CN105651451B - 气体监测装置、方法及井盖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体监测装置，包括气体传感器、微处理器、通信模块及电源。气体传感器包括探测器及信号转换模块。在未监测到气体参数变化时，信号转换模块、微处理器及通信模块均处于休眠状态，不通电。只有当监测到气体参数变化时，才激活信号转换模块。进一步的，只有当气体参数的变化超过一定程度才激活微处理器。最终，气体参数超过预设值时才激活通信模块。通过三次激活过程，才依次“唤醒”所有部件。因此，待机带状态时只有探测器是工作的，其余部件均处于断电状态，从而能有效减小电池的能耗，提高使用寿命。此外，本发明还提供一种气体监测方法及井盖。

Description

气体监测装置、方法及井盖

技术领域

本发明涉及探测技术领域，特别是涉及一种气体监测装置、方法及井盖。

背景技术

在城市中，井盖通常用来遮盖窨井，防止人或物坠落窨井。在城市的市政系统中，包括市政、供水、电信、城通、燃气、军缆、电力、路灯、交警设施等多个部门。窨井因在地底，因为发酵产生沼气或燃气管道泄漏，导致井内会充满可燃性的气体，而这些气体遇明火时极易发生爆炸，这是非常危险的。因此，当境内发生气体泄漏时，需要即时发送报警消息给相关部门，由相关部门及时进行排查处理。

目前对井下气体监测的方式是在井盖上加装传感器，通过传感器感测井下气体压力变化，从而判断是否有气体泄漏，进而发出警报。其中，传感器、通信模块、处理模块都需要耗电。由于井盖使用环境限制，一般采用电池为其供能。但是，目前的监测系统中，传感器、通信模块、处理模块一直处于待机状态，能耗较高，从而使得电池很快耗完电，而影响使用寿命。

发明内容

基于此，有必要提供一种能耗低、使用寿命较长的气体监测装置、方法及井盖。

一种气体监测装置，包括：

气体传感器，包括探测器及信号转换模块，所述探测器用于采集气体参数，并根据所述气体参数获得模拟信号，所述信号转换模块在所述模拟信号产生变化时被启动，并将所述模拟信号转化成电信号；

与所述气体传感器电连接的微处理器，所述微处理器在所述电信号超过参考电压时被启动，用于根据所述电信号的得到所述气体参数，并在所述气体参数超过预设值时，生成报警信息；

与所述微处理器电连接的通信模块，所述通信模块在所述气体参数超过所述预设值时被启动，并用于将所述报警信息上传至上位机；及

与所述气体传感器、微处理器和通信模块连接的电源，所述电源用于为所述气体传感器、微处理器及通信模块供能。

在其中一个实施方式中，还包括比较器，所述比较器的同相输入端与所述信号转换模块连接，反相输入端用于输入所述参考电压，其输出端与所述微处理器的输入端连接，所述微处理器在所述比较器输出高电平时被启动。

在其中一个实施方式中，还包括计时器，所述计时器与所述微处理器及所述通信模块连接，用于所述气体参数在预设时间段内均超过预设值时，启动所述通信模块。

在其中一个实施方式中，还包括复位模块，所述复位模块与所述气体传感器、微处理器及通信模块电连接，用于在所述气体参数低于所述预设值时，使所述气体监测装置复位。

在其中一个实施方式中，所述气体参数为气压或气体浓度。

一种井盖，其特征在于，包括如上述优选实施例中任一项所述的气体监测装置。

一种气体监测方法，包括以下步骤：

采集气体参数，并根据所述气体参数获得模拟信号；

在所述模拟信号产生变化时启动信号转换模块，并将所述模拟信号转化成电信号；

在所述电信号超过参考电压时启动微处理器；

根据所述电信号的得到所述气体参数，并在所述气体参数超过预设值时，生成报警信息；

在所述气体参数超过所述预设值时启动通信模块；

将所述报警信息上传至上位机。

在其中一个实施方式中，所述在所述电信号超过参考电压时启动微处理器的步骤为：

将所述信号转换模块与比较器的同相输入端与连接，所述比较器的反相输入端输入所述参考电压；

在所述比较器输出高电平时启动所述微处理器。

在其中一个实施方式中，所述在所述气体参数超过所述预设值时启动通信模块的步骤为：

所述气体参数在预设时间段内均超过预设值时，启动所述通信模块。

在其中一个实施方式中，还包括在所述气体参数低于所述预设值时，进行复位的步骤。

上述气体监测装置，在未监测到气体参数变化时，信号转换模块、微处理器及通信模块均处于休眠状态，不通电。只有当监测到气体参数变化时，才激活信号转换模块。进一步的，只有当气体参数的变化超过一定程度才激活微处理器。最终，气体参数超过预设值时才激活通信模块。通过三次激活过程，才依次“唤醒”所有部件。因此，待机带状态时只有探测器是工作的，其余部件均处于断电状态，从而能有效减小电池的能耗，提高使用寿命。

