基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)，包括具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線燃氣傳感器模塊、具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線放空閥門模塊、具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線管道切斷閥門模塊、具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)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；本實用新型可實現(xiàn)實時檢驗燃氣濃度，并在災害狀況下，燃氣閥門開關的遠程迅速開關控制，避免災害后果擴大。
【專利說明】
基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)
技術領域
[0001]—種基于無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)，最適用于在火災、地震等災害狀況以及管道泄漏的情況下，樓宇燃氣管道閥門快速控制和管道放空。
【背景技術】
[0002]隨著計算機技術、控制技術和通信技術的發(fā)展，樓宇自動化工業(yè)在過去的十年中獲得了巨大的發(fā)展，遵循BACnet、LonTalk和EIB這些標準化通信協(xié)議的樓控產(chǎn)品在行業(yè)中占據(jù)主導地位。使用這些通信協(xié)議的樓宇自動化網(wǎng)絡所采用的通信傳輸介質(比如雙絞線、同軸電纜和光纜)通常都是有線的。和采用有線網(wǎng)絡的通信技術的樓控產(chǎn)品相比較，無線解決方案最吸引人的地方式安裝布置的靈活性、低廉的安裝費用和對樓宇自動化系統(tǒng)重新布置時可移動性，隨著樓宇自動控制技術的發(fā)展，控制設備之間的通訊和互操作需求日益增加，建立開放而統(tǒng)一的總線標準已成為整個行業(yè)的共同愿望。總線標準的選擇不僅僅決定了系統(tǒng)的開放性、通信效率，同時也關系到系統(tǒng)配置、調試的難易程度和工作量大小。
[0003]隨著近年來在微電子機械系統(tǒng)(MEMS)、無線通信、數(shù)字電子方面取得的巨大成就，使得發(fā)展低成本、小體積、低功耗、短通信距離成為可能。傳統(tǒng)的無線通信大致有WIF1、藍牙和紅外等，ZigBee技術與它們相比成本低、功耗低、組網(wǎng)能力優(yōu)秀，被廣泛認為將在未來的幾年對自動化工業(yè)產(chǎn)生重大的影響。
[0004]城市燃氣管道在地震、火災等災害狀態(tài)以及管道泄漏的情況下，如不能及時切斷并放空，靠傳統(tǒng)的救援人員現(xiàn)場手工關閉遠不能達到應急救援的要求，將會使災害后果擴大。無線傳感控制具有遠程控制、迅速、低功耗、低成本的特點?；跓o線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)可實現(xiàn)實時檢驗燃氣濃度，并在災害狀況下，燃氣閥門開關的遠程迅速開關控制，避免災害后果擴大。
【發(fā)明內容】
[0005]本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，提出了一種基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)。
[0006]本實用新型提供的一種基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)，包括:具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線燃氣傳感器模塊，分別安裝在樓宇內的各個室內和管道處，用于檢測各自位置的燃氣值，及時報警;具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線放空閥門模塊，分別安裝在樓宇的排氣口與通風口，用于排放泄露的燃氣;具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線管道切斷閥門模塊，分別安裝在管道處，用于及時切斷管道;具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線開關模塊，分別與抽風機相連接，用于控制抽風機的運行與停止;無線路由器，與多個無線燃氣傳感器模塊、多個無線放空閥門模塊、多個無線管道切斷閥門模塊、多個無線開關模塊構成基于ZigBee無線技術的無線通信網(wǎng)絡，用于給各節(jié)點分配地址、接受來自個節(jié)點的數(shù)據(jù)及向各節(jié)點發(fā)送相應的控制指令;無線樓宇中央控制器，與所述無線路由器無線連接，用于對無線路由器的各個房間及管道處的燃氣含量，按照預設的燃氣含量的濃度闕值進行處理，以便獲得控制多個無線放空閥門模塊、多個無線管道切斷閥門模塊和無線開關模塊的控制指令，進而通過所述無線路由器將控制指令送至相應的無線模塊，以便控制開關和閥門。
[0007]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指不燈、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；
