CN102881118A - 一种便携式毒气监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式毒性气体无线监测装置，包括中央监测单元和多个检测仪器，所述中央监测单元，用于监控管理；所述检测仪器，为便携式设备，其进一步包括：电源模块、毒性气体传感器、信号调理电路、温湿度传感器、加速度传感器、无线通讯模块、报警模块、显示模块、键盘模块、微处理器及其外围电路。所述便携式毒性气体无线监测装置，优选进一步包括时钟日期模块和GPS模块。本发明便携式毒性气体监测装置能提供对作业人员活动的全面监测，不仅仅能为作业人员自身提供检测与报警功能，还可让控制室的监管人员随时了解作业人员的状态。监管者可以合理做出判断，大大提高了掌握现场情况的能力和做出响应的正确性和时效性。

Description

一种便携式毒气监测装置及方法

技术领域

本发明涉及有毒气体环境中危险报警，环境监测、检测数据和报警信息的自动无线传输技术领域，特别涉及一种便携式毒气监测装置及方法。

背景技术

石油化工行业中经常会出现毒性气体泄漏、释放、排放等情况发生,作业人员在工作时面临暴露在有毒气体中的风险，存在中毒危险。目前的解决办法是给可能暴露于毒性气体环境的作业人员配备便携式毒性气体报警装置，作业人员携带报警装置进入危险环境中，如遇到泄漏、排放造成的环境中有毒气体的浓度超过一定限值，检测报警装置检测到浓度数值超标，就会发出报警信息提示操作人员远离危险区域。

在大多数情况下，这种个体防护的方式和装置能保护作业人员免遭中毒死亡或者致残，但是在有时环境中突然出现较高浓度的毒性气体或者进入存在较高浓度毒性气体的环境时，现有的便携式仪器因为响应时间的问题可能不能够及时发出危险报警，作业人员已经发生中毒，而巡检等作业往往是独自进行，何时发生了危险、在何地发生危险并没有其他人知道，抢救和救援工作也无法开展。

与此同时因为监测和检测数据没有共享和分析利用，有可能出现其他人员因为不了解情况有可能再次进入危险区域或者看到有人中毒而盲目进入危险区域救援造成更大程度的事故伤害的问题。也无法解决具有无线传输功能的电子检测或监测设备用电量大，电池工作时间短，电源设备不宜携带等问题。

要想解决现有监测、检测和报警装置的上述问题需要有多种监测和检测参数配合，并且监测和检测数据要能够实时共享，监测和检测数据要集中分析和利用从而实现对作业人员进行全面的监控，随时了解作业人员所处的位置、工作环境条件有害气体浓度、人员活动状态。

现有技术中，本发明与CN101216987A《化学品泄漏事故应急无线毒性气体检测仪》相比，都采用了无线传输的技术，但是两者的设计目的和实现方法是不同的，该现有技术主要用于事故应急，测量参数是毒性气体的浓度和风速与风向，带GPS定位。本发明目的是为了帮助作业人员尽早发现和避免中毒危险，因此除了GPS定位和毒性气体浓度检测外，还运用加速度传感器监测使用人的活动状态，温湿度传感器监测使用人所处的环境条件。本发明的仪器带有时间日期芯片，除了在开机时用GPS进行对时校准外，其他记录和传输信号的时间标记都取自时间日期芯片，既保证了仪器之间的时间一致性，又避免在室内或者其他特殊情况下，GPS无信号无法取得UTC时间的问题。

CN101216987A《化学品泄漏事故应急无线毒性气体检测仪》所述现有技术用于事故应急，不作为人员携带使用，除一组ID设置开关外无人机接口。

本发明与CN2620333Y《能置于安全帽内的可燃性、有毒性气体检测报警装置》，CN201025555Y《一种可燃、毒性气体检测报警装置》的原理、结构、应用领域和实现效果均完全不同。CN2840536Y《具毒性气体检测功能的移动通讯装置》与本发明专利都是检测有毒气体浓度，但是该现有技术没有无线传输，GPS定位，加速度监测，环境监测等各种功能，既不能了解使用者的位置、状态、周边环境，也不能将检测和监测数据实时传送给监管者。

