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1、(10)授权公告号 CN 204092919 U (45)授权公告日 2015.01.14 CN 204092919 U (21)申请号 201420076522.5 (22)申请日 2014.02.21 A62C 37/50(2006.01) G08C 19/00(2006.01) (73)专利权人 陕西科技大学 地址 710021 陕西省西安市未央区大学园区 陕西科技大学 (72)发明人 张玉杰 伍莹莹 (74)专利代理机构 西安西达专利代理有限责任 公司 61202 代理人 第五思军 (54) 实用新型名称 一种消防钢瓶安全监控系统 (57) 摘要 本实用新型公开了一种消防钢瓶安全监控系。
2、 统， 其特征在于， 包括 ： 一监控中心， 用于监控管 理整个系统， 以及至少一组用于监控消防钢瓶状 态的监控终端， 所述监控终端通过 RS485 总线连 接到监控中心。监控中心与各个监控终端通过 RS-485 总线进行通信， 监控中心通过轮询方式实 时地向监控终端发送数据请求命令， 从而获得监 控终端检测到的钢瓶状态信息， 及时发现故障并 报警。 监控终端实时检测钢瓶状态， 判断钢瓶处于 正常状态还是出现裂纹或者漏气现象， 通过 LED 指示灯指示钢瓶当前的状态， 当检测到出现的裂 纹达到危险系数时， 则驱动执行装置， 驱动钢瓶泄 压， 防止爆炸事故的发生。 (51)Int.Cl. 权利要。
3、求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)授权公告号 CN 204092919 U CN 204092919 U 1/1 页 2 1. 一种消防钢瓶安全监控系统， 其特征在于， 包括 ： 一监控中心， 用于监控管理整个系统， 以及至少一组用于监控消防钢瓶状态的监控终端， 所述监控终端通过 RS485 总线连接 到监控中心 ； 所述监控终端包括 ： 一以螺旋状紧贴于消防压力气瓶的瓶壁外表面的承压状态检测装置， 所述承压状态检 测装置用于检测消防压力气瓶承压状态 ； 一设置于消防压力气瓶的瓶。
4、塞处的内部气压检测装置， 所述内部气压检测装置用来实 时检测瓶内气体的压力 ； 一设置于消防压力气瓶的瓶塞处的执行装置， 所述执行装置接收微控制器信号后， 执 行装置打开防压力气瓶的瓶塞， 强制消防压力气瓶放气 ； 以及一 RS485 模块， 所述 RS485 模块用于将监控终端与监控中心相互连通 ； 还包括一监控终端微处理器， 所述承压状态检测装置， 内部气压检测装置， 执行装置以 及 RS485 模块均与监控终端微处理器连接。 2. 根据权利要求 1 所述的一种消防钢瓶安全监控系统， 其特征在于 ： 还包括一与监控 终端微处理器连接的 LED 指示灯， 所述 LED 指示灯用于实时指示钢瓶。
5、当前的状态。 3. 根据权利要求 2 所述的一种消防钢瓶安全监控系统， 其特征在于 ： 所述监控终端微 控制器采用型号为SN8F27E6的单片机， 承压状态检测装置采用PVDF压电薄膜， 气压检测装 置采用气压传感器， 执行装置采用电磁阀。 4. 根据权利要求 1 所述的一种消防钢瓶安全监控系统， 其特征在于 ： 所述监控中心包 括监控中心微控制器， 还包括监控中心 RS485 模块， 报警模块， 系统电源模块， 时钟电路， 触 摸屏显示电路以及存储模块 ； 所述监控中心 RS485 模块， 报警模块， 系统电源模块， 时钟电路， 触摸屏显示电路以及 存储模块均与监控中心微控制器连接。 5. 。
6、根据权利要求 4 所述的一种消防钢瓶安全监控系统， 其特征在于 ： 所述监控中心微 控制器采用 ATmega64。 权 利 要 求 书 CN 204092919 U 2 1/5 页 3 一种消防钢瓶安全监控系统 技术领域 0001 本实用新型涉及消防钢瓶安全领域， 特别涉及一种消防钢瓶安全监控系统。 背景技术 0002 火灾是最经常、 最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一， 因此消防灭 火系统成为人类生产生活中不可缺少的基础设施之一。由于消防钢瓶长期处于高压环境 下， 其内壁不可避免的会产生裂纹和损伤， 压力也会随环境气温而起伏变化对裂纹产生一 定的影响。 当钢瓶因裂纹或损伤到无法承受。
