CN110293587A - 一种物联网手套箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种物联网手套箱系统，系统具体包括：手套箱设备，布设于所述手套箱设备中的传感器设备，与所述传感器设备电连接的中央服务器，以及与所述中央服务器电连接的远程控制设备；其中，所述传感器设备，用于采集所述手套箱设备的状态参数，并将所述状态参数发送至所述中央服务器；所述中央服务器，用于根据所述状态参数判断所述手套箱设备的运行状态，并将所述运行状态发送至所述远程控制设备。本发明实施例提供的系统，通过将物联网与手套箱进行结合，能够使得手套箱设备的操作者及时获知手套箱设备的运行状态，并根据运行状态采取相应的措施，以防止或积极应对手套箱设备的泄漏及失效等故障。

Description

一种物联网手套箱系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种物联网手套箱系统。

背景技术

手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤掉其中的水、氧、有机气体等物质的实验设备。手套箱因其密封循环与操作者处理物质隔离的特点，被广泛应用于有毒物质的处理上。对于一些剧毒物质的操作，若手套箱由于失效导致其泄漏，则对于人身安全有着致命的影响。因此，失效及泄漏等故障是手套箱操作者最头疼的问题。

由于故障难以预知，现在较为常见的、相对安全的做法是定期更换手套箱的相关零部件，这样的做法是可以解决一些问题，但是风险还是很大，因为常见的情况是把好的零部件更换下来了，而坏的零部件没有发现，导致事故有些时候还是难以避免。因此，提供一种能够进行故障诊断，避免泄漏及失效等故障的新型手套箱成为了亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种物联网手套箱系统。

第一方面，本发明实施例提供一种物联网手套箱系统，包括：

手套箱设备，布设于所述手套箱设备中的传感器设备，与所述传感器设备电连接的中央服务器，以及与所述中央服务器电连接的远程控制设备；其中，

所述传感器设备，用于采集所述手套箱设备的状态参数，并将所述状态参数发送至所述中央服务器；

所述中央服务器，用于根据所述状态参数判断所述手套箱设备的运行状态，并将所述运行状态发送至所述远程控制设备。

进一步地，所述手套箱设备包括：手套箱，与所述手套箱连接的循环净化系统，以及与所述手套箱连接的真空过渡仓；

相应地，所述传感器设备包括：布设于所述手套箱中的第一传感器阵列、布设于所述循环净化系统中的第二传感器阵列、以及布设于所述循环净化系统中的第三传感器阵列；

其中，所述第一传感器阵列、所述第二传感器阵列以及所述第三传感器阵列均包括：氧含量传感器、水含量传感器、微粒粉尘含量传感器、二氧化碳含量传感器、压力传感器、温度传感器和露点仪中的一种或多种。

进一步地，所述氧含量传感器为二氧化锆传感器，所述露点仪为五氧化二磷传感器。

进一步地，还包括：

布设于所述手套箱设备所处的外部环境中的压力传感器、温度传感器和计时器；其中，

所述压力传感器用于采集所述外部环境的室内气压，并发送至所述中央服务器；

所述温度传感器用于采集所述外部环境的室温，并发送至所述中央服务器；

所述计时器用于采集所述手套箱设备的循环已运行时间、再生时间、抽气时间以及补气时间，并发送至所述中央服务器。

进一步地，还包括：

布设于所述手套箱设备中的PLC控制器，以及网关；其中，

所述传感器设备分别通过所述PLC控制器和所述网关与所述中央服务器电连接；其中，

所述传感器设备将采集到的所述状态参数依次通过所述PLC控制器和所述网关发送至所述中央服务器。

进一步地，所述远程控制设备为移动终端、PC终端、云服务器或私有数据中心。

进一步地，所述远程控制设备用于：

将所述运行状态进行呈现，根据所述运行状态生成相应的预警信息或报警信息，并推送至所述远程控制设备中安装的且与所述远程控制设备的持有者绑定的第三方软件。

进一步地，所述远程控制设备用于：

接收所述远程控制设备的持有者输入的控制信息，并将所述控制信息发送至所述中央服务器；相应地，

所述中央服务器，还用于将所述控制信息发送至所述PLC控制器，以使得所述PLC控制器根据所述控制信息调节所述手套箱设备的状态参数。

进一步地，所述中央服务器还用于：

将所述状态参数进行存储；相应地，

所述远程控制设备，还用于根据持有者的参数查询请求，从所述中央服务器中获取对应的状态参数并进行呈现。

本发明实施例提供的一种物联网手套箱系统，通过将物联网与手套箱进行结合，能够使得手套箱设备的操作者及时获知手套箱设备的运行状态，并根据运行状态采取相应的措施，以防止或积极应对手套箱设备的泄漏及失效等故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种物联网手套箱系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

