CN108597190A - 一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，包括电源模块、危险气体检测报警模块、通讯模块、读卡器模块、中央处理器、存储器、显示屏和管理平台，电源模块为石墨烯基锂离子电池本安电路，包括石墨烯基锂离子电池、升压模块和降压模块；危险气体检测报警模块包括光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器、光电转换模块、信号处理模块及报警模块。本发明解决了通讯设备在爆炸性环境中通信的本质安全、电路内部不传爆及不用充电即可长时间使用的问题，保证在易燃易爆环境中，具有检测危险气体功能的通信装备的安全使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，属于安全生产保障设备领域。
背景技术
随着社会的进步，科技的发展，应用于爆炸性环境的电气设备越来越多，这些设备的智能化水平也越来越高。其中具有检测报警、语音、视频通讯功能、不用充电即可长时间工作的通讯装备有着更广泛的应用。
根据《GB3836.1-2010爆炸性环境第1部分：设备通用要求》、《GB3836.2-2010爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳d保护的设备》、《GB3836.4-2010爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》的要求：在爆炸性环境工作中，电源本安电路应符合要求。通讯中数字信号和模拟视频信号的发送端或是接收端都应该在本质电路中。针对在爆炸性环境中通讯装置在设计上存在的问题，设计实现一种具有在易燃易爆危险环境中安全、可靠、通用的数字和模拟视频信号通讯电路，实现检测并超限报警的通讯装置具有重要的现实意义。
发明内容
本发明提供一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，保证了在爆炸性环境中使用的设备能够安全工作并且工作时间长、数据安全传输。
一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，包括电源模块、危险气体检测报警模块、通讯模块、读卡器模块、中央处理器、存储器、显示屏和管理平台，所述电源模块为石墨烯基锂离子电池本安电路，包括石墨烯基锂离子电池及与石墨烯基锂离子电池连接的若干个升压模块和降压模块，每个升压模块和降压模块的输出端均连接有安全栅；所述危险气体检测报警模块包括光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器、光电转换模块、信号处理模块及报警模块，所述光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器均与光电转换模块的输入端连接，所述光电转换模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与报警模块、显示屏连接；所述通讯模块包括天线、射频处理模块及音视频处理模块；天线与射频处理模块的输入端连接，射频处理模块的输出端与音视频处理模块的输入端连接；所述电源模块与危险气体检测报警模块、通讯模块、读卡器模块、显示屏连接；所述中央处理器与通讯模块、显示屏、存储器、读卡器模块、管理平台连接。
优选地，所述安全栅主要由限流电阻、快速不可恢复熔断器、齐纳二极管串并联实现。
优选地，所述显示屏为电容触摸屏。
优选地，所述电容触摸屏的材质为完全防刮玻璃材料。
优选地，所述显示屏为表面声波触摸屏，包括触摸屏、声波发生器、反射器和声波接收器。
优选地，所述读卡器模块具有指纹、射频、IC卡、二维码识别功能。
优选地，石墨烯基锂离子电池通讯装置内置有用于无线传输的WiFi模块、蓝牙模块及防爆USB 接口。
本发明采用石墨烯基锂离子电池作为电源使用，可实现15分钟快速充电，而且可在-30°~80°环境下工作，循环使用寿命可达3500次，解决了连续工作时间短问题。采用光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器对设备在正常工作过程中遇到的各种易燃易爆炸危险气体进行实时检测，并通过显示屏显示实时检测结果，超限时通过报警电路发出声光语音报警，通讯模块正常工作。检测收集的数据传输可通过蓝牙、WiFi及USB上传。最终，解决了通讯设备在爆炸性环境中通信的本质安全、电路内部不传爆及不用充电即可长时间使用的问题，保证在易燃易爆环境中，具有检测危险气体功能的通信装备的安全使用。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明电源模块的示意图；
图3为本发明危险气体检测报警模块的示意图；
图4为本发明通讯模块的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，包括电源模块、危险气体检测报警模块、通讯模块、读卡器模块、中央处理器、存储器、显示屏和用于远程管理的管理平台，所述电源模块为石墨烯基锂离子电池本安电路，包括石墨烯基锂离子电池及与石墨烯基锂离子电池连接的若干个升压模块和降压模块，每个升压模块和降压模块的输出端均连接有安全栅；所述危险气体检测报警模块包括光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器、光电转换模块、信号处理模块及报警模块，所述光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器均与光电转换模块的输入端连接，所述光电转换模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与报警模块、显示屏连接；所述通讯模块包括天线、射频处理模块及音视频处理模块；天线与射频处理模块的输入端连接，射频处理模块的输出端与音视频处理模块的输入端连接；所述电源模块与危险气体检测报警模块、通讯模块、读卡器模块、显示屏连接；所述中央处理器与通讯模块、显示屏、存储器、读卡器模块、管理平台连接。其中，安全栅的作用是通过限制电流和电压，使得在异常情况下，如元件短路情况下，电路部分释放的能量在可控范围内。所述危险气体检测报警模块由光纤传感器等部件接收含有危险气体的调制光，通过光电转化模块转化信号，经信号处理模块处理后通过显示屏显示实际测量值，超过设定的报警点时由报警模块发出声、光报警。所述光电转化模块可以采用光电转化器。