7、高压时， 会引起突发性的爆炸， 对人民的生命和 财产造成巨大损失。 0003 为了防止这种事故的发生， 国家要求定期对压力气瓶进行检测。一般检测要求把 钢瓶气体放空并在专门部门进行质量检测， 不仅成本高、 操作麻烦， 而且定期检测也无法完 全杜绝气瓶爆炸事故的发生。 另外， 消防钢瓶也存在长期工作过程中出现慢性漏气现象， 到 火灾事故发生时由于压力不足引起灭火效果大打折扣。 实用新型内容 0004 针对目前消防钢瓶存在因裂纹或损伤而突发性爆炸、 慢性漏气、 故障检测不便、 成 本高等问题， 本实用新型提供一种消防钢瓶安全监控系统， 其实时监控钢瓶内气压和钢瓶 承压状态， 系统自动监测并能够实时。
8、发现故障并报警， 以便及时处理各种故障。 系统可靠性 强、 效率高、 故障检测准确度高、 实时性好， 有效避免了突发性爆炸或慢性漏气对人民生命 和财产造成的损失。 0005 为达到上述目的， 本实用新型的技术方案如下 ： 0006 一种消防钢瓶安全监控系统， 包括 ： 0007 一监控中心， 用于监控管理整个系统， 0008 以及至少一组用于监控消防钢瓶状态的监控终端， 所述监控终端通过 RS485 总线 连接到监控中心。 0009 在本实用新型的一个优选实施例中， 所述监控终端包括 ： 0010 一以螺旋状紧贴于消防压力气瓶的瓶壁外表面的承压状态检测装置， 所述承压状 态检测装置用于检测消防。
9、压力气瓶承压状态 ； 0011 一设置于消防压力气瓶的瓶塞处的内部气压检测装置， 所述内部气压检测装置用 来实时检测瓶内气体的压力 ； 0012 一设置于消防压力气瓶的瓶塞处的执行装置， 所述执行装置接收微控制器信号 后， 执行装置打开防压力气瓶的瓶塞， 强制消防压力气瓶放气 ； 0013 以及一 RS485 模块， 所述 RS485 模块用于将监控终端与监控中心相互连通 ； 0014 还包括一监控终端微处理器， 所述承压状态检测装置， 内部气压检测装置， 执行装 置以及 RS485 模块均与监控终端微处理器连接。 0015 在本实用新型的一个优选实施例中， 还包括一与监控终端微处理器连接的 。
10、LED 指 说 明 书 CN 204092919 U 3 2/5 页 4 示灯， 所述 LED 指示灯用于实时指示钢瓶当前的状态。 0016 在本实用新型的一个优选实施例中， 所述监控终端微控制器采用型号为 SN8F27E6 的单片机， 承压状态检测装置采用 PVDF 压电薄膜， 气压检测装置采用气压传感器， 执行装 置采用电磁阀。 0017 在本实用新型的一个优选实施例中， 所述监控中心包括监控中心微控制器， 还包 括监控中心 RS485 模块， 报警模块， 系统电源模块， 时钟电路， 触摸屏显示电路以及存储模 块 ； 0018 所述监控中心 RS485 模块， 报警模块， 系统电源模块， 。
11、时钟电路， 触摸屏显示电路 以及存储模块均与监控中心微控制器连接。 0019 在本实用新型的一个优选实施例中， 所述监控中心微控制器采用 ATmega64。 0020 通过上述技术方案， 本实用新型的有益效果是 ： 0021 监控中心与各个监控终端通过 RS-485 总线进行通信， 监控中心通过轮询方式实 时地向监控终端发送数据请求命令， 从而获得监控终端检测到的钢瓶状态信息， 及时发现 故障并报警。 0022 监控终端实时检测钢瓶状态， 判断钢瓶处于正常状态还是出现裂纹或者漏气现 象， 通过 LED 指示灯指示钢瓶当前的状态， 当检测到出现的裂纹达到危险系数时， 则驱动执 行装置， 驱动钢瓶。
12、泄压， 防止爆炸事故的发生。 附图说明 0023 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提 下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0024 图 1 是本实用新型的总体结构框图。 0025 图 2 是本实用新型的监控终端的结构框图。 0026 图 3 是本实用新型的承压状态检测装置的电路结构图。 0027 图 4 是本实用新型的内部气压检测装置的电路结构图。 0028 图 5 是本实用新型的执行。
