气体泄漏率

2024-07-28

气体泄漏率（共3篇）

气体泄漏率篇1

摘要：本设计以78E58单片机为中央控制处理器, 具有防止家庭及一些有可燃性气体的场所气体泄漏并及时报警的功能。通过可燃气体传感器与单片机连接, 将其采集到的信号传递给单片机, 通过单片机分析处理, 会将信息通过LCD显示器显示出来并同时通过PM60芯片转换成语音, 进行语音提示, 告知家人或附近人有可燃性气体泄漏, 并及时采取措施处理。若附近没有人员在场, 该系统将通过PCD3311自动拨号芯片在检测泄露之后30s, 将自动通过家庭或附近电话拨通求救电话, 通知相关人员进行处理。

关键词：报警,单片机,传感器,自动拨号

在家庭及一些可以封闭的房室内装有煤气等可燃性烷烃气体管道的场所经常因为设备的老化或没有及时关闭阀门, 而引起气体的泄露导致火灾甚至爆炸。严重威胁了人们的生命财产安全。为了避免上述情况的发生, 我们通过市场调查研究, 设计本系统可以防患于未然。这里涉及到系统的功能、可靠性以及系统在使用过程中是否简单方便, 便于编程及产品是否实惠等一系列问题。经过一段时间的调查, 从技术与经济的角度上认真分析, 我们的设计可以实现功能健全, 价格低廉, 使用方便的最终要求。

本设计名称为可燃性气体泄露防护系统, 属于智能化报警监控系统, 无需人的监视, 通过可燃气体传感器检测, 便可自行投入工作。该设计以78E58单片机为核心, 通过可燃气体传感器与单片机连接, 将其采集到的信号传递给单片机, 通过单片机分析处理, 会将信息通过LCD显示器显示出来并同时通过PM60芯片转换成语音, 进行语音提示, 告知家人或附近人有可燃性气体泄漏, 并及时采取措施处理。若附近没有人员在场, 该系统将通过PCD3311自动拨号芯片在检测泄露之后30s, 将自动通过家庭或附近电话拨通求救电话, 通知相关人员进行处理 (该功能为模拟功能) 。

1 系统硬件电路设计和实现

系统总体结构框图如图1。

1.1 单片机78E58

78E58是华邦电子公司出产的低压, 高性能COMS8位单片机片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器 (PEROM) 和128bytes的随机存取数据存储器 (RAM) , 片内置通用8位中央处理器 (CUP) 。其内部组成包括CUP、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口, 各部分通过内部总线相连。

1.2 HD7279串行驱动芯片

HD7279是一片具有串行接口的, 可以同时驱动8位共阴式数码管的智能显示驱动芯片, 该芯片同时还可以连接多达64键的键盘矩阵, 单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。其主要特点包括串行接口, 无需外围元件可以直接驱动;各位独立控制译码/不译码及消隐和闪烁属性; (循环) 左移/ (循环) 右移指令;具有段寻址指令, 方便控制独立LED;64键键盘控制器, 内含去抖动电路。在我们设计过程中, 我们选用HD7279的键盘控制功能。HD7279采用串行方式与单片机通讯, 串行数据从DATA引脚送入芯片, 并由CL K端同步。当片选信号变为低电平后, DATA引脚上的数据在CLK引脚的上升沿被写入HD7279的缓冲寄存器。

1.3 PM60智能语音芯片

PM60系列是中青世纪科技公司于2007年薪推出的一款智能语音产品。该系列芯片可以烧录和放音, 具有长秒数, 高品质, 易录放的特点。是一个整合了录放音电路, 快闪存储, ADPCM编、解码器, 功率放大器, 稳压器等线路的全功能录放系统。其主要特点:长秒数 (125s~4000s) 、麦克风直接录音、8个输入脚4个输出脚、不需要额外元件、自由组合录音段和声音段、宽范围的采样频率 (5k Hz~40k Hz) 、弹性的工作电压 (3V~6 V) 内置抗干扰精密稳压器、多种LED闪烁频率 (1Hz~12Hz) 、按键直接触发串并行微控器触发。本设计选用串行输入接口, 在串行输入接口工作方式下, K1为数据端, K2为同步时钟端, O1为忙信号端。地址数据在时钟上升沿锁存输入到PM60芯片内。语音段的地址为0x80H~0x FFH。外部单片机直接送入要放音的段地址即可播放, 结束时PM60的忙信号拉低, 在判断一段语音结束时, 外部单片机再送下一段语音的段地址。

