摘要：本文介绍了一种采用嵌入式技术和GPRS技术的液化气远程监控系统。该系统能实现24小时连续监控并及时准确的检测出液化气的泄露，发出声光报警。同时由上位机接收各监测点的信息并对其进行相应的处理。该系统能实现无人远程监控，具有很强的实用性。
关键词：嵌入式技术 GPRS 液化气泄露 报警
0 引言
液化气是人类生活的必需品，同时又存在一定的安全隐患。所以需要有相应的监控系统对其浓度进行实时的监控，并且要能够及时上报并处理。现有的液化气监控系统很多还需要人为的去观察各监测站的状态，因此发展液化气智能监控系统成为液化气供气部门的重要任务。本文利用当前流行的无线通信技术可以实现无人远程监控，从而可以提高监控系统的安全性和可靠性，同时也能够节约人力，减少人员成本。本文的研究内容主要分两部分：
①下位机部分是检测系统，要求能够实现24小时连续监控，若某项指标超出范围立即报警。
②上位机部分是总站数据集控系统，能够接收各监测点的信息并对其进行相应的处理。
1 下位机系统设计
1.1 系统框图
下位机系统主要由主控制电路、检测电路、报警电路、通讯电路四部分组成。如图1所示。
检测电路产生电信号送给控制芯片，当有液化气浓度超过规定值时由控制芯片控制蜂鸣器发出报警信号和发出白光报警，同时通过GPRS将站点气体信息传给上位机。
1.2 主控制电路
随着现代社会需求的增加，8位的处理器已经无法完成一些复杂的任务，而ARM芯片具有强大的处理能力和极低的功耗，非常适合这些场合。所以本文采用的主控制芯片是三星公司的ARM芯片S3C2410。它是由ARM920T内核（16-/32-bit RISC CPU），独立的16KB指令和16KB数据cache ，MMU虚拟内存管理单元，LCD控制器（支持STN和TFT），NAND Flash boot loader，系统管理单元（SDRAM控制器等），4通道DMA，4通道具备PWM功能的定时器，3通道URAT，IO口，RTC（实时时钟），8通道10bit精度ADC和触摸屏控制器，IIC总线接口，IIS数字音频总线接口，USB主机，USB设备，SD/MMC卡控制器，2通道SPI和PLL数字锁相环组成。S3C2410在本系统中主要完成气敏传感器信息的读取、报警功能的实现、和上位机的无线通信处理等主控功能。
1.3 检测电路
检测电路主要是液化气泄漏检测。气敏传感器选用QM-2型，这是由金属氧化物半导体材料制成的“气—电”转换器件。当有液化气泄漏时，其表面会发生化学吸附，使本身电阻下降，且液化气浓度越高，电阻下降越多，利用该特性即可获得“气—电”信号，完成液化气泄漏的检测。S3C2410由引脚AD1不断采集经放大后的电阻值，经内部A/D转换将数据传给上位机显示。
1.4 声光报警电路
声光报警分别由蜂鸣器和白色发光二极管完成。当液化气浓度大于预报警值时，蜂鸣器由S3C2410输出高电平，经三极管驱动报警，如图2所示；发光二极管则由S3C2410直接低电平驱动，当确认为事故泄漏时，白色LED点亮，如图3所示。
1.5 通讯电路
本设计中通讯电路采用GPRS模块。该模块共有上下两部分组成，上面是SIM300的核心板，主要由模块的接口电路、天线、信号指示电路、复位电路等组成；下面是底板，主要由电源电路、语音电路、按键电路、串口电路、来电提示电路组成。该模块与S3C2410的串口连接进行信息的收发，如图4所示：
1.6 软件设计
下位机部分采用嵌入式Linux操作系统。Linux功能强大，操作稳定。嵌入式Linux是标准Linux在嵌入式系统上的移植，继承了标准Linux的优点。它的源代码开放，并且内核具备高性能、可裁剪的特性。而且Linux支持所有的标准网络协议，很容易移植到目标系统。系统软件设计流程如图5所示：
从图中可以看出，软件设计主要完成以下三个任务：
①A/D采样任务。该任务主要获取气敏传感器的信息，从而获取气体浓度的数据。
②无线通信任务。该任务主要负责下位机与上位机之间的通信，要求上位机能实时获取气体浓度信息。
③报警任务。该任务主要负责当气体浓度超标时，发出警报。
2 上位机系统设计
上位机软件采用B/S结构，其主要功能有：
2.1 数据收发 通过wcf服务接收下位机发送过来的数据，该数据库经过下位机加密并签名。下位机按给定时间间隔发送请求，同时返回wcf的接收确认和参数设置，如报警阀值和收发数据的间隔；对参数进行缓存，如果没有变化就不发送给下位机。
2.2 设备管理 下位机设备信息的增删改，设备信息包括设备id，电话号码，地点。
2.3 用户管理 对系统的用户进行管理。
2.4 系统参数管理 报警浓度范围设置，数据收发间隔设置。
2.5 数据监控页面 根据选定的一个或多个下位机，显示下位机今天传来的数据曲线，如果气体浓度超过设置参数，则发出警报（声音，图像闪烁等，并发短信通知相关人员）。
2.6 统计查询：统计各个下位机各种时间的气体浓度变化情况。
系统结构框图如图6所示：
3结束语
本文介绍了一种基于嵌入式Linux系统的液化气远程监控系统。经过实验表明，该系统运行比较稳定，快速。能够与上位机实现GPRS通信，实现预期的功能。与同类监控系统比，该系统可实现无人监控，节约成本。具有较高的安全性和稳定性。因此具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]卢世魁.自动检测及控制仪表.第一版.北京：中国华侨出版社，1996.
[2]张国雄.测控电路.第一版.北京：机械工业出版社，2000.
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[4]王仲生.智能检测与控制.第一版.西安：西北工业出版社，2002.
[5]杨永清，张剑，施云飞.ARM嵌入式LINUX系统开发技术详解.第三版.北京：电子工业出版社，2009.
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