13、装置的电路结构图。 0029 图 6 是本实用新型的监控中心的结构框图。 具体实施方式 0030 为了使本实用新型实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下 面结合具体图示， 进一步阐述本实用新型。 0031 参照图 1， 一种消防钢瓶安全监控系统， 包括 ： 一监控中心 100， 用于监控管理整个 系统， 以及至少一组用于监控消防钢瓶状态的监控终端 200， 所述监控终端通过 RS485 总线 300 连接到监控中心。 0032 所述监控终端实时地监测消防钢瓶的状态信息， 根据监控中心发送过来的命令， 上传数据给监控中心， 当消防钢瓶工作状态异常， 监控终端则发出报警信号。
14、， 以便工作人员 能够及时处理。 说 明 书 CN 204092919 U 4 3/5 页 5 0033 所述监控中心通过 RS485 总线与监控终端连接， 主要用于对各个安装在消防钢瓶 的监控终端进行监控和管理。 0034 参照图 2， 监控终端 200 包括 ： 一以螺旋状紧贴于消防压力气瓶的瓶壁外表面的承 压状态检测装置 201， 所述承压状态检测装置用于检测消防压力气瓶承压状态 ； 0035 其中承压状态检测装置采用 PVDF 压电薄膜， PVDF 压电薄膜是一种新型的高分子 压电材料， 它既具有压电性又有薄膜柔软的机械性能， 灵敏度高、 频带宽、 使用方便、 能紧贴 体壁等一系列特点。
15、。 PVDF压力传感器的测量原理是PVDF薄膜在承受一定外力或变形时， 薄 膜的两个极化面就会产生大小相等、 极性相反的电荷， 因此可以把它看成是二极板上聚集 异性电荷， 中间为绝缘体的电容器。 0036 将 PVDF 制作成条状， 并以螺旋状紧贴于消防压力气瓶的瓶壁外表面， 当消防压力 气瓶因裂纹扩张而出现快速膨胀时， PVDF 传感器的应变信号经放大转换为电压信号， 监控 终端微控制器通过检测此电压信号来检测消防压力气瓶承压状态。PVDF 压电薄膜传感器 具有高内阻的特点， 其输出信号的前置放大电路设计必须满足输入和 PVDF 传感器的阻抗 匹配， 即把 PVDF 的高阻抗输入转换成低阻抗。
16、输出， 同时将输出微弱信号放大以便于后续处 理。 0037 如图3所示， 采用超低噪声、 高速、 高输入阻抗的AD745运算放大器进行电荷放大， 电荷放大电路为信号调理电路中第一级， 原始的电荷信号经过电荷放大电路之后转换成电 压信号。第二级放大电路采用美国公司的低功耗精密运算放大器 OP07， 第二级放大实际上 是对前置电荷放大电路的一个适当调节，其中 Vi为电荷放大器的输入， V0为放 大电路的输出。 第三级为整流电路， 将交流信号转换为直流信号， 监控终端微控制器通过检 测此直流电压信号， 对气瓶的承压状态进行监测， 当检测到气压值超出预设压力阈值时， 则 驱动电磁阀动作执行爆破。 00。
17、38 一设置于消防压力气瓶的瓶塞处的内部气压检测装置 202， 所述内部气压检测装 置用来实时检测瓶内气体的压力 ； 0039 如图 4 所示， 其中内部气压检测装置采用 Motorola 公司的 X 型硅压力传感器 MPX2100， 将压力信号转换为差模电压信号， 其转换精度高、 灵敏性强、 线性度好。 0040 MPX2100 的 2 引脚和 4 引脚之间输出与压力成正比的差模电压信号， U1A 主要完成 差模信号的放大， U1B 是电压跟随器， 用于防止运放的反馈电流流入传感器的负端， U1C 和 U1D 用于电压信号的调节， 最终形成 Vout1 电压信号 （0 4.9V） 。零压力时。
18、， 传感器的 2 和 4 端之间的压力差为零。设 2 端和 4 端的共模电压各为 4V， 则 U1A 的端电压也是 4V， 该电压 经 U1C 和 U1D 电路使其输出为零。输出端的零压力偏置由 R16 和 RP1 引入。放大器的增益 为 0041 合理的选择增益使传感器满量程输出时， 输出端的电压达到合 理的单片机可以采集到的值。此电压信号接入监控终端微处理器的内部 A/D 转换通道， 经 数据处理得到对应的压力， 从而实现对钢瓶内部气压的监测。 0042 当检测到的气压值低于预设气压阈值， 则判断压力气瓶存在漏气现象， 对于压力 不足的气瓶则要及时进行故障报警， 通知管理员及时维修避免压力。
19、不足而引起灭火效果不 说 明 书 CN 204092919 U 5 4/5 页 6 佳。 0043 一设置于消防压力气瓶的瓶塞处的执行装置 203， 所述执行装置接收微控制器信 号后， 执行装置打开防压力气瓶的瓶塞， 强制消防压力气瓶放气 ； 0044 如图 5 所示， 执行装置采用型号为 ZYE-1038 的直流推拉式电磁铁， 电磁阀安装在 消防压力气瓶外的瓶塞处， 当微控制器通过 PVDF 传感器检测到压力气瓶发生膨胀时， 则在 P2.0 和 P0.0 输出低电平， 光耦 U2 和 U3 的输出端导通， 光耦 U3 的引脚 4 被拉低， MOS 管 Q3 导通， 驱动电磁阀动作执行爆破， 。
