一種基於ZigBee的自動報警手持燃氣抄表裝置及其控制方法與流程
2023-05-03 22:26:17 3
本發明涉及一種手持燃氣抄表裝置，尤其是基於zigbee的自動報警手持燃氣抄表裝置。
背景技術：
隨著城鎮化的發展和生活水平的提高，燃氣逐漸進入普通居民家中，相比較於早期普遍使用的瓶裝液化氣，其使用方便且成本較低，受到了居民的歡迎，但同時也存在著一定的安全隱患，燃氣洩漏不易察覺，洩漏後若導致火災將給居民人身財產帶來巨大損失。燃氣使用過程中需相關單位定期上門進行安全檢查，一定程度上保證燃氣使用安全，但這種定期檢查方式檢查次數少、頻率低，對保證燃氣使用安全性效果有限。目前，公知的手持燃氣抄表裝置主要通過紅外通信方式和燃氣表進行數據傳輸，採集用戶燃氣使用度數等數據。但是，這些燃氣抄表裝置無法通過包括zigbee通信在內的多種無線通信方式進行多個燃氣表遠距離自動抄表，通信距離短、抄表效率低，且不能檢測室內環境，難以及時發現燃氣洩漏等情況，易導致延誤處理時機。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：克服現有的手持燃氣抄表裝置通信方式單一、通信距離短，且不能檢測室內環境、出現燃氣洩漏等突發情況時不能及時預警的不足,本發明提供一種手持燃氣抄表裝置，該手持燃氣抄表裝置不僅能實現智能遠距離無線抄表，而且能同時檢測室內環境，當環境中燃氣濃度過高或者溫度過高時，自動報警。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種基於zigbee的自動報警手持燃氣抄表裝置，其特徵在於：包括微控制器(1)、顯示模塊(2)、聲光報警模塊(3)、zigbee模塊(4)、gsm模塊(5)、紅外模塊(6)、燃氣傳感器(7)、溫度傳感器(8)、存儲模塊(9)、鍵盤模塊(10)、電源模塊(11)和時鐘模塊(12)；
所述微控制器(1)，用於對手持燃氣抄表裝置各模塊進行控制；所述顯示模塊(2)，用於顯示時間、燃氣表發送過來的抄表數據和檢測出的異常情況狀態；聲光報警模塊(3)，用於手持燃氣抄表裝置檢測到出現燃氣濃度過高或溫度過高的異常情況時發出報警聲音並閃爍發光進行報警；zigbee模塊(4)，用於通過zigbee通信方式和燃氣表進行通信，發送數據至燃氣表或接收燃氣表發送過來的數據；gsm模塊(5)，用於通過gsm通信方式和燃氣表進行通信，發送數據至燃氣表或接收燃氣表發送過來的數據，並可用於通過gsm通信方式和管理員手機進行通信，發送數據至管理員手機或接收管理員手機發送過來的數據；紅外模塊(6)，用於通過紅外通信方式和燃氣表進行通信，發送數據至燃氣表或接收燃氣表發送過來的數據；燃氣傳感器(7)，用於檢測手持燃氣抄表裝置所處環境的可燃氣體濃度；溫度傳感器(8)，用於檢測手持燃氣抄表裝置所處環境的溫度值；存儲模塊(9)，用於存儲接收到的抄表數據；鍵盤模塊(10)，用於人機互動，包括選擇通信方式、開啟抄表程序、裝置開關機；電源模塊(11)，用於為手持燃氣抄表裝置各模塊提供電壓大小合適且穩定的電源；時鐘模塊(12)，用於計時，提供實時時間數據，包括年、月、日、周、時、分、秒；所述鍵盤模塊(10)包含：zigbee通信按鍵(13)，用於選擇zigbee通信方式和燃氣表進行通信；gsm通信按鍵(14)，用於選擇gsm通信方式和燃氣表進行通信；紅外通信按鍵(15)，用於選擇紅外通信方式和燃氣表進行通信；抄表按鍵(16)，用於啟動發出抄表命令程序開始抄表；電源按鍵(17)，用於開啟或關閉手持燃氣抄表裝置電源。
