(xiàn)有燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中均設(shè)定可燃?xì)怏w的體積分?jǐn)?shù)在爆炸下限的25%（或以下）和50%時(shí)發(fā)出警報(bào)。這里，爆炸下限的25%時(shí)報(bào)警稱(chēng)作低限報(bào)警，而爆炸下限的50%時(shí)報(bào)警稱(chēng)作高限報(bào)警。需要說(shuō)明的是，爆炸下限檢測(cè)儀上顯示的100%不是可燃?xì)怏w的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到了100%，而是可燃?xì)怏w的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到了爆炸下限的100%，即可燃?xì)怏w達(dá)到了爆炸下限。

二、設(shè)計(jì)原則

目前，隨著可燃?xì)怏w的泄露事故發(fā)生層出不窮，各種報(bào)警器也成了眾多公司生產(chǎn)的明星產(chǎn)品，一氧化碳報(bào)警器、天然氣報(bào)警器等各種產(chǎn)品層出不窮，但萬(wàn)變不離其宗，他們大多是利用了某些對(duì)可燃?xì)怏w敏感的半導(dǎo)體，在室內(nèi)可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)時(shí)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警的功能。而事實(shí)上，這樣的功能在實(shí)際應(yīng)用中還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

首先，在對(duì)可燃?xì)獾膱?bào)警時(shí)，市面上的報(bào)警器只能在有害氣體濃度過(guò)高時(shí)提醒人們打開(kāi)窗戶通氣或是緊急切斷電源而不能在根本上消除有害氣體，此時(shí)往往家中的室內(nèi)氣體質(zhì)量已受到嚴(yán)重?fù)p害，并對(duì)人們的身體產(chǎn)生了一定的危害，因此它們只能從某種程度上減少損傷，而無(wú)法起到在根本上防止此類(lèi)事情發(fā)生的作用。

其次，市面上的報(bào)警裝置通常不能時(shí)刻提供室內(nèi)氣體含量狀況的有效數(shù)據(jù)，只有報(bào)警而無(wú)檢測(cè)功能。因此，應(yīng)急需對(duì)現(xiàn)有的燃?xì)鈭?bào)警器進(jìn)行改進(jìn)，以完善其功能。

要解決上述可燃?xì)鈭?bào)警器的不完善點(diǎn)，主要有兩方面;第一，需設(shè)計(jì)連接一個(gè)附加裝置，使其可以抽換空氣中的氣體，以達(dá)到徹底清除空氣中天然氣的作用，從根本上減輕室內(nèi)空氣污染。第二，需設(shè)計(jì)一個(gè)顯示裝置，用以顯示日常生活中室內(nèi)的天然氣濃度，以時(shí)刻提醒人們關(guān)注室內(nèi)天然氣濃度，以便做好通風(fēng)的措施。

三、控制原理

改進(jìn)后的可燃?xì)庑孤﹫?bào)警器主要由氣敏檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、聲光報(bào)警模塊、LED顯示模塊和開(kāi)放式空氣負(fù)離子發(fā)生器模塊組成，其中各組成模塊的具體介紹如下：

I）氣敏檢測(cè)模塊。氣敏檢測(cè)模塊主要由傳感器、放大罌等元件組成。傳感器主要用于感應(yīng)室內(nèi)可燃?xì)怏w濃度，并將該濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。放大器主要用于配合傳感器的功能，將來(lái)自于傳感器的電信號(hào)進(jìn)行放大后傳輸?shù)胶罄m(xù)單元中。

2）A/P轉(zhuǎn)換模塊。^/D轉(zhuǎn)換模塊主要由^/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。用于將來(lái)自于傳感器的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，以有效地傳輸?shù)娇刂茊卧?

3）控制模塊?？刂颇K主要由單片機(jī)構(gòu)成。主要用于對(duì)來(lái)自于A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，以控制聲光報(bào)警模塊、LED顯示模塊與開(kāi)放式空氣負(fù)離子發(fā)生器模塊。

4）聲光報(bào)警模塊。聲光報(bào)警模塊主要由發(fā)光二極管、蜂鳴器等元件組成。主要用于在可燃?xì)怏w濃度過(guò)高時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警等動(dòng)作。

5）LED顯示模塊。LED顯示模塊主要由LED顯示屏構(gòu)成。用于顯示日?？扇?xì)怏w濃度。

6）開(kāi)放式空氣負(fù)離子發(fā)生器模塊。開(kāi)放式負(fù)離子發(fā)生器模塊主要由Lc振蕩器、二極管、升壓變壓器、負(fù)離子發(fā)生器組成。主要用于電離出空氣中負(fù)離子與臭氧，以中和空氣中co。

四、工作方式

可燃?xì)鈭?bào)警器有獨(dú)立型、聯(lián)網(wǎng)型、混合聯(lián)網(wǎng)型3種工作方式。獨(dú)立型報(bào)警器獨(dú)立安裝，外接220 V或者12 V、24 V電壓，報(bào)警器獨(dú)立工作。檢測(cè)空氣中可燃?xì)怏w濃度，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的濃度時(shí)，通過(guò)報(bào)警器上的聲光報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以達(dá)到預(yù)防燃?xì)庑孤⒈ＷC人身財(cái)產(chǎn)安全的目的。

在聯(lián)網(wǎng)型工作方式中，燃?xì)夤艿郎系木o急切斷電磁閥可與燃?xì)庑孤﹫?bào)警系統(tǒng)連鎖或與消防及其他智能報(bào)警控制終端模塊等連鎖，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程的連動(dòng)控制。聯(lián)網(wǎng)型家用燃?xì)鈭?bào)警器的主要功能是：燃?xì)獍l(fā)生泄漏后，當(dāng)超過(guò)燃?xì)鈭?bào)警濃度時(shí)系統(tǒng)便自動(dòng)切斷該用戶的燃?xì)夤?yīng)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，連動(dòng)控制排風(fēng)扇。

在混合聯(lián)網(wǎng)型工作方式中，報(bào)警器在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)切斷電磁閥，并通過(guò)小區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)或者其他消防報(bào)警系統(tǒng)將信號(hào)送到小區(qū)監(jiān)控中心。甚至可以通過(guò)小區(qū)短信平臺(tái)將用戶家里燃?xì)庑孤﹫?bào)警信息發(fā)送到用戶的手機(jī)上。

參考文獻(xiàn)：

[1]余黎煌.家用煤氣管道氣體泄漏報(bào)警器的設(shè)計(jì)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（34）：47-48.

[2]豐保民，王哈力，單薏等.煤氣報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)中主從式多機(jī)通訊的實(shí)現(xiàn)研究[J].電工技術(shù)，2002，（10）：38-38.DOI：10.3969/j.issn.1002-1388.2002.10.023.

[3]翟曉華.基于AT89C52的家庭煤氣報(bào)警器設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（12）：9.