CN107576354A - 参数检测和监控的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于物联网的参数检测和监控系统，系统包括：传感器，用以检测环境参数；控制单元，接收和处理传感器的检测数据；及用户终端，接收来自控制单元的信号。本发明的参数检测和监控系统一方面避免了人工现场作业的缺陷，同时对气体环境参数的测量具有快速高效、准确、便于监控等优点。

Description

参数检测和监控的系统和方法
技术领域
本公开涉及对参数的检测和监控，尤其涉及一种基于物联网系统对厂房、机房等工作场所进行环境参数检测和监控的系统和方法。
背景技术
机房作为各单位信息交换及存储的枢纽，科学管理尤为重要。机房中的各种环境参数对机房中设备的正常起到非常关键的影响。以往对机房中参数的检测和监控往往需要工作人员在现场进行，然而这种方式不但浪费人力，同时对机房的监控效果也存在不足，无法在整体上对机房参数实现快速、全面、有效的监控和管理。
另一方面，随着机房中各种设备的软硬件规格、数量的提升，机器设备发热量以及机器设备的电磁辐射也随之增加，这给人工的现场对各种环境参数的检测带来不利影响。另外，由于设备高度集成化和精细化，机房内空间有限，人工作业有可能因不慎而导致损坏到电子或电气设备，同时也会对人员的安全带来危害。
另外，对于存在特种作业的厂房环境中，其中空气中弥漫的尘埃粒子或者有毒气体也是人工作业所必须考虑到的因素,这也是对现有环境参数的检测方式进行改善的原因之一。
因此，有必要提供一种新的尤其针对机房、厂房等场所的对环境参数进行测量和监控的系统和方法。
发明内容
本发明提供一种基于物联网系统的环境参数检测和监控系统。
本发明的一个方面提供了一种参数检测和监控系统，系统包括：第一传感器，用以检测气体中粒子浓度；光电整合与放大电路，连接到第一传感器，将第一传感器的检测信号进行光电整合和放大；第二传感器，用以检测气体温度和湿度；第一转换电路，连接到第二传感器，将第二传感器的检测信号转换成I2C规格；第三传感器，用以检测电磁辐射强度；第四传感器，用以检测空气中有毒气体含量；第二转换电路，连接到第四传感器，将第四传感器的检测信号进行转换；控制单元，分别连接到光电整合与发达电路、第一转换电路、第三传感器及第二转换电路，根据第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器所检测的信号进行相应的控制；无线模块，其一端连接到控制单元，另一端以无线方式连接到用户终端，将根据第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器所检测的信号传输到用户终端。
根据本发明的一个实施例，系统还包括应急装置，优选地，应急装置与用户终端连接以接收应急处理的指令。
根据本发明的一个实施例，控制单元是微控制器，其进一步包括第一A/D转换接口、第二A/D转换接口、第三A/D转换接口、I2C接口及UART接口，其中第一A/D转换接口连接到光电整合与放大电路，第二A/D转换接口连接到第三传感器，第三A/D转换接口连接到第二转换电路，I2C接口连接到第一转换电路，UART接口连接到无线模块。
本发明的另一个方面提供一种参数检测和监控的方法，方法包括：由至少一个传感器检测至少一项环境参数；通过控制单元接收并处理传感器数据；控制单元向用户终端传输检测结果信息；其中由至少一个传感器检测至少一项环境参数包括以下：利用粒子传感器以检测气体中粒子浓度、利用温湿度传感器以检测气体中温度和湿度、利用电磁辐射传感器以检测电磁辐射强度及利用有毒气体传感器以检测有毒气体含量。
根据本发明的一个实施例，粒子传感器连接到光电整合与放大电路，光电整合与放大电路将粒子传感器的检测信号进行光电整合和放大,温湿度传感器连接到第一转换电路，第一转换电路将温湿度传感器的检测信号转换成I2C规格，有毒气体传感器连接到第二转换电路，第二转换电路将有毒气体传感器的检测信号进行转换。
控制单元是微控制器，其进一步包括第一A/D转换接口、第二A/D 转换接口、第三A/D转换接口、I2C接口及UART接口，其中第一A/D 转换接口连接到光电整合与放大电路，第二A/D转换接口连接到电磁辐射传感器，第三A/D转换接口连接到第二转换电路，I2C接口连接到第一转换电路，UART接口连接到无线模块。
根据本发明的一个实施例，进一步包括利用应急装置进行应急处理，应急装置包括以下至少之一：警报装置和灭火装置。
附图说明
