一种油气田火源探测及抑爆装置的制造方法
一种油气田火源探测及抑爆装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于油气田防爆抑爆技术领域，尤其是涉及一种油气田火源探测及抑爆装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展，工业生产规模不断扩大，对油气能源产品的需求也将越来越大，而石油化学工业的原料、多数中间体、产品的易燃易爆特性，决定了石油化工生产易发生火灾、爆炸事故的固有特点；再加上物料在生产过程中多数位置温度超过其自燃点，泄露出来，就会自燃着火；任何地方疏忽，都可能酿成火灾爆炸事故。因此，针对油气泄露在工业生产现场可能出现爆炸的抑爆技术的研宄则显得格外重要。油气爆炸抑制技术一般分为阻隔爆技术、抑爆技术和泄爆技术三类，目前可燃油气抑爆技术已从被动泄压抑爆转向主动抑爆、阻爆技术。相对于泄爆、隔爆等安全措施而目，油气抑爆可避免爆炸冲击波对周围人员及建构物的破坏，也可减少有毒气体、未燃物、火焰等排放到大气中造成二次爆炸或污染，是一种更为安全、环保、有效的防爆方法。
[0003]基于工业消防安全要求，我国有关厂家在吸收国外先进消防安全监控系统的基础上，通过开发研制和配套应用，形成了工业生产过程中专用的综合性消防安全监测系统，主要包括工业专用SL-M300消防安全网络化监测系统、SL-C300远程网络客户服务中心系统、SL-S200工业消防水喷雾灭火系统、SL-D500工业专用多级报警线型感温探测器等。但目前，中小型油气田没有完善的火灾安全监测系统。大型的工业生产过程专用的综合性消防安全监测系统投资巨大，操作系统复杂且功能较为单一，尤其是对事故的处理往往仅仅依靠在预防上，一旦预测报警没有到位，事故就无法阻止。而用单片机实现的火源探测技术，无论在可靠性，所组成器件的特征、实施的控制方法、工作方式、体积、重量、设备调试等许多方面是大型监测系统是所无法比拟的，并且由于单片机操作维护简单，减少了对操作人员专业知识的要求，有利于系统的推广。因而，需设计一种结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好的油气田火源探测及抑爆装置，主要应用于中小型油气田，能及时对油气田火源进行准确探测与抑爆处理。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种油气田火源探测及抑爆装置，其结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，能及时对油气田火源进行准确探测与抑爆处理。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:包括主控芯片、与主控芯片相接的串行通信接口电路、对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测的易燃易爆气体浓度检测单元、对所述需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测的火焰探测器、布设在所述需监测区域内的排风设备和抑爆设备以及分别与主控芯片相接的参数设置单元和显示单元，所述排风设备和抑爆设备均由主控芯片进行启停控制，所述主控芯片通过串行通信接口电路与上位监控机进行通信；所述排风设备包括主排风扇、备用排风扇、对主排风扇进行驱动的第一风扇驱动电路和对备用排风扇进行驱动的第二风扇驱动电路，所述主排风扇与第一风扇驱动电路相接，所述备用排风扇与第二风扇驱动电路相接，所述第一风扇驱动电路和第二风扇驱动电路与主控芯片相接；所述抑爆设备包括自动灭火器和对自动灭火器进行驱动的灭火器驱动电路，所述自动灭火器与灭火器驱动电路相接，所述灭火器驱动电路与主控芯片相接；所述主控芯片为STC89C52单片机，所述易燃易爆气体浓度检测单元与A/D转换电路相接，所述A/D转换电路与主控芯片相接；所述火焰探测器为UV紫外线传感器且其与主控芯片相接。
[0006]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:还包括由主控芯片进行控制的声光报警单元，所述声光报警单元与主控芯片相接。
[0007]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述易燃易爆气体浓度检测单元包括MQ-4气体传感器和电压比较器，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端相接，所述电压比较器为芯片LM393且其与主控芯片相接。
[0008]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述A/D转换电路为芯片ADC0809，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与芯片ADC0809的INO引脚相接。
[0009]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述灭火器驱动电路包括三极管Q8和Q9，所述STC89C52单片机的P2.0引脚经电阻R19后接三极管Q8的基极；三极管Q8的集电极分两路，一路经电阻R20后接VCC电源端，另一路接三极管Q9的基极；三极管Q8和Q9的发射极均接地；所述自动灭火器的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q9的集电极相接。
[0010]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述第一风扇驱动电路包括三极管Q2和Q3，所述STC89C52单片机的P2.4引脚经电阻RlO后接三极管Q2的基极；三极管Q2的集电极分两路，一路经电阻Rll后接VCC电源端，另一路接三极管Q3的基极；三极管Q2和Q3的发射极均接地；所述主排风扇的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q3的集电极相接；
[0011]所述第二风扇驱动电路包括三极管Q4和Q5，所述STC89C52单片机的P2.3引脚经电阻R12后接三极管Q4的基极；三极管Q4的集电极分两路，一路经电阻R13后接VCC电源端，另一路接三极管Q5的基极；三极管Q4和Q5的发射极均接地；所述备用排风扇的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q5的集电极相接。