[0008]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指不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。
[0009]所述的多個無線放空閥門模塊包括具有射頻功能及模數(shù)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(wěn)壓和濾波電路、第一光親、第一可控娃、第二天線、第一變壓器、第二變壓芯片、第二液晶屏、市電、第二 LED指示燈、第二蜂鳴器。
[00?0]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(wěn)壓和濾波電路的輸入端連接，第一穩(wěn)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，第一光親的輸出端與第一可控娃連接，第一可控娃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。
[0011]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(wěn)壓和濾波電路。
[0012]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(wěn)壓和濾波電路的輸入端連接，第二穩(wěn)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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]技術效果:本實用新型的目的提供一個遠程控制、迅速、低功耗的無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴昭b置。首先通過檢測室內和管道處的燃氣濃度值，若檢測到的濃度值超過設定的闕值，及時發(fā)出警報，通過無線信號傳輸至上位機，上位機控制一路、多路甚至全路管道的關閉及閥門的開啟。可實現(xiàn)實時檢驗燃氣濃度，并在災害狀況下，燃氣閥門開關的遠程迅速開關控制，避免災害后果擴大。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)的整體結構示意圖；
[0021]圖2是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線燃氣傳感器模塊的結構示意圖；
[0022]圖3是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線燃氣傳感器模塊的流程示意圖；
[0023]圖4是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線放空閥門的結構示意圖；
[0024]圖5是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線放空閥門的流程示意圖；
[0025]圖6是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線管道切斷閥門的結構示意圖；
[0026]圖7是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線管道切斷閥門的流程示意圖；
[0027]圖8是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線開關的結構不意圖；
[0028]圖9是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線開關的流程示意圖；
[0029]圖10是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線路由器的結構示意圖；
[0030]圖11是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線路由器的流程示意圖；
[0031]圖12是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線樓宇中央控制器的結構示意圖；
[0032]圖13是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)無線樓宇中央控制器的流程示意圖；
[0033]圖14是本實用新型的無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)及方法的整體流程示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步說明:
[0035]請參閱圖1，本實用新型的基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)至少包括:多個無線燃氣傳感器模塊、多個無線放空閥門模塊、多個無線管道切斷閥門模塊、多個無線開關模塊、多個無線路由器及無線樓宇中央控制器。