参照以下附图描述了非限制和非穷尽的实施例，其中，除非另外规定，否则相似的参考标号在所有各个视图中表示相似的部分。
图1为本发明的一个较佳实施例的示意图；
图2为本发明的一个较佳实施例的运作流程图。
具体实施方式
本发明申请所公开的环境参数检测和监控的系统和方法基于物联网系统，主要应用于机房、厂房等场所，可实现作业的高效、准确，同时省去人员现场作业。
物联网是一种基于互联网网络或传统电信网络作为载体，并能够让各种实体对象实现互联的网络系统。尤其是基于无线网络的物联网被越来越普及的应用到家庭和工业领域。在物联网系统中，通过感测和信息传输技术，各实体设备的实时数据可以被检测和传送到用户终端上，尤其是移动用户终端上。用户可以对在物联网系统中的计算机、工业设备、甚至人员进行集中管理和控制，也可以对家庭设备、汽车设备等进行遥控操作、搜寻其位置等各种应用。
请参图1，其是本发明的一个较佳实施例的参数检测和监控的物联网系统的示意图。
如图所示，本发明的参数检测和监控的物联网系统包括第一传感器10、一个光电整合与放大电路20、一个第二传感器30、一个第一转换电路40、一个第三传感器50、一个第四传感器60、一个第二转换电路70、一个控制单元80，一个无线模块90、用户终端100以及一个应急装置110。
其中，在本发明的一个较佳实施例中，第一传感器10为悬浮粒子传感器，以感测检测弥漫在机房或厂房等场所中的粉尘(微粒子) 的浓度。过高的粉尘浓度不但对人员的健康产生影响，也会对机器设置的运转带来不利影响，甚至会导致爆炸等重大事件。
在该实施例中，第一传感器10采用CP2Y-1010悬浮粒子传感器。在悬浮粒子传感器中，具有一个红外发光二极管和光电晶体(未图示)，对角布置成允许其在检测气体中的粉尘或灰尘的反射光。该传感器具有极低的电流消耗(最大20毫安，典型的是11毫安。传感器输出模拟电压，该输出电压正比于所检测的粉尘浓度，敏感度为 0.5V/0.1mg/m3。
光电整合与放大电路20连接到第一传感器10，可以将第一传感器10所检测的信号执行光电整合并放大。
在本发明的一个较佳实施例中，第二传感器30是温湿度传感器，用以检测气体的温度和湿度。当机房或厂房等场所内温度过高时，说明机器设备可能在高负荷运作，此时应进行调整，例如将机器设备进行功率降额处理。同样，过高的湿度也会对机器设备或场所内的其它物体，如原材料等构成不利影响，此时需对场所内进行干燥处理。
在此实施例中，第二传感器30采用SHT-71型温湿度传感器，此 SHT-71型温湿度传感器是一种由多个传感器模块组成的全校准数字输出相对温度和湿度传感器，其采用特有的工业化的CMOS技术，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。
第一转换电路40连接到第二传感器30，可将第二传感器30的检测信号执行串列转换成I2C规格。
在本发明的一个较佳实施例中，第三传感器50为电磁辐射传感器，用以检测在机房或厂房等场所中的电磁辐射。在此实施例中，第三传感器50覆盖了电离辐射(X、γ射线)和非电离辐射(60GHz以下电磁波)的检测，并增加了直流磁场的检测(用于直流输变电、磁铁和地磁场等的检测应用)。电磁辐射传感器及相应电路总成同样为现有技术，可以直接从市场获得。
在本发明的一个较佳实施例中，第四传感器60为有毒气体传感器，用以检测气体中的有毒气体含量。在此实施例中，第四传感器60 系采用MQ-2烟幕(气体)传感器，当MQ-2烟雾(气体)传感器检测到所处的环境中烟雾含量在允许的范围内时，其两端输出电极间的导电率很低，加载电极间两端的电压很低，输出电压升高，电晶体(未图示)导通，此时加在继电器(未图示)两端的电压达到它的启动电压(5V)，继电器跳转，导通指示灯熄灭，风扇电路(未图示)接通，风扇工作，开始吸收烟雾。当烟雾变多时，MQ-2烟雾(气体)传感器导电率升高，加在电极间的两端的电压升高，输出电压变小，电晶体 9013截止，继电器调转为常态，风扇停止工作，通电指示灯亮。
第二转换电路70连接到第四传感器60，可将第四传感器60的检测信号进行转换。
控制单元80分别连接到光电整合与放大电路20、第一转换电路 40、第三传感器50级第二转换电路70，并根据第一传感器10、第二传感器30、第三传感器50级第四传感器60所检测到的信号进行相应的处理和控制。
其中，在本发明的一个较佳实施例中，控制单元80可以例如但不限于为一个微控制器，其进一步具有第一A/D转换接口81、第二 A/D转换接口82、第三A/D转换接口83、I2C接口84及一个UART(通用异步收发传输器)接口85.