[0012]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述自动灭火器为干粉灭火器。
[0013]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述串行通信接口电路为RS232-USB接口转换器，所述RS232-USB接口转换器为芯片PL2303。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、结构简单、设计合理且投入成本较低，接线方便。
[0016]2、使用操作简便且使用效果好、检测结果准确，通过易燃易爆气体浓度检测单元对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测，主控芯片根据易燃易爆气体浓度检测单元所检测浓度值对主排风扇和备用排风扇进行启停控制，以对需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行及时、快速调整；同时，通过火焰探测器对需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测，主控芯片根据火焰探测器的检测结果且通过灭火器驱动电路5对自动灭火器进行启停控制，对需监测区域内的明火进行简便、快速处理，因而抑爆效果非常好。
[0017]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，主要应用于中小型油气田，能及时对油气田火源进行准确探测与抑爆处理。
[0018]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0020]图2为本实用新型主控芯片的电路原理图。
[0021]图3为本实用新型易燃易爆气体浓度检测单元的电路原理图。
[0022]图4为本实用新型火焰探测器的电路原理图。
[0023]图5为本实用新型灭火器驱动电路的电路原理图。
[0024]图6为本实用新型第一风扇驱动电路的电路原理图。
[0025]图7为本实用新型第二风扇驱动电路的电路原理图。
[0026]图8为本实用新型声光报警单元的电路原理图。
[0027]图9为本实用新型A/D转换电路的电路原理图。
[0028]图10为本实用新型显示单元的电路原理图。
[0029]图11为本实用新型串行通信接口电路的电路原理 图。
[0030]附图标记说明:
[0031]I 一易燃易爆气体浓度检测单元；2—火焰探测器；
[0032]3一主控芯片；4一排风设备；4-1 一主排风扇；
[0033]4-2一备用排风扇；4-3—第一风扇驱动电路；
[0034]4-4一第二风扇驱动电路；5—抑爆设备；
[0035]5-1 —自动灭火器；5-2—灭火器驱动电路；6—串行通信接口电路；
[0036]7一A/D转换电路；8—参数设置单元；9一显示单元；
[0037]10—声光报警单元。
【具体实施方式】
[0038]如图1所示，本实用新型包括主控芯片3、与主控芯片3相接的串行通信接口电路6、对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测的易燃易爆气体浓度检测单元1、对所述需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测的火焰探测器2、布设在所述需监测区域内的排风设备4和抑爆设备5以及分别与主控芯片3相接的参数设置单元8和显示单元9，所述排风设备4和抑爆设备5均由主控芯片3进行启停控制，所述主控芯片3通过串行通信接口电路6与上位监控机进行通信。所述排风设备4包括主排风扇4-1、备用排风扇4-2、对主排风扇4-1进行驱动的第一风扇驱动电路4-3和对备用排风扇4-2进行驱动的第二风扇驱动电路4-4，所述主排风扇4-1与第一风扇驱动电路4-3相接，所述备用排风扇4-2与第二风扇驱动电路4-4相接，所述第一风扇驱动电路4-3和第二风扇驱动电路4-4与主控芯片3相接。所述抑爆设备5包括自动灭火器5-1和对自动灭火器5-1进行驱动的灭火器驱动电路5-2，所述自动灭火器5-1与灭火器驱动电路5-2相接，所述灭火器驱动电路5-2与主控芯片3相接。结合图2、图3和图4，所述主控芯片3为STC89C52单片机，所述易燃易爆气体浓度检测单元I与A/D转换电路7相接，所述A/D转换电路7与主控芯片3相接。所述火焰探测器2为UV紫外线传感器且其与主控芯片3相接。
[0039]本实施例中，本实用新型还包括由主控芯片3进行控制的声光报警单元10，所述声光报警单元10与主控芯片3相接。
[0040]如图8所示，所述声光报警单元10包括声报警电路和光报警电路。所述声报警电路包括扬声器LSl以及三极管Q6和Q7，所述STC89C52单片机的P2.2引脚经电阻R14后接三极管Q6的基极；三极管Q6的集电极分两路，一路经电阻R15后接VCC电源端，另一路与三极管Q7的基极相接；扬声器LSl的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q7的集电极相接，三极管Q6和Q7的发射极均接地。所述光报警电路包括发光二极管LED1，所述STC89C52单片机的P2.1引脚与发光二极管LEDl的阴极相接，发光二极管LEDl的阳极经电阻R18接VCC电源端。
[0041 ] 本实施例中，所述VCC电源端为+5V电源端。
[0042]如图3所示，所述易燃易爆气体浓度检测单元I包括MQ-4气体传感器和电压比较器，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端相接，所述电压比较器为芯片LM393且其与主控芯片3相接。
[0043]本实施例中，所述MQ-4气体传感器的第2、第4和第6引脚均接VCC电源端，MQ-4气体传感器的第5引脚接地，所述MQ-4气体传感器的第I和第3引脚相接且二者均接芯片LM393的2IN+引脚，芯片LM393的2IN+引脚与滑动变阻器R9的一个固定端相接，滑动变阻器R9的滑动端和另一个固定端均接地。所述芯片LM393的VCC引脚接VCC电源端且其0UT2引脚接所述STC89C52单片机的P3.4引脚，所述芯片LM393的0UT2引脚经电阻R7后接VCC电源端，所述芯片LM393的2IN-引脚接滑动电阻器R8的滑动端，滑动电阻器R8的一个固定端接地且其另一个固定端接VCC电源端。