发明内容

本发明所要解决得技术问题在于，将无线传输技术、气体检测技术、多种传感器应用技术和计算机控制技术相结合，针对石油石化行业人员作业面临有毒有害气体中毒危险的实际问题，提供一种便携式毒性气体监测装置及其方法，为作业人员提供新型的个体防护仪器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种便携式毒性气体无线监测装置，包括中央监测单元和多个检测仪器，

所述中央监测单元，用于监控管理；

所述检测仪器，为便携式设备，其进一步包括：电源模块、毒性气体传感器、信号调理电路、温湿度传感器、加速度传感器、无线通讯模块、报警模块、显示模块、键盘模块、微处理器及其外围电路。

所述便携式毒性气体无线监测装置，可以进一步包括时钟日期模块和GPS模块。

所述电源模块进一步设有输入端和输出端；

所述输入端与电池相连；

所述输出端能够转换输出高压、中压、低压三种电源；

所述高压电源输出连接到毒性气体传感器和信号调理电路的供电端口；

所述中压电源输出连接到报警模块的供电端口；

所述低压电源输出连接到微处理器、显示模块、键盘模块、温湿度传感器、加速度传感器、时钟日期模块、GPS模块和无线通讯模块的供电端口。

所述毒性气体传感器模块的信号输出连接到所述信号调理电路输入端；

所述信号调理电路输出端连接到所述微处理器的AD转换接口；

所述加速度传感器连接到所述微处理器的SPI总线；

所述无线通讯模块、GPS模块输出端分别连接到所述微处理器的不同UART接口；

所述温湿度传感器通过IO口模拟I2C总线与所述微处理器连接；

所述显示模块、报警模块、键盘模块分别连接到微处理器的IO接口；

所述无线通讯模块上进一步设有SMA型天线接口，直接与外置式天线相连接。

所述微处理器优选为低功耗芯片MSP430F249。

所述微处理器的工作模式优选为中断模式，初始化完成后，微处理器就进入低功耗模式，定时器中断唤醒微处理器，微处理器开始工作，判断延时是否符合设定值，如果符合就采集各个传感器的数据并处理和发送，根据数据处理结果发出报警。

所述键盘模块的工作模式优选为中断模式，当触发键盘时，微处理器被唤醒，进行相应功能的操作。

所述电源模块、毒性气体传感器、信号调理电路、温湿度传感器、加速度传感器、无线通讯模块、时钟日期模块、GPS模块、报警模块和显示模块都能够通过微处理器控制其工作状态，在非触发时间微处理器处于休眠状态。

所述无线模块优选采用动态传输调节工作模式，每隔5～200秒发送一组数据，当检测浓度值超过预设报警值的一半时，仪器发送数据的频率随着浓度升高线性增加，直至达到每秒一组数据的全速工作频率。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种所述便携式毒性气体无线监测装置的操作方法，包括以下步骤：

第一步，初始化微处理器的系统时钟、微处理器IO端口、报警模块、键盘模块、显示模块、微处理器的AD转换器、微处理器的UART端口、时钟日期模块、温湿度传感器，并打开微处理器中断；

第二步，读取GPS模块的标准时间对时钟日期模块校准；

第三步，显示信息；

第四步，微处理器读取时钟日期模块中的信息；

第五步，读取温湿度模块的信息；

第六步，读取GPS模块的经纬度信息和有效性标志；

第七步，读取加速度模块的加速度信息；

第八步，读取毒性气体传感器模块的毒性气体浓度信息；

第九步，比较气体浓度数值和报警设定值：如果气体浓度值大于预设的浓度报警值，微处理器驱动报警模块发出报警，报警后进入第十步；如果气体浓度值小于或者等于预设的浓度报警值则直接进入第十步；

