【DigiKey创意大赛】基于STM32H7B3I的城市可燃气分布式移动智慧监测平台
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作品名称：基于STM32H7B3I的城市可燃气分布式移动智慧监测平台
作者：mameng
一.作品简介
2021年6月13日6时42分许，湖北省十堰市张湾区艳湖小区发生天然气爆炸事故，41厂菜市场被炸毁造成26人死亡，138人受伤，其中重伤37人，直接经济损失约5395.41万元。报告指出，事故直接原因为天然气中压钢管严重腐蚀导致破裂，泄漏的天然气在集贸市场涉事故建筑物下方河道内密闭空间聚集，遇餐饮商户排油烟管道排出的火星发生爆炸。造成此次事故的间接原因有四方面：违规建设造成事故隐患、隐患排查整改长期不落实、企业应急处置严重错误、物业安全管理混乱。企业主体责任严重缺失，特别是十堰东风中燃公司对130次燃气泄漏报警、管道压力传感器长时间处于故障状态等系统性隐患熟视无睹，不会使用燃气检漏仪的人担任巡线班组负责人。
2023年6月21日20时40分，宁夏银川市兴庆区一烧烤店发生液化石油气爆炸的特别重大事故，共造成31人死亡、7人受伤。官方初步推断为液化气罐泄漏引发爆炸。在更换阀门的过程中，可能由于火花或静电引发了爆炸。此外，由于液化气罐和天然气管道之间没有设置隔离装置或者隔离装置失效，导致一楼的液化气罐爆炸后引发二楼的天然气管道爆炸。他们在操作间内使用液化气罐，在泄漏后未及时报警和采取有效措施，在更换阀门时未切断电源或者使用专业工具。
非职业性 CO 中毒事件泛指大众在日常生活中所发生， 家庭生活发生的CO中毒事故。由各地流行病学相关统计可见，家庭CO中毒事件不仅出现在严寒地区（如青海省），也包括寒冷地区（如北京、山西、河北）、夏热冬冷地区（如上海、山东、安徽），甚至在我国南方的夏热冬暖地区（如广西、重庆）也非常普遍。比较一致的情况是：CO中毒事故主要发生在家庭供热取暖、生活热水的冬季。有文献调查表明：在冬季，我国从南到北的各省市（除海南省）几乎均处于冷不舒适环境，都有采暖取热的需求，只是各地的冷不舒适持续时长有差别（如青海、西藏常年处于冷不舒适的高寒区）。
基于STM32H7B3I的城市可燃气分布式移动智慧监测平台，本项目开发具有非常重要的现实意义。有的地方人民政府下发使用燃气在线监测系统通知，相关政府部门按照地方政府要求结合各自职责协助推广燃气报警系统，落实监管责任，供气企业与用户签订供用气合同，一并保障燃气用户用气安。本项目采用采集千万万家庭用户，企业商场学校等，道路建立分布式立体检测平台。做到隐患计时发现，及时消除。
二. 系统框图
系统架构图:
可燃气体有害气体监测原理：
有害气体采集模块：
虽然气体传感器有很多种类，但是原理和代码都是适用的，都是通过A0获取原始模拟电压值。说明：只需要连接三根线。
- Do————气体传感器
- 5V--------------VCC
- GND--------------GND
- A0--------------A0
MQ-9气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(Sn02)，当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大，适用于家庭或工业上对煤气、天然气、液化气的检测装置，且具有优良的抗乙醇、烟雾干扰能力，是一款适合多种应用场合的经济型传感器。C002是一片三声可选的报警声语音芯片，内部存储了警车110、火警119和救护车120的声音，外接振荡电阻100K~240KQ(电阻越大，声音速度越慢)，通电后就能驱动蜂鸣器发声。1脚接地，2脚输出，3脚选声端，4脚接电源正极，5、6脚接振荡电阻。煤气检测报警电路选用了火警119的报警声。
/****************************************气体 part****************************************/
/*
接线：
VCC------VCC
GND------GND
A0------A0
注意：这个代码适合用于很多气体传感器，长得像麦克风或者话筒的传感器都可以用；
传感器需要上电预热，预热的时间大概在3分钟左右，预热后传感器会有点烫，是正常的情况。
/****************************************气体 part****************************************/
/*
接线：
VCC------VCC
GND------GND
A0------A0
注意：这个代码适合用于很多气体传感器，长得像麦克风或者话筒的传感器都可以用；
传感器需要上电预热，预热的时间大概在3分钟左右，预热后传感器会有点烫，是正常的情况。
*/
#define gasPin A0 //定义模拟口A0
#define gasTimesInterval 500 //500ms检测一次气体
unsigned long gasTimes = 0; //记录设备运行时间，用来控制多少时间检测一次气体
int gasVal = 0; //实时气体值
int gasStart = 0; //自适应检测到的值
int gasAverage = 0; //自适应平均值
int gasSum = 0; //自适应总值
int gasDiff = 0; //平均值和实时值的差值，用来判断是否超标
/****************************************set up and loop part*********************************/
void setup() { //程序初始化
Serial.begin(9600); //设置波特率9600
for (int i = 0; i < 30; i++) { //自适应获取模拟量
