CN108982777A - 一种基于物联网的废弃物气体排放监测系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于物联网的废弃物气体排放监测系统，包括采样内腔，采样内腔位于废弃物气体排放装置的上端且与倒喇叭口状的搜集装置相连；数据采集单元的输出端与检测模块相连，检测模块具有模数转换电路，检测模块用于对气体进行检测以获得气体中的多种类型气体的参数，并生成对应于所述多种类型气体参数的多路检测信号；数据存储模块与检测模块的模数转换电路的输出端相连，模数转换电路模块将多路检测信号转换后传递给数据存储模块，数据存储模块也存储有预设的参数，数据存储模块与控制器模块连接，控制器模块和数据发送模块连接，上位机或云端通过网络和终端监测中心相连。

Description

一种基于物联网的废弃物气体排放监测系统
技术领域
本发明属于农业领域气体排放监测技术领域，涉及一种气体排放监测系统，尤其涉及一 种基于物联网的废弃物气体排放监测系统。
背景技术
由于人类活动导致的CH4、N2O等温室气体排放呈逐年上升的趋势在人类活动中，农业 活动包括水稻种植，旱地施肥、动物肠道发酵和动物粪便管理等是主要的温室气体排放源。 目前有大量关于温室气体排监测和减排技术的文献报告和测定方法的专利，但是基本集中在 农田等陆地生态系统中。但是目前很少有关于畜牧废弃物管理过程中温室气体排放因子及其 测定方法报道，而测定气体排放通量的准确与否，会给评估温室气体的排放通量和监测措施 的实施带来较大影响。
气体检测仪器是一种检测气体浓度的仪器，该仪器适用于存在有毒气体的危险场所，能 实时检测空气中被检测气体环境空气质量标准下限以内的含量，可广泛应用石油化工、工业 生产、汽车尾气、污水治理、生物制药、家居环保、学校实验室等存在有毒气体的各个行业， 是保证财产和人身安全的理想检测仪器。而传统的气体探测器偏重于手持式气体检测仪，或 者现有的智能气体传感器技术无线传输距离短、易受空气温湿度和电磁干扰的影响，传感器 工作温度高，功耗高，这都不能满足恶劣环境下对有毒气体的实时在线检测。
物联网(The Internet of things)是新一代信息技术的重要组成部分，它是在原有的互联网 基础上综合应用计算机网络技术、通信技术、传感技术构成的“万物互联”的庞大网络。 云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互 联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。它可以通过网络按需的扩展所需资源，系统 减少软硬件成本。
现有的物联网终端的数目在不断增多，这对物联网终端的工作可靠性提出了较高的要 求，实际应用中物联网终端也常常出现故障，快速分析故障来源和类型，并提出检修方案有 着重要的意义。现有工业气体监控系统多设有远程监控中心，能够完成实时报警等功能，但 是软硬件资源较少，功能单一，无法满足多角度分析、综合规划的需要。
发明内容
本发明为了克服上述技术的不足和缺陷，提供一种基于物联网的废弃物气体排放监测系 统，包括采样内腔，采样内腔位于废弃物气体排放装置的上端且与倒喇叭口状的搜集装置相 连；
数据采集单元，设在采样内腔内部，用于采集采样内腔气体的状态信息；数据采集单元 为传感器探头列阵、激光发射和激光接受装置；
数据采集单元的输出端与检测模块相连，检测模块具有模数转换电路，检测模块用于对 气体进行检测以获得气体中的多种类型气体的参数，并生成对应于所述多种类型气体参数的 多路检测信号；
数据存储模块与检测模块的模数转换电路的输出端相连，所述模数转换电路模块将多路 检测信号转换后传递给数据存储模块，数据存储模块也存储有预设的参数，数据存储模块与 控制器模块连接，控制器模块和数据发送模块连接，经过控制器模块解析的数据通过数据发 送模块将控制器模块理过的数据压缩发送至上位机或云端，上位机或云端通过网络和终端监 测中心相连。
进一步，所述终端监测中心为监控预警平台或移动端APP，所述监控预警平台包括数据 采集模块、终端定位模块、GIS位置信息显示模块、事件日志模块、事故预警模块和数据报 表分析打印模块，控制器模块和上位机或云端通过无线收发器、RS485总线或CAN总线连接。