[0044]实际接线时，如图4所示，所述UV紫外线传感器通过接口 J3与主控芯片3相接。所述接口 J3的第3引脚接+12V电源端且其第I引脚接地，接口 J3的第2引脚经电阻Rl后接三极管Ql的基极；三极管Ql的集电极分两路，一路经电阻R2后接+5V电源端且另一路接所述STC89C52单片机的P3.2引脚；三极管Ql的发射极接地。
[0045]本实施例中，如图9所示，所述A/D转换电路7为芯片ADC0809，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与芯片ADC0809的INO引脚相接。
[0046]所述芯片ADC0809的第13、16、23、24和25引脚均接地且其第6引脚与第22引脚相接，芯片ADC0809的第11、12和9引脚均接+5V电源端，芯片ADC0809的INO引脚(即第26引脚)分别与MQ-4气体传感器的第I引脚和第3引脚相接，芯片ADC0809的第6、7和10引脚分别接STC89C52单片机的第28、27和26引脚，芯片ADC0809的第17、14、15、8、18、19,20和21引脚分别接所述STC89C52单片机的第39、38、37、36、35、34、33和32引脚。
[0047]本实施例中，所述自动灭火器5-1为干粉灭火器。
[0048]实际使用时，所述自动灭火器5-1也可以采用其它类型的自动灭火装置。
[0049]如图5所示，所述灭火器驱动电路5-2包括三极管Q8和Q9，所述STC89C52单片机的P2.0引脚经电阻R19后接三极管Q8的基极；三极管Q8的集电极分两路，一路经电阻R20后接VCC电源端，另一路接三极管Q9的基极；三极管Q8和Q9的发射极均接地；所述自动灭火器5-1的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q9的集电极相接。
[0050]实际接线时，所述自动灭火器5-1通过接口 J2与灭火器驱动电路5-2连接，接口J2的两个引脚分别与VCC电源端和三极管Q9的集电极相接。
[0051 ] 结合图6和图7，所述第一风扇驱动电路4-3包括三极管Q2和Q3，所述STC89C52单片机的P2.4引脚经电阻RlO后接三极管Q2的基极；三极管Q2的集电极分两路，一路经电阻Rll后接VCC电源端，另一路接三极管Q3的基极；三极管Q2和Q3的发射极均接地；所述主排风扇4-1的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q3的集电极相接。其中，所述主排风扇4-1为风扇FUN。
[0052]所述第二风扇驱动电路4-4包括三极管Q4和Q5，所述STC89C52单片机的P2.3引脚经电阻R12后接三极管Q4的基极；三极管Q4的集电极分两路，一路经电阻R13后接VCC电源端，另一路接三极管Q5的基极；三极管Q4和Q5的发射极均接地；所述备用排风扇4-2的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q5的集电极相接。其中，所述备用排风扇4-2为风扇FUNl。
[0053]本实施例中，所述显示单元9为12864液晶显示屏。
[0054]如图10所示，所述12864液晶显示屏的第2、第15、第17和第20引脚均接+5V电源端且其第I和第19引脚均接地，12864液晶显示屏的第3引脚接滑动变阻器R16的滑动端，滑动变阻器R16的一个固定端接地且其另一个固定端接+5V电源端。所述12864液晶显示屏的第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13和第14引脚分别接STC89C52单片机的Pl.0,PL UPl.2,Pl.3,Pl.4,Pl.5,Pl.6 和 Pl.7 引脚，12864 液晶显示屏的第 4、第 5 和第6引脚分别接STC89C52单片机的P3.5、P3.6和P3.7引脚。
[0055]本实施例中，所述串行通信接口电路6为RS232-USB接口转换器，所述RS232-USB接口转换器为芯片PL2303。
[0056]如图11所示，芯片PL2303的第27引脚和28引脚分别接晶振Y2的两个接 线端，芯片PL2303的第27引脚和28引脚分别经电容C5和电容C4接地，芯片PL2303的第I引脚经电阻R21接+5V电源端且其第5引脚经电阻R22接+5V电源端，芯片PL2303的第18、21、22、23、25和26引脚均接地且其第17引脚通过电容C6接地，芯片PL2303的第15引脚经电阻R23接其第20引脚，芯片PL2303的第20引脚接+5V电源端，芯片PL2303的第I引脚和第5引脚分别接STC89C52单片机的第10引脚和第11引脚，且芯片PL2303的第15引脚和第16引脚分别接所述上位监控机的USB 口。
[0057]如图2所示，所述STC89C52单片机的第18引脚和第19引脚分别与晶振Yl的两个接线端相接，STC89C52单片机的第18引脚和第19引脚分别经电容C2和电容Cl接地；所述STC89C52单片机的第9引脚分三路，一路经电容C3接+5V电源端，另一路经电阻RlOl接地，第三路经复位按钮SI接+5V电源端。所述STC89C52单片机的第32引脚至第39引脚均通过排阻Rpl后接+5V电源端。
[0058]实际使用之前，先通过参数设置单元8设定气体浓度阈值NI和N2，其中N2 > NI。实际使用过程中，通过易燃易爆气体浓度检测单元I对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测，并将所检测浓度值N同步传送至主控芯片3，主控芯片3将易燃易爆气体浓度检测单元I所检测浓度值N分别与气体浓度阈值NI和N2进行差值比较:当N2> N彡NI时，主控芯片3通过第一风扇驱动电路4-3控制主排风扇4-1启动，通过主排风扇4-1对需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行调整；当N多N2时，主控芯片3通过第二风扇驱动电路4-4控制备用排风扇4-2启动，通过主排风扇4-1和备用排风扇4-2对需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行调整；当N < NI时，主控芯片3通过第一风扇驱动电路4-3和第二风扇驱动电路4-4控制主排风扇4-1和备用排风扇4-2均处于关闭状态。同时，通过火焰探测器2对所述需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测，并将检测结果同步传送至主控芯片3，主控芯片3根据火焰探测器2的检测结果且通过灭火器驱动电路5-2对自动灭火器5-1进行启停控制。