手套箱是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤掉其中的水、氧、有机气体等物质的实验设备。手套箱因其密封循环与操作者处理物质隔离的特点，被广泛应用于有毒物质的处理上。对于一些剧毒物质的操作，若手套箱由于失效导致其泄漏，则对于人身安全有着致命的影响。因此，失效及泄漏等故障是手套箱操作者最头疼的问题。

由于故障难以预知，现在较为常见的、相对安全的做法是定期更换手套箱的相关零部件，这样的做法是可以解决一些问题，但是风险还是很大，因为常见的情况是把好的零部件更换下来了，而坏的零部件没有发现，导致事故有些时候还是难以避免。因此，提供一种能够进行故障诊断，避免泄漏及失效等故障的新型手套箱成为了亟待解决的问题。

图1为本发明实施例提供的一种物联网手套箱系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：

手套箱设备11，布设于所述手套箱设备11中的传感器设备12，与所述传感器设备12电连接的中央服务器13，以及与所述中央服务器13电连接的远程控制设备14；其中，

所述传感器设备12，用于采集所述手套箱设备11的状态参数，并将所述状态参数发送至所述中央服务器13；

所述中央服务器13，用于根据所述状态参数判断所述手套箱设备11的运行状态，并将所述运行状态发送至所述远程控制设备14。

具体地，本发明实施例将物联网与手套箱进行结合，从而形成了一种新型的物联网手套箱系统。

在本发明实施例中，在手套箱设备中布设传感器设备，以使得传感器设备能够采集手套箱设备的状态参数。需要说明的是，传感器设备可以为一个单一功能的单一部件，也可为多个功能部件的集合，即，传感器设备可以为单个传感器，也可为多个传感器的集合。优选地，传感器设备可以为温度传感器、压力传感器、浓度传感器中的一种或多种，当然，也可为其他传感器，此处不作具体限定。

其中，温度传感器用于采集手套箱设备的温度，压力传感器用于采集手套箱设备的压力，浓度传感器用于采集手套箱设备中物质的浓度，将温度、压力和浓度统称为手套箱设备的状态参数，并将状态参数发送至中央服务器。

中央服务器为能够提供计算服务的设备，其能够根据接收到的手套箱设备的状态参数判断手套箱设备的运行状态，其中，运行状态可以为：手套箱设备运行正常、手套箱设备运行异常等。优选地，对于运行状态为手套箱设备运行异常的情况，还可分为：第一类异常和第二类异常，其中，第一类异常指的是手套箱设备疑似出现问题，第二类异常指的是手套箱设备已经出现问题。

中央服务器判断出手套箱设备的运行状态后，将其发送至远程控制设备。

需要说明的是，远程控制设备可以为移动终端、PC终端、云服务器或私有数据中心中的任意一种或多种。举个例子，将远程控制设备优选为移动终端，则中央服务器将手套箱设备的运行状态发送至移动终端，移动终端的持有者(通常为手套箱设备的操作者)可以及时获知手套箱设备的运行状态，并根据运行状态采取相应的措施，以防止或积极应对手套箱设备的泄漏及失效等故障。

本发明实施例提供的系统，通过将物联网与手套箱进行结合，能够使得手套箱设备的操作者及时获知手套箱设备的运行状态，并根据运行状态采取相应的措施，以防止或积极应对手套箱设备的泄漏及失效等故障。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例对上述实施例中的手套箱设备进行进一步说明，即，所述手套箱设备包括：手套箱，与所述手套箱连接的循环净化系统，以及与所述手套箱连接的真空过渡仓；

相应地，所述传感器设备包括：布设于所述手套箱中的第一传感器阵列、布设于所述循环净化系统中的第二传感器阵列、以及布设于所述循环净化系统中的第三传感器阵列；

其中，所述第一传感器阵列、所述第二传感器阵列以及所述第三传感器阵列均包括：氧含量传感器、水含量传感器、微粒粉尘含量传感器、二氧化碳含量传感器、压力传感器、温度传感器和露点仪中的一种或多种。

