基于嵌入式的酒精罐群泄漏檢測系統(tǒng)設(shè)計

馬安然 任寧寧 高東東 徐麗

摘 要：酒精泄漏無論是在酒精運輸過程或者對酒精生產(chǎn)廠家來說都具有極高的危險性。為了解決這一實際問題，該設(shè)計應(yīng)用嵌入式技術(shù)，對酒精罐群泄漏進行實時性的檢測，而一旦發(fā)生泄漏可以及時進行報警，從而可以避免不必要的損失，具有一定的市場前景和實用價值。

關(guān)鍵詞：嵌入式技術(shù) 泄漏檢測 酒精濃度檢測

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0106-02

一般在酒精車間，在蒸餾、酒精提純過程中，若蒸餾塔、管道、閥門或容器發(fā)生酒精泄漏，酒精蒸汽與空氣形成爆炸性混合物，一旦濃度達到爆炸極限，遇到明火、高溫、雷電、靜電等能引起燃燒爆炸。在酒精儲存過程中如果不按安全技術(shù)操作規(guī)程作業(yè)或者儲罐及其輔助設(shè)施發(fā)生故障泄漏、運行泄漏，又或管道長期使用、腐蝕、損傷等原因出現(xiàn)泄漏，不能及時發(fā)現(xiàn)或采取措施不當?shù)?，酒精蒸汽與空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高溫等極易燃燒爆炸。

1 關(guān)于酒精泄漏的事故案例

2013年7月22日，端州區(qū)鳳崗村內(nèi)一作坊存儲的酒精泄漏導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)。2014年7月31日，兩車高速相撞酒精泄漏，湖北一家三口重度燒傷。2015年3月4日，云南昆明官渡區(qū)東盟聯(lián)豐農(nóng)產(chǎn)品商貿(mào)中心發(fā)生酒精燃爆重大事故，酒精在抽卸作業(yè)過程中發(fā)生泄漏燃燒。造成13人死亡、9人受傷，燒毀55間商鋪及28輛汽車，過火面積3300m2。以上種種殘酷的現(xiàn)實表明，及時進行酒精泄露報警的重要性。

2 系統(tǒng)的組成

2.1 硬件設(shè)計

該報警系統(tǒng)的硬件主要由MQ-3酒精傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機控制器模塊、聲光報警模塊、LCD1602顯示模塊等構(gòu)成，硬件組成如圖1所示。

該系統(tǒng)中選用的MQ-3酒精傳感器，對酒精濃度的響應(yīng)速度快、靈敏度高。而且，與其他氣體傳感器相比它的驅(qū)動電路簡單，穩(wěn)定性高。A/D轉(zhuǎn)換單元選用TLC549，它 擁有8位分辨率、轉(zhuǎn)換時間僅需17μs，能夠滿足普通模擬量的轉(zhuǎn)換條件。報警單元主要由電阻、三極管、蜂鳴器組成。

該設(shè)計的工作原理：利用MQ-3酒精傳感器作為酒精檢測單元，把氣體中含有的乙醇的濃度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊送至單片機處理，由LCD顯示模塊直觀顯示被測氣體中的乙醇濃度，最后根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)定不同的閾值，超過閾值則進行聲光報警。

2.2 軟件設(shè)計

該設(shè)計需要重點解決的問題是對酒精濃度的實時檢測、閾值的調(diào)節(jié)以及超出閾值如何自動報警。本系統(tǒng)采用的是C語言編程，主要包括：主程序模塊、轉(zhuǎn)換子程序模塊、 數(shù)據(jù)處理子程序模塊、A/D轉(zhuǎn)換子程序模塊、鍵盤掃描子程序模塊、報警子程序模塊。軟件流程如圖2所示。

主程序要實現(xiàn)的功能是結(jié)合系統(tǒng)的硬件完成對酒精蒸汽濃度檢測的各項任務(wù)。主要包括：數(shù)據(jù)的檢測與顯示；閾值的調(diào)整與顯示；數(shù)據(jù)顯示、報警功能子程序的調(diào)用。

轉(zhuǎn)換子程序模塊的功能是將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換為氣體濃度。但是在轉(zhuǎn)換之前，為了去除環(huán)境因素變化等噪聲干擾的影響，需要先進行數(shù)字濾波。在轉(zhuǎn)換的過程中，需要按照生產(chǎn)商提供的傳感器溫度響應(yīng)曲線對采樣結(jié)果進行溫度的補償操作。

3 結(jié)語

本設(shè)計實現(xiàn)了氣體中酒精濃度的采集、數(shù)據(jù)顯示、酒精濃度超標報警等功能，廣泛使用于工廠車間、駕駛司機、交警、高空作業(yè)人員等，切實做到了酒精濃度的檢測，而且本設(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、便捷等優(yōu)點，具有廣泛的市場應(yīng)用前景。

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