20、强制消防压力气瓶放气， 防止意外事故的发生。 0045 以及一 RS485 模块 204， 所述 RS485 模块用于将监控终端与监控中心相互连通 ； 0046 还包括一监控终端微处理器 205， 所述承压状态检测装置， 内部气压检测装置， 执 行装置以及 RS485 模块均与监控终端微处理器连接。还包括一与监控终端微处理器连接的 LED 指示灯 206， 所述 LED 指示灯用于实时指示钢瓶当前的状态。 0047 监控终端微控制器采用 SN8F27E65。监控终端实时地监测消防钢瓶的工作状态， 并且接收监控中心发送过来的命令， 根据命令上传消防钢瓶的状态信息到监控中心， 若消 防钢瓶工作状态。
21、异常， 监控终端将启动报警信号， 并且通过 LED 指示灯指示故障或者爆破 信息。 如果检测到消防钢瓶出现裂纹有爆炸可能时， 则立即驱动执行装置， 驱动消防钢瓶泄 压， 避免突发事故的产生。 0048 参照图 6， 监控中心 100 监控中心包括监控中心微控制器 107， 还包括监控中心 RS485 模块 101， 报警模块 102， 系统电源模块 103， 时钟电路 104， 触摸屏显示电路 105 以及 存储模块 106 ； 0049 所述监控中心 RS485 模块， 报警模块， 系统电源模块， 时钟电路， 触摸屏显示电路 以及存储模块均与监控中心微控制器连接。 0050 图 6 中的触摸。
22、屏显示电路为系统提供良好的人机交互界面 ； 时钟电路为系统提供 准确时间 ； 报警模块用于系统故障时报警。 0051 监控中心是一专为防爆瓶群管控设备， 通过 RS485 总线与监控终端连接， 主要用 于对各个安装在消防钢瓶的监控终端进行监控和管理。 0052 监控中心的主要功能包括 ：（1） 设备管理功能。监控中心具有设备搜索、 状态查 询、 历史故障查询功能， 能够检测设备的运行状态。 （2） 故障指示及报警功能。监控中心接 收到监控终端发送过来的报警信号后， 能发出声光报警， 并且在显示窗口显示报警的消防 钢瓶号。 0053 本实用新型中， 监控中心通过 RS485 总线与监控终端连接，。
23、 采用标准的 MODBUS 协 议进行通信， 监控中心通过轮询方式实时地向监控终端发送数据请求命令， 从而获得监控 终端检测到的钢瓶状态信息， 实时发现故障并报警。监控终端实时地对消防钢瓶的工作状 态信息的采集、 分析之后， 判断消防钢瓶是否工作于异常状态下， 通过 LED 指示灯指示气瓶 当前的状态， 如果出现裂纹， 则立即驱动爆破执行电路， 强制消防钢瓶泄压， 防止意外事故 的发生。 0054 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。 本行 业的技术人员应该了解， 本实用新型不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理， 在不脱离本。
24、实用新型精神和范围的前提下， 本实用新型还 会有各种变化和改进， 这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 说 明 书 CN 204092919 U 6 5/5 页 7 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 说 明 书 CN 204092919 U 7 1/4 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 204092919 U 8 2/4 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 204092919 U 9 3/4 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 204092919 U 10 4/4 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 204092919 U 11 。