具体地，本发明实施例中的手套箱包括三个部分，分别为：手套箱，与手套箱连接的循环净化系统，以及与手套箱连接的真空过渡仓，以下分别对这三个部分进行介绍：

手套箱包括：箱体、前窗、手套口、手套、过滤器、置物架、箱体照明和接口。其中，箱体材料为304不锈钢，厚度为3mm，外表面材料为304不锈钢，内表面材料为油膜拉丝面。前窗为倾斜视窗，材料采用透明钢化安全玻璃，厚度为8mm。手套口材料为POM，为O型圈密封。手套材料为丁基橡胶，厚度为0.4mm。过滤器的规格为0.3μm，包括一个气体入口和气体出口。置物架材料为不锈钢，内置2层，高度可调。箱体照明采用LED灯，安装在灯罩内。接口规格为DN40KF，备用接口若干、电源接口1个(220V)。

循环净化系统包括：净化柱、循环系统、再生、真空泵和阀门。其中，净化柱的功能为气体密封、除水、除氧，容器材料采用304不锈钢，净化材料采用铜触媒5Kg、分子筛5Kg，净化能力为除氧60L、除水2Kg，水氧指标小于1ppm。循环系统的工作气体为氮气、氩气、氦气，循环能力集成风机流量90m³/h。再生操作为PLC自动控制再生过程，再生气体为工作气体与氢气混合气体。真空泵规格为8m³/h或12m³/h，旋片泵带油雾过滤器，气振控制。阀门的竹筏为DN40KF，电气动角阀，控制阀为电磁集成阀。

真空过渡层分为大过渡仓和小过渡仓；其中，两者的仓体材料均为304不锈钢，内表面为油膜拉丝面，外表面为喷漆或镜面。大过渡仓的托盘为滑动托盘，仓门为双门，阳极氧化铝材料，厚度10mm竖直操作，带提升结构，压力表为模拟显示，控制操作为PLC控制或手动控制。小过渡仓的仓门为双门，压力表为模拟显示，控制操作为手动控制。

将传感器设备布设于手套箱、循环净化系统和真空过渡仓中，为了以示区分，将布设于手套箱中的传感器设备称为第一传感器阵列，将布设于循环净化系统中的传感器设备称为第二传感器阵列，将布设于真空过渡仓中的传感器设备称为第三传感器阵列。

其中，第一传感器阵列、第二传感器阵列以及第三传感器阵列均包括：氧含量传感器、水含量传感器、微粒粉尘含量传感器、二氧化碳含量传感器、压力传感器、温度传感器和露点仪中的一种或多种。

需要说明的是，氧含量传感器用于测量手套箱、循环净化系统或真空过渡仓中的氧含量；水含量传感器用于测量手套箱、循环净化系统或真空过渡仓中的水含量；微粒粉尘含量传感器用于测量手套箱、循环净化系统或真空过渡仓中的微粒粉尘含量；二氧化碳含量传感器用于测量手套箱、循环净化系统或真空过渡仓中的二氧化碳含量。压力传感器用于测量手套箱、循环净化系统或真空过渡仓中的压力，温度传感器用于测量手套箱、循环净化系统或真空过渡仓中的温度，露点仪用于测量手套箱、循环净化系统或真空过渡仓中的温湿度露点。

本发明实施例提供的系统，通过在手套箱设备中布设多种传感器设备，能够为手套箱设备运行状态分析提供了更全面丰富的参考数据，提高了分析准确性。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例对上述实施例中的氧含量传感器和露点仪进行说明。即，所述氧含量传感器为二氧化锆传感器，所述露点仪为五氧化二磷传感器。

其中，二氧化锆传感器避免了燃料电池寿命短且不能暴露于空气中的问题，五氧化二磷传感器可应用于锂电及金属有机等腐蚀环境，可通过清洗再生恢复使用，避免一次污染就报废的问题。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的系统还包括：

布设于所述手套箱设备所处的外部环境中的压力传感器、温度传感器和计时器；其中，

所述压力传感器用于采集所述外部环境的室内气压，并发送至所述中央服务器；

所述温度传感器用于采集所述外部环境的室温，并发送至所述中央服务器；

所述计时器用于采集所述手套箱设备的循环已运行时间、再生时间、抽气时间以及补气时间，并发送至所述中央服务器。

需要说明的是，中央服务器接收到上述信息后，可结合布设于手套箱设备中的传感器设备采集到的手套箱设备的状态参数，综合分析手套箱设备的运行状态，并将所述运行状态发送至所述远程控制设备。