所述电源模块主要由石墨烯基锂离子电池、升压模块、降压模块组成，放在产品的防爆腔内，进行密封。石墨烯基锂离子电池不仅可实现快速充电，而且可在-30°~80°环境下工作，循环使用寿命可达3500次。可通过串联保护电阻、电源变换电路 、一路通过DCDC电源隔离模块芯片产生隔离的安全电压、供给危险气体检测模块供电，另一路通过升压模块或降压模块提供通讯模块两端的电压，可采用LM2735芯片及其外围电路作为升压模块，LM2842芯片及外围电路作为降压模块。
优选地，所述安全栅主要由限流电阻、快速不可恢复熔断器、齐纳二极管串并联实现。安全栅的原理是利用限流电阻限制流入安全子电路的电流，利用齐纳二极管限制施加电路上的电压，并在出现危险电压时，在齐纳二极管短路之前，利用快速熔断器就切断了电路。其中限流电阻单元的数量和齐纳二极管的数量需要根据电气设备的防爆等级不同而定。安全栅采用了串联一个快速不可恢复保险丝，再串联了两个Ti公司的TPS2552限流芯片及外围电路作为限流电阻单元（该限流电阻单元的限流值根据电气设备的防爆等级以及实际电压而定），最后并联两个电压值与电气设备实际电压相应的齐纳二极管（该齐纳二极管的型号选择尽量要比实际电压大一个标称等级的型号）。
优选地，所述显示屏可采用电容触摸屏，电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作，当手指触摸到上面时，由于人体电场和触摸屏表面形成一个耦合电容，对高频而言，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流，这个电流分别从触摸屏四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置信息。在危险气体中的要控制这部分能量以防爆炸，由安全栅控制。
优选地，所述电容触摸屏的材质为完全防刮玻璃材料，这种材质的电容触摸屏不易受尖物刮伤及磨损，不受常见污染源的影响，如水、辐射、静电、灰尘或油污等。同时，兼具护目镜之护眼功能；响应时间比较快，小于3ms的响应时间；精确度相对比较高，高达99%的精确度；电容触摸屏使用寿命相对比较高，任何一触摸点可承受大于5000万次的触摸，一次校正后游标不飘移。
当然，上述所述显示屏也可采用表面声波触摸屏，包括触摸屏、声波发生器、反射器和声波接收器。其中，声波发生器能发出一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止由此确定坐标位置，它不受温度、湿度环境影响，分辨率高、寿命长（维护良好情况下可用5000万次），保持清晰透亮的图像质量，声波是机械波不受电磁干扰，没有漂移。
优选地，所述读卡器模块具有指纹、射频、IC卡、二维码识别功能。
优选地，石墨烯基锂离子电池通讯装置内置有用于无线传输的WiFi模块、蓝牙模块及防爆USB 接口。
本发明采用石墨烯基锂离子电池作为电源使用，可实现15分钟快速充电，而且可在-30°~80°环境下工作，循环使用寿命可达3500次，解决了连续工作时间短问题。采用光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器对设备在正常工作过程中遇到的各种易燃易爆炸危险气体进行实时检测，并通过显示屏显示实时检测结果，超限时通过报警电路发出声光语音报警，通讯模块正常工作。检测收集的数据传输可通过蓝牙、WiFi及USB上传。最终，解决了通讯设备在爆炸性环境中通信的本质安全、电路内部不传爆及不用充电即可长时间使用的问题，保证在易燃易爆环境中，具有检测危险气体功能的通信装备的安全使用。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，其特征在于，包括电源模块、危险气体检测报警模块、通讯模块、读卡器模块、中央处理器、存储器、显示屏和管理平台，
所述电源模块为石墨烯基锂离子电池本安电路，包括石墨烯基锂离子电池及与石墨烯基锂离子电池连接的若干个升压模块和降压模块，每个升压模块和降压模块的输出端均连接有安全栅；
所述危险气体检测报警模块包括光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器、光电转换模块、信号处理模块及报警模块，所述光纤传感器、红外传感器、电化学传感器、PID光离子传感器、热催化传感器均与光电转换模块的输入端连接，所述光电转换模块的输出端与信号处理模块的输入端连接，所述信号处理模块的输出端与报警模块、显示屏连接；
所述通讯模块包括天线、射频处理模块及音视频处理模块；天线与射频处理模块的输入端连接，射频处理模块的输出端与音视频处理模块的输入端连接；
所述电源模块与危险气体检测报警模块、通讯模块、读卡器模块、显示屏连接；
所述中央处理器与通讯模块、显示屏、存储器、读卡器模块、管理平台连接。
2.根据权利要求1所述的一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，其特征在于，所述安全栅主要由限流电阻、快速不可恢复熔断器、齐纳二极管串并联实现。
3.根据权利要求1所述的一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，其特征在于，所述显示屏为电容触摸屏。
4.根据权利要求3所述的一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，其特征在于，所述电容触摸屏的材质为完全防刮玻璃材料。
5.根据权利要求1所述的一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，其特征在于，所述显示屏为表面声波触摸屏，包括触摸屏、声波发生器、反射器和声波接收器。
6.根据权利要求1所述的一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，其特征在于，所述读卡器模块具有指纹、射频、IC卡、二维码识别功能。
7.根据权利要求1所述的一种爆炸性环境用石墨烯基锂离子电池通讯装置，其特征在于，石墨烯基锂离子电池通讯装置内置有用于无线传输的WiFi模块、蓝牙模块及防爆USB接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180928 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |