CN108954718A - 有毒气体浓度超标预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了有毒气体浓度超标预警系统，该系统包括数据采集装置、分析控制装置、风阀控制电路、执行装置、显示器、报警器；所述数据采集装置用于采集室内的有毒气体浓度数据；所述分析控制装置将有毒气体浓度数据与对应的设定值作比较，根据比较结果控制风阀控制电路，以控制室内风阀和室外风阀的开闭；所述分析控制装置还根据比较结果输出报警信息；所述执行装置，其包括与分析控制装置无线连接的无线收发器，所述无线收发器用于接收所述分析控制装置发送的报警信息；所述显示器与执行装置以及分析控制装置连接，用于显示有毒气体浓度数据以及报警信息；所述报警器与执行装置连接，执行装置根据所述报警信息控制所述报警器进行报警。

Description

有毒气体浓度超标预警系统

技术领域

本发明涉及气体监测技术领域，具体涉及有毒气体浓度超标预警系统。

背景技术

为了享受家庭温馨和视觉上的感觉，装修时往往使用大量的装饰材料，而这些材料释放了大量的污染气体，如甲醛等，严重威胁人体健康安全。有些有毒气体是无形的，因此不能用肉眼观察到，从而使得当发生有毒气体浓度增加时，人员不能及时了解情况以及采取相应的应对措施，而目前尚无有效的室内有毒气体监测系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提供有毒气体浓度超标预警系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了有毒气体浓度超标预警系统，该系统包括数据采集装置、分析控制装置、风阀控制电路、执行装置、显示器、报警器；

所述数据采集装置用于采集室内的有毒气体浓度数据；

所述分析控制装置将有毒气体浓度数据与对应的设定值作比较，根据比较结果控制风阀控制电路，以控制室内风阀和室外风阀的开闭；所述分析控制装置还根据比较结果输出报警信息；

所述执行装置，其包括与分析控制装置无线连接的无线收发器，所述无线收发器用于接收所述分析控制装置发送的报警信息；

所述显示器与执行装置以及分析控制装置连接，用于显示有毒气体浓度数据以及报警信息；

所述报警器与执行装置连接，执行装置根据所述报警信息控制所述报警器进行报警。

优选地，所述数据采集装置包括汇聚节点和多个用于采集有毒气体浓度数据的传感器节点，网络拓扑构建时传感器节点通过竞选操作选出簇头，并根据选举出的簇头进行分簇；簇头被配置为将簇内传感器节点采集的有毒气体浓度数据汇总并发送至汇聚节点；汇聚节点被配置为将各簇头汇总的有毒气体浓度数据发送至所述分析控制装置。

优选地，所述传感器节点包括用于采集待监测区域的有毒气体浓度信号的传感器和用于将传感器信号转换为对应的有毒气体浓度数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接；还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接；

其中，所述传感器包括：

二氧化氮传感器，用于检测室内二氧化氮含量值；

二氧化硫传感器，用于检测室内二氧化硫含量值；

甲醛传感器，用于检测室内甲醛含量值；

臭氧传感器，用于检测室内臭氧含量值。

优选地，所述分析控制装置包括存储模块、比较分析模块和预警模块，所述存储模块内存储有所述对应的设定值；所述比较分析模块用于将有毒气体浓度数据与对应的设定值进行比较，并输出比较结果；所述预警模块在所述比较结果为有毒气体浓度数据超出设定值时输出报警信息。

优选地，所述风阀控制电路包括室外风阀控制电路和室内风阀控制电路。

本发明的有益效果为：能够实时感应室内的有毒气体浓度，经过显示器进行显示，并可将有毒气体浓度与设定值作比较，自行控制室内风阀和室外风阀的开闭，保证室内的空气质量维持在理想水平；且有毒气体浓度超标时可以发出报警信息，可实时保证居住环境的安全。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的有毒气体浓度超标预警系统的结构示意框图；

图2是本发明一个示例性实施例的分析控制装置的结构示意框图。

附图标记：

数据采集装置1、分析控制装置2、风阀控制电路3、执行装置4、显示器5、报警器6、存储模块10、比较分析模块20、预警模块30。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明一个示例性实施例的有毒气体浓度超标预警系统的结构示意框图。参见图1，本发明实施例提供了有毒气体浓度超标预警系统，该系统包括数据采集装置1、分析控制装置2、风阀控制电路3、执行装置4、显示器5、报警器6。

其中，所述数据采集装置1用于采集室内的有毒气体浓度数据；

所述分析控制装置2将有毒气体浓度数据与对应的设定值作比较，根据比较结果控制风阀控制电路3，以控制室内风阀和室外风阀的开闭；所述分析控制装置2还根据比较结果输出报警信息；