第十步，比较计时时间和预设时间延时，如果计时大于延时，计时清零，微处理器控制无线通讯模块发送各项检测数据；

第十一步，显示仪器主界面，显示各项检测数据；

然后，循环运行第四步到第十一步步骤；

在循环运行第四步到第十一步步骤过程中如果按键模块被触发，则：

微处理器判断所述触发是需要进入校准传感器功能还是进入报警设定功能：

如果是进入校准传感器功能，则读取零气AD值、存储零气校准值、输入标气标称值、读取标气AD值、存储标气校准值；之后成后返回第四步到第十一步的循环；

如果是进入设置报警值功能，则接受报警值并存储报警值；之后返回第四步到第十一步的循环；

如果是进入消除报警功能则驱动报警模块停止报警后返回第四步到第十一步的循环。

本发明便携式毒性气体监测装置能提供对作业人员活动的全面监测，不仅仅能为作业人员自身提供检测与报警功能，还可让控制室的监管人员随时了解作业人员的状态。现有检测仪仅能检测某一种或者几种毒性气体的体积浓度值，并在超过报警限值时提示使用者，而本发明装置及其检测方法除了检测毒性气体的浓度值外，还检测和监测使用者的活动姿态、所处环境条件、使用者的地理位置信息，采集的数据更加全面，并且数据会通过无线通讯模块实时传输到控制室内的中央监测单元中，供监管者查看。当发生危险情况时，监管者可以立即分析不同位置，不同人员的状态，合理做出判断，发出指挥和控制命令，大大提高了掌握现场情况的能力和做出响应的正确性和时效性。

附图说明

图1为本发明实施例所述无线检测仪器总体结构框图；

图2为本发明实施例所述中央监测单元结构框图；

图3为本发明实施例所述电源模块电路图；其中，图3a为3.3V电源转换电路图；图3b为5V电源转换电路图；图3c为12V电源转换电路图；

图4为本发明实施例所述微处理器与功能模块电路连接图；

图5为本发明实施例所述便携式毒性气体无线监测装置的工作流程图。

具体实施方式

本发明涉及一种便携式仪器及其方法，为了减少电量消耗和延长电池使用时间，使用的微处理器采用低功耗芯片MSP430F249，程序设计采用中断模式，初始化完成后，微处理器就进入低功耗模式，定时器中断唤醒微处理器，微处理器开始工作，判断延时是否符合设定值，如果符合就采集各种传感器的数据并处理和发送，根据数据处理结果发出报警。对于按键输入处理也是采用中断模式，当使用者操作键盘时，微处理器被唤醒，进行相应功能的操作。各种外接模块都可以通过微处理器控制其工作状态，在其他时间微处理器都处于休眠状态，其他外设都由微处理器设置成最低功耗状态，大大节省用电。无线模块在发送数据时功耗比较大，为了减少功耗，仪器采用动态传输调节技术，仪器默认的传输频率是每30秒发送一组数据，当检测浓度值超过预设报警值的一半时，仪器发送数据的频率随着浓度升高线性增加，直至达到每秒一组数据的全速工作频率。这样设计在平时大多数时间可以保证既能够降低功耗，又不遗漏重要的数据。本发明带有加速度传感器，可通过加速的数据判断人员是停止、倒下或者正常巡检（巡视并查看工艺和设备情况），配合浓度数据的检测值，可以供监管人员判断使用者是否发生中毒事故，配合GPS数据能发现中毒者目前的位置，多种相关数据结合能有效的为作业人员提供帮助。本发明专利涉及的便携式仪器，具有液晶屏幕和键盘输入等人机接口，仪器ID由程序在初始化时自动设置。

