TWI473045B - 太陽能無線遠距洩漏感知系統 - Google Patents

Description

太陽能無線遠距洩漏感知系統

　　本發明係提供一種太陽能無線遠距洩漏感知系統，尤其是指一種利用電源模組之太陽能面板將太陽能轉換成電能，以供給太陽能無線遠距洩漏感知系統運轉，並透過感測器感應功能將有機氣體數值測得後，經由單晶片8051微電腦模組將所測得之數值回傳至LCD面板模組，再由AD轉換器將類比式訊號轉換為數位式訊號，並經由系統處理後將訊號以無線網路技術回傳至接收系統，如超過正常值之標準則派員至現場查證及處理，俾降低危安事件。

　　昔之各項感測系統係以人力方式，手持感測器至指定地點（如油池高處或地窪地區等）執行有機氣體感測，並將所測得之氣體數值記錄後，送回中心備查，易耗費人力，如發生事故時，無法第一時間反應及執行處置，是以，本發明係提供一種太陽能無線遠距洩漏感知系統，尤其是指一種利用電源模組之太陽能面板將太陽能轉換成電能，以供給太陽能無線遠距洩漏感知系統運轉，並透過感測器感應功能將有機氣體數值測得後，經由單晶片8051微電腦模組將所測得之數值回傳至LCD面板模組，再由AD轉換器將類比式訊號轉換為數位式訊號，並經由系統處理後將訊號以無線網路技術回傳至接收系統，如超過正常值之標準則派員至現場查證及處理，俾降低危安事件。

　　本發明係提供一種太陽能無線遠距洩漏感知系統，其係包含有一感測器、一電路板裝置及一接收系統，該感測器係為一半導體氣體感測器（TGS 822），主要是由SnO2的n型半導體和加熱器所組成，內部結構在塑膠外殼內有兩個薄紗不銹鋼的防火裝置，具快速傳熱及防止氣爆之功效，該感測器係可針對可燃性氣體、氧氣及有毒氣體等有機氣體進行偵測；該電路板裝置係包含有一電源模組，其係提供太陽能無線遠距洩漏感知系統所需電力，該電源模組係設有一太陽能面板，該太陽能面板規格係為12V、7AH，其可藉由太陽的輻射能力使太陽能面板熱能直接轉化成電能以產生電壓，並直接對蓄電池充電，惟因蓄電池電壓為12V，必須透過電源模組轉換為5V之電壓，使其穩定運轉，以防止系統因電壓過大，而造成系統損害或燒毀，此外，為了防止突如其來的電壓衝突狀況，在電源模組上加裝保險絲，以避免因電壓過大而直接造成系統之損壞；一單晶片8051微電腦模組，其具有一單晶片8051，該單晶片8051係可檢測前述太陽能面板的電壓；一AD轉換器，其係為ADC 0831，該ADC 0831為將類比式訊號轉換為數位式訊號之轉換器；一4位數7段顯示器模組，其可顯示透過單晶片8051微電腦模組轉換的太陽能面板的電壓數值，作為系統應用及參考之數值；一LCD面板模組，感測器於感測到有機氣體後，直接經過分壓輸出電壓訊號，透過一ADC 0804轉換器將外部電壓類比式訊號轉換為數位式訊號，提供給單晶片8051微電腦模組作處理，並經過內部程式運算後，將所測得之結果及數值顯示到LCD面板上，以作為量測數值之依據，另外，LCD面板測定濃度範圍值為0～100％，可以精確測得液漏之數值；一繼電器輸出控制電路模組，其包含有一反相器，該反相器係為74LS14，當單晶片8051微電腦模組輸出信號為 0時，該74LS14反相器則將訊號轉換為1高電位+5V給達靈頓放大IC作為輸入訊號，該達靈頓放大IC係為DS2003，其主要功能是推動K1及K2兩顆繼電器，因單晶片8051微電腦模組輸出電流不大，其電流容量不足以推動繼電器使其動作，故需藉由DS2003達靈頓放大IC將K1及K2兩顆繼電器推動，使其系統運作；一ZIGBEE模組係利用一種近距離、低複雜度、低功耗、低資料速率、低成本的無線網路技術，該無線網路技術係為一ZIGBEE系統，其主要用於自動控制和遠端控制領域，可以嵌入各種設備，而太陽能無線遠距洩漏感知系統可藉由ZIGBEE模組將前述感測器與電路板裝置相連結，並將感測器所偵測到的氣體濃度之訊號數值回傳，以作為偵測有機氣體濃度之依據，且前述感測器之經緯度可直接輸入ZIGBEE模組，以藉由GPS定位系統直接尋找發生地點，以便迅速派員執行處置，並提升反應作業時效；一蜂鳴器系統，其係為一種一體化結構的電子訊響器，蜂鳴器系統係採用直流電壓供電，該蜂鳴器系統係為一電磁式蜂鳴器，其由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成，當接通電源後，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場，而振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，採周期性地振動發聲，並警示四周環境，驅使人員注意現場狀況，並適當執行處置；而接收系統，該接收系統係可為一筆記型電腦，其係連接一ZIGBEE模組裝置，並以無線網路技術將接收系統的ZIGBEE模組裝置與電路板裝置的ZIGBEE模組相連接以接收電路板裝置之內部程式運算後所測得之結果及數值，進而判別所感應之氣體濃度範圍值，加以確認測試結果在正常範圍值內，並進行記錄結果及數值的動作，當記錄測得結果及數值超過正常值之標準則派員至現場查證及處理，俾降低危安事件。
　　有關本發明之具體構造及其實用功能，茲佐以圖式詳加說明如后。

