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燃气泄漏检测

   天然气是国人目前家庭里边烹饪和取暖所用的主要燃料，其主要成分是甲烷（CH4），同时还含有少量的丙烷、乙烷、丁烷等其他少量气体。天然气本身无色无味，密度比空气小。如果发生天然气泄漏，其在空气中浓度达到5%～15%时，遇到明火就会爆炸。如今天然气普及，每年由于因使用不当、人为因素（忘记关闭开关）造成的燃气泄漏爆炸事故接连不断。

   本章课程就以此为背景教开发者如何一步一步打造一个燃气泄漏检测系统。主要包含以下几部分的内容。

• 背景知识
• 实验步骤简介
• 实验步骤详解
• 课后作业
• 常见问题

背景知识

   燃气泄漏系统的核心在于如何精准的检测家庭中的天然气浓度。目前市场上已经有比较多的传感器可以对燃气浓度进行测量。

   天然气传感器的检测原理大部分为催化燃烧式传感器或电化学式传感器。

• 催化燃烧传感器的原理：这种类型的传感器由两只固定电阻构成惠斯登检测桥路。当天然气扩散到检测元件上时，会快速进行无焰燃烧，并产生反应热，使热丝电阻的阻值增大，电路便输出一个变化的电压信号，这个电压信号的大小与可燃气体的浓度成正比。
• 电化学式传感器的原理：当燃气进入检测仪后，会通过特氟纶薄膜到达电极，当天然气到达电极后就会被氧化，氧化反应使电子通过外电路从工作电极流向极板，形成电流，电流强度与气体浓互成比例，接着气体检测仪内部对电流进行检测放大并进行输出。

   本节选用的是MQ2燃气传感器。严格来说MQ2是一个气体传感器，它可以用来检测燃气、苯、烷、酒精、氢气和烟雾等等。它对烷类烟雾的敏感度更高，这也是本课程选用此传感器的原因。其检测可燃气体的范围在100ppm~10000ppm之间，其中ppm是体积浓度，1ppm = 1立方厘米/1立方米。

MQ2传感器在使用之前需要预热一段时间。

实验步骤说明

   完成如下三步就可以完成燃气泄漏检测系统的搭建，每个步骤中实现的功能请参考下图。

实验步骤详解

   各个步骤的详细操作流程请学习下面的课程:

• 设备端开发 - 燃气检测及LED控制
• 设备上云 - 燃气检测数据上云
• 控制应用与设备联动 - 物联网应用及报警逻辑

课后作业

   本实验中是通过将燃气传感器量测到的电压值上报云端，然后在云端控制报警灯的开关，这样做的好处是可以通过云端对报警阈值进行设定，对于不同场景可能需要设定不同的阈值，不同的阈值可以通过云端动态设定，从而统一设备端的固件版本。

• 作业1：
  报警器的报警功能需要脱离云端也能正常运行，所以可以通过云端设定阈值（实际应用中不同环境的报警阈值可能会不太一样）到设备端，然后在设备端代码中和此阈值进行判定来决定是否开启报警灯。

• 作业2:
  燃气检测是可以对各种气体的浓度进行检测的，请读者查阅MQ2的资料，完成从测量电压到燃气浓度值的转换，并在手机App上面实时显示燃气浓度。

常见问题

暂无