[0036]所述無線燃氣傳感器作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點，具有收發(fā)信息功能，設置在房間內和管道附近，用于檢測可燃性氣體的濃度，具有及時報警功能。請參見圖2，其為無線燃氣傳感器的結構示意圖，其包括:具有射頻功能的微處理器(即微處理器和無線模塊)、與微處理器相連接的燃氣濃度傳感器、通過I2C接口與微處理器相連接的顯示屏、與微處理器相連接的兩個LED指示燈、與微處理器相連接的、與微處理器相連接的一個開關、與微處理器相連接的溫度傳感器，與微處理器相連接的天線、電池及與電池相連且用于向微處理器和燃氣濃度傳感器供電的變壓芯片等。在本實施案例中，微處理器采用具有射頻功能的微處理器，燃氣濃度傳感器選用靈敏性較好的煙霧傳感器，傳感器與微處理器通過相應的采樣保持電路及放大電路相連接，溫度傳感器選用可直接讀數(shù)字溫度傳感器，與微處理器直接相連，通過顯示屏顯示出來實時溫度與檢測濃度，若檢測出來的燃氣濃度超過限定的濃度，蜂鳴器發(fā)出警報，紅色LED燈發(fā)出閃爍紅光。當接收無線信號加入ZigBee無線網(wǎng)絡后，與微處理器相連接的綠色LED燈發(fā)光，變壓芯片將5V的電壓轉換為3.3V的電壓，要求變壓芯片具有電氣防爆的特性。
[0037]如圖3所示，其為無線燃氣傳感器工作流程。通電之后申請加入網(wǎng)絡(即尋找PAN網(wǎng)絡)，同意入網(wǎng)后檢測是否無線路由器發(fā)送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續(xù)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(fā)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(fā)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(fā)出警報，紅色LED燈發(fā)出閃爍紅光，同時中央控制器根據(jù)所接收到的信號，判斷開啟一路、多路或全路的放空閥門及關閉一路、多路或全路的管道切斷閥門。
[0038]所述的無線放空閥門作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點，具有收發(fā)功能，設置在通風口內，用于排空泄露出的燃氣。請參見圖4，其為其為無線放空閥門的結構示意圖，其包括:具有射頻功能的微處理器(即微處理器和無線模塊)、伺服電機、與伺服電機相連的閥門、與伺服電機的傳感齒輪同軸安裝且用于檢測閥門位置的位置檢測電阻、與位置檢測電阻相連接且將所檢測出的閥門位置數(shù)據(jù)送入微處理器進行數(shù)模轉換的穩(wěn)壓和濾波電路、連接在微處理器的輸出端的光耦、與光耦連接切用于控制伺服電機正反轉的可控硅、通過I2C接口與微處理器相連接的顯示屏、與微處理器相連接的兩個LED指示燈、與微處理器相連接的天線、與市電相連且向伺服電機供電的變壓器、與變壓器輸出端相連且用于向微處理器供電的變壓芯片。在本實施案例中，微處理器采用具有射頻功能的微處理器，采用兩片電力電子器件雙向可控硅來控制伺服電機的運行，可控硅的驅動采用可控硅型光耦，不僅隔離微處理器與伺服電機控制回路，還有驅動功能。在光耦和微處理器之間加入與非門電路，防止當正反輸出1 口同時為高電平是出現(xiàn)控制控制伺服電機正反轉的兩個雙向可控硅同時導通的情況。當正轉時，開啟放空閥門，同時紅色LED燈發(fā)光;反轉時，關閉放空閥門，同時綠色LED燈發(fā)光。位置檢測電阻檢測閥門是否完全關閉或者開啟。
[0039]如圖5所示，其為無線放空閥門模塊工作流程。通電后，檢測網(wǎng)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(wǎng)絡(即尋找PAN網(wǎng)絡)，無線路由器同意入網(wǎng)后，檢測是否有無線路由器發(fā)送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續(xù)申請。當接收到無線路由器發(fā)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(fā)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(fā)送。
[0040]所述的無線管道切斷閥門作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點，具有收發(fā)功能，可手動關閉，設置在管道內，用于及時切斷管道。請參見圖6，其為其為無線管道切斷閥門的結構示意圖，其包括:具有射頻功能的微處理器、連接微處理器輸出端的光耦、與光耦相連的開關、及與開關相連的電磁閥、與微處理器連接的天線、與微處理器連接的開關、與微處理器連接的LED燈、與市電相連的變壓器、與變壓器輸出端相連且用于向微處理器供電的變壓芯片。在本實施案例中，微處理器采用具有射頻功能的微處理器，電磁閥選用燃氣緊急切斷電磁閥，當通常這類電磁閥接收到DC9V的脈沖切斷電流時，開閥鎖定裝置自動解鎖并釋放彈簧力，使閥門快速關閉并保持閉合狀態(tài)，這類閥門是一種平時不需供電，當接收到外部脈沖切斷電流時關閉的半自動防爆型快速切斷閥門，當閥門關閉時，微處理器驅動紅色LED發(fā)光。無線管道切斷閥門僅有開和關兩種狀態(tài)，可以通過外部的手動把柄，手動切斷管道。手動把柄上有紅色關閉和綠色開啟的相應辨識，手動把柄與微處理器相連接，微處理器感應相應的開關狀態(tài)量。
