CN109343418A - 一种实验室智能监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验室智能监控系统，包括稳压电源模块、MCU、门窗检测单元、烟雾检测单元、温湿度检测单元、报警单元和无线通讯模块，门窗检测单元、温湿度监测单元烟雾检测单元分别与MCU相连，MCU分别与报警单元和无线通讯模块相连。本发明通过门窗检测单元检测门窗是否被非法入侵，通过烟雾检测单元检测屋内是否发生火灾，通过温湿度检测单元5实时监测实验室内的温湿度环境,一旦发生盗窃、火灾险情或环境变化况，还能够通过报警单元发出声音提醒周围人员，可靠性高、整体性强，稳定性好，提高了实验室的安全指数。采用唯一的MCU作为控制模块，采用唯一的稳压电源模块为所有组件功统一供电，容易维护并且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及实验室监控领域，具体的涉及一种实验室智能监控系统。
背景技术
实验室作为进行试验的场所，对科技发展起着非常重要的作用，为了给实验室的工作人员提供一个安全、舒适的工作环境，对于实验室的监控要求日趋严格。目前市面上的各类监控传感器很多，但是应用到实验室中还存在几个问题：
1、目前市面上的防盗传感器、或者烟雾报警器、温湿度监控装置都是独立装置，都有各自的控制模块和报警器，缺少将这些传感器结合到一起形成一个统一整体的监控系统。
2、目前市面上的防盗、温湿度监控或者火灾报警传感器电源规格不一，每个装置都配备有独立的电源模块和控制模块，这些电源模块和控制模块无法为其他的设备供电，也无法对所有设备进行集中控制，如果仅仅采购几个防盗报警器、温湿度监控装置、防火报警器组成监控系统的话，不仅成本高，而且集成度低，不够智能，稳定性差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种统一供电、统一控制、成本低的实验室智能监控系统。
本发明采用的技术方案是：
一种实验室智能监控系统，包括：稳压电源模块、由稳压电源模块供电的MCU、门窗检测单元、烟雾检测单元、温湿度检测单元、报警单元和无线通讯模块；
所述稳压电源模块用于将市电转换为低压工作电源；
所述门窗检测单元与MCU相连，以用于门窗被非法打开时发送反馈信号给MCU；
所述烟雾检测单元与MCU相连，以用于烟雾浓度达到设定值时发送反馈信号给MCU；
所述温湿度检测单元与MCU相连，以用于实时监控实验室内温湿度并发送反馈信号给MCU；
所述MCU与报警单元相连，以用于触发报警信号；MCU与无线通讯模块相连，以用于远程发送报警信息给用户。
进一步的，所述稳压电源模块包括交流变压器T1、桥式整流器D1、开关电源芯片U1、三端稳压集成芯片U2，所述交流变压器T1的高压侧与市电相连，变压器T1的低压侧与桥式整流器D1的输入端相连，所述桥式整流器D1的输出端分别与开关电源芯片U1、三端稳压集成芯片U2的输入端相连，所述开关电源芯片U1的输出端与烟雾检测单元/温湿度检测单元/报警单元相连以用于提供稳定的5V工作电源，所述三端稳压集成芯片U2的输出端与门窗检测单元相连以用于提供稳定的12V工作电源。
进一步的，所述桥式整流器D1、开关电源芯片U1和三端稳压集成芯片U2的公共端通过彼此并联的电解电容C1和瓷片电容C2接地，以用于滤波；所述开关电源芯片U1的输出端与烟雾检测单元之间设置有电感L1，所述电感L1与烟雾检测单元的公共端通过彼此并联的电解电容C3和瓷片电容C4接地，以用于提高开关电源芯片U1的储能能力。
进一步的，所述温湿度检测单元包括温湿度传感器U4、上拉电阻R23和上拉电阻R24，所述温湿度传感器U4的VDD端与稳压电源模块的电源输出端相连，温湿度传感器U4的DATA端、SCK端分别与MCU的信号输入端相连以用于传输温湿度信号，温湿度传感器U4的DATA端通过上拉电阻R23与稳压电源模块的电源输出端相连，温湿度传感器U4的SCK端通过上拉电阻R24与稳压电源模块的电源输出端相连。
进一步的，所述烟雾检测单元包括比较器U3、烟雾传感器M1、和可调电位器R1，所述烟雾传感器M1的电源输入端与稳压电源模块的电源输出端相连,烟雾传感器M1的输出端与比较器U3的同相输入端相连，所述比较器U3的反向输入端与稳压电源模块的电源输出端相连，烟雾传感器M1的输出端通过可调电位器R1接地，比较器U3的输出端与MCU的信号输入端相连。
进一步的，所述门窗检测单元包括设置在大门上的门磁检测开关和设置在窗户上的玻璃破碎传感器，所述门磁检测开关和玻璃破碎传感器的信号反馈端分别与MCU相连，门磁检测开关和玻璃破碎传感器的电源端分别与稳压电源模块的电源输出端相连。
进一步的，所述开关电源芯片U1的型号为LM2657、所述三端稳压集成芯片U2的型号为LM7812。