[0059]实际使用时，通过显示单元9对易燃易爆气体浓度检测单元I所检测浓度值N进行同步显示。并且，当易燃易爆气体浓度检测单元I所检测浓度值N多N2或火焰探测器2检测出需监测区域内有火焰出现时，主控芯片3控制声光报警单元10进行报警提示。
[0060]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:包括主控芯片(3)、与主控芯片(3)相接的串行通信接口电路￠)、对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测的易燃易爆气体浓度检测单元(I)、对所述需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测的火焰探测器⑵、布设在所述需监测区域内的排风设备⑷和抑爆设备(5)以及分别与主控芯片(3)相接的参数设置单元⑶和显示单元(9)，所述排风设备(4)和抑爆设备(5)均由主控芯片(3)进行启停控制，所述主控芯片(3)通过串行通信接口电路(6)与上位监控机进行通信；所述排风设备(4)包括主排风扇(4-1)、备用排风扇(4-2)、对主排风扇(4-1)进行驱动的第一风扇驱动电路(4-3)和对备用排风扇(4-2)进行驱动的第二风扇驱动电路(4-4)，所述主排风扇(4-1)与第一风扇驱动电路(4-3)相接，所述备用排风扇(4-2)与第二风扇驱动电路(4-4)相接，所述第一风扇驱动电路(4-3)和第二风扇驱动电路(4-4)与主控芯片(3)相接；所述抑爆设备(5)包括自动灭火器(5-1)和对自动灭火器(5-1)进行驱动的灭火器驱动电路(5-2)，所述自动灭火器(5-1)与灭火器驱动电路(5-2)相接，所述灭火器驱动电路(5-2)与主控芯片(3)相接；所述主控芯片(3)为STC89C52单片机，所述易燃易爆气体浓度检测单元⑴与A/D转换电路(7)相接，所述A/D转换电路(7)与主控芯片(3)相接；所述火焰探测器(2)为UV紫外线传感器且其与主控芯片(3)相接。2.按照权利要求1所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:还包括由主控芯片(3)进行控制的声光报警单元(10)，所述声光报警单元(10)与主控芯片(3)相接。3.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述易燃易爆气体浓度检测单元(I)包括MQ-4气体传感器和电压比较器，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端相接，所述电压比较器为芯片LM393且其与主控芯片(3)相接。4.按照权利要求3所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述A/D转换电路(7)为芯片ADC0809，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与芯片ADC0809的INO引脚相接。5.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述灭火器驱动电路(5-2)包括三极管Q8和Q9，所述STC89C52单片机的P2.0引脚经电阻R19后接三极管Q8的基极；三极管Q8的集电极分两路，一路经电阻R20后接VCC电源端，另一路接三极管Q9的基极；三极管Q8和Q9的发射极均接地；所述自动灭火器(5-1)的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q9的集电极相接。6.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述第一风扇驱动电路(4-3)包括三极管Q2和Q3，所述STC89C52单片机的P2.4引脚经电阻RlO后接三极管Q2的基极；三极管Q2的集电极分两路，一路经电阻Rll后接VCC电源端，另一路接三极管Q3的基极；三极管Q2和Q3的发射极均接地；所述主排风扇(4-1)的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q3的集电极相接； 所述第二风扇驱动电路(4-4)包括三极管Q4和Q5，所述STC89C52单片机的P2.3引脚经电阻R12后接三极管Q4的基极；三极管Q4的集电极分两路，一路经电阻R13后接VCC电源端，另一路接三极管Q5的基极；三极管Q4和Q5的发射极均接地；所述备用排风扇(4-2)的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q5的集电极相接。7.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述自动灭火器(5-1)为干粉灭火器。8.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述串行通信接口电路(6)为RS232-USB接口转换器，所述RS232-USB接口转换器为芯片PL2303。
【专利摘要】本实用新型公开了一种油气田火源探测及抑爆装置，包括主控芯片、串行通信接口电路、易燃易爆气体浓度检测单元、火焰探测器、布设在需监测区域内的排风设备和抑爆设备以及分别与主控芯片相接的参数设置单元和显示单元，排风设备和抑爆设备均由主控芯片进行启停控制；排风设备包括主排风扇和备用排风扇；抑爆设备包括自动灭火器和对自动灭火器进行驱动的灭火器驱动电路；主控芯片为STC89C52单片机，易燃易爆气体浓度检测单元通过A/D转换电路与主控芯片相接；火焰探测器为UV紫外线传感器且其与主控芯片相接。本实用新型结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，能及时对油气田火源进行准确探测与抑爆处理。
【IPC分类】E21F5/00
【公开号】CN204703943