[0041]如圖7所示，其為無線管道切斷閥門模塊工作流程。通電之后申請加入網(wǎng)絡通電后，檢測網(wǎng)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(wǎng)絡(即尋找PAN網(wǎng)絡)，無線路由器同意入網(wǎng)后，檢測是否有無線路由器發(fā)送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續(xù)申請。當接收到無線路由器發(fā)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(jù)無線路由器發(fā)出的信號，關閉閥門。
[0042]具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線開關模塊，與多個抽風機相連接，用于控制抽風機的運行與停止，抽風機安裝在每棟單元樓的排氣口處。請參見圖8，其包括:具有射頻功能的微處理器、連接微處理器輸出的光耦、與光耦相連的開關、與微處理器連接的天線、與微處理器連接的LED燈、與市電相連的變壓器、與變壓器輸出端相連且用于向微處理器供電的變壓芯片。在本實施案例中，微處理器采用具有射頻功能的微處理器，微處理器的一個1 口接光親，光親連接開關。
[0043]如附圖9所示，其為無線開關模塊的工作流程圖。通電之后申請加入網(wǎng)絡，入網(wǎng)成功后檢測是否有來自無線路由器發(fā)送給自己的無線信號，入網(wǎng)不成功則返回繼續(xù)申請。當檢測到無線路由器發(fā)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1 口打開開關或釋放1 口關閉開關，再將1 口狀態(tài)予以發(fā)送，如果無線信號類型為輪訓信號，則微處理器檢測1 口狀態(tài)，并將其予以發(fā)送。
[0044]所述無線路由器與所述無線燃氣傳感器模塊、多個無線放空閥門模塊、多個無線管道切斷閥門模塊、多個無線開關模塊構成基于ZigBee無線技術的無線通信網(wǎng)絡，用于給各節(jié)點分配地址、接受來自個節(jié)點的數(shù)據(jù)及向各節(jié)點發(fā)送相應的控制指令;如圖10所示，具有射頻功能的微處理器、與市電連接的變壓器、與變壓器輸出端相連且用于向微處理器供電的變壓芯片、與微處理器相連接的LED指示燈和天線。在本實施例中，微處理器采用具有射頻功能的微處理器，一個LED燈，變壓器器接在220VAC電壓，提供5V電壓，變壓器選用具有電氣防爆功能的。采用I/O口驅動LED，無線路由器能夠建立無線通信網(wǎng)絡，給無線通信網(wǎng)絡中的每個節(jié)點分配ID，網(wǎng)絡最多有255個節(jié)點構成。當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，無線網(wǎng)關能夠重建網(wǎng)絡。當無線網(wǎng)關
[0045]如圖11所示為無線路由器節(jié)點工作流程。通電之后無線路由器檢測網(wǎng)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(wǎng)絡內通信。當路由器成功建立網(wǎng)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(jié)點加入網(wǎng)絡的無線信號，如是，則添加節(jié)點信息，如果不是，則從無線信號中提取有效數(shù)據(jù)，并啟動系統(tǒng)予以發(fā)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(jié)點才可以接收數(shù)據(jù)。當無線路由器節(jié)點接收到無線信號，若是新節(jié)點入網(wǎng)，便儲存新節(jié)點設備信息，然后發(fā)送允許入網(wǎng)信號;若是數(shù)據(jù)采集節(jié)點的采集信息，無線路由器就把數(shù)據(jù)從中提取出來發(fā)送至無線樓宇中央控制器。
[0046]所述無線樓宇中央控制器與所述無線路由器無線連接，與上位機通過串口連接，用于接收和處理數(shù)據(jù)、接收來自個節(jié)點的數(shù)據(jù)及向各節(jié)點發(fā)送相應的控制指令;如圖12所示，具有射頻功能和串口功能的微處理器、與市電連接的變壓器、與變壓器輸出端相連且用于向微處理器供電的變壓芯片、與微處理器相連接的LED指示燈和天線。在本實施例中，微處理器采用具有射頻功能和集成了串口收發(fā)功能的微處理器，微處理器通過電平轉換芯片與串口相連，即可完成數(shù)據(jù)的收發(fā)。一個LED燈，當系統(tǒng)開啟時，LED燈發(fā)光，變壓器器接在220VAC電壓，提供3.3V電壓，采用I/O 口驅動LED，I2C 口連接串口。
[0047]如圖13所示為無線樓宇中央控制器的工作流程。通電之后無線樓宇中央控制器檢測網(wǎng)絡。當控制器成功連接路由器，微處理器便點亮LED，同時輪訓串口和無線信號。當無線樓宇中央控制器接收到信號后判斷信號類型，如果是串口信號，便根據(jù)信號類型對數(shù)據(jù)進行打包，并將打包后的數(shù)據(jù)發(fā)送給路由器，如果是無線信號則從無線信號中提取有效數(shù)據(jù)，并啟動系統(tǒng)予以發(fā)送。