所述执行装置4，其包括与分析控制装置2无线连接的无线收发器，所述无线收发器用于接收所述分析控制装置2发送的报警信息；

所述显示器5与执行装置4以及分析控制装置2连接，用于显示有毒气体浓度数据以及报警信息；

所述报警器6与执行装置4连接，执行装置4根据所述报警信息控制所述报警器6进行报警。

在一种能够实现的方式中，所述数据采集装置1包括汇聚节点和多个用于采集有毒气体浓度数据的传感器节点，网络拓扑构建时传感器节点通过竞选操作选出簇头，并根据选举出的簇头进行分簇；簇头被配置为将簇内传感器节点采集的有毒气体浓度数据汇总并发送至汇聚节点；汇聚节点被配置为将各簇头汇总的有毒气体浓度数据发送至所述分析控制装置2。

在一种能够实现的方式中，所述传感器节点包括用于采集待监测区域的有毒气体浓度信号的传感器和用于将传感器信号转换为对应的有毒气体浓度数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接；还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接；

其中，所述传感器包括：

二氧化氮传感器，用于检测室内二氧化氮含量值；

二氧化硫传感器，用于检测室内二氧化硫含量值；

甲醛传感器，用于检测室内甲醛含量值；

臭氧传感器，用于检测室内臭氧含量值。

图2示出了本发明一个示例性实施例的分析控制装置2的结构示意框图。在一种能够实现的方式中，如图2所示，所述分析控制装置2包括存储模块10、比较分析模块20和预警模块30，所述存储模块10内存储有所述对应的设定值；所述比较分析模块20用于将有毒气体浓度数据与对应的设定值进行比较，并输出比较结果；所述预警模块30在所述比较结果为有毒气体浓度数据超出设定值时输出报警信息。

优选地，所述风阀控制电路3包括室外风阀控制电路和室内风阀控制电路。

本发明的有益效果为：能够实时感应室内的有毒气体浓度，经过显示器5进行显示，并可将有毒气体浓度与设定值作比较，自行控制室内风阀和室外风阀的开闭，保证室内的空气质量维持在理想水平；且有毒气体浓度超标时可以发出报警信息，可实时保证居住环境的安全。

在一个实施例中，簇头设置簇内各传感器节点的初始可信度为1；在数据传输阶段，簇内传感器节点将采集的有毒气体浓度数据发送至对应的簇头，簇头根据所接收的有毒气体浓度数据定期计算对应传感器节点的可信度反馈值，并根据可信度反馈值更新所述对应传感器节点的可信度；若传感器节点的当前可信度低于预设可信度阈值T_min，簇头将该传感器节点当前发送的有毒气体浓度数据删除；其中，设定所述可信度反馈值的计算公式为：

式中，表示簇头i在第λ次计算的簇内传感器节点j的可信度反馈值，E_j为所述传感器节点j的当前剩余能量，E_j0为所述传感器节点j的初始能量，d_ij为簇头i与所述传感器节点j的距离，R_i为所述簇头i对应的簇半径，x_j为簇头i在当次接收到的所述传感器节点j发送的有毒气体浓度数据，为簇头i在当次接收到的簇内所有传感器节点发送的有毒气体浓度数据的均值，μ为反馈因子，当时，μ＝1，当时，μ＝-1；λ₁、λ₂为设定的权重系数，且λ₁+λ₂＝1。

由于在数据传输过程中受到外界干扰或者传感器节点本身的原因，传感器节点向簇头发送的有毒气体浓度数据的质量是不可控的。针对该问题，本实施例提出了传感器节点的可信度评判机制来确定传感器节点的可信度，通过可信度来衡量传感器节点所发送的有毒气体浓度数据的质量；当传感器节点的当前可信度低于预设可信度阈值，簇头将该传感器节点当前发送的有毒气体浓度数据删除，有利于避免不可信的传感器节点对数据收集造成不利的影响，从而有益于提高所收集的有毒气体浓度数据的质量，进一步提高有毒气体浓度数据的可靠性；该可信度评判机制中，提出了可信度反馈值的计算公式，该计算公式根据簇内传感器节点的能量、位置以及所采集的有毒气体浓度数据计算该传感器节点当前的可信度反馈值，计算简单便捷，且计算出的可信度反馈值能够较好地衡量传感器节点的可信程度。

在一个实施例中，簇头根据可信度反馈值更新所述对应传感器节点的可信度时，按照下列公式进行可信度更新：

式中，表示簇头i在第λ次更新的簇内传感器节点j的可信度，表示簇头i在第λ-1次更新的簇内传感器节点j的可信度，为簇头i在第λ次计算的簇内传感器节点j的可信度反馈值；为预设的可信度变化因子，用于决定传感器节点在一次更新得到/失去的可信度值。