进一步的，所述温湿度传感器U4的型号为SHT75。
进一步的，所述比较器U3的型号为LM311。
进一步的，所述无线通讯模块采用WIFI模块、3G模块、4G模块中的一种。
本发明的有益效果：
本发明通过门窗检测单元检测门窗是否被非法入侵，通过烟雾检测单元检测屋内是否发生火灾，通过温湿度检测单元实时监测实验室内的温湿度环境,一旦发生盗窃、火灾险情或环境变化，MCU通过无线通讯模块将消息发送到用户，还能够通过报警单元发出声音提醒周围人员，可靠性高、整体性强，稳定性好，提高了实验室内样品、设备的安全指数。
此外本系统采用唯一的MCU作为控制模块，采用唯一的稳压电源模块为所有组件功统一供电，容易维护并且成本低。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明；
图1为本发明实验室智能监控系统的原理框图；
图2为本发明稳压电源模块的电路原理图；
图3为本发明烟雾检测单元的电路原理图；
图4为本发明温湿度检测单元的电路原理图；
图5为本发明报警单元的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的一种实验室智能监控系统，包括：稳压电源模块1、由稳压电源模块1供电的MCU2、门窗检测单元3、烟雾检测单元4、温湿度检测单元5、无线通讯模块7、和报警单元6，还包括摄像头8，优选的，本发明中MCU2型号为STC89C54RD，也可以采用其他满足本发明功能要求的MCU。稳压电源模块1用于将市电转换为低压工作电源；门窗检测单元3与MCU2相连，以用于门窗被非法打开时发送反馈信号给MCU；烟雾检测单元4与MCU2相连，以用于烟雾浓度达到设定值时发送反馈信号给MCU2；MCU2与报警单元6相连，以用于触发报警信号；MCU2分别与摄像头8和无线通讯模块7相连，以用于远程发送报警信息和视频信息给用户，优选的，无线通讯模块7采用WIFI模块、3G模块、4G模块中的一种。
如图2所示，稳压电源模块1包括交流变压器T1、桥式整流器D1、开关电源芯片U1、三端稳压集成芯片U2，优选的，开关电源芯片U1的型号为LM2657，三端稳压集成芯片U2的型号为LM7812，也可以采用其他类型的满足本电路功能的开关芯片和三端稳压集成芯片。交流变压器T1的高压侧与市电相连，变压器T1的低压侧与桥式整流器D1的输入端相连，桥式整流器D1的输出端分别与开关电源芯片U1、三端稳压集成芯片U2的输入端相连，开关电源芯片U1的输出端与烟雾检测单元4/温湿度监测单元/报警单元6相连以用于提供稳定的5V工作电源，三端稳压集成芯片U2的输出端与门窗检测单元3相连以用于提供稳定的12V工作电源。
其中，桥式整流器D1、开关电源芯片U1和三端稳压集成芯片U2的公共端通过彼此并联的电解电容C1和瓷片电容C2接地，以用于滤波；开关电源芯片U1的输出端与烟雾检测单元4之间设置有电感L1，电感L1与烟雾检测单元4的公共端通过彼此并联的电解电容C3和瓷片电容C4接地，以用于提高开关电源芯片U1的储能能力。
稳压电源模块的工作原理为：
220V的市电经交流变压器T1降压，变成12V交流电，低压交流电再经过桥式整流器D1整流变成17V左右的脉动直流为三端稳压芯片LM7812和开关电源芯片LM2576提供电源，脉动直流电经电解电容C1和瓷片电容C2滤波，分别送到三端稳压芯片LM7812和开关电源芯片LM2576的输入端进行稳压，然后由三端稳压芯片LM7812输出12V直流电压，开关电源芯片LM2576输出5V直流电压，三端稳压芯片LM7812输出的12V直流电再经过电容C1和电容C2进行滤波，输出比较稳定的12V直流电压给门窗检测单元3/摄像头8供电，开关电源芯片LM2576的输出端连接有电感L1、电解电容C3和瓷片电容C4，可以提高储能的能力，满足连接更多设备的需求。
如图3所示，烟雾检测单元4包括比较器U3、烟雾传感器M1、和可调电位器R1，烟雾传感器M1的电源输入端与稳压电源模块1的电源输出端相连,烟雾传感器M1的输出端与比较器U3的同相输入端相连，比较器U3的反向输入端与稳压电源模块1的电源输出端相连，烟雾传感器M1的输出端通过可调电位器R1接地，比较器U3的输出端与MCU2的信号输入端相连。
其工作原理为：
比较器LM311的反相输入端与5V电压源直连，烟雾传感器M1的输出电流与室内烟雾浓度成正比，因此通过烟雾传感器M1和电位器R1将浓度转化为电压信号输入到比较器U3的同相输入端。比较器U3将模拟信号转换成二值信号。优选的，本实施例中采用的比较器型号为LM311，响应速度快，传输延迟时间短，可以直接把高电平信号输入给MCU2，也可以采用其它类型的满足本电路功能要求的比较器。此外电阻R1位可调电阻，通过改变其阻值可以调节室内报警浓度的限定值。