[0048]如圖14所示為無線傳感的城市樓宇燃氣管道自動切斷及放空控制系統(tǒng)及方法的整體工作流程。包括步驟:I)無線路由器通電后，查詢當前網(wǎng)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(wǎng)絡，同時對無線通信網(wǎng)絡內已經(jīng)啟動的無線通信網(wǎng)絡節(jié)點分配地址，以便各節(jié)點間的通信在新建的無線通信網(wǎng)絡的頻段進行;2)尚未入網(wǎng)的無線通信網(wǎng)絡節(jié)點向所述無線路由器發(fā)送入網(wǎng)請求，經(jīng)無線路由器同意后，獲得自身的地址;3)各無線燃氣傳感器模塊向無線路由器發(fā)送室內及管道的燃氣濃度值;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(shù)據(jù)送入樓宇中央控制器;5)樓宇中央控制器根據(jù)預設的濃度值及無線路由器送入的數(shù)據(jù)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(tài)量及無線開關模塊的開關的開閉狀態(tài)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(tài)量及無線開關模塊的開關的開閉狀態(tài)量經(jīng)由無線路由器發(fā)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(jù)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(tài)量及無線開關模塊的開關的開閉狀態(tài)量控制相應放空閥門、管道切斷閥門及開關的開閉；7)樓宇中央控制器根據(jù)接收到的各無線傳感器發(fā)送的燃氣濃度值，決定啟動相應的一路，多路或全路。
[0049]上述基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)的工作步驟如下:
[0050]I)無線路由器通電后，查詢當前網(wǎng)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(wǎng)絡，同時對無線通信網(wǎng)絡內已經(jīng)啟動的無線通信網(wǎng)絡節(jié)點分配地址，以便各節(jié)點間的通信在新建的無線通信網(wǎng)絡的頻段進行；
[0051 ] 2)通電之后無線路由器檢測網(wǎng)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(wǎng)絡內通信。當路由器成功建立網(wǎng)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(jié)點加入網(wǎng)絡的無線信號，如是，則添加節(jié)點信息，如果不是，則從無線信號中提取有效數(shù)據(jù)，并啟動系統(tǒng)予以發(fā)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(jié)點才可以接收數(shù)據(jù)。當無線路由器節(jié)點接收到無線信號，若是新節(jié)點入網(wǎng)，便儲存新節(jié)點設備信息，然后發(fā)送允許入網(wǎng)信號;若是數(shù)據(jù)采集節(jié)點的采集信息，無線路由器就把數(shù)據(jù)從中提取出來發(fā)送至無線樓宇中央控制器。
[0052]3)無線燃氣傳感器模塊通電之后申請加入網(wǎng)絡(即尋找PAN網(wǎng)絡)，同意入網(wǎng)后檢測是否無線路由器發(fā)送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續(xù)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(fā)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(fā)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(fā)出警報，紅色LED燈發(fā)出閃爍紅光；
[0053]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(shù)據(jù)送入樓宇中央控制器；
[0054]5)樓宇中央控制器根據(jù)預設的濃度值及無線路由器送入的數(shù)據(jù)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(tài)量及無線開關模塊的開關的開閉狀態(tài)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(tài)量及無線開關模塊的開關的開閉狀態(tài)量經(jīng)由無線路由器發(fā)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；