无线模块90的一端连接到控制单元的UART接口85，另一端则通过无线方式连接到用户终端100，以将第一传感器10、第二传感器30、第三传感器50级第四传感器60所检测到的信号传输到用户终端100。在本发明的一个较佳实施例中，该用户终端为便携式电子装置100。检测信号显示在便携式电子装置的显示器(未图示)上，以使得用户可以清楚且快速地知道机房、厂房等场所内的各种环境参数的状况。
其中，第一传感器10通过光电整合与放大电路连接到第一A/D 转换接口81，第二传感器30通过第一转换电路40连接到I2C接口84，第三传感器50连接到第二A/D转换接口82，第四传感器60通过第二转换电路70连接到第三A/D转换接口83。
用户终端100，如可携式电子设备100进一步包括应用程序(APP), 该应用程序可以即时接收第一传感器10、第二传感器30、第三传感器50级第四传感器60所检测并经处理过的信号，并立即显示到显示器上。若第一传感器10、第二传感器30、第三传感器50及第四传感器60所检测到的信号超过预定的阈值范围，可以使便携式电子装置 100发出提示信号，以提醒用户注意。
本发明的一个较佳实施例进一步提供一个应急装置110，可对特殊紧急情况进行应急处理。应急装置连接到用户终端110，当检测到的环境参数超出预定阈值时，用户向应急装置发送应急处理指令，进行相应的应急处理。在一个实施例中，应急装置可以是灭火设备。当第一传感器10检测到大量烟雾产生和/或第二传感器30检测到过高的温度，可见认定场所内产生明火，可以启动应急灭火设备，进行自动灭火行为。在本发明的另一实施中，紧急装置还可以包括警报装置。当如面所述的检测到明火，或根据第三传感器50或第四传感器60检测到的超标电磁辐射或有毒气体含量，则启动现场警报装置，通知场所内或附近可能存在的人员撤离。此外，除了根据用户指令发出紧急处理指令外，本发明的其它实施例中可以根据现场检测的状况直接启动应急措施，同时将相关信息通知到终端用户。
参照图2，其示出本发明的一个较佳实施例的基于物联网系统的环境参数检测和监控系统的运作流程图。
在该实施例中，光电整合与放大电路20先将第一传感器10所检测的信号经该第一A/D转换接口81接收并转换成相对之粒子数，接着第一转换电路40将第二传感器30所检测的信号经I2C接口84接收并转换成相对之温度和湿度，接下来第三传感器50检测的信号经第二A/D转换接口82接收并转换成相对的电磁辐射强度，最后第四传感器60检测的信号经第三A/D转换接口83接收并转换成相对的有毒气体含量。最后，控制单元80经由UART接口85将上述环境参数经由无线模块90传输到用户终端100，以将这些参数显示出来供用户参考。根据本发明的其它较佳实施例，以上各检测和信号传输过程不必依照以上次序进行。
当传感器检测到发生紧急状况时，控制单元80向用户终端100 发送提示信息，同时应急装置110自动进行应急处理，或依用户指令进行应急处理。
以上各种检测和应急处理过程可以循环进行，持续对场所内的各种参数进行持续检测。
经以上详细说明，本发明的基于物联网的参数检测和监控系统具有第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器，分别检测机房、厂房等特殊环境中的空气中粉尘、温湿度、电磁辐射及有毒气体等参数，同时通过无线传输方式将检测的参数传输到用户终端，使得本发明的参数检测和监控系统一方面避免了人工现场作业的缺陷，同时对气体环境参数的测量具有快速高效、准确、便于监控等优点。同时，由于应急装置的存在，可以在第一时间消除或减轻紧急状况。
如本文所使用的以单数形式叙述且冠以用词“一”或“一个”的要件或步骤应当理解为未排除多个要件或步骤，除非明确地指明此类排除。此外，对于本发明的“一个实施例”的引用并非旨在解释为排除了也结合有所述特征的其它实施例的存在。