在本发明的一实施方式中，提供了一种便携式毒性气体无线监测装置，包括中央监测单元和多个检测仪器，

所述中央监测单元，用于监控管理；

所述检测仪器，为便携式设备，其进一步包括：电源模块、毒性气体传感器、信号调理电路、温湿度传感器、加速度传感器、无线通讯模块、报警模块、显示模块、键盘模块、微处理器及其外围电路。

所述便携式毒性气体无线监测装置，可以进一步包括时钟日期模块和GPS模块。

所述电源模块进一步设有输入端和输出端；

所述输入端与电池相连；

所述输出端能够转换输出高压、中压、低压三种电源；

所述高压电源输出连接到毒性气体传感器和信号调理电路的供电端口；

所述中压电源输出连接到报警模块的供电端口；

所述低压电源输出连接到微处理器、显示模块、键盘模块、温湿度传感器、加速度传感器、时钟日期模块、GPS模块和无线通讯模块的供电端口。

所述毒性气体传感器模块的信号输出连接到所述信号调理电路输入端；

所述信号调理电路输出端连接到所述微处理器的AD转换接口；

所述加速度传感器连接到所述微处理器的SPI总线；

所述无线通讯模块、GPS模块输出端分别连接到所述微处理器的不同UART接口；

所述温湿度传感器通过IO口模拟I2C总线与所述微处理器连接；

所述显示模块、报警模块、键盘模块分别连接到微处理器的IO接口；

所述无线通讯模块上进一步设有SMA型天线接口，直接与外置式天线相连接。

所述微处理器优选为低功耗芯片MSP430F249。

所述微处理器的工作模式优选为中断模式，初始化完成后，微处理器就进入低功耗模式，定时器中断唤醒微处理器，微处理器开始工作，判断延时是否符合设定值，如果符合就采集各个传感器的数据并处理和发送，根据数据处理结果发出报警。

所述键盘模块的工作模式优选为中断模式，当触发键盘时，微处理器被唤醒，进行相应功能的操作。

所述电源模块、毒性气体传感器、信号调理电路、温湿度传感器、加速度传感器、无线通讯模块、时钟日期模块、GPS模块、报警模块和显示模块都能够通过微处理器控制其工作状态，在非触发时间微处理器处于休眠状态。

所述无线模块优选采用动态传输调节工作模式，每隔5～200秒发送一组数据，当检测浓度值超过预设报警值的一半时，仪器发送数据的频率随着浓度升高线性增加，直至达到每秒一组数据的全速工作频率。

在本发明的另一实施方式中，还提供了一种所述便携式毒性气体无线监测装置的操作方法，包括以下步骤：

第一步，初始化微处理器的系统时钟、微处理器IO端口、报警模块、键盘模块、显示模块、微处理器的AD转换器、微处理器的UART端口、时钟日期模块、温湿度传感器，并打开微处理器中断；

第二步，读取GPS模块的标准时间对时钟日期模块校准；

第三步，显示欢迎信息、经纬度信息、温湿度信息、加速度信息；

第四步，微处理器读取时钟日期模块中的日期和时间信息；

第五步，读取温湿度模块的温度和湿度信息；

第六步，读取GPS模块的经纬度信息和有效性标志；

第七步，读取加速度模块的加速度信息；

第八步，读取毒性气体传感器模块的毒性气体浓度信息；

第九步，比较气体浓度数值和报警设定值：如果气体浓度值大于预设的浓度报警值，微处理器驱动报警模块发出报警，报警后进入第十步；如果气体浓度值小于或者等于预设的浓度报警值则直接进入第十步；