1.4 PCD3311芯片

双语多频编码芯片PCD3311外围电路见图2所示。

1.5 PCF8563时钟芯片

PCF8563是飞利浦公司推出的一款工业级内含I2C总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片。PCF8563有16个8位寄存器分别为:可自动增量的地址寄存器、内置32.768k Hz的振荡器 (带有一个内部集成的电容) 、分频器 (用于给实时时钟RTC提供源时钟) 、可编程时钟输出、定时器、报警器、掉电检测器和400kHzI2C总线接口。

所有16个寄存器设计成可寻址的8位并行寄存器, 但不是所有位都有用。前两个寄存器 (内存地址00H, 01H) 用于控制寄存器和状态寄存器, 内存地址02H~08H用于时钟计数器 (秒~年计数器) , 地址09H~0CH用于报警寄存器 (定义报警条件) , 地址0D H控制CL KO UT管脚的输出频率, 地址0EH和0FH分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、日报警寄存器, 编码格式为BCD, 星期和星期报警寄存器不以BCD格式编码。

2 系统软件设计

2.1 程序流程图

如图3所示。

2.2 子程序

2.2.1 键盘输入子程序

根据键盘输入技术指标以及HD7279芯片的工作特性, 选择W78E058的P2.1、P2.2、P2.3、P3.3为命令控制输出口分别连接HD7279的DATA、CLK、CS和KEY引脚。

(1) 控制指令说明

HD7279A的控制指令分为二大类——纯指令和带有数据的指令。由于本次只是利用HD7279A构成键盘用LCD显示, 而不需要用段数码管显示, 因此设计中用到的HD7279A的控制指令只有复位 (A4H) 和读键盘 (15H) 指令。

(1) 复位指令 (A4H) :当HD7279A收到该指令后, 将所有的显示清除, 所有设置的字符消隐、闪烁等属性也被一起消除。执行该指令后, 芯片所处的状态与系统上电后所处的状态一样。

(2) 读键盘指令 (15H) :该指令从HD7279A读出当前的按键代码。与复位指令不同, 此命令的前一个字节15H为微控制器传送到H D7279A的指令, 而后一个字节d0—d7则为H D7279A返回的按键代码, 本次采用4×4键盘, 则各键键盘代码分别定义为00H—0FH。此指令的前半段, HD7279A的DATA引脚处于高阻输入状态, 以接受来自微处理器的指令;在指令的后半段, DATA引脚从输入状态转为输出状态, 输出键盘代码的值。

(3) HD7279A采用串行方式与微处理器通讯, 串行数据从DATA引脚送入芯片, 并由CLK端同步。当片选信号变为低电平后, DATA引脚上的数据在CLK引脚的上升沿被写入HD7279A的缓冲寄存器。当HD7279A检测到有效的按键时, KE Y引脚从高电平变为低电平, 并一直保持到按键结束。在此期间, 如果HD7279A接收到“读键盘数据指令”, 则输出当前按键的键盘代码;如果在收到“读键盘指令”时没有有效按键, HD7279A将输出FFH。另外, 由于HD72 79A芯片内部含有去抖动电路, 软件编程时不需要键盘的消抖动程序, 而且HD7279A的控制指令也使得软件编程更简单。

(2) 读取键盘程序设计

根据对整个系统的输入按键的功能分析, 设计14个按键功能如下。

(1) 10个数字键:S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8和S9。

(2) 6个功能键 (退出键、确认键、方向上、方向下键、方向左键、方向右键) :S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16。

读键盘数据指令 (15H) , 宽度为16个BIT, 前8个为微处理器发送到HD7279A的指令, 后8个BIT为HD7279A返回的键盘代码。执行此指令时, HD7279A的DATA端在第9个CLK脉冲的上升沿变为输出状态, 并与第16个脉冲的下降沿恢复为输入状态, 等待接收下一个指令。如图4即为读键盘指令的时序图。

通过分析HD7279A控制指令 (CS、CLK、DATA、KEY) , 以及读键盘指令的时序图, 设计读取键盘获得键值的程序流程图如图5所示。

2.2.2 时钟子程序

根据技术指标以及PCF8563芯片的工作特性, 选择W78E058的P3.0、P3.1为命令控制输出口分别PCF8563连接的VSDA和VSCL引脚。

工作时通过I2C总线的虚拟技术, 在使用虚拟I2C总线时有一个通用的傻瓜化界面, 一个主方式下的虚拟I2C总线通用软件包VIIC并在VICC基础上给出了归一化操作命令, 使用虚拟I2C总线时装入VIIC软件包后在应用程序设计中只须使用三条归一化操作命令。

3 系统的改进

本系统只有对可燃气体检测, 并通过单片机进行相应的处理:指示灯亮、语音提示等。而对自动拨号的只是采用模拟, 通过一些调查用继电器拨号十分的不可靠, 对方是否有应答等一系列问题都没有办法解决。

参考文献

[1]华邦78E58B单片机中文资料[EB/OL].http://www.doc88.com/p-90791643053.html.

