智能控制节能燃气灶

◆长沙市南雅中学 周思睿 长沙市长郡湘府中学 张景景 长沙市明德中学 彭奕豪

燃气灶是借助液化石油气（液态）、天然气等气体燃料进行直火加热的必备厨具。使用时，如果出现燃气泄漏现象，现有的燃气灶不能自动报警、关闭燃气，将会诱发严重的安全事故。

为减少因燃气泄漏而诱发的火灾事故，我们设计了一款能自动报警、自动灭火的智能燃气灶。

一、设计思路

1.寻找合适的材料与器件，制作机械外型和框架。

2.依次设计与控制电路相关的按键、探头、电路板、主控模块、电源模块、无线通信模块以及手机 App 。

3.进行软硬件的联合测试。

二、工作原理

MQ-4、MQ-7、MQ-9传感器负责监测甲烷、一氧化碳，将得到的数据传输给主控模块，主控模块将电压数据处理成气体浓度数据，无线通信模块通过串口与主控模块实时通信。手机App通信模块接收甲烷、一氧化碳浓度数据，当甲烷、一氧化碳浓度和温湿度达到预设阀值时，主控模块控制报警装置发出警报声，同时关闭燃气灶电磁阀，启动风扇和喷水装置，并及时将信息发送至手机。

图1 结构图

图2 实物图

三、实验测试

1.高温灭火实验

开启电吹风热风模式，并对准温度传感器模拟高温状态，当超过设定温度时，报警器报警，灭火装置启动水泵喷射灭火剂，同时手机App自动报警。

2.燃气泄漏实验

用燃气枪对准燃气传感器喷射少量燃气，报警装置立即报警，同时手机App自动报警，主燃气阀自动关闭。

3.助燃雾化器实验

关闭超声波雾化器，将水雾化成水蒸气，开启燃气灶，用测温枪测定火焰某一位置的温度。开启超声波雾化器，火焰温度明显增高，用测温枪测定火焰同一位置的温度，温度有所升高，说明增加少量水蒸气有利于燃气充分燃烧。

4.拓展应用实验（液体气化燃气灶）

应用助燃雾化器可改进液体气化燃气灶。首先在雾化室注入可燃液体，例如汽油、煤油等，将气管连接燃气灶，用打气筒对雾化器打气加压至1.5个大气压，用超声波雾化器雾化20秒左右后打开燃气灶，燃气灶在没有燃气的地方，借助可燃液体仍可正常使用。

四、创新点

1.采用多种传感器自动探测并控制燃气泄漏，可自动灭火，借助手机App自动报警，使燃气灶使用更安全。

2.首次利用雾化的少量水蒸气与燃气混合（水蒸气占比约为5%）以增氧助燃，减少一氧化碳排放量，节能环保。

3.助燃雾化器可将液体燃料增压雾化后变为可燃气体，使缺少燃气的地区或军队在野外备战时也能使用燃气灶。

专家点评

智能控制节能燃气灶是一件具有改进特征的作品。作者为了完成该项目，在设计思路、工作原理以及进行的一系列实验操作上下了功夫，这对培养其技术应用能力是有帮助的。

但是，该作品的功能指向及文本表述的内容，值得商榷。

其一，表述欠缺一致。项目名称为“智能控制节能燃气灶”，而文中却是“为了……设计一款能自动报警、灭火的新型灶具。”“节能”功能不见了，却多了“灭火”的功能。随后又出现“利用超声波雾化器将水雾化成超微粒子……使燃气充分燃烧。”“节能”又回来了。让人有些摸不着头脑。

其二，项目功能指向、定位不够准确。从该项目的结构示意图中，其自动灭火的功能较突出，项目名称中却没有体现这一特点或功能。

中学生是创新成长的最佳时期，要学习科学家求真、求实的科学精神，不应为发明而发明，更不能让人产生为了作品炫目搞技术堆切的嫌疑。