本实施例提出了可信度更新公式，根据该计算公式可知，传感器节点的可信度是根据其历史行为进行量化累加的值。根据该计算公式更新传感器节点的可信度，能够使得历史行为较好的传感器节点的可信度上升得较慢，使得历史行为不好的传感器节点的可信度下降得快，加大了可信度在有毒气体浓度数据收集方面的影响程度。

在一个实施例中，簇头根据历史可信度数据定期对簇内各传感器节点进行检测，若簇内任意传感器节点j满足下列条件，则簇头向该传感器节点j发送休眠指令，收到该休眠指令的传感器节点即进入休眠：

式中，表示簇头i在第λ次更新的簇内传感器节点j的可信度，T_min为所述预设可信度阈值，ρ为更新总次数。

本实施例中簇头根据历史可信度数据定期对簇内各传感器节点进行检测，对历史可信度情况不符合设定条件的传感器节点进行休眠，一方面能够有效防止可信度低的传感器节点对数据收集造成不利的影响，提高所收集的有毒气体浓度数据的质量，另一方面能够有效节省有毒气体浓度数据传输的能量消耗，节省有毒气体浓度超标预警系统成本。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.有毒气体浓度超标预警系统，其特征是，包括数据采集装置、分析控制装置、风阀控制电路、执行装置、显示器、报警器；

所述数据采集装置用于采集室内的有毒气体浓度数据；

所述分析控制装置将有毒气体浓度数据与对应的设定值作比较，根据比较结果控制风阀控制电路，以控制室内风阀和室外风阀的开闭；所述分析控制装置还根据比较结果输出报警信息；

所述执行装置，其包括与分析控制装置无线连接的无线收发器，所述无线收发器用于接收所述分析控制装置发送的报警信息；

所述显示器与执行装置以及分析控制装置连接，用于显示有毒气体浓度数据以及报警信息；

所述报警器与执行装置连接，执行装置根据所述报警信息控制所述报警器进行报警。

2.根据权利要求1所述的有毒气体浓度超标预警系统，其特征是，所述数据采集装置包括汇聚节点和多个用于采集有毒气体浓度数据的传感器节点，网络拓扑构建时传感器节点通过竞选操作选出簇头，并根据选举出的簇头进行分簇；簇头被配置为将簇内传感器节点采集的有毒气体浓度数据汇总并发送至汇聚节点；汇聚节点被配置为将各簇头汇总的有毒气体浓度数据发送至所述分析控制装置。

3.根据权利要求2所述的有毒气体浓度超标预警系统，其特征是，所述传感器节点包括用于采集待监测区域的有毒气体浓度信号的传感器和用于将传感器信号转换为对应的有毒气体浓度数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接；还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接；

其中，所述传感器包括：

二氧化氮传感器，用于检测室内二氧化氮含量值；

二氧化硫传感器，用于检测室内二氧化硫含量值；

甲醛传感器，用于检测室内甲醛含量值；

臭氧传感器，用于检测室内臭氧含量值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的有毒气体浓度超标预警系统，其特征是，所述分析控制装置包括存储模块、比较分析模块和预警模块，所述存储模块内存储有所述对应的设定值；所述比较分析模块用于将有毒气体浓度数据与对应的设定值进行比较，并输出比较结果；所述预警模块在所述比较结果为有毒气体浓度数据超出设定值时输出报警信息。

5.根据权利要求1所述的有毒气体浓度超标预警系统，其特征是，所述风阀控制电路包括室外风阀控制电路和室内风阀控制电路。

6.根据权利要求2所述的有毒气体浓度超标预警系统，其特征是，簇头设置簇内各传感器节点的初始可信度为1；在数据传输阶段，簇内传感器节点将采集的有毒气体浓度数据发送至对应的簇头，簇头根据所接收的有毒气体浓度数据定期计算对应传感器节点的可信度反馈值，并根据可信度反馈值更新所述对应传感器节点的可信度；若传感器节点的当前可信度低于预设可信度阈值T_min，簇头将该传感器节点当前发送的有毒气体浓度数据删除；其中，设定所述可信度反馈值的计算公式为：

式中，表示簇头i在第λ次计算的簇内传感器节点j的可信度反馈值，E_j为所述传感器节点j的当前剩余能量，E_j0为所述传感器节点j的初始能量，d_ij为簇头i与所述传感器节点j的距离，R_i为所述簇头i对应的簇半径，x_j为簇头i在当次接收到的所述传感器节点j发送的有毒气体浓度数据，为簇头i在当次接收到的簇内所有传感器节点发送的有毒气体浓度数据的均值，μ为反馈因子，当时，μ＝1，当时，μ＝-1；λ₁、λ₂为设定的权重系数，且λ₁+λ₂＝1。