进一步，监测系统还包括供电电源模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块，所述控制器模块分别与显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接，供 电电源模块分别与数据采集单元、检测模块、数据存储模块、控制器模块、显示模块、报警 模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接。
进一步，所述传感器探头列阵包括MQ-9型CO可燃气体传感器、MG811型CO2传感器和MQ-135空气质量检测模块，MQ-9型CO可燃气体传感器、MG811型CO2传感器、NO2 气体传感器和MQ-135空气质量检测模块，均通过AD转换口与控制器模块相连接，每个所 述传感器用于检测一种类型气体的参数，并生成对应于该类型气体的参数的一路检测信号， 气体的状态信息包括气体的浓度、气体的密度、NO2浓度、CO2浓度和可吸入颗粒物的浓度。
进一步，控制器模块分别与气体传感器模块、以太网模块连接，所述供电电源模块分别 与控制器模块、气体传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接；所述终端监测预警中心包括、智能终端模块和手机短信预警通知模块；激光发射和激光接受装置用于测定氨气浓度，控制器模块将激光通过光纤经激光发射端向采样内腔中发 射激光，激光在采样内腔内进行吸收光谱的过程，激光接收端把经光谱吸收后的激光信号通 过光纤传输给检测模块，经过检测模块处理，待测气体中的氨气浓度可以计算出来，然后通 过传输到控制器模块。
基于一种基于物联网的废弃物气体排放监测系统本申请提出了一种用于以上基于物联网 的废弃物气体排放监测系统的监测方法，包括以下步骤：
第一步、搜集装置搜集气体并将气体输送到采样内腔内部，通过拨码开关选择合适的气 体采集终端的传感器工作类型；
第二步、传感器探头或激光监测装置对气体进行检测以获得气体中的多种类型气体的参 数，并生成对应于所述多种类型气体参数的多路检测信号；
第三步、检测信号通过控制器模块解析并发送至上位机或云端，
第四步、监控预警平台或者智能手机终端APP软件收集上位机或云端GPS地理位置信 息及各传感器数据；
第五步、将各采集终端的传感器数据实时显示在对应的地图位置上，并与各对应参数设 定的上限阈值进行比较，如果超过对应的阈值，则发出预警提示信息，并通过指令控制远程 采集终端发出设定的语音和声光警示信息；
第六步、如果达到预定的短信提示条件，并得到授权，则通过GPRS模块向指定的手机 发送有毒有害气体预警GSM短信。
监测方法还包括如下步骤：根据所述现场空气的气体状况生成并显示气体统计曲线，其 中，所述气体统计曲线用于指示所述现场气体在不同时间段内的多种类型气体的指标，对所 述气体统计曲线进行分析，当所述现场空气中的多种类型气体中的一种或多种的指标超过对 应于该气体的预设指标后，发出报警信号。
本发明所有数据存放在数据库服务器上，通过宽带接入与INTERNET网相连接，在任一 客户端计算机通过网络可以访问默认或指定服务器，进行操作。终端可以通过GPRS网络和 Internet网络与服务器进行通讯。智能手机可移动远程实时查看气体状态，被系统功能强，设 备功耗低，成本低，产品可靠，成为化工场所安全生产信息化管理有益补充。
附图说明
图1是本发明的结构图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于物联网的废弃物气体排放监测系统，包括采样内腔1，采样内腔 位于废弃物气体排放装置的上端且与倒喇叭口状的搜集装置相连；采样内腔1通过连通气道 与过滤装置2连通，过滤装置2有一个进气口5；
数据采集单元6，设在采样内腔内部，用于采集采样内腔气体的状态信息；数据采集单 元为传感器探头列阵、激光发射和激光接受装置；
数据采集单元的输出端与检测模块10相连，检测模块具有模数转换电路，检测模块用于 对气体进行检测以获得气体中的多种类型气体的参数，并生成对应于所述多种类型气体参数 的多路检测信号；