gasStart = analogRead(gasPin);
gasSum = gasSum + gasStart; //将模拟量累加
}
gasAverage = gasSum / 30; //求自适应的平均值
Serial.println("设备上线！");
}
void loop() { //程序主体循环
getGasData(); //获取气体的值
}
/****************************************气体 part****************************************/
/*获取气体的值*/
void getGasData() {
if (millis() - gasTimes >= gasTimesInterval) { //一定时间检测一次
gasTimes = millis();
gasVal = analogRead(gasPin); //获取实时的气体模拟值
gasDiff = gasVal - gasAverage; //求差值
Serial.print("初始平均值："); //串口输出对应的值
Serial.print(gasAverage); //串口输出对应的值
Serial.print(" ，实时原始值："); //串口输出对应的值
Serial.print(gasVal); //串口输出对应的值
Serial.print(" ，两者的差值："); //串口输出对应的值
Serial.println(gasDiff); //串口输出对应的值
}
}
EG25全球通模组
低功耗NB模组适合电池供电的居民楼 采集子系统
整体：
遥控器
AT9S Pro是一款12通道发射机，支持2.4G DSSS和FHSS双混合扩频，16通道伪随机跳频。发射机硬件说明如下图所示。乐迪遥控器抗干扰能力牛到什么程度呢？传说在飞场，只要乐迪一开机，futaba和JR都可能失控，搭配的是R12DS接收机，采用了最新的双扩频技术。这款接收机有12个通道，但只有11个插口，所以要想用满12个通道就要用到SBUS功能。上面有接回传模块的插口，对频键位于侧面，还有两根超级长的天线。
GNSS RTK全球定位差分系统，赋能智能车做高精度厘米级定位导航
输出实例:
$GNRMC, 073114. 00,A, 2237. 56240,N,11401.59614,E,1.329, 21.11,020916,,,A,V*37$GNVTG,21.11,T,,M,1.329,N,2.462,K,A*1B
$GNGGA, 073114.00,2237.56240,N,11401. 59614, E, 1, 12, 0. 78, 112.9,M,-2. 5, M,,*54$GNGSA, A, 3,19,05,02, 06, 17, 12, 09, 13,,..,1.48,0.78,1.26,1*01$GNGSA, A, 3, 69, 83,84, 70,68,82,，,,,,,1.48,0.78,1.26,2*0E
$GPGSV, 4, 1, 13, 02, 46, 340, 36, 05, 52, 254, 37, 06, 42, 041, 41, 09, 22, 053, 40, 0*6E$GPGSV, 4, 2, 13, 12, 32, 282, 35, 13, 13,185, 33, 17, 36, 131, 37,19,57,119, 44, 0*66$GPGSV,4, 3, 13, 20,03, 237,,23,00,038,,25, 09, 311, 19, 42, 51, 128, 32, 0*60$GPGSV,4,4,13,50,46,123,33,0*50
$GLGSV, 2, 1, 08, 68, 25, 027, 39, 69, 78, 011, 36,70,40, 213,43, 74,00,259,,0*78$GLGSV, 2, 2, 08, 82, 06, 124, 36, 83, 46, 085, 44, 84, 44, 358,41, 85, 05, 324,14, 0*74$GNGLL,2237.56240,N,11401.59614.E.073114.00,A.A*7C
落地的项目
三. 各部分功能说明（图文结合）
可燃气体采集 ADC
BC260,EG25 H7串口
遥控器 SMBUS 串口
小车遥控CAN总线
华为云，阿里云物联网平台为设备提供安全可靠的连接通信能力，向下连接海量设备，支撑设备数据采集上云；向上提供云端 API，服务端通过调用云端 API 将指令下发至设备端，实现远程控制。物联网平台也提供了其他增值能力，如设备管理、规则引擎等，为各类 IoT场景和行业开发者赋能。设备接入 物联网平台支持海量设备连接上云，设备与云端通过 IoT Hub 进行稳定可靠 地双向通信。
1） 提供设备端 SDK、驱动、软件包等帮助不同设备、网关轻松接入阿里云。
2） 提供蜂窝（2G/3G/4G/5G）、NB-IoT、LoRaWAN、Wi-Fi 等不同网络设备接入 方案，解决企业异构网络设备接入管理痛点。
3） 提供 MQTT、CoAP、HTTP/S 等多种协议的设备端 SDK，既满足长连接的实时性 需求，也满足短连接的低功耗需求。
四。作品源码
五、作品功能演示视频
六、项目总结
本项目比较庞大，项目亮点在于做了一个分布式系统化可燃气体监测系统，提供立体巡检，全天候，复杂全地形，地下全检测，基于STM32H7平台做了RTK 厘米级别定位的智能车，可以进行厘米级别导航，正在改进算法，后续加入英伟达GPU或者高性能AI计算单元，实现可燃气体强弱进行自动寻觅泄漏点，做到哮天犬的智能车监测泄露。欢迎企事业单位跟本人洽谈具体合作。
- 其他
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