第十步，比较计时时间和预设时间延时，如果计时大于延时，计时清零，微处理器控制无线通讯模块发送各项检测数据；

第十一步，显示仪器主界面，显示各项检测数据；

然后，循环运行第四步到第十一步步骤；

在循环运行第四步到第十一步步骤过程中如果按键模块被触发，则：

微处理器判断所述触发是需要进入校准传感器功能还是进入报警设定功能：

如果是进入校准传感器功能，则读取零气AD值、存储零气校准值、输入标气标称值、读取标气AD值、存储标气校准值；之后成后返回第四步到第十一步的循环；

如果是进入设置报警值功能，则接受报警值并存储报警值；之后返回第四步到第十一步的循环；

如果是进入消除报警功能则驱动报警模块停止报警后返回第四步到第十一步的循环。

本发明的另一实施方式，包括中央监测单元和便携式无线检测仪器，如图1和图2所示。便携式无线检测仪器由电源模块、液晶模块、键盘模块、温湿度传感器模块、毒性气体传感器模块、加速度传感器模块、GPS模块、报警模块、无线通讯模块、时钟日期模块、微处理器模块构成。单个装置使用4节5号电池供电，电池经过电源模块后输出三种不同电压分别给不同模块供电。微处理器MSP430F249负责各种环境参数的检测与输出控制，液晶模块以并行工作方式连接到微处理器的IO口，键盘输入模块经电阻网络连接到微处理器的IO口，温湿度模块以I2C总线串行通讯方式连接到微处理器的IO口，毒性气体传感器模块输出端经信号调理电路后连接到微处理器的AD转换端口，GPS模块以串行通讯方式连接到微处理器的UART口，报警模块分声音报警和震动报警，蜂鸣器、震动电机由微处理器的IO口的引脚驱动三极管控制，无线通讯模块以串行通讯方式连接到微处理器另一个UART口，时钟日期模块的中断和通讯信号线连接到微处理器IO口，模拟信号采集模块由采样电阻、电压跟随和滤波几个部件组成，其输出连接到微处理器的AD转换口。微处理器接收来自键盘输入模块、温湿度传感器、加速度传感器、GPS模块、无线通讯模块、时钟日期模块和内部时钟的中断，在中断服务程序中判定是由哪个模块引发的中断，然后转入相应的处理程序。读取键盘状态、温湿度数据、加速度数据、GPS数据、时钟和日期数据显示到液晶模块上并暂时存储，当浓度数据超过设定值驱动报警模块发出报警提示。如果是内部时钟中断则进行延时计数。当默认设置的周期满足时或者微处理器通过无线模块接收到来自中央监控单元的数据请求时，微处理器将存储的数据组合成通信字符串发送给无线通讯模块，无线通讯模块将数据发送出去或者将接收到的数据转发出去。中央监测单元负责接收数据，接收数据时识别由不同检测仪器发送的数据串并进行解析，根据解析后的不同参数，在平面图上显示图形标志或者根据需要在列表框中以文本或者趋势图的形式显示数据。中央监控单元计算机中设定一些逻辑判断条件，当数据的组合满足逻辑条件时，向监管者发出提示信息，监管者查看数据，认为确实存在危险情况时，通过中央监控单元向仪器发送指令或者消息提示不同的检测仪器携带者，并可采取其他警告或救援措施。

本发明的再一实施方式中，便携式毒性气体无线监测装置由检测仪器和中央监测单元两部分组成，如图1和图2所示。实施实例可由一个中央监测单元和若干个检测仪器组成。检测仪器由作业人员携带使用，中央监控单元置于控制室中由监管者管理。

仪器总体实施结构如图1所示，检测仪器包括电源模块、毒性气体传感器（实例中采用H2S传感器）与信号调理电路、温湿度传感器、加速度传感器、无线通讯模块、GPS模块、时钟日期模块、报警模块、显示模块、键盘模块、微处理器及其外围电路；其连接关系为：电池输出连接到电源模块输入端，电源模块转换输出12V、5V、3.3V三种电源。12V输出连接到毒性气体传感器和放大采样模块供电端口，5V输出连接到报警模块供电端口，3.3V输出连接到微处理器、液晶显示、键盘输入、温湿度传感器、加速度传感器、GPS模块、时钟日期模块、无线通讯模块供电端口；毒性气体传感器模块的信号输出连接到信号调理输入端，信号调理电路输出端连接到微处理器的AD转换接口；加速度传感器连接到微处理器的SPI总线；无线通讯模块、GPS模块输出端分别连接到微处理器的不同UART接口；温湿度传感器通过普通IO口模拟I2C总线与微处理器连接；显示模块、报警模块、键盘、日期时钟模块连接到微处理器的普通IO接口；无线模块上有SMA型天线接口，直接连接外置式天线。

