1. 研究目的与意义
一、研究背景
近年来，随着社会的快速发展以及工业化、城市生活水平的提高，煤气和天燃气进入了城市家庭和广大农村家庭，油气安全隐患对人民生命和财产安全构成重大威胁。一些危化品爆炸事故调查报告显示，大多数事故都是设备破损老化，安全防护装置失效，检修人员违规操作和用户违规操作等[1-2]。通常情况下，事故发生顺序为设备破损、泄漏、闪燃、爆炸。因此，泄漏隐患排查及快速处置对预防事故发生至关重要。燃气(人工煤气、天然气、液化石油气)的普及，提高了生产效率、市民的生活质量，但在使用燃气的过程中，因燃气泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，因此安全使用燃气一直是燃气主管部门工作的重中之重。[3]
燃气泄漏报警器能有效监测环境中可燃气体或毒性气体(如CO)的浓度，一旦其浓度超出报警限定值，就能发出声光报警信号，并且能自动开启排风扇把燃气排出室外﹐甚至能通过联动装置自动切断燃气供应防止燃气继续泄漏，起到安全防范的作用[4-6]。但报警器选用得是否合理，直接关系到其功能的充分发挥。从可燃性气体发展的整体角度来说，在石油化工生产过程中、实验室实验、教学设施、住宅等不可避免地存在着各种易燃易爆气体和有毒气体，这些气体一旦泄漏并积聚在周围环境中,将可能酿成火灾、爆炸或人身中毒等恶性事故。为了防患于未然,应采用性能可靠的气体传感器，连续监控工艺装置或储运设施环境中可燃气体和有毒气体的泄漏情况，及时发出报警以保证生产和人身安全。在处理危险气体泄漏时，危险气体会严重威胁应急救灾人员的生命健康，同时有些任务是救灾人员很难完成的。随着低成本、低功耗、多功能传感器和无线通讯技术的飞速发展，无线传感网络（Wireless Sensor Networks），WSN的出现给应急工作带来了一些支持和帮助[7]。
2. 研究内容与预期目标
一、主要研究内容：
1. 以化学实验室安全为研究目标实现气体监测功能，设计有害气体监测系统总体方案，监测有害气体是否发生泄漏。
2. 利用CH4气体传感器，结合微控制器，LoRa技术构成网络实时的气体泄漏监测系统，实现无线气体传感器网络组网,进而实现在线气体泄漏监测，对泄漏气体进行实时监测，增强危险气体泄漏事件的应急决策能力。
3. 研究方法与步骤
一、拟采用的研究方法
首先确立系统整体的设计方案，作为组建无线传感器网络的基础构成，传感器节点是一种具有特定功能的小型嵌入式系统。
1.硬件部分: 选用STM32F103C8T6处理器芯片，CH4气体传感器，设置多个节点提高气体泄漏测量准确度，增加温度补偿排除温度对测量数据的干扰性，利用LoRa技术对传感器数据进行采集，通过NB-IoT无线通信方式将采集到的数据上传至OneNET云平台，以LED指示灯的颜色变化或者蜂鸣器发出报警提示来展现浓度或者节点的运行状态，最后电源供给，提供电压。
4. 参考文献
[1]宁信,虞俊超,张锐,渠晖,翟春红,王满意.高校实验室气体实时监测系统的开发与应用研究[J].实验技术与管理,2021,38(06):269-272.
[2]刘大卫. 基于分布式光纤传感技术的天然气管道泄漏监测研究[D].安徽理工大学,2019.
[3]周展. 基于WSN的气体泄漏监测与应急系统设计与实现[D].重庆大学,2017.
5. 工作计划
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指导教师：
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