其中，门窗检测单元3包括设置在大门上的门磁检测开关和设置在窗户上的玻璃破碎传感器，门磁检测开关和玻璃破碎传感器的信号反馈端分别与MCU2相连，门磁检测开关和玻璃破碎传感器的电源端分别与稳压电源模块1的电源输出端相连，优选的，本实施例中门磁检测开关型号为5C-31B，玻璃破碎传感器的型号为SG-380，也可以采用其他类型的满足功能的门磁检测开关和玻璃破碎传感器。
如图4所示，温湿度检测单元5包括温湿度传感器U4、上拉电阻R23和上拉电阻R24，温湿度传感器U4的VDD端与稳压电源模块1的电源输出端相连，温湿度传感器U4的DATA端、SCK端分别与MCU2的信号输入端相连以用于传输温湿度信号，温湿度传感器U4的DATA端通过上拉电阻R23与稳压电源模块1的电源输出端相连，温湿度传感器U4的SCK端通过上拉电阻R24与稳压电源模块1的电源输出端相连，优选的，本实施例中温湿度传感器U4的型号为SHT75，通过DATA引脚和SCK引脚与MCU2的两个IO口相连实现数据交换，因为MCU应驱动DATA在低电平，因此在DATA引脚和SCK引脚连接上拉电阻R23和R24，可以避免温湿度传感器U4的信号与其他传感器相冲突。
如图5所示，报警单元6包括三极管Q1和蜂鸣器K1，三极管Q1的基极通过电阻R5与MCU相连，三极管Q1的集电极与蜂鸣器K1的一端相连，蜂鸣器K1的另一端通过电阻R7与稳压电源模块1的电源输出端相连。
其工作原理为：MCU2检测到烟雾检测单元4或门窗检测单元3发来的的信号时向三极管Q1的基极输出电流，此时三极管Q1导通，在+5V电压下，蜂鸣器K1工作；当三极管Q1的基极无电流时，三极管截止，蜂鸣器K1停止工作。
本发明通过门窗检测单元3检测门窗是否被非法入侵，通过烟雾检测单元4检测屋内是否发生火灾，通过温湿度检测单元5实时监测实验室内的温湿度环境,一旦发生盗窃、火灾险情或环境变化，MCU2通过无线通讯模块7将消息发送到用户，还能够通过报警单元6发出声音提醒周围人员，可靠性高、整体性强，稳定性好，提高了实验室内样品、设备的安全指数。
此外本系统采用唯一的MCU2作为控制模块，采用唯一的稳压电源模块1为所有组件功统一供电，容易维护并且成本低。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种实验室智能监控系统，其特征在于，包括：稳压电源模块(1)、由稳压电源模块(1)供电的MCU(2)、门窗检测单元(3)、烟雾检测单元(4)、温湿度检测单元(5)、报警单元(6)和无线通讯模块(7)；
所述稳压电源模块(1)用于将市电转换为低压工作电源；
所述门窗检测单元(3)与MCU(2)相连，以用于门窗被非法打开时发送反馈信号给MCU；
所述烟雾检测单元(4)与MCU(2)相连，以用于烟雾浓度达到设定值时发送反馈信号给MCU(2)；
所述温湿度检测单元(5)与MCU(2)相连，以用于实时监控实验室内温湿度并发送反馈信号给MCU(2)；
所述MCU(2)与报警单元(6)相连，以用于触发报警信号；MCU(2)与无线通讯模块(7)相连，以用于远程发送报警信息给用户。
2.根据权利要求1所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述稳压电源模块(1)包括交流变压器T1、桥式整流器D1、开关电源芯片U1、三端稳压集成芯片U2，所述交流变压器T1的高压侧与市电相连，变压器T1的低压侧与桥式整流器D1的输入端相连，所述桥式整流器D1的输出端分别与开关电源芯片U1、三端稳压集成芯片U2的输入端相连，所述开关电源芯片U1的输出端与烟雾检测单元(4)/温湿度检测单元(5)/报警单元(7)相连以用于提供稳定的5V工作电源，所述三端稳压集成芯片U2的输出端与门窗检测单元(3)相连以用于提供稳定的12V工作电源。
3.根据权利要求2所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述桥式整流器D1、开关电源芯片U1和三端稳压集成芯片U2的公共端通过彼此并联的电解电容C1和瓷片电容C2接地，以用于滤波；所述开关电源芯片U1的输出端与烟雾检测单元(4)之间设置有电感L1，所述电感L1与烟雾检测单元(4)的公共端通过彼此并联的电解电容C3和瓷片电容C4接地，以用于提高开关电源芯片U1的储能能力。
4.根据权利要求1所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述温湿度检测单元(5)包括温湿度传感器U4、上拉电阻R23和上拉电阻R24，所述温湿度传感器U4的VDD端与稳压电源模块(1)的电源输出端相连，温湿度传感器U4的DATA端、SCK端分别与MCU(2)的信号输入端相连以用于传输温湿度信号，温湿度传感器U4的DATA端通过上拉电阻R23与稳压电源模块(1)的电源输出端相连，温湿度传感器U4的SCK端通过上拉电阻R24与稳压电源模块(1)的电源输出端相连。
