密封容器漏水監測和無(wú)線(xiàn)報警系統

摘要：為解決密封容器漏水的實(shí)時(shí)監測問(wèn)題，采用分區檢測技術(shù)，將整個(gè)區域劃分成若干個(gè)不同的區域，各分區之間獨立檢測、獨立報警。實(shí)驗測試中，當密封容器漏水時(shí)，檢測電路迅速導通，啟動(dòng)無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊。接收模塊接收到信號，進(jìn)行解碼處理，將數據流輸出到單片機，單片機通過(guò)內部程序對輸入信號進(jìn)行處理，啟動(dòng)蜂鳴器報警并在LCD液晶上顯示漏水點(diǎn)的具體位置。實(shí)驗測試結果表明所設計的漏水檢測與無(wú)線(xiàn)報警系統能達到設計要求。
關(guān)鍵詞：漏水監測；無(wú)線(xiàn)報警；dsPIC30F4011；LCD顯示

0 引言
本文研究的背景是“基于同時(shí)定位與地圖構建方法的AUV自主導航技術(shù)”，應用環(huán)境是水下，對整體設計中的一些密封容器的密封性需要不斷進(jìn)行監測并實(shí)時(shí)返回檢測數據。
目前，檢漏技術(shù)已發(fā)展到第五代——區域泄漏普查定位系統“多探頭相關(guān)儀”，集區域泄漏普查預定位和精確定位漏點(diǎn)位置于一體。未來(lái)第六代檢漏技術(shù)解決的問(wèn)題應該是大區域管網(wǎng)泄漏在線(xiàn)檢測系統，強化預定位與精確定位，并向微型化發(fā)展。無(wú)線(xiàn)報警器當前分為兩種，一種是普通無(wú)線(xiàn)報警器，其受環(huán)境地形影響，報警效果較差；另一種是GSM無(wú)線(xiàn)報警器，基于現有的GSM網(wǎng)絡(luò )，采用單片機和無(wú)線(xiàn)遙控技術(shù)，實(shí)現現場(chǎng)報警，同時(shí)手機打電話(huà)發(fā)短信報警，探測靈敏。
本文采用分區檢測技術(shù)設計漏水檢測電路，運用現有的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和單片機編程處理檢測信號，實(shí)現漏水無(wú)線(xiàn)報警和定位漏水點(diǎn)。

1 基于dsPIC30F4011單片機的漏水監測和無(wú)線(xiàn)報警硬件系統
1．1 漏水檢測電路和無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路
當密封容器因外界壓力太大或者受到猛烈撞擊后而漏水時(shí)，需要有一個(gè)漏水檢測電路對其進(jìn)行檢測，并將漏水信息傳遞給無(wú)線(xiàn)報警系統的發(fā)射電路。
密封容器漏水后，檢測點(diǎn)浸入水中，檢測電路導通，輸出一個(gè)直流高電平以驅動(dòng)無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路。結合無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊和漏水檢測電路做成的電路板如圖1(a)所示。

圖1中POWER為檢測電路的電源，外接9 V直流電源供電，TEST為兩個(gè)電極檢測點(diǎn)，當密封容器漏水時(shí)，將使三極管Q1，Q2，Q3導通，在VCC處輸出一個(gè)直流高電平(約為9 V)，啟動(dòng)無(wú)線(xiàn)報警系統中的發(fā)射電路，形成一定的數據流，通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去。
漏水檢測電路的設計，涉及到兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是檢測電路的準確性和檢測靈敏性；二是水質(zhì)不同，其導電電阻不同，導致檢測點(diǎn)間壓降不同，檢測電路的輸出也將不同。
在水溫一定的情況下，水的電阻值R大小與電極的垂直截面積F成反比，與電極之問(wèn)的距離L成正比，即R=ρ*L／F，式中ρ為電阻率，其國際制(SI)單位為歐米(Ω·m)。
水的電阻率的大小，與水中含鹽量的大小、水中離子濃度、離子的電荷數以及離子的運動(dòng)速度等有關(guān)。因此，純凈的水電阻率很大，超純水電阻率就更大。水越純，電阻率越大。
無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路采用無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊9902A，該高頻發(fā)射模塊體積小，工作電壓范圍寬，發(fā)射功率大，功耗低，廣泛應用在工業(yè)遙控、遙測、遙感控制；防盜報警器信號及各種低速率數字信號的傳送；各種家用電器、智能玩具的遙控等場(chǎng)合。
圖1中標有Ch701字樣的是數據端口，設置為0或1，編碼以區分不同的漏水點(diǎn)；標有Ch702字樣的是8個(gè)地址端口，設置PT2262／PT2272相同的地址碼。
1．2 接收端單片機控制硬件連接電路
接收端采用單片機控制芯片dsPIC30F4011和APP009評估板，單片機通過(guò)讀無(wú)線(xiàn)接收模塊數據輸出管腳的高低電平，程序控制蜂鳴器和LCD做相應的動(dòng)作。其硬件連接電路如圖1(b)所示。
無(wú)線(xiàn)接收模塊為9915AM4，該高頻接收模塊采用進(jìn)口SMD器件，6．5 GHz高頻三極管，高Q值電感生產(chǎn)。性能穩定可靠，靈敏度高，帶有解碼IC可直接使用，功耗低，廣泛應用于各種防盜系統，遙控控制系統，數據傳送及信號控制等。編解碼芯片為PT2262／2272，其芯片原理、地址碼的設定和振蕩電阻的匹配可參考文獻。
無(wú)線(xiàn)接收模塊9915AM4的數據輸出管腳13，12，11，10，17分別接到APP009評估板上JP15的PWM1L，PWM1H，PWM2L，PWM2H，PWM3L端口，即芯片dsPIC30F4011的相應端口。單片機通過(guò)對相應端口的讀操作，檢測各端口的高低電平，確定為“1”或是為“0”。
其中17腳為解碼有效端口，高電平有效，當17腳為高電平時(shí)，紅色LED燈D5會(huì )點(diǎn)亮，表明無(wú)線(xiàn)接收模塊解碼有效。13，12，11，10引腳分別對應無(wú)線(xiàn)接收模塊數據輸出端的D3，D2，D1，D0端口。當相應數據端口為高電平時(shí)，會(huì )點(diǎn)亮相應的LED燈。
JP15的VDD和GND端口分別連接無(wú)線(xiàn)接收模塊的VCC和GND端口，JP19的VDD和GND端口分別連接蜂鳴器的VCC和GND端口，JP15的PWM3H端口則連接蜂鳴器報警電路的Vin，單片機通過(guò)兩個(gè)定時(shí)器控制PWM3H端口輸出一個(gè)方波信號，作為蜂鳴器報警電路的輸入信號，驅動(dòng)蜂鳴器報警。