CN105823511A - 一种纺织企业环境监测系统及方法 - Google Patents

一种纺织企业环境监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纺织企业环境监测系统及方法，所述系统包括依次连接的环境数据检测设备、环境数据融合设备、远程监控设备以及终端设备。环境数据检测设备采集各种环境信号并发送给环境数据融合设备进行数据层、特征层、决策层融合，获得纺织企业环境状态参数的精确测量与综合决策。远程监控设备根据环境数据融合设备的综合决策自动调节终端设备中空调及除尘器的运行参数。当环境状态超过设定阈值时，远程监控设备通过4G网络将环境信息发送到终端设备中的值班手机。远程监控设备在终端设备的环境数据存储器中构建数据库，实时跟踪环境状态，全面分析环境污染的成因和规律，评估环境的安全状态，及时预警并消除环境污染。

Description

一种纺织企业环境监测系统及方法
技术领域
本发明属于环境监测与控制技术领域，具体涉及一种纺织企业环境监测系统及方法的设计。
背景技术
我国拥有世界上规模最大，产业链最完整的纺织工业体系，是纺织品生产和出口的大国。中国纺织行业自身经过多年的发展，竞争优势十分明显，具备世界上最完整的产业链和最高的加工配套水平。
随着我国加入WTO以及国内外市场对优质纺织和服装产品需求增加的趋势，我国纺织和服装产品在国际市场上表现出较强的竞争优势，不断扩大我国纺织和服装产品的生产与出口具有很大的商机，但由于我国纺织业早期受各种因素的影响，生产技术水平低下、生产工艺和设备落后、高能耗低产出的现象极其严重，而且，由于整个社会生产观念还并未完全由“粗放型”向“集约型”转变，导致生产过程中的大量浪费和以牺牲环境为代价换取经济的增长，由此引起的环境问题也相当突出。纺织企业排放大量的粉尘、VOC(volatileorganiccompounds，挥发性有机化合物)、细颗粒物等污染物，是职业病、区域大气污染、雾霾天气的重要源头。
目前，国内纺织企业环境监测采用独立测量，人工采集，手动调整方式，受监测手段、感知维度、系统规模、覆盖范围等因素制约，无法满足对环境状态全面测量、智能控制的需求，不适应企业绿色环保发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中国内纺织企业环境监测无法满足对环境状态全面测量、智能控制的需求，不适应企业绿色环保发展的问题，提出了一种纺织企业环境监测系统及方法。
本发明的技术方案为：一种纺织企业环境监测系统，包括依次连接的环境数据检测设备、环境数据融合设备、远程监控设备以及终端设备；
环境数据检测设备包括分别连接于环境数据融合设备的温湿度检测模块、噪声检测模块、粉尘检测模块、VOC检测模块、火焰检测模块以及烟雾检测模块；
终端设备包括分别连接于远程监控设备的空调、除尘器、值班手机以及环境数据存储器。
优选地，温湿度检测模块用于检测车间的温度与湿度信息，采用数字温湿度传感器SHT25，包括电容式聚合体测湿元件、能隙式测温元件、14位A/D转换器以及串行接口电路。
优选地，粉尘检测模块用于检测纺织车间粉尘的浓度，采用光学粉尘传感器GP2Y1051，包括红外发光二极管、感光探测器、运算放大电路以及A/D转换电路。
优选地，VOC检测模块用于检测纺织车间的挥发性有机化合物，采用半导体VOC传感器TGS2602，包括集成加热器以及在氧化铝基板上形成的金属氧化物半导体。
优选地，火焰检测模块用于检测纺织车间的火焰，包括紫外火焰传感器R2868、DC/DC升压电路、灭弧电路、电压比较电路以及频率测量电路。
优选地，空调、除尘器、值班手机、环境数据存储器分别与远程监控设备无线连接。
优选地，值班手机与远程监控设备通过4G网络无线连接。
本发明还提供了一种纺织企业环境监测方法，包括以下步骤：
S1、环境数据检测设备监测并收集纺织企业车间的环境信号；