　　為使更詳細了解本發明之結構，請參考第一至三圖所示，本發明係提供一種太陽能無線遠距洩漏感知系統10，其係包含有一感測器1、一電路板裝置2及一接收系統3，該感測器1係為一半導體氣體感測器1（TGS 822），主要是由SnO2的n型半導體和加熱器所組成，內部結構在塑膠外殼內有兩個薄紗不銹鋼的防火裝置，具快速傳熱及防止氣爆之功效，該感測器1係可針對可燃性氣體、氧氣及有毒氣體等有機氣體進行偵測；該電路板裝置2係包含有一電源模組21(可參考第二圖)，其係提供太陽能無線遠距洩漏感知系統10所需電力，該電源模組21係設有一太陽能面板211(可參考第三圖)，該太陽能面板211規格係為12V、7AH，其可藉由太陽的輻射能力使太陽能面板211熱能直接轉化成電能以產生電壓，並直接對蓄電池212充電，惟因蓄電池212電壓為12V，必須透過電源模組21轉換為5V之電壓，使其穩定運轉，以防止系統因電壓過大，而造成系統損害或燒毀，此外，為了防止突如其來的電壓衝突狀況，在電源模組21上加裝保險絲213，以避免因電壓過大而直接造成系統之損壞；一單晶片8051微電腦模組22，其具有一單晶片8051，該單晶片8051係可檢測前述太陽能面板211的電壓；一AD轉換器23，其係為ADC 0831，該ADC 0831為將類比式訊號轉換為數位式訊號之轉換器；一4位數7段顯示器模組24，其可顯示透過單晶片8051微電腦模組22轉換的太陽能面板211的電壓數值，作為系統應用及參考之數值；一LCD面板模組25，感測器1於感測到有機氣體後，直接經過分壓輸出電壓訊號，透過一ADC 0804轉換器將外部電壓類比式訊號轉換為數位式訊號，提供給單晶片8051微電腦模組22作處理，並經過內部程式運算後，將所測得之結果及數值顯示到LCD面板上，以作為量測數值之依據，另外，LCD面板測定濃度範圍值為0～100％，可以精確測得液漏之數值；一繼電器輸出控制電路模組26，其包含有一反相器，該反相器係為74LS14，當單晶片8051微電腦模組22輸出信號為 0時，該74LS14反相器則將訊號轉換為1高電位+5V給達靈頓放大IC作為輸入訊號，該達靈頓放大IC係為DS2003，其主要功能是推動K1及K2兩顆繼電器，因單晶片8051微電腦模組22輸出電流不大，其電流容量不足以推動繼電器使其動作，故需藉由DS2003達靈頓放大IC將K1及K2兩顆繼電器推動，使其系統運作；一ZIGBEE模組27係利用一種近距離、低複雜度、低功耗、低資料速率、低成本的無線網路技術，該無線網路技術係為一ZIGBEE模組系統，其主要用於自動控制和遠端控制領域，可以嵌入各種設備，而太陽能無線遠距洩漏感知系統10可藉由ZIGBEE模組27將前述感測器1與電路板裝置2相連結，並將感測器1所偵測到的氣體濃度之訊號數值回傳至電路板裝置2，以作為偵測有機氣體濃度之依據，且前述感測器1之經緯度可直接輸入ZIGBEE模組27，以藉由GPS定位系統直接尋找發生地點，以便迅速派員執行處置，並提升反應作業時效；一蜂鳴器系統28，其係為一種一體化結構的電子訊響器，蜂鳴器系統28係採用直流電壓供電，該蜂鳴器系統28係為一電磁式蜂鳴器，其由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成，當接通電源後，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場，而振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，採周期性地振動發聲，並警示四周環境，驅使人員注意現場狀況，並適當執行處置；而接收系統3，該接收系統3係可為一筆記型電腦，其係連接一ZIGBEE模組裝置31，並以無線網路技術將接收系統3的ZIGBEE模組裝置31與電路板裝置2的ZIGBEE模組27相連接以接收電路板裝置2之內部程式運算後所測得之結果及數值，進而判別所感應之氣體濃度範圍值，加以確認測試結果在正常範圍值內，並進行記錄結果及數值的動作，當記錄測得結果及數值超過正常值之標準則派員至現場查證及處理，俾降低危安事件。
　　綜上所述，本發明之太陽能無線遠距洩漏感知系統10，其係包含有一感測器1、一電路板裝置2及一接收系統3，該感測器1係可針對可燃性氣體、氧氣及有毒氣體等有機氣體進行偵測，該電路板裝置2係由一電源模組21提供太陽能無線遠距洩漏感知系統10所需電力，而一ZIGBEE模組27可以嵌入電路板裝置2上，並藉由ZIGBEE模組27將前述感測器1與電路板裝置2相連結，並將感測器1所偵測到的氣體濃度之訊號數值回傳至電路板裝置2，以作為偵測有機氣體濃度之依據，而接收系統3，其係連接一ZIGBEE模組裝置31，並以無線網路技術將接收系統3的ZIGBEE模組裝置31與電路板裝置2的ZIGBEE模組27相連接以接收電路板裝置2之內部程式運算後所測得之結果及數值，進而判別所感應之氣體濃度範圍值，加以確認測試結果在正常範圍值內，並進行記錄結果及數值的動作，當記錄測得結果及數值超過正常值之標準則派員至現場查證及處理，俾降低危安事件。