附图说明

图1为本发明一个实施例中气体监测装置的模块示意图；

图2为图1所示气体监测装置中微处理器与信号转换模块的连接示意图；

图3为本发明一个实施例中气体监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1及图2，本发明较佳实施例中的井盖(图未示)包括气体监测装置。其中，气体监测装置包括气体传感器100、微处理器200、通信模块300及电源400。

气体传感器100包括探测器110及信号转换模块120。探测器110用于采集气体参数，并根据气体参数获得模拟信号。信号转换模块120在模拟信号产生变化时被启动，并将模拟信号转化成电信号。

具体在本实施例中，气体参数为气压或气体浓度。探测器110可为压力感应组件或离子浓度感应组件。当气体泄漏或在井下累积时，气压会升高，气体中离子浓度会增大。通过探测器110监测到压力升高或离子浓度增大后，便说明有可能发生泄漏，便激活信号转换模块120进入下一工作流程。

微处理器200与气体传感器100电连接。具体的，微处理器200与信号转换模块120电连接。微处理器200在电信号超过参考电压时被启动，用于根据电信号的得到气体参数，并在气体参数超过预设值时，生成报警信息。

具体在本实施例中，气体监测装置还包括比较器500。比较器500的同相输入端与信号转换模块120连接，反相输入端用于输入参考电压，其输出端与微处理器200的输入端连接，微处理器200在比较器500输出高电平时被启动。

可以理解，比较器500也可以采用相反的方式接入参考电压和信号转换模块120的输出电压，在低电平信号时，启动微处理器200，原理相同，在此不再赘述。

电信号的强弱表示气体参数的变化程度，若在小范围内波动，则不必理会。因此，气体参数在小范围内波动(电信号弱于比较电压)时，微处理器200处于休眠状态，不通电，从而减少能耗。

但是，当气体参数变化超过一定程度(电信号强于比较电压)时，则表示有可能出现危险，需要实时监测气体参数的变化情况。此时，微处理器200被激活，并根据获得的电信号实时监测气体参数，并及时产生报警信息。

通信模块300与微处理器200电连接。通信模块300在气体参数超过预设值时被启动，并用于将报警信息上传至上位机。因此，相关部门工作人员能够及时根据报警信息对井下进行检修。

当气体参数位于预设值以下时，表示暂无危险。通信模块300不通电，可进一步降低能耗。微处理器200继续实时监测气体参数，但气体参数超过预设值时，则表示有危险，则需要启动通信模块300，进行报警信息的发送。

在本实施例中，气体监测装置还包括计时器600。计时器600与微处理器200及通信模块300连接，用于气体参数在预设时间段内均超过预设值时，启动通信模块300。

由于有可能出现这种情况：气体参数在某一瞬间超过了预设值，但后续通过自然的散发使得气体参数又回到较低水平。因此，若此时也激活通信模块300，则没有必要。在增加能耗的同时，也有可能发出错误的报警信息。通过计时器600，可将气体参数仅仅是瞬间提升的情况过滤，从而提高发出报警信息的准确度。

电源400与气体传感器100、微处理器200和通信模块300连接。电源400用于为气体传感器100、微处理器200及通信模块300供能。具体的，电源400为锂离子蓄电池。

在本实施例中，气体监测装置还包括复位模块700。复位模块700与气体传感器100、微处理器200及通信模块300电连接，用于在气体参数低于预设值时，使气体监测装置复位。

气体参数变低后，表示气体泄漏的危险被消除，为了降低能耗，气体监测装置回到复位状态。此时，只有探测器110处于工作状态，信号转换模块120、微处理器200、通信模块300均处于断电状态。

上述气体监测装置在未监测到气体参数变化时，信号转换模块120、微处理器200及通信模块300均处于休眠状态，不通电。只有当监测到气体参数变化时，才激活信号转换模块120。进一步的，只有当气体参数的变化超过一定程度才激活微处理器200。最终，气体参数超过预设值时才激活通信模块300。通过三次激活过程，才依次“唤醒”所有部件。因此，待机带状态时只有探测器110是工作的，其余部件均处于断电状态，从而能有效减小电池的能耗，提高使用寿命。

请参阅图3，本发明还提供一种气体监测方法。在较佳的实施例中，气体监测方法包括步骤S101～S106：：

步骤S101，采集气体参数，并根据气体参数获得模拟信号。

具体的，气体参数为气压或气体浓度。探测器可为压力感应组件或离子浓度感应组件。当气体泄漏或在井下累积时，气压会升高，气体中离子浓度会增大。

步骤S102，在模拟信号产生变化时启动信号转换模块，并将模拟信号转化成电信号。

具体的，在监测到压力升高或离子浓度增大后，便说明有可能发生泄漏，便激活信号转换模块进入下一工作流程。

步骤S103，在电信号超过参考电压时启动微处理器。

电信号的强弱表示气体参数的变化程度，若在小范围内波动，则不必理会。因此，气体参数在小范围内波动(电信号弱于比较电压)时，微处理器处于休眠状态，不通电，从而减少能耗。