手持燃氣抄表裝置和居民家中燃氣表可通過zigbee通信、紅外通信兩種方式傳輸數據，手持燃氣抄表裝置可與管理員手機通過gsm網絡傳輸數據。
在手持燃氣抄表裝置中加入微控制器、燃氣傳感器、溫度傳感器和聲光報警器。當燃氣傳感器檢測到室內燃氣濃度過高時，微控制器啟動聲光報警裝置，還可通過gsm模塊發送報警內容至管理員手機進行報警；並且當溫度傳感器檢測到室內環境溫度過高時，微控制器啟動聲光報警裝置，還可通過gsm模塊發送報警內容至管理員手機進行報警，達到檢測室內環境、發現燃氣洩漏時自動報警的目的。
與現有技術相比，本發明的有益效果是，可以智能無線遠距離抄表，即可通過zigbee通信、gsm通信方式可靠傳輸數據，同時還兼容傳統燃氣表中的紅外通信方式，適用廣泛，並可通過燃氣傳感器和溫度傳感器檢測室內環境，發生燃氣洩漏時自動報警，在抄表的同時檢測是否存在燃氣洩漏等安全隱患，增加燃氣安全檢查次數且降低檢查人力物力成本，預防火災事故發生。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的示意圖。
圖2是鍵盤模塊的示意圖。
圖3是手持燃氣抄表裝置的工作流程圖。
圖4是報警子程序流程圖。
圖中1.微控制器，2.顯示模塊，3.聲光報警模塊，4.zigbee模塊，5.gsm模塊，6.紅外模塊，7.燃氣傳感器，8.溫度傳感器，9.存儲模塊，10.鍵盤模塊，11.電源模塊，12.時鐘模塊，13.zigbee通信按鍵，14.gsm通信按鍵，15.紅外通信按鍵，16.抄表按鍵，17.電源按鍵。
具體實施方式
為使本發明的內容更加清楚，下面結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件的表示和描述。
實施例1如圖1所示，一種基於zigbee的自動報警手持燃氣抄表裝置，包括微控制器1、顯示模塊2、聲光報警模塊3、zigbee模塊4、gsm模塊5、紅外模塊6、燃氣傳感器7、溫度傳感器8、存儲模塊9、鍵盤模塊10、電源模塊11、時鐘模塊12，顯示模塊2和微控制器1相連，聲光報警模塊3和微控制器1相連，zigbee模塊4和微控制器1相連，gsm模塊5和微控制器1相連，紅外模塊6和微控制器1相連，燃氣傳感器7和微控制器1相連，溫度傳感器8和微控制器1相連，存儲模塊9和微控制器1相連，鍵盤模塊10和微控制器1相連，電源模塊11和微控制器1相連，時鐘模塊12和微控制器1相連。
所述一種基於zigbee的自動報警手持燃氣抄表裝置包含長方形外殼。所述微控制器1和zigbee模塊4採用cc2530集成晶片。所述顯示模塊2採用12864oled（有機發光二極體）。所述聲光報警模塊3包含蜂鳴器和led燈（發光二極體）。所述gsm模塊5包含sim卡，所述sim卡和gsm模塊5採用的集成晶片sim800c相連。所述紅外模塊6包含紅外發射器和紅外接收器。所述燃氣傳感器7型號為mq-9，可檢測甲烷、液化石油氣等可燃氣體和一氧化碳氣體，適用廣泛，安全性高。所述溫度傳感器8採用ds18b20集成晶片。所述存儲模塊9採用at24c16集成晶片，其存儲空間為2048x8（16k），具有2線串行接口，連線少，通信簡單。所述鍵盤模塊10包含5隻按鍵。所述時鐘模塊12採用ds1302集成晶片，其是一種高性能、低功耗、帶ram的實時時鐘電路，可以對年、月、日、周、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.0v-5.5v，可接後備電源，保證主電源電能耗盡時仍可靠工作。