[0055]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(jù)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(tài)量及無線開關模塊的開關的開閉狀態(tài)量控制相應放空閥門、管道切斷閥門及開關的開閉；其中，無線放空閥門模塊的工作流程為:通電后，檢測網(wǎng)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(wǎng)絡(即尋找PAN網(wǎng)絡)，無線路由器同意入網(wǎng)后，檢測是否有無線路由器發(fā)送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續(xù)申請。當接收到無線路由器發(fā)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(fā)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(fā)送。其中，無線管道切斷閥門模塊工作流程為:通電之后申請加入網(wǎng)絡通電后，檢測網(wǎng)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(wǎng)絡(即尋找PAN網(wǎng)絡)，無線路由器同意入網(wǎng)后，檢測是否有無線路由器發(fā)送給自己的無線信號；申請未獲成功則返回繼續(xù)申請。當接收到無線路由器發(fā)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(jù)無線路由器發(fā)出的信號，關閉閥門；其中，無線開關模塊的工作流程為:通電之后申請加入網(wǎng)絡，入網(wǎng)成功后檢測是否有來自無線路由器發(fā)送給自己的無線信號，入網(wǎng)不成功則返回繼續(xù)申請。當檢測到無線路由器發(fā)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1 口打開開關或釋放1 口關閉開關，再將1口狀態(tài)予以發(fā)送，如果無線信號類型為輪訓信號，則微處理器檢測1口狀態(tài)，并將其予以發(fā)送。
[0056]7)樓宇中央控制器根據(jù)接收到的各無線傳感器發(fā)送的燃氣濃度值，決定啟動相應的一路，多路或全路。
[0057]綜上所述，本實用新型的基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)通過在樓宇內建立基于ZigBee無線技術的無線通信網(wǎng)絡，由此可實現(xiàn)對管道和閥門的有效調控，進而實現(xiàn)及時檢測漏氣，及時排空燃氣，及時切斷管道。相對于現(xiàn)有技術的優(yōu)點是:1、可以減少現(xiàn)有樓宇的大量布線；2、由于各節(jié)點采用無線通信技術，其實際安裝位置受環(huán)境約束較少;3、相對于現(xiàn)有的樓宇燃氣立管自動切斷及放空系統(tǒng)，增加了檢測節(jié)點和控制節(jié)點；
4、由于增加了檢測節(jié)點和控制節(jié)點，為系統(tǒng)優(yōu)化控制和節(jié)能打下了基礎;5、所提供的接口支持當前控制領域普遍采用的協(xié)議，支持擴展。
【主權項】
1.基于無線傳輸?shù)臉怯钊細饬⒐茏詣忧袛嗉胺趴障到y(tǒng)，包括:具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線燃氣傳感器模塊、具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線放空閥門模塊、具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)點的多個無線管道切斷閥門模塊、具有收發(fā)信息功能且作為無線通信網(wǎng)絡節(jié)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指不燈、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(shù)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(wěn)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、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(wěn)壓和濾波電路的輸入端連接，第一穩(wěn)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，第一光親的輸出端與第一可控娃連接，第一可控娃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(wěn)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(wěn)壓和濾波電路的輸入端連接，第二穩(wěn)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。
【文檔編號】F16K31/02GK205479601SQ201620172884
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月7日
【發(fā)明人】薦清源, 梁曉瑜, 鄭少華, 程心宇
【申請人】中國計量學院