摘要：在煤气发电岗位建立危险气体CO监测系统，是严格防范煤气泄漏、中毒事故发生的重要措施。本文主要介绍其组成、工作原理及维护标定。
关键词：DK-24气体监测仪；DT-08D气体检测报警器
随着社会的进步和人们生活水平的提高，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料，但由于煤气泄露或天然气使用不当而引起的中毒、火灾给人们的生命财产安全带来了极大的隐患。怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要，为此我们研究一种煤气监测系统，可燃气体传感器的发展已成为气体安全检测系统的代表性标志。该系统基于传感器对环境中的气体浓度进行检测，并在浓度超标时给出报警，从而降低安全隐患，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的中毒及爆炸火灾等事故。随着工业的发展，人们接触CO等危险气体的场所越来越多，尤其是煤气发电岗位，因此CO监测系统逐渐成为安全生产中必不可少的防护设备。
1 系统总体设计方案
煤气检测报警系统由可燃气体传感器、运算放大器、模数转换器、单片机及声光报警器等组成。
1.1 气体传感器的选择
可燃气体传感器的发展已成为气体安全检测系统的代表性标志。本设计中气体传感器选用MQ5燃气传感器，它适用于家庭或工业上对液化气，甲烷，煤气的监测装置。它具有优良的抗干扰能力，具有对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度；对乙醇，烟雾几乎不响应；快速的响应恢复特性；长期的使用寿命和可靠的稳定性。
1.2 主控模块的选择
该设计采用SPCE061A型单片机。SPCE061A型单片机是凌阳科技公司推出的一款16位微处理器，具有体积小、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点，内嵌32K字闪存FLASH，处理速度高，能够很方便地完成普通单片机的功能，其内部有两路10位数/模转换（DAC）输出通道和7通道10位电压模/数转换器（ADC）和单通道声音模/数转换器，可以满足将较复杂的电路模/数转换和数/模转换的需求，不需要外接转换芯片，节省成本，降低电路的复杂程度，尤其适应于数字语音播报和识别等应用领域，得到广泛应用。
1.3 数据显示模块的选择
采用了凌阳单片机配套的SPLC501液晶模组。SPLC501液晶模组上的液晶显示器采用凌阳的SPLC501芯片作为LCD驱动和控制器，为128*64点阵图形液晶显示器。
2 CO监控系统的组成和工作原理
报警器选取了电化学气体传感器NT-CO-6D，这样的装置采取了三种多孔性能电极实行一种CO 浓度数值实行测验计量，可以很有成效的阻止了电解液的遗漏，这样的传感器拥有着极短时间的反应时间（基本上都是在三十秒之内）、探测范围距离比较远（基本上都在1000ppm之内）以及使用时间比较长等等很多特点，完全可以满足工业现场以及家庭日常生活的需求。采取这个传感器，可以做出灵敏度较高、稳定性能比较好、使用的范畴比较宽广、工作寿命时间比较长等等优良特性的报警器。报警器选取MSP430F147作为操控仪器，其中总共有五种低功耗运作形式（LPM0―LPM4）以及一个激活形式，这个体系选取这个之中的四种低功耗形式LPM0，LPM2，LPM3，LPM4实行运作。这个之中对于MSP430F147的功耗操控是经过体系替代运作于高、低速率两种时钟以及经过软件配置它的不一样的运作形式来实现，在电源电压处在一个特定的数值的时候，每一种形式以及它的运作电流都有各自的不一样的数值。每一个低功耗的形式都是可以经过任意的中断唤醒，因此回到激活形式，并且变换时长小于一定的数值。采取MSP430F147的高度集合度，可以和电源治理电路、时钟电路、外部存储器、复位电路以及反馈电路等等联合起来使用。
2.1、DK-24气体监测仪
采用高精度单片机控制，采集多路4-20mA标准电流信号，经转换电路输出数据送中央处理器运算判断处理，结果送输出接口电路。电路设计稳定可靠，具有短路、断路自保护和故障自诊断功能，能自动复位。
