[發明專利]基于無線傳輸的樓宇燃氣立管自動切斷放空系統及方法

有效

• 申請號: 201610128462.0
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105782542B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 梁曉瑜;薦清源;鄭少華;程心宇
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: F16K31/04
• 分類號: F16K31/04;F16L55/07;G01N15/06;G08C17/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

1.基于無線傳輸的樓宇燃氣立管自動切斷及放空系統，包括：具有收發信息功能且作為無線通信網絡節點的多個無線燃氣傳感器模塊、具有收發信息功能且作為無線通信網絡節點的多個無線放空閥門模塊、具有收發信息功能且作為無線通信網絡節點的多個無線管道切斷閥門模塊、具有收發信息功能且作為無線通信網絡節點的多個無線開關模塊、無線路由器和無線樓宇中央控制器；

其特征在于：所述無線燃氣傳感器模塊包括具有射頻功能的第一微處理器、電池、第一變壓芯片、第一LED指示燈、第一蜂鳴器、第一天線、第一液晶屏、第一溫度傳感器和可燃氣氣體傳感器；

所述的電池通過第一變壓芯片給第一微處理器和可燃氣氣體傳感器供電；可燃氣氣體傳感器的信號輸出端與第一微處理器信號輸入端連接，第一溫度傳感器的信號輸出端口與第一微處理器的信號輸入端連接，第一LED指示燈和第一蜂鳴器信號輸入端口接第一微處理器的信號輸出端，第一天線與第一微處理器相連接，第一液晶屏的信號輸入端與第一微處理器液晶屏的信號輸出端連接；

所述的多個無線放空閥門模塊包括具有射頻功能及模數轉換功能的第二微處理器、第一伺服電機、第一閥門、第一檢測閥門位置的位置檢測電阻、第一穩壓和濾波電路、第一光耦、第一可控硅、第二天線、第一變壓器、第二變壓芯片、第二液晶屏、220V市電、第二LED指示燈、第二蜂鳴器；

所述的220V市電通過第一變壓器給第一伺服電機供電，第一伺服電機與第一閥門連接，用于檢測閥門位置的位置第一檢測電阻與伺服電機的傳感齒輪同軸安裝、第一檢測電阻的輸出端與第一穩壓和濾波電路的輸入端連接，第一穩壓和濾波電路的輸出端與第二微處理器的信號處理端口連接；所述的第一變壓器與第二變壓芯片連接，220V市電通過第一變壓器與第二變壓芯片給第二微處理器供電；第二微處理器的控制端與第一光耦的輸入端連接，第一光耦的輸出端與第一可控硅連接，第一可控硅的輸出端與第一伺服電機連接，可控硅控制伺服電機正反轉；第二液晶屏的信號輸入端與第二微處理器液晶屏的信號輸出端連接；第二LED指示燈和第二蜂鳴器信號輸入端口接第一微處理器的信號輸出端，第二天線與第二微處理器相連接；

所述的無線管道切斷閥門模塊包括具有射頻功能的第三微處理器、第二光耦、第二變壓器、第三變壓芯片、第一電磁閥門、第一手動閥門、市電、第三LED指示燈、第三蜂鳴器、第三天線、第二檢測電阻、第二穩壓和濾波電路；

所述的220V市電通過第二變壓器給第一電磁閥門供電，第二檢測電阻與第一電磁閥門連接，第二檢測電阻的輸出端與第二穩壓和濾波電路的輸入端連接，第二穩壓和濾波電路的輸出端與第三微處理器的信號處理端口連接；所述的第二變壓器與第三變壓芯片連接，220V市電通過第二變壓器與第三變壓芯片給第三微處理器供電；第三微處理器的控制端與第二光耦的輸入端連接，第二光耦的輸出端與第一電磁閥門連接；第三LED指示燈和第三蜂鳴器信號輸入端口接第三微處理器的信號輸出端，第三天線與第三微處理器相連接；第一手動閥門連接在管道處；

所述無線開關模塊包括第四微處理器、市電、第三變壓器、第四變壓芯片、第四LED指示燈、第四天線、第三光耦、第一開關、第一抽風機；

所述的220V市電通過第三變壓器給第一抽風機供電，第三變壓器與第四變壓芯片連接，220V市電通過第三變壓器與第四變壓芯片給第四微處理器供電；第四微處理器的控制端與第三光耦的輸入端連接，第三光耦的輸出端與第一開關連接，開關與第一抽風機連接，控制抽風機的開閉；第四LED指示燈的輸入端口接第四微處理器的信號輸出端，第四天線與第四微處理器相連接；