S2、环境数据融合设备接收环境信号并对其进行数据层、特征层、决策层融合，获得纺织企业环境状态参数的精确测量与综合决策；
S3、远程监控设备根据环境数据融合设备的综合决策自动调节空调及除尘器的运行参数；
S4、远程监控设备判断环境状态是否超过设定的阈值，若是则通过4G网络将环境信息发送到值班手机，进入步骤S5，否则直接进入步骤S5；
S5、远程监控设备在环境数据存储器中构建数据库，实时跟踪并评估纺织企业环境的安全状态。
进一步地，步骤S1中的环境信号包括温湿度、噪声、粉尘、VOC、火焰和烟雾信号。
本发明的有益效果是：(1)采用多传感器数据融合技术，克服了被测环境复杂、被测目标多样及传感器可靠性的影响，增加了系统的可靠度与鲁棒性。
(2)拥有实时可靠的远程数据传输网络、灵活多样的网络接入方式、统一规范的数据中心和综合应用平台，并能够随时随地满足移动应用要求。
(3)建立了智能化的环境监测及综合管理系统，集检测、分析、处理、预警、控制功能为一体，提升了环境污染监测及管理水平。
(4)实现了自动采集数据，无线传输数据，自动检测环境指标及设备运行状态，自动预警和自动进行设备参数调整，实现了环境数据监测、环境控制设备调节、企业管理系统的有机统一。
附图说明
图1为本发明提供的一种纺织企业环境监测系统结构框图。
图2为本发明提供的一种纺织企业环境监测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
本发明提供了一种纺织企业环境监测系统，如图1所示，包括依次连接的环境数据检测设备、环境数据融合设备、远程监控设备以及终端设备。
其中，环境数据检测设备包括分别连接于环境数据融合设备的温湿度检测模块、噪声检测模块、粉尘检测模块、VOC检测模块、火焰检测模块以及烟雾检测模块。
温湿度检测模块用于检测车间的温度与湿度信息，温湿度与纤维的性能之间有着密切的联系，纺织厂空气的温湿度对纺织工艺生产影响很大。在纺织机械处理纤维时，各道工序对纤维性能又有不同的要求，因而温湿度对纺织工艺生产有着密切的关系，对于产品质量有着很大的影响。本发明实施例中温湿度检测模块采用数字温湿度传感器SHT25，包括电容式聚合体测湿元件、能隙式测温元件、14位A/D转换器以及串行接口电路。温湿度传感器作为从机，采用I2C总线与主机相连，具有±1.8％RH的湿度测量精度和±0.3℃的温度测量精度。
粉尘检测模块用于检测纺织车间棉尘、短纤维等粉尘的浓度，本发明实施例中采用光学粉尘传感器GP2Y1051，包括红外发光二极管、感光探测器、运算放大电路以及A/D转换电路。当粉尘通过LED光轴时，会引起PD光轴变化，感光探测器根据PD光轴获取粉尘浓度。粉尘传感器通过串行通讯方式与主机相连，波特率为2400bps，主机每隔10ms分析一次粉尘浓度数据。
VOC检测模块用于检测纺织车间的挥发性有机化合物，本发明实施例中采用半导体VOC传感器TGS2602，包括集成加热器以及在氧化铝基板上形成的金属氧化物半导体。当可检知气体存在时，空气中该气体的浓度越高，传感器的电导率就越高。对TGS2602的加热电极施加5V加热电压，用于维持敏感元素处于与对象气体相适应的特定温度，对传感电极施加5V测量电压，检测传感器的负载电阻输出，输出信号经采样、放大、滤波及A/D转换后进入主机。
火焰检测模块用于检测纺织车间的火焰，本发明实施例中包括紫外火焰传感器R2868、DC/DC升压电路、灭弧电路、电压比较电路以及频率测量电路。R2868利用紫外线通过金属的光电效果和瓦斯乘法效果来发现火源，可以探测185～260nm的狭窄光谱敏感源，对可见光没有感应，也不需要过滤器，具有很小的体积和很宽的敏感角度，能快速准确地发现从火焰被发出的弱紫外线。
终端设备包括分别连接于远程监控设备的空调、除尘器、值班手机以及环境数据存储器。