数据存储模块7与检测模块的模数转换电路的输出端相连，所述模数转换电路模块将多 路检测信号转换后传递给数据存储模块，数据存储模块也存储有预设的参数，数据存储模块 与控制器模块11连接，控制器模块和数据发送模块连接，经过控制器模块解析的数据通过数 据发送模块将控制器模块理过的数据压缩发送至上位机或云端12，上位机或云端通过网络和 终端监测中心11相连。采样内腔1上有吹扫进气口3和抽气出气口4。吹扫管路上设置有一 个吹扫控制模块8，抽气管路上设置有一个抽气控制模块9。吹扫控制模块8和抽气控制模 块9设置在一个控制柜内，方便统一进行控制管理。吹扫控制模块8包括一个设置在吹扫气 路上的气泵，抽气控制模块9也包括一个设置在抽气管路上的气泵，吹扫控制模块和抽气控 制模块中的控制部分分别控制气泵的运行状态。
进一步，所述终端监测中心为监控预警平台或移动端APP，所述监控预警平台包括数据 采集模块、终端定位模块、GIS位置信息显示模块、事件日志模块、事故预警模块和数据报 表分析打印模块，控制器模块和上位机或云端通过无线收发器、RS485总线或CAN总线连接。
进一步，监测系统还包括供电电源模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块，所述控制器模块分别与显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接，供 电电源模块分别与数据采集单元、检测模块、数据存储模块、控制器模块、显示模块、报警 模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接。
进一步，所述传感器探头列阵包括MQ-9型CO可燃气体传感器、MG811型CO2传感器和MQ-135空气质量检测模块，MQ-9型CO可燃气体传感器、MG811型CO2传感器、NO2 气体传感器和MQ-135空气质量检测模块，均通过AD转换口与控制器模块相连接，每个所 述传感器用于检测一种类型气体的参数，并生成对应于该类型气体的参数的一路检测信号， 气体的状态信息包括气体的浓度、气体的密度、NO2浓度、CO2浓度和可吸入颗粒物的浓度。
进一步，控制器模块分别与气体传感器模块、以太网模块连接，所述供电电源模块分别 与控制器模块、气体传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接；所述终端监测预警中心包括、智能终端模块和手机短信预警通知模块；激光发射和激光接受装置用于测定氨气浓度，控制器模块将激光通过光纤经激光发射端向采样内腔中发 射激光，激光在采样内腔内进行吸收光谱的过程，激光接收端把经光谱吸收后的激光信号通 过光纤传输给检测模块，经过检测模块处理，待测气体中的氨气浓度可以计算出来，然后通 过传输到控制器模块。
基于一种基于物联网的废弃物气体排放监测系统本申请提出了一种用于以上基于物联网 的废弃物气体排放监测系统的监测方法，包括以下步骤：
第一步、搜集装置搜集气体并将气体输送到采样内腔内部，通过拨码开关选择合适的气 体采集终端的传感器工作类型；
第二步、传感器探头或激光监测装置对气体进行检测以获得气体中的多种类型气体的参 数，并生成对应于所述多种类型气体参数的多路检测信号；
第三步、检测信号通过控制器模块解析并发送至上位机或云端，
第四步、监控预警平台或者智能手机终端APP软件收集上位机或云端GPS地理位置信 息及各传感器数据；
第五步、将各采集终端的传感器数据实时显示在对应的地图位置上，并与各对应参数设 定的上限阈值进行比较，如果超过对应的阈值，则发出预警提示信息，并通过指令控制远程 采集终端发出设定的语音和声光警示信息；
第六步、如果达到预定的短信提示条件，并得到授权，则通过GPRS模块向指定的手机 发送有毒有害气体预警GSM短信。
监测方法还包括如下步骤：根据所述现场空气的气体状况生成并显示气体统计曲线，其 中，所述气体统计曲线用于指示所述现场气体在不同时间段内的多种类型气体的指标，对所 述气体统计曲线进行分析，当所述现场空气中的多种类型气体中的一种或多种的指标超过对 应于该气体的预设指标后，发出报警信号。

Claims (7)

1.一种基于物联网的废弃物气体排放监测系统，其特征在于：包括采样内腔，采样内腔位于废弃物气体排放装置的上端且与倒喇叭口状的搜集装置相连；
数据采集单元，设在采样内腔内部，用于采集采样内腔气体的状态信息；数据采集单元为传感器探头列阵、激光发射和激光接受装置；