【申请号】CN201520419625
【发明人】邵小强
【申请人】西安科技大学, 江苏一能电器成套设备有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月17日
【技术领域】
[0001]本实用新型属于油气田防爆抑爆技术领域，尤其是涉及一种油气田火源探测及抑爆装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展，工业生产规模不断扩大，对油气能源产品的需求也将越来越大，而石油化学工业的原料、多数中间体、产品的易燃易爆特性，决定了石油化工生产易发生火灾、爆炸事故的固有特点；再加上物料在生产过程中多数位置温度超过其自燃点，泄露出来，就会自燃着火；任何地方疏忽，都可能酿成火灾爆炸事故。因此，针对油气泄露在工业生产现场可能出现爆炸的抑爆技术的研宄则显得格外重要。油气爆炸抑制技术一般分为阻隔爆技术、抑爆技术和泄爆技术三类，目前可燃油气抑爆技术已从被动泄压抑爆转向主动抑爆、阻爆技术。相对于泄爆、隔爆等安全措施而目，油气抑爆可避免爆炸冲击波对周围人员及建构物的破坏，也可减少有毒气体、未燃物、火焰等排放到大气中造成二次爆炸或污染，是一种更为安全、环保、有效的防爆方法。
[0003]基于工业消防安全要求，我国有关厂家在吸收国外先进消防安全监控系统的基础上，通过开发研制和配套应用，形成了工业生产过程中专用的综合性消防安全监测系统，主要包括工业专用SL-M300消防安全网络化监测系统、SL-C300远程网络客户服务中心系统、SL-S200工业消防水喷雾灭火系统、SL-D500工业专用多级报警线型感温探测器等。但目前，中小型油气田没有完善的火灾安全监测系统。大型的工业生产过程专用的综合性消防安全监测系统投资巨大，操作系统复杂且功能较为单一，尤其是对事故的处理往往仅仅依靠在预防上，一旦预测报警没有到位，事故就无法阻止。而用单片机实现的火源探测技术，无论在可靠性，所组成器件的特征、实施的控制方法、工作方式、体积、重量、设备调试等许多方面是大型监测系统是所无法比拟的，并且由于单片机操作维护简单，减少了对操作人员专业知识的要求，有利于系统的推广。因而，需设计一种结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好的油气田火源探测及抑爆装置，主要应用于中小型油气田，能及时对油气田火源进行准确探测与抑爆处理。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种油气田火源探测及抑爆装置，其结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，能及时对油气田火源进行准确探测与抑爆处理。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:包括主控芯片、与主控芯片相接的串行通信接口电路、对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测的易燃易爆气体浓度检测单元、对所述需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测的火焰探测器、布设在所述需监测区域内的排风设备和抑爆设备以及分别与主控芯片相接的参数设置单元和显示单元，所述排风设备和抑爆设备均由主控芯片进行启停控制，所述主控芯片通过串行通信接口电路与上位监控机进行通信；所述排风设备包括主排风扇、备用排风扇、对主排风扇进行驱动的第一风扇驱动电路和对备用排风扇进行驱动的第二风扇驱动电路，所述主排风扇与第一风扇驱动电路相接，所述备用排风扇与第二风扇驱动电路相接，所述第一风扇驱动电路和第二风扇驱动电路与主控芯片相接；所述抑爆设备包括自动灭火器和对自动灭火器进行驱动的灭火器驱动电路，所述自动灭火器与灭火器驱动电路相接，所述灭火器驱动电路与主控芯片相接；所述主控芯片为STC89C52单片机，所述易燃易爆气体浓度检测单元与A/D转换电路相接，所述A/D转换电路与主控芯片相接；所述火焰探测器为UV紫外线传感器且其与主控芯片相接。
[0006]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:还包括由主控芯片进行控制的声光报警单元，所述声光报警单元与主控芯片相接。
[0007]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述易燃易爆气体浓度检测单元包括MQ-4气体传感器和电压比较器，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端相接，所述电压比较器为芯片LM393且其与主控芯片相接。
[0008]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述A/D转换电路为芯片ADC0809，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与芯片ADC0809的INO引脚相接。
[0009]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述灭火器驱动电路包括三极管Q8和Q9，所述STC89C52单片机的P2.0引脚经电阻R19后接三极管Q8的基极；三极管Q8的集电极分两路，一路经电阻R20后接VCC电源端，另一路接三极管Q9的基极；三极管Q8和Q9的发射极均接地；所述自动灭火器的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q9的集电极相接。
[0010]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述第一风扇驱动电路包括三极管Q2和Q3，所述STC89C52单片机的P2.4引脚经电阻RlO后接三极管Q2的基极；三极管Q2的集电极分两路，一路经电阻Rll后接VCC电源端，另一路接三极管Q3的基极；三极管Q2和Q3的发射极均接地；所述主排风扇的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q3的集电极相接；
