“大學通”在創新理念方面的模塊實踐

陳冠旭 王飛 唐博 張中正 雷雯 楊銀

1.作品簡介

本文隸屬于創新創業項目大學通項目中比賽制作部分實際執行部分，基于大學通指導理念，完成對于大學本科生及研究生階段對于制作類比賽的探索，將大學本科生在競賽方面的理論進行實踐，完成對于創新創業項目在在整個項目中在競賽實操方面的理論實踐，總結出相應經驗并完成對于整個項目理念的完善。以下內容涉及實用新型專利及對應產品說明與設計理念均為“大學通”創新創業項目創新理念模塊的實踐部分，并已經獲得省級創新三等獎受相應法律法規保護，具體創新實踐模塊內容如下：當今家庭中使用液化石油氣、天然氣等呈逐年遞增狀態，普通家庭獨立式燃氣報警器主要是在家庭的小范圍內檢測氣體是天然氣，家中無人發生泄露就會導致燃氣進一步泄漏，遇到火源就會引發爆炸。

針對上述現象，我們歸納出主要問題如下：如家里的煤氣發生泄漏，如果家中沒人，那么很可能會造成無法預知的事故。再如果空氣中可燃氣體達到一定濃度，那么將很有可能發生火災甚至爆炸。

因此，為了解決上述問題，以基于TRIZ理論的發明問題解決過程模型為步驟指導，本項目設計了一種簡單有效的智能家用煤氣泄漏電話報警裝置，

2.系統支持分析

該報警器工作流程為初始化。指示燈閃爍，將MQ2單片機初始化;模擬燃氣通過MQ2煙霧傳感器檢測氣體濃度，將氣體濃度轉化為模擬信號發送給atmega328單片機，單片機判斷可燃氣體濃度是否超過閥值。一旦超過閥值即通過4顆紅色LED燈顯示實時濃度，指示燈逐個亮起。伺服舵機啟動，將總閥門關閉。蜂鳴器啟動發出聲音報警通過sim900a模塊撥通程序中設定的電話號碼。

3.產品理論

3.1技術矛盾：

煤氣泄漏時報警器增加阻止煤氣泄漏，并報警、發信息、打電話功能時，子系統的自動化程度會提高會使裝置變得復雜，改善的技術特性為自動化程度，惡化的技術特性為裝置的復雜性。綜合采用多個發明原理。當燃氣在空氣中的濃度超過設定值，報警器就會被觸發，實現燃氣泄露的遠程報警與鎖死。對外發出聲光報警信號，自動啟動關閉燃氣管道閥門，同時可以聯網報警，向預設電話號碼發送報警短信以及撥打報警電話，及時通知相關人員。

3.2物場分析

不完整模型：補齊所缺失的元素，增加場F和工具S1，S2，S3完整模型。

由于煤氣泄漏，煙霧傳感器檢測到燃氣濃度，處理器處理信息，使得LED燈發光且蜂鳴器響動，以達到報警狀態。

4.技術方案整理與評價

綜合了聲光報警以及燃氣鎖死系統，即使家中無人，也可以得到燃氣報警器的電話以及信息的遠程報警，安全性極高，可靠性強，為人身安全以及家庭財產提供安全保障。

硬件連接圖如下：

5.產品分析及前景

5.1工作情況分析

具體參數：當煤氣開始泄露時，MQ2的讀取數值由70變為最大600，考慮到溫濕度等外界因素對測量值的影響，將閥值定為120。

Gboard可實現較復雜運算，可開發除介紹中的多種功能，如：在檢測到濃度超標打電話報警關閉閥門的同時，開啟噴淋設備等功能，簡單易用。搭配的MQ2傳感器，可檢測多種氣體濃度，且技術成熟，性價比較高。

實時濃度顯示：LED亮起個數表示濃度強度。

通過GPRS網絡報警：適合家中經常無人的家庭使用，。在偏遠無人地區監測時，全球覆蓋。

蜂鳴器聲音提示：蜂鳴器聲音穿透力強，可起到明顯的警示作用。

伺服舵機系統：可燃氣體濃度超過閥值可自動關閉總閥，防止情況惡化，更加安全。

5.2前景

1）報警器可實現遠程報警

采用GPRS通信模塊，將燃氣泄漏報警裝置實現了遠程報警的功能、搭配MQ2煙霧傳感器可以快速準確的檢測泄漏氣體。

目前市場上現有的燃氣報警器只具有現場聲光報警和泄漏鎖死功能，而本項目是利用GPRS通信模塊和單片機自動控制技術實現了燃氣泄露的遠程報警與鎖死。通過MQ2傳感器進行燃氣檢測，將反饋信號傳送給單片機，之后由GPRS通信模塊給單片機程序中的預設電話號碼發送報警短信以及撥打報警電話，及時通知相關人員。

2）可根據市場需求開發多種擴展功能

board可實現較復雜運算，可開發除介紹中的多種功能，如：在檢測到濃度超標打電話報警關閉閥門的同時，開啟噴淋設備等功能，簡單易用。

3）報警器可以擴展各類傳感器，適用于各類場所

本項目中所采用的傳感器是MQ2煙霧傳感器，具有靈敏度高，穩定性好，在較廣濃度范圍內對可燃氣體有良好的靈敏度，應答快速，抗干擾能力強，不需要清理與維修。而且可以擴展其他傳感器：紅外檢測、距離檢測、聲音檢測、震動檢測、亮度檢測等，可用于各類場所的檢測報警。

本文用于沈陽航空航天大學省級創新創業項目：201810143181大學通。

作者簡介：

陳冠旭，男，漢族，沈陽航空航天大學2017級航空宇航專業本科生;

王飛，沈陽航空航天大學創新創業項目指導教師;

唐博，沈陽航空航天大學工訓中心指導教師;

雷雯、楊銀、張中正，沈陽航空航天大學2015級本科生。