中央监控单元结构如图2，电池输出连接到无线模块供电端口，无线模块上SMA型天线接口直接连接到外置式天线，无线模块串口连接到监控计算机的串行接口。

一台仪器实例各部件的功能说明如下：

检测仪器使用4节5号电池供电，经过电源模块分别产生3.3V、5V、12V电压给仪器的各个功能模块供电。

图3a是3.3V降压电路，采用芯片LT1707完成电池到3.3V降压，电路由输入滤波、输出滤波、分压反馈单元组成。电池输出端连接LT1707的VIN、RUN、SYNC三个引脚，同时与输入滤波电容C7连接；芯片ITH引脚经电容C8接地，SW端连接电感L1和滤波电容C9输出3.3V电压，VFB端连接R12和R13的公共端。

图3b是5V稳压电路，采用芯片LT1613完成电池到5V稳压，电路由输入滤波、输出滤波和分压反馈单元组成。输入滤波包括电感L3和电容C15，电池输出端连接L3与C15的公共端，同时连接LT1613的输入端；芯片SW端连接C16、C17、D5、L4构成输出滤波电路；R19与R20串联构成分压电路，公共端连接芯片FB端口，R19的另一端连接5V电压输出。

图3c是12V升压电路，采用芯片LT1613完成电池到12V升压，电路由输入滤波、输出滤波和分压单元组成。电池输出端连接输入滤波电容C11、电感L2和芯片输入端VIN；芯片SW端连接稳压管D4、C13构成输出保护电路；R15、R16和R17构成分压反馈电路，分别连接FB端、地和12V电压输出端。

本实例采用的毒性气体传感器是ALPHA SENSOR的硫化氢传感器，测量范围0~100ppm，峰值500ppm，寿命两年，分辨率100nA/ppm，精度0.03ppm，输出4-20mA的标准电流信号。

微处理器是仪器检测仪器的核心器件，负责与各模块的通讯、数据采集与转化和用户输入输出接口。本实例采用德州仪器公司的16位微处理器MSP430F249。主要参数有：工作电压1.8~3.6V；62.5ns指令周期；片上集成12位高精度AD转换器；4路串行接口，其中两路可工作于SPI或I2C模式；片上集成60KB Flash，2KB RAM；提供三种工作模式，切换时间短于1us。

图4是微处理器与功能模块电路连接图。

下载调试接口与微处理器的RESET、TCK、TMS、TDI、TDO端口连接，实现程序下载和在线调试；

有毒气体传感器接口电路串联采样电阻R48，输出0.4~2.0V电压，经过运放跟随后与R51连接，R51另一端连接微处理器的P60端口；，同时连接二极管D15和电容C46；

键盘模块电路由四个按键和8个电阻组成，4个按键并联后公共端接地，另一端分别串接两个电阻到3.3V高电平，电阻的公共端连接到微处理器的P14、P15、P16和P17端口；

显示模块采用12864点阵液晶，14到25脚连接9个电容，6~13脚分别连接微处理器的P20~P27端口，形成数据流，1~5脚分别连接微处理器的P66、P67、P57、P56、P55，26和27分别连接微处理器的P54和P50，

这些连接控制液晶的显示；

日期时间模块采用芯片PCF8583，芯片1脚和2脚连接晶振Y3，VDD连接C37、D11、D12，7脚连接微处理器的中断端口P13，5脚和6脚经上拉电阻R32和R33后连接到微处理器P32和P31端口；

