基于嵌入式的酒精罐群泄漏检测系统设计

马安然 任宁宁 高东东 徐丽

摘 要：酒精泄漏无论是在酒精运输过程或者对酒精生产厂家来说都具有极高的危险性。为了解决这一实际问题，该设计应用嵌入式技术，对酒精罐群泄漏进行实时性的检测，而一旦发生泄漏可以及时进行报警，从而可以避免不必要的损失，具有一定的市场前景和实用价值。

关键词：嵌入式技术 泄漏检测 酒精浓度检测

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（a）-0106-02

一般在酒精车间，在蒸馏、酒精提纯过程中，若蒸馏塔、管道、阀门或容器发生酒精泄漏，酒精蒸汽与空气形成爆炸性混合物，一旦浓度达到爆炸极限，遇到明火、高温、雷电、静电等能引起燃烧爆炸。在酒精储存过程中如果不按安全技术操作规程作业或者储罐及其辅助设施发生故障泄漏、运行泄漏，又或管道长期使用、腐蚀、损伤等原因出现泄漏，不能及时发现或采取措施不当等，酒精蒸汽与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高溫等极易燃烧爆炸。

1 关于酒精泄漏的事故案例

2013年7月22日，端州区凤岗村内一作坊存储的酒精泄漏导致发生火灾。2014年7月31日，两车高速相撞酒精泄漏，湖北一家三口重度烧伤。2015年3月4日，云南昆明官渡区东盟联丰农产品商贸中心发生酒精燃爆重大事故，酒精在抽卸作业过程中发生泄漏燃烧。造成13人死亡、9人受伤，烧毁55间商铺及28辆汽车，过火面积3300m2。以上种种残酷的现实表明，及时进行酒精泄露报警的重要性。

2 系统的组成

2.1 硬件设计

该报警系统的硬件主要由MQ-3酒精传感器、A/D转换模块、单片机控制器模块、声光报警模块、LCD1602显示模块等构成，硬件组成如图1所示。

该系统中选用的MQ-3酒精传感器，对酒精浓度的响应速度快、灵敏度高。而且，与其他气体传感器相比它的驱动电路简单，稳定性高。A/D转换单元选用TLC549，它 拥有8位分辨率、转换时间仅需17μs，能够满足普通模拟量的转换条件。报警单元主要由电阻、三极管、蜂鸣器组成。

该设计的工作原理：利用MQ-3酒精传感器作为酒精检测单元，把气体中含有的乙醇的浓度转换成相应的电信号，经A/D转换模块送至单片机处理，由LCD显示模块直观显示被测气体中的乙醇浓度，最后根据不同的环境设定不同的阈值，超过阈值则进行声光报警。

2.2 软件设计

该设计需要重点解决的问题是对酒精浓度的实时检测、阈值的调节以及超出阈值如何自动报警。本系统采用的是C语言编程，主要包括：主程序模块、转换子程序模块、 数据处理子程序模块、A/D转换子程序模块、键盘扫描子程序模块、报警子程序模块。软件流程如图2所示。

主程序要实现的功能是结合系统的硬件完成对酒精蒸汽浓度检测的各项任务。主要包括：数据的检测与显示；阈值的调整与显示；数据显示、报警功能子程序的调用。

转换子程序模块的功能是将经过A/D转换的电信号转换为气体浓度。但是在转换之前，为了去除环境因素变化等噪声干扰的影响，需要先进行数字滤波。在转换的过程中，需要按照生产商提供的传感器温度响应曲线对采样结果进行温度的补偿操作。

3 结语

本设计实现了气体中酒精浓度的采集、数据显示、酒精浓度超标报警等功能，广泛使用于工厂车间、驾驶司机、交警、高空作业人员等，切实做到了酒精浓度的检测，而且本设计具有结构简单、低功耗、便捷等优点，具有广泛的市场应用前景。

参考文献

[1] 周鸿武.基于单片机的酒精浓度检测仪[J].制造业化，2012，34（2）：147-149.

[2] 李昌喜.智能仪表原理与设计[M].北京：化学工业出版社，2005.

[3] 岳睿.呼气式酒精传感器的研究进展[J].化学传感器，2006（3）：6-9.

[4]李全利.单片机原理及应用技术[M].3版.北京：高等教育出版社，2011.

[5] 张艳丽，张绍楠，张猛，等.基于MSP430F149酒精浓度检测仪的设计[J].自动化技术与应用，2009，28（10）：112-114，120.

[6] 胡寒冬，陈洪波，陈真诚，等.便携式睡眠呼吸暂停低通气监测仪的设计[J].电子测量与仪器学报，2011，25（9）：812-816.

[7] 孙圣和.现代传感器发展方向[J].电子测量与仪器学报，2009，23（1）：1-10.

[8] 赵岩，杨光智.基于单片机的氧含量自动恒温测量系统[J].仪器仪表学报，2007，28（4）：40-45.