[0011]所述第二风扇驱动电路包括三极管Q4和Q5，所述STC89C52单片机的P2.3引脚经电阻R12后接三极管Q4的基极；三极管Q4的集电极分两路，一路经电阻R13后接VCC电源端，另一路接三极管Q5的基极；三极管Q4和Q5的发射极均接地；所述备用排风扇的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q5的集电极相接。
[0012]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述自动灭火器为干粉灭火器。
[0013]上述一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征是:所述串行通信接口电路为RS232-USB接口转换器，所述RS232-USB接口转换器为芯片PL2303。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、结构简单、设计合理且投入成本较低，接线方便。
[0016]2、使用操作简便且使用效果好、检测结果准确，通过易燃易爆气体浓度检测单元对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测，主控芯片根据易燃易爆气体浓度检测单元所检测浓度值对主排风扇和备用排风扇进行启停控制，以对需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行及时、快速调整；同时，通过火焰探测器对需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测，主控芯片根据火焰探测器的检测结果且通过灭火器驱动电路5对自动灭火器进行启停控制，对需监测区域内的明火进行简便、快速处理，因而抑爆效果非常好。
[0017]综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，主要应用于中小型油气田，能及时对油气田火源进行准确探测与抑爆处理。
[0018]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0020]图2为本实用新型主控芯片的电路原理图。
[0021]图3为本实用新型易燃易爆气体浓度检测单元的电路原理图。
[0022]图4为本实用新型火焰探测器的电路原理图。
[0023]图5为本实用新型灭火器驱动电路的电路原理图。
[0024]图6为本实用新型第一风扇驱动电路的电路原理图。
[0025]图7为本实用新型第二风扇驱动电路的电路原理图。
[0026]图8为本实用新型声光报警单元的电路原理图。
[0027]图9为本实用新型A/D转换电路的电路原理图。
[0028]图10为本实用新型显示单元的电路原理图。
[0029]图11为本实用新型串行通信接口电路的电路原理 图。
[0030]附图标记说明:
[0031]I 一易燃易爆气体浓度检测单元；2—火焰探测器；
[0032]3一主控芯片；4一排风设备；4-1 一主排风扇；
[0033]4-2一备用排风扇；4-3—第一风扇驱动电路；
[0034]4-4一第二风扇驱动电路；5—抑爆设备；
[0035]5-1 —自动灭火器；5-2—灭火器驱动电路；6—串行通信接口电路；
[0036]7一A/D转换电路；8—参数设置单元；9一显示单元；
[0037]10—声光报警单元。
【具体实施方式】
[0038]如图1所示，本实用新型包括主控芯片3、与主控芯片3相接的串行通信接口电路6、对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测的易燃易爆气体浓度检测单元1、对所述需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测的火焰探测器2、布设在所述需监测区域内的排风设备4和抑爆设备5以及分别与主控芯片3相接的参数设置单元8和显示单元9，所述排风设备4和抑爆设备5均由主控芯片3进行启停控制，所述主控芯片3通过串行通信接口电路6与上位监控机进行通信。所述排风设备4包括主排风扇4-1、备用排风扇4-2、对主排风扇4-1进行驱动的第一风扇驱动电路4-3和对备用排风扇4-2进行驱动的第二风扇驱动电路4-4，所述主排风扇4-1与第一风扇驱动电路4-3相接，所述备用排风扇4-2与第二风扇驱动电路4-4相接，所述第一风扇驱动电路4-3和第二风扇驱动电路4-4与主控芯片3相接。所述抑爆设备5包括自动灭火器5-1和对自动灭火器5-1进行驱动的灭火器驱动电路5-2，所述自动灭火器5-1与灭火器驱动电路5-2相接，所述灭火器驱动电路5-2与主控芯片3相接。结合图2、图3和图4，所述主控芯片3为STC89C52单片机，所述易燃易爆气体浓度检测单元I与A/D转换电路7相接，所述A/D转换电路7与主控芯片3相接。所述火焰探测器2为UV紫外线传感器且其与主控芯片3相接。
[0039]本实施例中，本实用新型还包括由主控芯片3进行控制的声光报警单元10，所述声光报警单元10与主控芯片3相接。
[0040]如图8所示，所述声光报警单元10包括声报警电路和光报警电路。所述声报警电路包括扬声器LSl以及三极管Q6和Q7，所述STC89C52单片机的P2.2引脚经电阻R14后接三极管Q6的基极；三极管Q6的集电极分两路，一路经电阻R15后接VCC电源端，另一路与三极管Q7的基极相接；扬声器LSl的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q7的集电极相接，三极管Q6和Q7的发射极均接地。所述光报警电路包括发光二极管LED1，所述STC89C52单片机的P2.1引脚与发光二极管LEDl的阴极相接，发光二极管LEDl的阳极经电阻R18接VCC电源端。
[0041 ] 本实施例中，所述VCC电源端为+5V电源端。
[0042]如图3所示，所述易燃易爆气体浓度检测单元I包括MQ-4气体传感器和电压比较器，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端相接，所述电压比较器为芯片LM393且其与主控芯片3相接。
[0043]本实施例中，所述MQ-4气体传感器的第2、第4和第6引脚均接VCC电源端，MQ-4气体传感器的第5引脚接地，所述MQ-4气体传感器的第I和第3引脚相接且二者均接芯片LM393的2IN+引脚，芯片LM393的2IN+引脚与滑动变阻器R9的一个固定端相接，滑动变阻器R9的滑动端和另一个固定端均接地。所述芯片LM393的VCC引脚接VCC电源端且其0UT2引脚接所述STC89C52单片机的P3.4引脚，所述芯片LM393的0UT2引脚经电阻R7后接VCC电源端，所述芯片LM393的2IN-引脚接滑动电阻器R8的滑动端，滑动电阻器R8的一个固定端接地且其另一个固定端接VCC电源端。