其中空调、除尘器、值班手机、环境数据存储器分别与远程监控设备无线连接。值班手机与远程监控设备通过4G网络无线连接。这样便构建了以物联网技术为核心的远程环境监测网络，实现了连续自动采样，24小时不间断监测与管理。
本发明还提供了一种纺织企业环境监测方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、环境数据检测设备监测并收集纺织企业车间的温湿度、噪声、粉尘、VOC、火焰和烟雾等环境信号；
S2、环境数据融合设备通过数据层融合、特征层融合、决策层融合，对来自环境数据检测设备的信息进行特征提取、综合分析和处理，进行目标状态和目标特性融合，通过关联处理进行决策层融合判决，获得目标环境状态参数的精确测量与综合决策；
S3、远程监控设备根据环境数据融合设备的综合决策自动调节空调及除尘器的运行参数；
S4、远程监控设备判断环境状态是否超过设定的阈值，若是则通过4G网络将环境信息发送到值班手机，以及时通知相应的工作人员，进入步骤S5，否则直接进入步骤S5；
S5、远程监控设备在环境数据存储器中构建数据库，根据数据库，实时跟踪设备运行状况及环境状态，全面分析环境污染的成因和规律，评估环境的安全状态，及时预警并消除环境污染。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种纺织企业环境监测系统，其特征在于，包括依次连接的环境数据检测设备、环境数据融合设备、远程监控设备以及终端设备；
所述环境数据检测设备包括分别连接于环境数据融合设备的温湿度检测模块、噪声检测模块、粉尘检测模块、VOC检测模块、火焰检测模块以及烟雾检测模块；
所述终端设备包括分别连接于远程监控设备的空调、除尘器、值班手机以及环境数据存储器。
2.根据权利要求1所述的纺织企业环境监测系统，其特征在于，所述温湿度检测模块用于检测车间的温度与湿度信息，采用数字温湿度传感器SHT25，包括电容式聚合体测湿元件、能隙式测温元件、14位A/D转换器以及串行接口电路。
3.根据权利要求1所述的纺织企业环境监测系统，其特征在于，所述粉尘检测模块用于检测纺织车间粉尘的浓度，采用光学粉尘传感器GP2Y1051，包括红外发光二极管、感光探测器、运算放大电路以及A/D转换电路。
4.根据权利要求1所述的纺织企业环境监测系统，其特征在于，所述VOC检测模块用于检测纺织车间的挥发性有机化合物，采用半导体VOC传感器TGS2602，包括集成加热器以及在氧化铝基板上形成的金属氧化物半导体。
5.根据权利要求1所述的纺织企业环境监测系统，其特征在于，所述火焰检测模块用于检测纺织车间的火焰，包括紫外火焰传感器R2868、DC/DC升压电路、灭弧电路、电压比较电路以及频率测量电路。
6.根据权利要求1所述的纺织企业环境监测系统，其特征在于，所述空调、除尘器、值班手机、环境数据存储器分别与远程监控设备无线连接。
7.根据权利要求6所述的纺织企业环境监测系统，其特征在于，所述值班手机与远程监控设备通过4G网络无线连接。
8.一种纺织企业环境监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、环境数据检测设备监测并收集纺织企业车间的环境信号；
S2、环境数据融合设备接收环境信号并对其进行数据层、特征层、决策层融合，获得纺织企业环境状态参数的精确测量与综合决策；
S3、远程监控设备根据环境数据融合设备的综合决策自动调节空调及除尘器的运行参数；
S4、远程监控设备判断环境状态是否超过设定的阈值，若是则通过4G网络将环境信息发送到值班手机，进入步骤S5，否则直接进入步骤S5；
S5、远程监控设备在环境数据存储器中构建数据库，实时跟踪并评估纺织企业环境的安全状态。
9.根据权利要求8所述的纺织企业环境监测方法，其特征在于，所述步骤S1中的环境信号包括温湿度、噪声、粉尘、VOC、火焰和烟雾信号。
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