所述電源模塊11包含三塊可充電式鋰電池、一隻ldo（低壓差線性穩壓器）降壓晶片和一隻ldo升壓晶片。所述鋰電池電壓為3.7-4.2v，電池型號為18650，電池容量為3000mah，三塊鋰電池中的第一塊連接ldo降壓晶片，經降壓為3.3v後為微控制器10和zigbee模塊4供電，第二塊鋰電池連接ldo升壓晶片，經升壓為5v後為顯示模塊2、紅外模塊6、燃氣傳感器7、溫度傳感器8、時鐘模塊12供電，第三塊鋰電池給gsm模塊5供電。
如圖2所示，鍵盤模塊包括五隻按鍵，分別為zigbee通信按鍵13、gsm通信按鍵14、紅外通信按鍵15、抄表按鍵16、電源按鍵17。
所述zigbee通信按鍵13按下時，選擇zigbee通信方式。所述gsm通信按鍵14按下時，選擇gsm通信方式。所述紅外通信按鍵15按下時，選擇紅外通信方式。所述抄表按鍵16按下時，發出抄表命令。所述電源按鍵17第一次按下時，裝置開機，再一次按下時，裝置關機，以此類推，循環開機及關機。
如圖3所示，一種基於zigbee的自動報警手持燃氣抄表裝置的主程序工作流程，包括裝置開啟後，首先進行系統初始化，對微控制器1的工作狀態及相關寄存器初值進行設定；接著通過顯示模塊2顯示當前日期和時間數據，當前日期和時間數據由時鐘模塊12提供，數據包括年、月、日、周、時、分、秒；再等待按鍵按下選擇通信方式，若鍵盤模塊10中的zigbee通信按鍵13按下選擇zigbee通信方式，gsm通信按鍵14按下選擇gsm通信方式，紅外通信按鍵15按下選擇紅外通信方式；等待抄表按鍵按下開始抄表，若抄表按鍵16按下則通過選定的通信方式發出抄表命令到燃氣表中；接收燃氣表發送過來的燃氣度數等數據，將接收到的數據通過存儲模塊9進行存儲；然後通過顯示模塊2顯示接收到的數據；接著調用報警子程序；完成後等待新的命令直到結束。
如圖4所示，報警子程序流程，包括調用此子程序後，首先進行初始化，接著讀取燃氣傳感器7氣體濃度讀數，將其和設定的標準值進行比較，如果當前氣體濃度高於標準值，啟動聲光報警器3發出報警聲音並閃爍發光進行報警，如果當前氣體濃度不高於標準值，直接顯示當前氣體濃度，再讀取溫度傳感器8溫度值讀數，將其和設定的標準值進行比較，如果當前溫度值高於標準值，啟動聲光報警器3發出報警聲音並閃爍發光進行報警，如果當前溫度值不高於標準值，直接顯示當前溫度值。
當燃氣傳感器7檢測到的室內燃氣濃度過高時，由微控制器1通過顯示模塊2顯示異常情況狀態「警告:檢測到燃氣濃度過高」；並且當溫度傳感器8檢測到的室內環境溫度過高時，也由微控制器1通過顯示模塊2顯示異常情況狀態「警告:檢測到溫度過高」。
當燃氣傳感器7檢測到的室內燃氣濃度過高時，由微控制器1通過gsm模塊5發送報警內容「檢測到燃氣濃度過高」至管理員手機進行報警；並且溫度傳感器8檢測到的室內環境溫度過高時，也由微控制器1通過gsm模塊5發送報警內容「檢測到溫度過高」至用戶手機進行報警。
管理員可用手機通過gsm通信方式發送抄表命令簡訊至手持燃氣抄表裝置，手持燃氣抄表裝置通過gsm通信方式將存儲的燃氣度數發送回所述管理員手機。
最後應說明的是：上述具體實施方式用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，對於本技術領域的普通技術人員依然可以對實施例所闡述的技術方案進行修改，而對本發明做出的任何修改和改變也應視為本發明的保護範圍。