[0044]实际接线时，如图4所示，所述UV紫外线传感器通过接口 J3与主控芯片3相接。所述接口 J3的第3引脚接+12V电源端且其第I引脚接地，接口 J3的第2引脚经电阻Rl后接三极管Ql的基极；三极管Ql的集电极分两路，一路经电阻R2后接+5V电源端且另一路接所述STC89C52单片机的P3.2引脚；三极管Ql的发射极接地。
[0045]本实施例中，如图9所示，所述A/D转换电路7为芯片ADC0809，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与芯片ADC0809的INO引脚相接。
[0046]所述芯片ADC0809的第13、16、23、24和25引脚均接地且其第6引脚与第22引脚相接，芯片ADC0809的第11、12和9引脚均接+5V电源端，芯片ADC0809的INO引脚(即第26引脚)分别与MQ-4气体传感器的第I引脚和第3引脚相接，芯片ADC0809的第6、7和10引脚分别接STC89C52单片机的第28、27和26引脚，芯片ADC0809的第17、14、15、8、18、19,20和21引脚分别接所述STC89C52单片机的第39、38、37、36、35、34、33和32引脚。
[0047]本实施例中，所述自动灭火器5-1为干粉灭火器。
[0048]实际使用时，所述自动灭火器5-1也可以采用其它类型的自动灭火装置。
[0049]如图5所示，所述灭火器驱动电路5-2包括三极管Q8和Q9，所述STC89C52单片机的P2.0引脚经电阻R19后接三极管Q8的基极；三极管Q8的集电极分两路，一路经电阻R20后接VCC电源端，另一路接三极管Q9的基极；三极管Q8和Q9的发射极均接地；所述自动灭火器5-1的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q9的集电极相接。
[0050]实际接线时，所述自动灭火器5-1通过接口 J2与灭火器驱动电路5-2连接，接口J2的两个引脚分别与VCC电源端和三极管Q9的集电极相接。
[0051 ] 结合图6和图7，所述第一风扇驱动电路4-3包括三极管Q2和Q3，所述STC89C52单片机的P2.4引脚经电阻RlO后接三极管Q2的基极；三极管Q2的集电极分两路，一路经电阻Rll后接VCC电源端，另一路接三极管Q3的基极；三极管Q2和Q3的发射极均接地；所述主排风扇4-1的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q3的集电极相接。其中，所述主排风扇4-1为风扇FUN。
[0052]所述第二风扇驱动电路4-4包括三极管Q4和Q5，所述STC89C52单片机的P2.3引脚经电阻R12后接三极管Q4的基极；三极管Q4的集电极分两路，一路经电阻R13后接VCC电源端，另一路接三极管Q5的基极；三极管Q4和Q5的发射极均接地；所述备用排风扇4-2的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q5的集电极相接。其中，所述备用排风扇4-2为风扇FUNl。
[0053]本实施例中，所述显示单元9为12864液晶显示屏。
[0054]如图10所示，所述12864液晶显示屏的第2、第15、第17和第20引脚均接+5V电源端且其第I和第19引脚均接地，12864液晶显示屏的第3引脚接滑动变阻器R16的滑动端，滑动变阻器R16的一个固定端接地且其另一个固定端接+5V电源端。所述12864液晶显示屏的第7、第8、第9、第10、第11、第12、第13和第14引脚分别接STC89C52单片机的Pl.0,PL UPl.2,Pl.3,Pl.4,Pl.5,Pl.6 和 Pl.7 引脚，12864 液晶显示屏的第 4、第 5 和第6引脚分别接STC89C52单片机的P3.5、P3.6和P3.7引脚。
[0055]本实施例中，所述串行通信接口电路6为RS232-USB接口转换器，所述RS232-USB接口转换器为芯片PL2303。
[0056]如图11所示，芯片PL2303的第27引脚和28引脚分别接晶振Y2的两个接 线端，芯片PL2303的第27引脚和28引脚分别经电容C5和电容C4接地，芯片PL2303的第I引脚经电阻R21接+5V电源端且其第5引脚经电阻R22接+5V电源端，芯片PL2303的第18、21、22、23、25和26引脚均接地且其第17引脚通过电容C6接地，芯片PL2303的第15引脚经电阻R23接其第20引脚，芯片PL2303的第20引脚接+5V电源端，芯片PL2303的第I引脚和第5引脚分别接STC89C52单片机的第10引脚和第11引脚，且芯片PL2303的第15引脚和第16引脚分别接所述上位监控机的USB 口。
[0057]如图2所示，所述STC89C52单片机的第18引脚和第19引脚分别与晶振Yl的两个接线端相接，STC89C52单片机的第18引脚和第19引脚分别经电容C2和电容Cl接地；所述STC89C52单片机的第9引脚分三路，一路经电容C3接+5V电源端，另一路经电阻RlOl接地，第三路经复位按钮SI接+5V电源端。所述STC89C52单片机的第32引脚至第39引脚均通过排阻Rpl后接+5V电源端。
[0058]实际使用之前，先通过参数设置单元8设定气体浓度阈值NI和N2，其中N2 > NI。实际使用过程中，通过易燃易爆气体浓度检测单元I对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测，并将所检测浓度值N同步传送至主控芯片3，主控芯片3将易燃易爆气体浓度检测单元I所检测浓度值N分别与气体浓度阈值NI和N2进行差值比较:当N2> N彡NI时，主控芯片3通过第一风扇驱动电路4-3控制主排风扇4-1启动，通过主排风扇4-1对需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行调整；当N多N2时，主控芯片3通过第二风扇驱动电路4-4控制备用排风扇4-2启动，通过主排风扇4-1和备用排风扇4-2对需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行调整；当N < NI时，主控芯片3通过第一风扇驱动电路4-3和第二风扇驱动电路4-4控制主排风扇4-1和备用排风扇4-2均处于关闭状态。同时，通过火焰探测器2对所述需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测，并将检测结果同步传送至主控芯片3，主控芯片3根据火焰探测器2的检测结果且通过灭火器驱动电路5-2对自动灭火器5-1进行启停控制。