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术 (第2版) [M].北京:清华大学出版社, 2004.

[3]王宁宁.微型计算机原理与接口技术[M].北京:国防工业出版社, 2009.

[4]贾石峰.传感器原理与传感器技术[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[5]傅丰林.模拟电子线路基础[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001.

[6]周立功.单片机与CPLD综合应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

气体泄漏率篇2

【目的】

在发生有毒气体泄漏时及时进行处置，确保人身安全，保护管理区域的财产安全。【职责】

1.指挥中心负责报警信息的传递、调度和与相关方的联系工作； 2.客户事务部负责对业户的安抚、解释和疏散工作；

3.工程维修部负责现场确认泄漏情况，采取应急措施，组织维修或配合专业部门进行维修，对发生的泄漏事故快速进行控制，将损失减少到最小； 4.安全事务部负责现场的警戒及疏散、抢险，悬挂警示标识牌。【工作程序】 1.事故的确认：

1)分公司指挥中心，对接到的有关燃气泄露的报警，必须快速联络通知工程维修部的工作人员；

2)工程维修人员必须携带专用仪器到达现场，在确保安全的前提下测试，并撤出危险范围将结果汇报指挥中心（报清楚泄露地点的浓度大小）； 3)指挥中心接到事故确认的通报后，应立即上报分公司最高领导。2.公司内部对事故的处理： 1)工程维修部：

a)当接到指挥中心通知或怀疑泄漏易燃气体报告时尽快赶到现场处理；

b)抵达现场后，要谨慎行事，拍门进入后，不可开灯开风扇及任何电掣，包括电话。必须立即关闭相应阀门，打开所有窗门，严禁现场吸烟； c)微量漏气可用肥皂水检查漏气处，严禁使用明火检查漏气部位；

d)维修人员到达现场后，制定维修方案，或最终决定向专业机构请求协助处理； e)如发现有不适者，应小心妥善处理，等待救护人员及警务人员抵达现场。2)安全事务部：

a)安全事务部经理负责现场的安全处理及指挥；

b)监控室值班人员负责将监控画面切换到事故现场和重要的出入口；

c)根据现场事件的发展情况，安全事务部负责在现场附近设立警戒区域，防止无关人员车辆进入事故区域内，根据上级指令开展疏散、抢险等工作；

d)现场安全维护员应对相应区域的工作人员发出“现场严禁吸烟”、“环境危险，严禁作业”的警示，通知相关岗位人员携带消防设施到现场警戒待命。3)客户事务部：

a)指挥中心负责对警情的接收并及时通知相关人员前去处理； b)协助安全事务部做好人员、物资的疏散、疏导工作；

c)将业户疏散至安全地带时，由客户事务部专人负责安置工作； d)负责热线电话的解释工作。4)注意事项：

a)进入现场人员不得携带移动电话、对讲机、金属外露的工具等； b)进入危险环境后，严禁开启任何电器、严禁使用室内电话； 3.向外求援：

1)事故范围较大，内部工程维修人员处理有困难，由到场分公司最高领导决定拨打火警“119”；

2)如发现有受伤不适者，应小心妥善处理，通知指挥中心向外求援； 3)通知工作人员及现场所有人员撤出危险范围，维护现场秩序； 4)现场人员适当撤出，等待救护人员施救；

5)社会救援力量到达前，安全事务部应疏通道路，到达时，由安全事务部现场接待介绍、指路；工程维修部协调施救方案等事宜。4.善后处理：

1)事故现场得到控制后，分公司负责协调各部人员逐步撤回； 2)由安全事务部协调外来的救助部门的工作； 3)参与部门与人员做好相关记录文件及表格的填写。5.锅炉房发生天然气泄漏情况的处理预案：

1)锅炉房值班人员接到可燃性气体报警信号后，迅速通知工程维修部的维修人员赶到现场确认，并开启防暴风机；

2)当接到锅炉房燃气泄露报警器报警的信息后，应尽快赶到现场进行处理；

3)确定是否在该区域内有燃气泄漏现象，工程维修部要立即通知指挥中心并上报执行总经理；

4)天然气泄漏自动报警系统切断天然气总阀门，同时启动锅炉房内所有风机，工作人员到达“锅炉房”时要谨慎行事，必须携带相关的防护器具；在机房内严禁开灯、开风扇及任何电源，包括使用电话，进入泄露区域必须关闭手机，禁止携带明火； 5)对漏气位置进行查找，并配合燃气管理部门的专业人员现场进行检查维修处理； 6)如发现有不适者，应小心妥善处理，等待救护人员抵达现场； 7)事故解除后，要查明事故原因，并进行记录和存档。