5.根据权利要求1所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述烟雾检测单元(4)包括比较器U3、烟雾传感器M1、和可调电位器R1，所述烟雾传感器M1的电源输入端与稳压电源模块(1)的电源输出端相连,烟雾传感器M1的输出端与比较器U3的同相输入端相连，所述比较器U3的反向输入端与稳压电源模块(1)的电源输出端相连，烟雾传感器M1的输出端通过可调电位器R1接地，比较器U3的输出端与MCU(2)的信号输入端相连。
6.根据权利要求1所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述门窗检测单元(3)包括设置在大门上的门磁检测开关和设置在窗户上的玻璃破碎传感器，所述门磁检测开关和玻璃破碎传感器的信号反馈端分别与MCU(2)相连，门磁检测开关和玻璃破碎传感器的电源端分别与稳压电源模块(1)的电源输出端相连。
7.根据权利要求2或3任一项所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述开关电源芯片U1的型号为LM2657、所述三端稳压集成芯片U2的型号为LM7812。
8.根据权利要求4所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述温湿度传感器U4的型号为SHT75。
9.根据权利要求5所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述比较器U3的型号为LM311。
10.根据权利要求1所述的实验室智能监控系统，其特征在于：所述无线通讯模块(5)采用WIFI模块、3G模块、4G模块中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811354757.5A CN109343418A (zh) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | 一种实验室智能监控系统 |
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|---|---|---|---|
| CN201811354757.5A CN109343418A (zh) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | 一种实验室智能监控系统 |
Publications (1)
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| CN109343418A true CN109343418A (zh) | 2019-02-15 |
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Family Applications (1)
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| CN201811354757.5A Withdrawn CN109343418A (zh) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | 一种实验室智能监控系统 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110347088A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-18 | 天津七一二通信广播股份有限公司 | 一种机房动态环境监测系统及其实现方法 |
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2018
- 2018-11-14 CN CN201811354757.5A patent/CN109343418A/zh not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110347088A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-10-18 | 天津七一二通信广播股份有限公司 | 一种机房动态环境监测系统及其实现方法 |
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Legal Events
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