一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端制造技术

本实用新型专利技术涉及一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端，所述高容量锂电池的3.6V供电一部分给通信模块供电，另一部分通过LDO电源转换芯片转换成3.0V给电路板的其他器件供电，嵌入式MCU完成IO状态、甲烷浓度传感器信息的读取处理，该信息实时传输至NB‑IoT通信模块获取通讯信息及在GPS定位模块获取位置信息，该信息传至NB‑IOT基站。本实用新型专利技术设计科学，构思巧妙，天然气泄漏检测智能终端不采用有线方式，由高能锂电池供电，同时超低功耗免维护；无需人工定时现场巡检节约大量人力物力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端
本技术属于信息控制领域，涉及采用信息手段对天然气的泄漏检测，尤其是一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端。
技术介绍
现阶段天然气泄漏检测主要是有源天然气检测设备或人工定期使用手持设备现场巡检。有源天然气检测设备需要外接电源，应用环境受限，无法实现每个检测点都铺拉电缆，且铺拉电缆成本巨大，人工定期使用手持设备现场巡检由于天然气检测点数量巨大且分布分散，需要消耗大量的人力物力成本；而且，检测时间滞后，无法在泄漏初期及时检测报警，具有巨大的安全隐患。通过公开专利文献的检索，发现如下两篇与本专利申请相关的专利：1、一种天然气泄漏检测报警器(cn206726425U)，它包括单片机、供电模块、复位电路、晶振电路、天然气传感器、模数转换器、声光报警模块、无线通信模块和电磁阀；电磁阀设置在天然气管道的出气管道上；供电模块、复位电路、晶振电路、模数转换器、声光报警模块、无线通信模块和电磁阀均与单片机连接，天然气传感器通过模数转换器与单片机连接；单片机通过无线通信模块与外部智能终端或监控服务器进行通信。本技术具有本地报警和远程报警功能，还能够通过电磁阀关断天然气的出气管道，从而避免事故的发生。2、一种天然气泄漏检测激光检测装置(cn107237983A)，包括中央处理器，电源，激光甲烷浓度传感器，数模装换器，存储器，LCD触摸屏和报警装置，激光甲烷浓度传感器与数模转换器连接，所述电源，数模转换器，LCD触摸屏和报警装置分别与中央处理器连接；还包括远程监控系统，所述远程监控系统包括远程监控终端和无线传输模块，所述无线传输模块与中央处理器连接。本专利技术的天然气泄漏检测激光检测装置气体选择性好；检测仪表不易受有害气体的影响而老化；响应速度快，稳定性好；防爆性好，信噪比高，使用寿命长，测量精度高；应用范围广，适合推广应用。通过技术特征的对比，上述的两篇公开专利与本专利申请的目的及技术方案不相同，不会破坏本专利申请的新颖性及创造性。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端，该终端不采用有线方式，由高能锂电池供电，同时超低功耗免维护；无需人工定时现场巡检节约大量人力物力成本。本技术的目的是这样实现的：一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端，包含高容量锂电池、电源转换模块、嵌入式MCU、BC20模组、甲烷浓度传感器接口模块，BC20模组同时集成了NB-IoT通信模块和GPS定位模块的功能，甲烷浓度传感器接口模块连接甲烷浓度传感器，其特征在于：所述高容量锂电池的3.6V供电一部分给通信模块供电，另一部分通过LDO电源转换芯片转换成3.0V给电路板的其他器件供电，嵌入式MCU完成IO状态、甲烷浓度传感器信息的读取处理，该信息实时传输至NB-IoT通信模块获取通讯信息及在GPS定位模块获取位置信息，该信息传至NB-IOT基站。而且，所述甲烷浓度传感器接口模块包括低阈值p沟mos管Q1、NPN开关三极管Q2、Q3、Q4以及由功率电感L1、升压芯片U4、二极管D2、电阻R14、电容C4组成的升压电路，嵌入式MCU上S_PWR_EN的高电平信号会打开NPN开关三极管Q2、Q3、Q4以及低阈值p沟mos管Q1，Q1和Q4控制锂电池电压到升压电路的输入值，升压电路将输入的3.6V电源转换为5V电源；Q3、Q4及周边阻容回路控制着MCU的USART到P2连接器的通断，P2连接器的前端分别设置有调整电阻R19、R21、R22。而且，所述甲烷浓度传感器设置有模拟输出和串口USART输出两种，通过调整调整电阻R19、R21、R22阻值，使甲烷浓度传感器选择通信方式。而且，所述甲烷浓度传感器的电源电路包括电源转换芯片U1、基准电源芯片D1及限流电阻R1，电压转换芯片U1将输入的5V电源转换为3.0电源，基准电源芯片D1和R1组成的电路，向模拟电路输出基准1.25V电源。而且，所述甲烷浓度传感器接口模块与嵌入式MCU的连接电路包括甲烷浓度传感器U3、电桥电路及差分放大电路，甲烷浓度传感器的型号为4P-75C，电桥电路由电阻R7、R8、R9构成，差分放大电路由运放器U2与周边阻容组成，甲烷浓度传感器U3模拟输出信息，根据所处环境的天然气浓度输出模拟电压信号，经过电桥电路后进入差分放大电路进行放大，经P1接口输出给嵌入式MCU进行ADC采样处理。本技术的优点和积极效果是：1、本技术设计科学，构思巧妙，天然气泄漏检测智能终端不采用有线方式，由高能锂电池供电，同时超低功耗免维护；无需人工定时现场巡检节约大量人力物力成本。2、本技术由天然气泄漏检测部分的传感器监测环境中天然气浓度，当天然气浓度达到可触发检测装置时，触发报警机制激活GPS定位部分，由NB-IoT通讯部分将信息上报到系统管控平台，系统管控平台报警，并系统生产工单，将工单信息推送给指定运维人员的手机，进行现场运维。附图说明图1为本技术的控制电路方框图；图2为本技术甲烷浓度传感器接口模块的电路原理图；图3为本技术甲烷浓度传感器接口模块的电源电路原理图；图4为本技术甲烷浓度传感器接口模块与嵌入式MCU的连接电路原理图。具体实施方式下面结合实施例对本技术进一步说明：下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本技术的保护范围。一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端，包含高容量锂电池、电源转换模块、嵌入式MCU、BC20模组、甲烷浓度传感器接口模块，BC20模组同时集成了NB-IoT通信模块和GPS定位模块的功能，甲烷浓度传感器接口模块连接甲烷浓度传感器，高容量锂电池的3.6V供电一部分给通信模块供电，另一部分通过LDO电源转换芯片转换成3.0V给电路板的其他器件供电，嵌入式MCU为ST厂商的stm32L151单片机，可完成IO状态、甲烷浓度传感器信息的读取处理，该信息实时传输至BC20进行处理，即在NB-IoT通信模块获取通讯信息及在GPS定位模块获取位置信息，该信息传至NB-IOT基站，基站生成工单，并将工单推送给运维人员。所述甲烷浓度传感器接口模块的电路原理图，参见图2，包括低阈值p沟mos管Q1、NPN开关三极管Q2、Q3、Q4以及由功率电感L1、升压芯片U4、二极管D2、电阻R14、电容C4组成的升压电路，MCU上S_PWR_EN的高电平信号会打开NPN开关三极管Q2、Q3、Q4以及低阈值p沟mos管Q1，Q1和Q4控制锂电池电压到升压电路的输入值，升压电路将输入的3.6V电源转换为5V电源；Q3、Q4及周边阻容回路控制着MCU的USART到P2连接器的通断，P2连接器的前端分别设置有调整电阻R19、R21、R22，由于甲烷浓度传感器设置有模拟输出和串口USART输出两种，通过调整这三个电阻的阻值，使甲烷浓度传感器选择不同的通信方式。所述甲烷浓度传感器的电源电路原理图参见图3，包括电源转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端，包含高容量锂电池、电源转换模块、嵌入式MCU、BC20模组、甲烷浓度传感器接口模块，BC20模组同时集成了NB-IoT通信模块和GPS定位模块的功能，甲烷浓度传感器接口模块连接甲烷浓度传感器，其特征在于：所述高容量锂电池的3.6V供电一部分给通信模块供电，另一部分通过LDO电源转换芯片转换成3.0V给电路板的其他器件供电，嵌入式MCU完成IO状态、甲烷浓度传感器信息的读取处理，该信息实时传输至NB-IoT通信模块获取通讯信息及在GPS定位模块获取位置信息，该信息传至NB-IOT基站。/n