但是，当气体参数变化超过一定程度(电信号强于比较电压)时，则表示有可能出现危险，需要实时监测气体参数的变化情况。此时，微处理器被激活，并根据获得的电信号实时监测气体参数，并及时产生报警信息。

具体在本实施例中，上述步骤S103为：将信号转换模块与比较器的同相输入端与连接，比较器的反相输入端输入参考电压；在比较器输出高电平时启动微处理器。

可以理解，比较器也可以采用相反的方式接入参考电压和信号转换模块的输出电压，在低电平信号时，启动微处理器，原理相同，在此不再赘述。

步骤S104，根据电信号的得到气体参数，并在气体参数超过预设值时，生成报警信息。

步骤S105，在气体参数超过预设值时启动通信模块。

当气体参数位于预设值以下时，表示暂无危险。通信模块不通电，可进一步降低能耗。微处理器继续实时监测气体参数，但气体参数超过预设值时，则表示有危险，则需要启动通信模块，进行报警信息的发送。

在本实施例中，上述步骤S105为：气体参数在预设时间段内均超过预设值时，启动通信模块。

由于有可能出现这种情况：气体参数在某一瞬间超过了预设值，但后续通过自然的散发使得气体参数又回到较低水平。因此，若此时也激活通信模块，则没有必要。在增加能耗的同时，也有可能发出错误的报警信息。只有在预设时间段内持续出现气体参数超过预设值的情况下，才激活通信模块，可将气体参数仅仅是瞬间提升的情况过滤，从而提高发出报警信息的准确度。

步骤S106，将报警信息上传至上位机。

具体的，报警信息中包含有气体参数。因此，相关部门工作人员能够及时根据报警信息对井下进行检修。

在本实施例中，上述气体监测方法还包括在气体参数低于预设值时，进行复位的步骤。

气体参数变低后，表示气体泄漏的危险被消除，为了降低能耗，可使气体监测装置回到复位状态。此时，信号转换模块、微处理器、通信模块均处于断电状态。

上述气体监测装置方法，在未监测到气体参数变化时，信号转换模块、微处理器及通信模块均处于休眠状态，不通电。只有当监测到气体参数变化时，才激活信号转换模块。进一步的，只有当气体参数的变化超过一定程度才激活微处理器。最终，气体参数超过预设值时才激活通信模块。通过三次激活过程，才依次“唤醒”所有部件。因此，可有效减小待机能耗，提高使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种气体监测装置，其特征在于，包括：

气体传感器，包括探测器及信号转换模块，所述探测器用于采集气体参数，并根据所述气体参数获得模拟信号，所述信号转换模块在所述模拟信号产生变化时被启动，并将所述模拟信号转化成电信号；

与所述气体传感器电连接的微处理器，所述微处理器在所述电信号超过参考电压时被启动，用于根据所述电信号的得到所述气体参数，并在所述气体参数超过预设值时，生成报警信息；

与所述微处理器电连接的通信模块，所述通信模块在所述气体参数超过所述预设值时被启动，并用于将所述报警信息上传至上位机；

计时器，与所述微处理器及所述通信模块连接，所述计时器用于所述气体参数在预设时间段内均超过预设值时，启动所述通信模块；及

与所述气体传感器、微处理器和通信模块连接的电源，所述电源用于为所述气体传感器、微处理器及通信模块供能。

2.根据权利要求1所述的气体监测装置，其特征在于，还包括比较器，所述比较器的同相输入端与所述信号转换模块连接，反相输入端用于输入所述参考电压，其输出端与所述微处理器的输入端连接，所述微处理器在所述比较器输出高电平时被启动。

3.根据权利要求1所述的气体监测装置，其特征在于，还包括复位模块，所述复位模块与所述气体传感器、微处理器及通信模块电连接，用于在所述气体参数低于所述预设值时，使所述气体监测装置复位。

4.根据权利要求1所述的气体监测装置，其特征在于，所述气体参数为气压或气体浓度。

5.一种井盖，其特征在于，包括如上述权利要求1至4任一项所述的气体监测装置。

6.一种气体监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集气体参数，并根据所述气体参数获得模拟信号；

在所述模拟信号产生变化时启动信号转换模块，并将所述模拟信号转化成电信号；

在所述电信号超过参考电压时启动微处理器；

根据所述电信号的得到所述气体参数，并在所述气体参数超过预设值时，生成报警信息；

所述气体参数在预设时间段内均超过预设值时，启动通信模块；

将所述报警信息上传至上位机。

7.根据权利要求6所述的气体监测方法，其特征在于，所述在所述电信号超过参考电压时启动微处理器的步骤为：

将所述信号转换模块与比较器的同相输入端与连接，所述比较器的反相输入端输入所述参考电压；

在所述比较器输出高电平时启动所述微处理器。

8.根据权利要求6所述的气体监测方法，其特征在于，还包括在所述气体参数低于所述预设值时，进行复位的步骤。