本发明实施例提供的系统，通过在手套箱设备外部环境中布设压力传感器、温度传感器和计时器，能够采集环境参数进而为手套箱设备运行状态分析提供了更全面丰富的参考数据，提高了分析准确性。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例提供的系统还包括：

布设于所述手套箱设备中的PLC控制器，以及网关；其中，

所述传感器设备分别通过所述PLC控制器和所述网关与所述中央服务器电连接；其中，

所述传感器设备将采集到的所述状态参数依次通过所述PLC控制器和所述网关发送至所述中央服务器。

具体地，在本发明实施例中，将PLC控制器布设于手套箱设备中，将网关布设于手套箱设备外。其中，PLC控制器用于接收布设于手套箱设备中的传感器设备采集到的手套箱设备的状态参数，并将状态参数发送至PLC控制器，然后，PLC控制器再将接收到的状态参数通过PLC协议发送至网关，最后，网关将接收到的状态参数发送至中央服务器。

需要说明的是，本发明实施例中的网关为物联网网关，具有如下功能：

构建专网通道，远程管理现场以太网设备；

硬件解析多种PLC协议，PLC数据采集；

PLC程序远程更新、维护，状态在线监控；

远程管理用户群与设备操作日志；

数据传输加密，网络状态自动诊断。

本发明实施例中的网关为物联网网关，具有如下优点：

支持20路PLC的数据同时接入及协议解析；

支持串口及以太网设备接入；

支持有线和无线方式联网(以太、WIFI和4G)；

配置简单，无需固定IP，即插即用；

体检小、便携，导轨安装。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例中的所述远程控制设备为移动终端、PC终端、云服务器或私有数据中心。

在上述各实施例的基础上，所述远程控制设备用于：

将所述运行状态进行呈现，根据所述运行状态生成相应的预警信息或报警信息，并推送至所述远程控制设备中安装的且于所述远程控制设备的持有者绑定的第三方软件。

具体地，以远程控制设备为移动终端进行举例说明。

当移动终端接收到手套箱设备的运行状态后，将运行状态进行呈现，例如，以文字、语音等方式呈现给移动终端的持有者。

并且，移动终端还根据运行状态生成相应的预警信息或报警信息，并推送至移动终端中安装的且与移动终端的持有者绑定的第三方软件，例如即时聊天工具等。需要说明的是，若运行状态为第一类异常，即手套箱设备疑似出现问题，则生成预警信息并推送给第三方软件，若运行状态为第二类异常，即手套箱设备已经出现问题，则生成报警信息并推送给第三方软件。其中，预警信息可以是：箱体可能泄漏，报警信息可以是：箱体已经泄漏。

在上述各实施例的基础上，所述远程控制设备还用于：

接收所述远程控制设备的持有者输入的控制信息，并将所述控制信息发送至所述中央服务器；相应地，

所述中央服务器，还用于将所述控制信息发送至所述PLC控制器，以使得所述PLC控制器根据所述控制信息调节所述手套箱设备的状态参数。

具体地，以远程控制设备为移动终端进行举例说明。

移动终端的持有者可通过移动终端输入控制信息并将其发送至中央服务器，以使得中央服务器将其转发至布设于手套箱设备中的PLC控制器，进而使得PLC控制器根据控制信息调节手套箱设备的状态参数。

例如，控制信息可以是：将手套箱的温度调节至5℃。

需要说明的是，持有者可随时输入控制信息，也可在看到预警信息或报警信息之后输入对应的控制信息，本发明实施例对比不作限定。

在上述各实施例的基础上，所述中央服务器还用于：

将所述状态参数进行存储；相应地，

所述远程控制设备，还用于根据持有者的参数查询请求，从所述中央服务器中获取对应的状态参数并进行呈现。

具体地，以远程控制设备为移动终端进行举例说明。

持有者可通过移动终端查询手套箱设备的状态参数，例如：手套箱的当前温度、手套箱在A时间点至B时间点之间的压力等。

需要说明的是，若持有者查询的是某一时间段内的状态参数，例如手套箱在A时间点至B时间点之间的压力，则移动终端自动基于该时间段内的状态参数生成变化趋势图，以供持有者可直观查看到该状态参数的变化趋势，以使得持有者能够更好地对手套箱设备的运行状态进行分析。

在上述各实施例的基础上，所述中央服务器还用于：存储所述状态参数对应的正常阈值；相应地，

所述远程控制设备，还用于根据持有者的阈值更改请求，更改所述中央服务器中存储的对应正常阈值。

具体地，以远程控制设备为移动终端进行举例说明。

持有者可通过移动终端更改中央服务器中存储的状态参数对应的正常阈值。例如，手套箱的温度对应的正常阈值为10℃，则用户可通过移动终端将其更改为5℃、15℃等，本发明实施例对此不作具体限定。