【技术特征摘要】
1.一种远程低功耗天然气泄漏检测智能终端，包含高容量锂电池、电源转换模块、嵌入式MCU、BC20模组、甲烷浓度传感器接口模块，BC20模组同时集成了NB-IoT通信模块和GPS定位模块的功能，甲烷浓度传感器接口模块连接甲烷浓度传感器，其特征在于：所述高容量锂电池的3.6V供电一部分给通信模块供电，另一部分通过LDO电源转换芯片转换成3.0V给电路板的其他器件供电，嵌入式MCU完成IO状态、甲烷浓度传感器信息的读取处理，该信息实时传输至NB-IoT通信模块获取通讯信息及在GPS定位模块获取位置信息，该信息传至NB-IOT基站。


2.根据权利要求1所述的远程低功耗天然气泄漏检测智能终端，其特征在于：所述甲烷浓度传感器接口模块包括低阈值p沟mos管Q1、NPN开关三极管Q2、Q3、Q4以及由功率电感L1、升压芯片U4、二极管D2、电阻R14、电容C4组成的升压电路，嵌入式MCU上S_PWR_EN的高电平信号会打开NPN开关三极管Q2、Q3、Q4以及低阈值p沟mos管Q1，Q1和Q4控制锂电池电压到升压电路的输入值，升压电路将输入的3.6V电源转换为5V电源；Q3、Q4及周边阻容回路控制着MCU的USART到P2连接器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东平，吴书娥，金宇昂，
申请(专利权)人：天津耀通科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12