从泄漏气体组成寻找应急救援依据篇3

1根据化学式判断气体燃烧爆炸产物

质量守恒定律叙述了参加化学反应的物质,在化学反应前后元素种类不变。泄漏气体发生燃烧爆炸一般是跟空气中的氧气发生剧烈的化学作用,所以产物即为组成泄漏气体各元素的氧化物。一般认为完全燃烧状态下各元素转化为该元素最稳定的高价氧化物,例如碳元素全部转化为二氧化碳,氢元素全部转化为水,氮元素转化为二氧化氮等,当不完全燃烧时则转化为低价态氧化物,如含碳物质在供氧不足或者温度较低时,发生不完全燃烧,生成大量有毒的一氧化碳气体。由此可见,通过泄漏气体的化学式可以判断其爆炸燃烧产物,从而为进一步的应急救援做好准备。

2根据原子价态变化判断可燃气体爆炸下限

可燃气体从密闭空间泄漏出来之后与空气均匀混合形成预混气,当达到一定浓度时(即爆炸下限),遇火源才会发生爆炸,此浓度范围称为气体的爆炸浓度极限,简称为爆炸极限;其中,此范围的最高浓度称为爆炸上限,最低浓度称为爆炸下限。可燃气体泄漏之后一般需要随时监测其浓度是否达到爆炸下限,从而预警气体爆炸危险,降低爆炸危害。

爆炸下限可以通过经验公式(1)计算,作为参考[1]。

L下 $= \frac{100}{4.76 (n_{0} - 1) + 1}$ (1)

式中:n0——每一分子可燃气体完全燃烧时所必需的氧原子数

每一分子可燃气体完全燃烧即变成其相应的氧化物,各元素化合价变化的代数和a即为该分子燃烧所失去的电子数;一个氧气分子从反应前的单质状态转化成化合物需要获得4个电子,根据质量守恒定律反应中得失电子数相等,可知,每一分子可燃气体完全燃烧所必需的氧原子为a/2,则公式(1)可转化为

L下 $= \frac{100}{4.76 (\frac{a}{2} - 1) + 1}$

由于经验公式(1)中只考虑了极限中混合气体的组成,导致计算数据与实测数据有所不同,但仍可作参考。

对于可燃的链烷烃气体来说,气体的爆炸下限可以根据含碳原子数(nc)来计算爆炸下限[2]:

L下 $= \frac{1}{0.1347 n_{c} + 0.04343}$

3根据相对分子量判断有毒气体扩散情况

对于有毒有害气体,发生气体泄漏之后,有的气体比空气轻,在室内泄漏之后易上升滞留于屋顶等限制性空间,不易排出;有的气体比空气重聚积在地势低洼、下水道、地下建筑、水井等地,若人员停留在类似场所极易发生中毒事故。

对任何气体来说,有式(2)成立: $ρ = \frac{m}{V}$ (2)

式中:ρ——密度

m——质量

V——体积

假设气体处于标准状况下(101.3 kPa,20 ℃),则

$n = \frac{V}{V_{m}} ((n$ :物质的量,Vm:摩尔体积22.4 L/mol)

将 $n = \frac{m}{Μ} ‚ n = \frac{V}{V_{m}} (Μ$ :摩尔质量,数值上等于其相对分子质量),代入式(2)得:

$ρ = \frac{n Μ}{n V_{m}} = \frac{Μ}{V_{m}}$ (3)

即:气体密度与相对分子量成正比。一般认为空气相对分子质量为29,所以相对分子质量大于空气相对分子质量的气体密度比空气重;反之,则密度比空气轻。

综上所述,相对分子量大于29的气体,容易聚集在地势低洼处,若是有毒有害气体,则需疏散下风方向及地势低洼处的人员到上风方向或地势较高处;若是可燃气体,在该类场所,遇火源容易发生回燃现象,甚至爆炸。

气体按照组成可以分为纯净物和混合物。纯净物的相对分子质量就是化学式中各个原子的相对原子质量总和。混合物气体的平均相对分子质量 $\bar{Μ}$ 根据定义得:

$\begin{array}{l} \bar{Μ} = \frac{m_{总}}{n_{总}} = \frac{m_{1} + m_{2} + \dots + m_{n}}{n_{1} + n_{2} + \dots + n_{n}} \\ = \frac{n_{1} Μ_{1} + n_{2} Μ_{2} + \dots + n_{n} Μ_{n}}{n_{1} + n_{2} + \dots + n_{n}} \end{array}$