在上述各实施例的基础上，需要说明的是，本发明实施例提供的手套箱系统还具有如下功能：

状态参数实时存储，历史状态可查询；

操作者可设定监测哪些状态；

操作者可设定各状态参数的正常阈值；

系统学习设备正常状态下各参数变化情况；

系统根据正常阈值或状态参数变化进行预警；

系统统计分析设备运行情况生成状态报告。

综上所述，本发明实施例提供的系统，通过将物联网与手套箱进行结合，能够使得手套箱设备的操作者及时获知手套箱设备的运行状态，并根据运行状态采取相应的措施，以防止或积极应对手套箱设备的泄漏及失效等故障。

需要说明的是，手套箱设备中还可设置有本地处理器，本地处理器与传感器设备电连接，用于在无网络状态时获取手套箱设备的状态参数并存储至手套箱设备对应的本地数据库中，保证手套箱设备在无网络状态下也具备数据实时存储功能。并且，本地处理器还能根据本地数据库中存储的该手套箱设备的状态参数，进行分析预警，其分析预警过程可与中央服务器的分析预警过程类似，此处不再赘述。

若网络状态恢复，则本地处理器将手套箱设备的状态参数均主动同步至中央服务器。

此外，中央服务器中的关键数据也会定时下行同步至本地处理器中。需要说明的是，关键数据可以是中央服务器分析得到的预警信息等，此处不作具体限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种物联网手套箱系统，其特征在于，包括：

手套箱设备，布设于所述手套箱设备中的传感器设备，与所述传感器设备电连接的中央服务器，以及与所述中央服务器电连接的远程控制设备；其中，

所述传感器设备，用于采集所述手套箱设备的状态参数，并将所述状态参数发送至所述中央服务器；

所述中央服务器，用于根据所述状态参数判断所述手套箱设备的运行状态，并将所述运行状态发送至所述远程控制设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述手套箱设备包括：手套箱，与所述手套箱连接的循环净化系统，以及与所述手套箱连接的真空过渡仓；

相应地，所述传感器设备包括：布设于所述手套箱中的第一传感器阵列、布设于所述循环净化系统中的第二传感器阵列、以及布设于所述循环净化系统中的第三传感器阵列；

其中，所述第一传感器阵列、所述第二传感器阵列以及所述第三传感器阵列均包括：氧含量传感器、水含量传感器、微粒粉尘含量传感器、二氧化碳含量传感器、压力传感器、温度传感器和露点仪中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述氧含量传感器为二氧化锆传感器，所述露点仪为五氧化二磷传感器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

布设于所述手套箱设备所处的外部环境中的压力传感器、温度传感器和计时器；其中，

所述压力传感器用于采集所述外部环境的室内气压，并发送至所述中央服务器；

所述温度传感器用于采集所述外部环境的室温，并发送至所述中央服务器；

所述计时器用于采集所述手套箱设备的循环已运行时间、再生时间、抽气时间以及补气时间，并发送至所述中央服务器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

布设于所述手套箱设备中的PLC控制器，以及网关；其中，

所述传感器设备分别通过所述PLC控制器和所述网关与所述中央服务器电连接；其中，

所述传感器设备将采集到的所述状态参数依次通过所述PLC控制器和所述网关发送至所述中央服务器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程控制设备为移动终端、PC终端、云服务器或私有数据中心。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程控制设备用于：

将所述运行状态进行呈现，根据所述运行状态生成相应的预警信息或报警信息，并推送至所述远程控制设备中安装的且与所述远程控制设备的持有者绑定的第三方软件。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述远程控制设备用于：

接收所述远程控制设备的持有者输入的控制信息，并将所述控制信息发送至所述中央服务器；相应地，

所述中央服务器，还用于将所述控制信息发送至所述PLC控制器，以使得所述PLC控制器根据所述控制信息调节所述手套箱设备的状态参数。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央服务器还用于：

将所述状态参数进行存储；相应地，

所述远程控制设备，还用于根据持有者的参数查询请求，从所述中央服务器中获取对应的状态参数并进行呈现。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央服务器还用于：存储所述状态参数对应的正常阈值；相应地，

所述远程控制设备，还用于根据持有者的阈值更改请求，更改所述中央服务器中存储的对应正常阈值。