本书面说明使用了包括最佳模式的实例来公开本发明，且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域的技术人员所构思的其它实例。如果这些其它的实例具有并非不同于本权利要求的字面语言的结构元件，或者，如果这些其它实例包括与本权利要求的字面语言无实质差异的同等结构元件，则确定这些实例在本权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种参数检测和监控系统，所述系统包括：
第一传感器，用以检测气体中粒子浓度；
光电整合与放大电路，连接到所述第一传感器，将第一传感器的检测信号进行光电整合和放大；
第二传感器，用以检测气体温度和湿度；
第一转换电路，连接到所述第二传感器，将第二传感器的检测信号转换成I2C规格；
第三传感器，用以检测电磁辐射强度；
第四传感器，用以检测空气中有毒气体含量；
第二转换电路，连接到第四传感器，将第四传感器的检测信号进行转换；
控制单元，分别连接到光电整合与放大电路、第一转换电路、第三传感器及第二转换电路，并根据第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器所检测的信号进行相应的控制；
无线模块，其一端连接到控制单元，另一端以无线方式连接到用户终端，将第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器所检测的信号传输到用户终端。
2.如权利要求1所述的参数检测和监控系统，其特征在于，还包括应急装置。
3.如权利要求2所述的参数检测和监控系统，其特征在于，所述应急装置与用户终端连接以接收应急处理的指令。
4.如权利要求1所述的参数检测和监控系统，其特征在于，所述控制单元是微控制器，其进一步包括第一A/D转换接口、第二A/D转换接口、第三A/D转换接口、I2C接口及UART接口，其中第一A/D转换接口连接到所述光电整合与放大电路，第二A/D转换接口连接到所述第三传感器，第三A/D转换接口连接到所述第二转换电路，I2C接口连接到所述第一转换电路，UART接口连接到所述无线模块。
5.如权利要求1所述的参数检测和监控系统，其特征在于，所述用户终端是便携式电子设备。
6.一种参数检测和监控的方法，所述方法包括：
由至少一个传感器检测至少一项环境参数；
通过控制单元接收并处理传感器数据；
控制单元向用户终端传输检测结果信息；
其中由至少一个传感器检测至少一项环境参数包括以下：利用粒子传感器以检测气体中粒子浓度、利用温湿度传感器以检测气体中温度和湿度、利用电磁辐射传感器以检测电磁辐射强度及利用有毒气体传感器以检测有毒气体含量。
7.如权利要求6所述的参数检测和监控的方法，其特征在于，进一步包括利用应急装置进行应急处理，所述应急装置包括以下至少之一：警报装置和灭火装置。
8.如权利要求6所述的参数检测和监控的方法，其特征在于，所述粒子传感器连接到光电整合与放大电路，所述光电整合与放大电路将粒子传感器的检测信号进行光电整合和放大,所述温湿度传感器连接到第一转换电路，所述第一转换电路将温湿度传感器的检测信号转换成I2C规格，有毒气体传感器连接到第二转换电路，第二转换电路将有毒气体传感器的检测信号进行转换。
9.如权利要求8所述的参数检测和监控的方法，其特征在于，所述控制单元是微控制器，其进一步包括第一A/D转换接口、第二A/D转换接口、第三A/D转换接口、I2C接口及UART接口，其中第一A/D转换接口连接到所述光电整合与放大电路，第二A/D转换接口连接到所述电磁辐射传感器，第三A/D转换接口连接到所述第二转换电路，I2C接口连接到所述第一转换电路，UART接口连接到所述无线模块。
10.如权利要求6所述的参数检测和监控的方法，其特征在于，所述用户终端是便携式电子设备。
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