无线模块TXD、RXD经过P35、P34与微处理器的串口连接，MODE口与微处理器P45端口连接，RESET经过复位开关与地连接；

温湿度测量采用瑞士SENSIRION公司SHT11温湿度模块，主要参数有：工作电压2.4~5.5V，测湿精度±3.0％，测温精度±0.4％，采用I2C数字输出接口。DATA口与微处理器P30连接，同时接上拉电阻R28，SCK口与微处理器P33端口连接；

GPS模块RXA和TXA分别连接微处理器P36和P37端口，形成串行通信；

报警模块由二极管D9、三极管、限流电阻R30和蜂鸣器构成，D9与R30串联后连接微处理器P44端口，Q1基极与D9阳极连接，集电极接地，发射极接蜂鸣器的一端，蜂鸣器另一端接5V电源；

加速度模块11脚、10脚、12脚分别连接微处理器P51、P52、P53端口，通过SPI总线完成数据传输，2脚、3脚和13脚分别连接微处理器P63、P12、P64端口。

如图5所示，为本发明中的检测仪器软件工作流程仪器上电后依次初始化微处理器系统时钟、微处理器IO端口、报警模块、键盘模块、液晶显示模块、微处理器AD转换器、微处理器的UART端口、时钟日期模块、温湿度模块、打开微处理器中断；然后读取GPS的标准时间对时钟日期模块校准；第三步显示欢迎信息、经纬度信息、温湿度信息、加速度信息；第四步微处理器读取时钟日期模块中的日期和时间信息；第五步读取温湿度模块的温度和湿度信息；第六步读取GPS模块的经纬度信息和有效性标志；第七步读取加速度模块的加速度信息；第八步读取毒性气体传感器模块的毒性气体浓度信息；第九步，比较气体浓度数值和报警设定值，如果气体浓度值大于预设的浓度报警值，微处理器驱动报警模块发出报警，否则直接进入第十步，比较计时时间和预设时间延时，如果计时大于延时，计时清零，微处理器控制无线通讯模块发送各项数据；第十一步显示仪器主界面，显示各项检测数据；然后，程序循环运行第四步到第十一步过程。如果在运行过程中有按键按下，程序判断是需要进入校准传感器功能还是进入报警设定功能。如果是进入校准传感器功能，则程序依次执行“读取零气AD值”、“存储零气校准值”、“输入标气标称值”、“读取标气AD值”、“存储标气校准值”完成后返回循环；如果是进入设置报警值功能，则程序依次执行“接受报警值”、“存储报警值”完成后返回循环；如果是进入消除报警功能则驱动报警模块停止报警后返回循环。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

所有上述为这一知识产权的首要实施装置，并没有设定限制以其它形式实施这种新型装置及其检测方法和/或操作方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，对上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有基于本发明的修改或改造新方法，属于保留的权利。

Claims (10)

1.一种便携式毒性气体无线监测装置，包括中央监测单元和多个检测仪器，其特征在于，

所述检测仪器，为便携式设备，其进一步包括：电源模块、毒性气体传感器、信号调理电路、温湿度传感器、加速度传感器、无线通讯模块、报警模块、显示模块、键盘模块、微处理器及其外围电路。