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交流220V 50Hz电源输入，功率小于50W，并向外部提供直流24V、2A电源，可连接两线制和三线制气体变送器。DT-08D三线制气体检测报警器连接时，将“24V”，“SIG”，“GND”一一对应即可，应做到线缆无松动，接地牢固可靠。接线完毕检查无误后，送电启动预热，读数将从超量程到稳定大约需要十五分钟，之后即可投入使用监测环境中的CO气体浓度。
可设定两级报警限值，当监测到CO浓度超标时根据不同的警报级别发出不同的声光信息示警。触摸式彩色液晶显示器可以实时观察各个通道CO浓度及其状态等信息。内部存储器可以储存上千笔报警记录、两小时以上的趋势记录。
2.2、DT-08D气体检测报警器
采用先进的电化学传感器，应用定电位电解法原理，扩散式取样。其构造是在电池内安置了三个电极，即工作电极、对电极和参比电极，并施加一定的极化电压。当被测CO气体透过薄膜到达工作电极，发生氧化还原反应，传感器此时将有一微小电流输出，此电流与CO气体浓度成正比关系，这个电流信号经采样处理转变为电压，电压信号再经过放大后进行电压电流转换，并把CO气体浓度值转换成4-20mA标准电流信号输出。
采用数码管LED显示，醒目清晰，利于各种环境下观察，带现场报警指示灯。1umol/mol分辨率、不大于30s响应时间、直流24V工作电压、功耗小于7W，出厂报警设定为低限报警50umol/mol，高限报警100umol/mol，具有灵敏度高、发应迅速、寿命长、极化时间短、防爆等特点。可直接接入DCS系统，处于同类产品领先水平。
DT-08D气体检测报警器与监测仪采用三线制连接，送电预热至读数稳定后投入使用监测环境中的CO气体浓度，监测仪也对应显示当前被测CO气体浓度值。为保证良好接地，应将连接电缆屏蔽层与仪表内部接地端连接，并将外部接地端子连接到现场保护地，之后进行调试试验程序。为了保证测量准确度，在使用过程中应定期对其进行标定并严格记录。
3 CO监测系统的安装标定要求
3.1、安装要求
CO监测系统环境条件要求温度在-10-55℃之间、相对湿度≤95%、大气压力在86kPa-106kPa之间。安装位置应无影响正常工作的粉尘、振动、蒸汽、辐射、强电磁干扰等，距地面合适以便于日常观察、维护标定，传感器端应朝下。DT-08D气体检测报警器传感器下端面要定期清理，避免堵塞进气孔致使灵敏度下降，电化学传感器内有酸性溶液，用户不要自行拆卸破坏器薄膜。根据气体的比重及风向，DT-08D气体检测报警器应安装在CO气体可能泄露地点较近的范围内，这样实际反应速度比较快。
3.2、标定要求
标定即零点校正和量程校正。DK-24气体监测仪与DT-08D气体检测报警器连接，检查无误送电后，检测报警器应有相应的数值显示和对应的电流输出。通电一段时间后，在洁净空气中，通过调节零点电位器使数码管显示000，电流输出4mA，零点校正完成。再将已知的标准气体，通过流量计控制流量在200ml/min，再通过导管与标定罩连接，排空管路中的其他气体后，将标定罩罩在传感器组件上通气，通气两分钟待数码管读数稳定，调节量程电位器使其显示值与标准气体标称值相同，然后关闭气瓶阀断气。观察能否回到零位，然后再重复直至示值在基本误差范围内。
4 结束语
该CO监测系统安装调试合格后投产，已稳定工作一年时间，在CO气体浓度实时监测、煤气泄漏检测报警及隐患排查中发挥了重要作用，为煤气发电岗位安全管理工作构筑了一道牢固的防护网。
参考文献
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[5]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计[M].2版.北京航空航天大学出版社.
论文作者:燕望峰
论文发表刊物:《知识-力量》2019年8月22期
论文发表时间:2019/4/22
标签：气体论文; 传感器论文; 报警器论文; 煤气论文; 浓度论文; 电流论文; 单片机论文; 《知识-力量》2019年8月22期论文;