(10)．．．太陽能無線遠距洩漏感知系統

(1)．．．感測器

(2)．．．電路板裝置

(21)．．．電源模組

(211)．．．太陽能面板

(212)．．．蓄電池

(213)．．．保險絲

(22)．．．單晶片8051微電腦模組

(23)．．．AD轉換器

(24)．．．4位數7段顯示器模組

(25)．．．LCD面板模組

(26)．．．繼電器輸出控制電路模組

(27)．．．ZIGBEE模組

(28)．．．蜂鳴器系統

(3)．．．接收系統

(31)．．．ZIGBEE模組裝置

第一圖：係本發明之太陽能無線遠距洩漏感知系統連結示意圖。
第二圖：係本發明之電路板裝置方塊圖。
第三圖：係本發明之電源模組之使用流程方塊圖。

(10)．．．太陽能無線遠距洩漏感知系統

(1)．．．感測器

(2)．．．電路板裝置

(27)．．．ZIGBEE模組

(3)．．．接收系統

(31)．．．ZIGBEE模組裝置

Claims (4)

1. 一種太陽能無線遠距洩漏感知系統，其係包含有：一感測器，該感測器係為一半導體氣體感測器(TGS 822)，主要是由SnO2的n型半導體和加熱器所組成，內部結構在塑膠外殼內有兩個薄紗不銹鋼的防火裝置，該感測器係可針對有機氣體進行偵測；一電路板裝置，其係由太陽能經由電源模組提供太陽能無線遠距洩漏感知系統所需電力，且藉由無線網路技術與前述感測器相連結，並將感測器所偵測到的氣體濃度之訊號數值傳送至電路板裝置，以作為偵測有機氣體濃度之依據；一接收系統，其以無線網路技術接收電路板裝置之內部程式運算後所測得之結果及數值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能無線遠距洩漏感知系統，其中，該有機氣體係為可燃性氣體、瓦斯、油氣、氧氣及有毒氣體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之太陽能無線遠距洩漏感知系統，其中，該電源模組係設有一太陽能面板，該太陽能面板可藉由太陽的輻射能使太陽能面板熱能直接轉化成電能以產生電壓，並可直接對蓄電池充電以儲存電能，於太陽能日照不足或於夜間太陽能無法提供能量時，藉由蓄電池所儲存之電能直接提供系統運轉，且電源模組上加裝保險絲，以避免因電壓過大而直接造成系統之損壞。
4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能無線遠距洩漏感知系統，其中，該電路板裝置更包含有一ZIGBEE模組，該ZIGBEE模組係利用一種近距離、低複雜度、低功耗、低資料速率、低成本的無線網路技術，其主要用於自動控制和遠端控制領域，可以嵌入各種設備，並可將感測器之經緯度直接輸入至ZIGBEE模組，以藉由GPS定位系統直接尋找發生地點，以便迅速 派員執行處置，並提升反應作業時效。