2.根据权利要求1所述便携式毒性气体无线监测装置，其特征在于，

所述中央监测单元，用于监控管理；

所述便携式毒性气体无线监测装置，进一步包括时钟日期模块和GPS模块。

3.根据权利要求2所述便携式毒性气体无线监测装置，其特征在于，

所述电源模块进一步设有输入端和输出端；

所述输入端与电源相连；

所述输出端能够转换输出高压、中压、低压三种电源；

所述高压电源输出连接到毒性气体传感器和信号调理电路的供电端口；

所述中压电源输出连接到报警模块的供电端口；

所述低压电源输出连接到微处理器、显示模块、键盘模块、温湿度传感器、加速度传感器、时钟日期模块、GPS模块和无线通讯模块的供电端口。

4.根据权利要求2所述便携式毒性气体无线监测装置，其特征在于，

所述毒性气体传感器模块的信号输出连接到所述信号调理电路输入端；

所述信号调理电路输出端连接到所述微处理器的AD转换接口；

所述加速度传感器连接到所述微处理器的SPI总线；

所述无线通讯模块、GPS模块输出端分别连接到所述微处理器的不同UART接口；

所述温湿度传感器通过IO口模拟I2C总线与所述微处理器连接；

所述显示模块、报警模块、键盘模块分别连接到微处理器的IO接口；

所述无线通讯模块上进一步设有SMA型天线接口，直接与外置式天线相连接。

5.根据权利要求2所述便携式毒性气体无线监测装置，其特征在于，所述微处理器为低功耗芯片MSP430F249。

6.根据权利要求2所述便携式毒性气体无线监测装置，其特征在于，所述微处理器的工作模式为中断模式，初始化完成后，微处理器就进入低功耗模式，定时器中断唤醒微处理器，微处理器开始工作，判断延时是否符合设定值，如果符合就采集各个传感器的数据并处理和发送，根据数据处理结果发出报警。

7.根据权利要求2所述便携式毒性气体无线监测装置，其特征在于，所述键盘模块的工作模式为中断模式，当触发键盘时，微处理器被唤醒，进行相应功能的操作。

8.根据权利要求2所述便携式毒性气体无线监测装置，其特征在于，所述电源模块、毒性气体传感器、信号调理电路、温湿度传感器、加速度传感器、无线通讯模块、时钟日期模块、GPS模块、报警模块和显示模块都能够通过微处理器控制其工作状态，在非触发时间微处理器处于休眠状态。

9.根据权利要求2所述便携式毒性气体无线监测装置，其特征在于，所述无线通讯模块采用动态传输调节工作模式，每隔5～200秒发送一组数据，当检测浓度值超过预设报警值的一半时，仪器发送数据的频率随着浓度升高线性增加，直至达到每秒一组数据的全速工作频率。

10.一种如权利要求2～9中任一项所述便携式毒性气体无线监测装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，初始化微处理器的系统时钟、微处理器IO端口、报警模块、键盘模块、显示模块、微处理器的AD转换器、微处理器的UART端口、时钟日期模块、温湿度传感器，并打开微处理器中断；

第二步，读取GPS模块的标准时间对时钟日期模块校准；

第三步，显示信息；

第四步，微处理器读取时钟日期模块中的信息；

第五步，读取温湿度模块的信息；

第六步，读取GPS模块的经纬度信息和有效性标志；

第七步，读取加速度模块的加速度信息；

第八步，读取毒性气体传感器模块的毒性气体浓度信息；

第九步，比较气体浓度数值和报警设定值：如果气体浓度值大于预设的浓度报警值，微处理器驱动报警模块发出报警，报警后进入第十步；如果气体浓度值小于或者等于预设的浓度报警值则直接进入第十步；

第十步，比较计时时间和预设时间延时，如果计时大于延时，计时清零，微处理器控制无线通讯模块发送各项检测数据；

第十一步，显示仪器主界面，显示各项检测数据；

然后，循环运行第四步到第十一步步骤；

在循环运行第四步到第十一步步骤过程中如果按键模块被触发，则：

微处理器判断所述触发是需要进入校准传感器功能还是进入报警设定功能：

如果是进入校准传感器功能，则读取零气AD值、存储零气校准值、输入标气标称值、读取标气AD值、存储标气校准值；之后成后返回第四步到第十一步的循环；

如果是进入设置报警值功能，则接受报警值并存储报警值；之后返回第四步到第十一步的循环；

如果是进入消除报警功能则驱动报警模块停止报警后返回第四步到第十一步的循环。

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