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基于物联网的LPG/CNG气体泄漏检测与预防系统

期刊:international research journal of engineering and technology (irjet)

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创研究。以下是针对该研究的学术报告:

该研究由Swetha S V和Shwetha G N两位作者完成,分别来自印度迈索尔国家工程学院的计算机科学与工程系,研究发表于2021年6月的《International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET)》期刊,期刊的影响因子为7.529,并且通过了ISO 9001:2008认证。

研究的学术背景主要集中在物联网(IoT)技术在液化石油气(LPG)和压缩天然气(CNG)泄漏检测与预防中的应用。LPG作为一种高度易燃的气体,广泛应用于家庭烹饪和车辆燃料中。然而,LPG泄漏可能导致严重的安全事故,甚至造成生命和财产损失。传统的泄漏检测方法主要依赖人工操作或简单的报警系统,无法自动控制泄漏源。因此,研究旨在开发一种基于物联网技术的自动检测与控制系统,能够实时监测气体泄漏并在检测到泄漏时自动关闭气阀,同时通过短信通知用户。

研究的主要目标是通过设计一种基于ESP32微控制器和MQ-2气体传感器的系统,实现LPG泄漏的自动检测与控制。MQ-2传感器能够检测200到10,000 ppm范围内的气体浓度,其输出信号通过ESP32微控制器进行处理。当检测到的气体浓度超过预设阈值时,系统会通过互联网向用户手机发送警报,并通过伺服电机自动关闭气阀。

研究的工作流程分为以下几个步骤:
1. 传感器检测:MQ-2传感器用于检测环境中的LPG浓度。传感器的敏感材料为SnO2,在清洁空气中导电性较低,但当存在可燃气体时,导电性会随着气体浓度的增加而提高。
2. 信号处理:传感器的模拟输出信号被传输到ESP32微控制器的ADC(模数转换器)单元进行数字化处理。
3. 阈值判断:微控制器将处理后的数据与预设的阈值进行比较。如果检测到的气体浓度超过阈值,微控制器会触发后续操作。
4. 警报与自动控制:当检测到泄漏时,微控制器会通过GSM模块向用户手机发送短信警报,并通过伺服电机自动关闭气阀。
5. 用户界面:系统还提供了一个动态网页界面,用户可以通过该界面手动控制气阀的开关。
6. 数据显示:系统配备了一个LCD显示屏,实时显示气体检测结果和系统状态。

研究的主要结果包括:
1. 传感器性能:MQ-2传感器能够准确检测LPG浓度,并在浓度超过阈值时及时触发警报。
2. 自动控制:系统能够通过伺服电机自动关闭气阀,有效防止气体泄漏进一步扩散。
3. 用户通知:GSM模块能够成功向用户手机发送短信警报,确保用户及时获知泄漏情况。
4. 用户界面:动态网页界面和LCD显示屏为用户提供了便捷的操作和实时监控功能。

研究的结论表明,该系统是一种低成本、低功耗、便携且用户友好的解决方案,能够有效检测和控制LPG泄漏,显著提高了家庭和工业环境中的安全性。该系统的科学价值在于其结合了物联网技术和传感器技术,实现了气体泄漏的实时监测与自动控制。其应用价值在于为家庭和工业环境提供了一种高效、可靠的安全保障措施。

研究的亮点包括:
1. 创新性:研究首次将ESP32微控制器与MQ-2传感器结合,实现了LPG泄漏的自动检测与控制。
2. 实用性:系统不仅能够检测泄漏,还能通过伺服电机自动关闭气阀,并通过短信通知用户,提供了全面的解决方案。
3. 低成本:系统采用了低成本组件,适合大规模推广和应用。

此外,研究还提到了一些相关工作的比较,进一步验证了该系统的优越性和创新性。例如,Arijit Banik等人提出的基于微控制器的低成本气体泄漏检测系统仅能发送短信警报,而无法自动控制泄漏源。相比之下,本研究的系统在功能上更为全面,能够同时实现检测、控制和通知功能。

这项研究为气体泄漏检测与预防领域提供了一种创新且实用的解决方案,具有重要的科学价值和应用前景。

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