数据采集单元的输出端与检测模块相连，检测模块具有模数转换电路，检测模块用于对气体进行检测以获得气体中的多种类型气体的参数，并生成对应于所述多种类型气体参数的多路检测信号；
数据存储模块与检测模块的模数转换电路的输出端相连，所述模数转换电路模块将多路检测信号转换后传递给数据存储模块，数据存储模块也存储有预设的参数，数据存储模块与控制器模块连接，控制器模块和数据发送模块连接，经过控制器模块解析的数据通过数据发送模块将控制器模块理过的数据压缩发送至上位机或云端，上位机或云端通过网络和终端监测中心相连。
2.根据权利要求1所述的气体排放监测系统，其特征在于：所述终端监测中心为监控预警平台或移动端APP，所述监控预警平台包括数据采集模块、终端定位模块、GIS位置信息显示模块、事件日志模块、事故预警模块和数据报表分析打印模块，控制器模块和上位机或云端通过无线收发器、RS485总线或CAN总线连接。
3.根据权利要求1所述的气体排放监测系统，其特征在于：监测系统还包括供电电源模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块，所述控制器模块分别与显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接，供电电源模块分别与数据采集单元、检测模块、数据存储模块、控制器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接。
4.根据权利要求1所述的气体排放监测系统，其特征在于：所述传感器探头列阵包括MQ-9型CO可燃气体传感器、MG811型CO2传感器和MQ-135空气质量检测模块，MQ-9型CO可燃气体传感器、MG811型CO2传感器、NO2气体传感器和MQ-135空气质量检测模块，均通过AD转换口与控制器模块相连接，每个所述传感器用于检测一种类型气体的参数，并生成对应于该类型气体的参数的一路检测信号，气体的状态信息包括气体的浓度、气体的密度、NO2浓度、CO2浓度和可吸入颗粒物的浓度。
5.根据权利要求1所述的气体排放监测系统，其特征在于：控制器模块分别与气体传感器模块、以太网模块连接，所述供电电源模块分别与控制器模块、气体传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接；所述终端监测预警中心包括、智能终端模块和手机短信预警通知模块；激光发射和激光接受装置用于测定氨气浓度，控制器模块将激光通过光纤经激光发射端向采样内腔中发射激光，激光在采样内腔内进行吸收光谱的过程，激光接收端把经光谱吸收后的激光信号通过光纤传输给检测模块，经过检测模块处理，待测气体中的氨气浓度可以计算出来，然后通过传输到控制器模块。
6.一种用于以上基于物联网的废弃物气体排放监测系统的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步、搜集装置搜集气体并将气体输送到采样内腔内部，通过拨码开关选择合适的气体采集终端的传感器工作类型；
第二步、传感器探头或激光监测装置对气体进行检测以获得气体中的多种类型气体的参数，并生成对应于所述多种类型气体参数的多路检测信号；
第三步、检测信号通过控制器模块解析并发送至上位机或云端，
第四步、监控预警平台或者智能手机终端APP软件收集上位机或云端GPS地理位置信息及各传感器数据；
第五步、将各采集终端的传感器数据实时显示在对应的地图位置上，并与各对应参数设定的上限阈值进行比较，如果超过对应的阈值，则发出预警提示信息，并通过指令控制远程采集终端发出设定的语音和声光警示信息；
第六步、如果达到预定的短信提示条件，并得到授权，则通过GPRS模块向指定的手机发送有毒有害气体预警GSM短信。
7.如权利要求1所述的空气监测与分析方法，其特征在于，还包括如下步骤：根据所述现场空气的气体状况生成并显示气体统计曲线，其中，所述气体统计曲线用于指示所述现场气体在不同时间段内的多种类型气体的指标，对所述气体统计曲线进行分析，当所述现场空气中的多种类型气体中的一种或多种的指标超过对应于该气体的预设指标后，发出报警信号。
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