[0059]实际使用时，通过显示单元9对易燃易爆气体浓度检测单元I所检测浓度值N进行同步显示。并且，当易燃易爆气体浓度检测单元I所检测浓度值N多N2或火焰探测器2检测出需监测区域内有火焰出现时，主控芯片3控制声光报警单元10进行报警提示。
[0060]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:包括主控芯片(3)、与主控芯片(3)相接的串行通信接口电路￠)、对油气田内需监测区域内的易燃易爆气体浓度进行实时检测的易燃易爆气体浓度检测单元(I)、对所述需监测区域内是否有火焰出现进行实时检测的火焰探测器⑵、布设在所述需监测区域内的排风设备⑷和抑爆设备(5)以及分别与主控芯片(3)相接的参数设置单元⑶和显示单元(9)，所述排风设备(4)和抑爆设备(5)均由主控芯片(3)进行启停控制，所述主控芯片(3)通过串行通信接口电路(6)与上位监控机进行通信；所述排风设备(4)包括主排风扇(4-1)、备用排风扇(4-2)、对主排风扇(4-1)进行驱动的第一风扇驱动电路(4-3)和对备用排风扇(4-2)进行驱动的第二风扇驱动电路(4-4)，所述主排风扇(4-1)与第一风扇驱动电路(4-3)相接，所述备用排风扇(4-2)与第二风扇驱动电路(4-4)相接，所述第一风扇驱动电路(4-3)和第二风扇驱动电路(4-4)与主控芯片(3)相接；所述抑爆设备(5)包括自动灭火器(5-1)和对自动灭火器(5-1)进行驱动的灭火器驱动电路(5-2)，所述自动灭火器(5-1)与灭火器驱动电路(5-2)相接，所述灭火器驱动电路(5-2)与主控芯片(3)相接；所述主控芯片(3)为STC89C52单片机，所述易燃易爆气体浓度检测单元⑴与A/D转换电路(7)相接，所述A/D转换电路(7)与主控芯片(3)相接；所述火焰探测器(2)为UV紫外线传感器且其与主控芯片(3)相接。2.按照权利要求1所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:还包括由主控芯片(3)进行控制的声光报警单元(10)，所述声光报警单元(10)与主控芯片(3)相接。3.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述易燃易爆气体浓度检测单元(I)包括MQ-4气体传感器和电压比较器，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与所述电压比较器的信号输入端相接，所述电压比较器为芯片LM393且其与主控芯片(3)相接。4.按照权利要求3所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述A/D转换电路(7)为芯片ADC0809，所述MQ-4气体传感器的信号输出端与芯片ADC0809的INO引脚相接。5.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述灭火器驱动电路(5-2)包括三极管Q8和Q9，所述STC89C52单片机的P2.0引脚经电阻R19后接三极管Q8的基极；三极管Q8的集电极分两路，一路经电阻R20后接VCC电源端，另一路接三极管Q9的基极；三极管Q8和Q9的发射极均接地；所述自动灭火器(5-1)的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q9的集电极相接。6.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述第一风扇驱动电路(4-3)包括三极管Q2和Q3，所述STC89C52单片机的P2.4引脚经电阻RlO后接三极管Q2的基极；三极管Q2的集电极分两路，一路经电阻Rll后接VCC电源端，另一路接三极管Q3的基极；三极管Q2和Q3的发射极均接地；所述主排风扇(4-1)的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q3的集电极相接； 所述第二风扇驱动电路(4-4)包括三极管Q4和Q5，所述STC89C52单片机的P2.3引脚经电阻R12后接三极管Q4的基极；三极管Q4的集电极分两路，一路经电阻R13后接VCC电源端，另一路接三极管Q5的基极；三极管Q4和Q5的发射极均接地；所述备用排风扇(4-2)的两个电源端分别与VCC电源端和三极管Q5的集电极相接。7.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述自动灭火器(5-1)为干粉灭火器。8.按照权利要求1或2所述的一种油气田火源探测及抑爆装置，其特征在于:所述串行通信接口电路(6)为RS232-USB接口转换器，所述RS232-USB接口转换器为芯片PL2303。
【专利摘要】本实用新型公开了一种油气田火源探测及抑爆装置，包括主控芯片、串行通信接口电路、易燃易爆气体浓度检测单元、火焰探测器、布设在需监测区域内的排风设备和抑爆设备以及分别与主控芯片相接的参数设置单元和显示单元，排风设备和抑爆设备均由主控芯片进行启停控制；排风设备包括主排风扇和备用排风扇；抑爆设备包括自动灭火器和对自动灭火器进行驱动的灭火器驱动电路；主控芯片为STC89C52单片机，易燃易爆气体浓度检测单元通过A/D转换电路与主控芯片相接；火焰探测器为UV紫外线传感器且其与主控芯片相接。本实用新型结构简单、设计合理、投入成本较低且使用操作简便、使用效果好，能及时对油气田火源进行准确探测与抑爆处理。
【IPC分类】E21F5/00
【公开号】CN204703943
【申请号】CN201520419625
【发明人】邵小强
【申请人】西安科技大学, 江苏一能电器成套设备有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月17日
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