所述的無線路由模塊包括第五微處理器、220V市電、第四變壓器、第五變壓芯片、第五LED指示燈、第五天線；

所述的第四變壓器與第五變壓芯片連接，220V市電通過第四變壓器與第五變壓芯片給第五微處理器供電；第五LED指示燈接第五微處理器；第五天線與第五微處理器相連接；

所述的無線樓宇中央控制器包括第六微處理器、第一串口電路、第一上位機、市電、第六變壓芯片、第六LED指示燈、第六天線；

所述的220V市電給第一上位機供電，第五變壓器與第六變壓芯片連接，220V市電通過第五變壓器與第六變壓芯片給第六微處理器供電；第一串口電路信號輸入端與第六微處理器信號輸出端連接，第一串口電路與第一上位機連接，第六LED指示燈信號輸入端口接第六微處理器，第六天線與第六微處理器相連接。

2.根據權利要求1所述的基于無線傳輸的樓宇燃氣立管自動切斷及放空系統的方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

1)無線路由器通電后，查詢當前網絡狀況，并在沖突最小的頻段建立新的基于ZigBee無線技術的無線通信網絡，同時對無線通信網絡內已經啟動的無線通信網絡節點分配地址，以便各節點間的通信在新建的無線通信網絡的頻段進行；

2)通電之后無線路由器檢測網絡，可以在2.4GHz—2.483GHz頻率內的16個信道任選一個沖突最小的作為網絡內通信；當路由器成功建立網絡微處理器便點亮LED，同時判斷無線信號，判斷是否是新的無線節點加入網絡的無線信號，如是，則添加節點信息，如果不是，則從無線信號中提取有效數據，并啟動系統予以發送；無線信號是點對點的，即只有無線信號中地址于自己地址相同的節點才可以接收數據；當無線路由器節點接收到無線信號，若是新節點入網，便儲存新節點設備信息，然后發送允許入網信號；若是數據采集節點的采集信息，無線路由器就把數據從中提取出來發送至無線樓宇中央控制器；

3)無線燃氣傳感器模塊通電之后申請加入網絡(即尋找PAN網絡)，同意入網后檢測是否無線路由器發送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續申請；當接收到無線路由器的無線信號后，無線燃氣傳感器各組成部件進行詢檢，并將結果在液晶屏上予以顯示，同時驅動綠色LED發光，接著微處理器讀取燃氣濃度傳感器及溫度傳感器所檢測出的燃氣濃度值及溫度，并把檢測的結果發送給無線路由器，并在液晶屏上顯示出來，通過與中央控制器設置的閾值相比較，若檢測出濃度值超過閾值，蜂鳴器發出警報，紅色LED燈發出閃爍紅光；

4)無線路由器將接受到的來自個無線燃氣傳感器模塊的數據送入樓宇中央控制器；

5)樓宇中央控制器根據預設的濃度值及無線路由器送入的數據計算出各無線放空閥門模塊的開閉量，無線管道切斷閥門模塊開閉狀態量及無線開關模塊的開關的開閉狀態量，并將所計算出的無線放空閥門模塊的開閉量，無線管道切斷閥門模塊開閉狀態量及無線開關模塊的開關的開閉狀態量經由無線路由器發送至相應的無線放空閥門模塊、無線管道切斷閥門模塊和無線開關模塊；

6)無線放空閥門模塊、無線管道切斷閥門模塊和無線開關模塊根據接收到的無線放空閥門模塊的開閉量，無線管道切斷閥門模塊開閉狀態量及無線開關模塊的開關的開閉狀態量控制相應放空閥門、管道切斷閥門及開關的開閉；其中，無線放空閥門模塊為：通電后，檢測網絡狀況并向無線路由器申請加入無線路由器建立的無線通信網絡(即尋找PAN網絡)，無線路由器同意入網后，檢測是否有無線路由器發送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續申請；當接收到無線路由器發送的無線信號后，判斷無線信號的類型，如果是閥門位置控制信號，微處理器便把控制信號與位置檢測電阻檢測出的閥門當前位置檢測值相比較，判斷閥門位置是否合適，若不合適，微處理器輸出電機正轉信號開大閥門或電機反轉關小閥門，同時驅動相應的LED燈發光，并當閥門位置合適后，將位置檢測電阻檢測出的閥門位置予以發送；其中，無線管道切斷閥門模塊為：通電之后申請加入網絡通電后，檢測網絡狀況并向無線路由器申請加入無線路由器建立的無線通信網絡(即尋找PAN網絡)，無線路由器同意入網后，檢測是否有無線路由器發送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續申請；當接收到無線路由器發送的無線信號后，首先檢測閥門是否被手動關閉，若閥門未手動關閉，則根據無線路由器發出的信號，關閉閥門；其中無線開關模塊為：通電之后申請加入網絡，入網成功后檢測是否有來自無線路由器發送給自己的無線信號，入網不成功則返回繼續申請；當檢測到無線路由器發送至的無線信號后，判斷無線信號的類型，如果為開關控制信號，通過拉低IO口打開開關或釋放IO口關閉開關，再將IO口狀態予以發送，如果無線信號類型為輪訓信號，則微處理器檢測IO口狀態，并將其予以發送；

7)樓宇中央控制器根據接收到的各無線傳感器發送的燃氣濃度值，決定啟動相應的一路，多路或全路。