CN110441483A - 气体传感器防护装置及城市地下管网气体检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体传感器防护装置及城市地下管网气体检测方法，该气体传感器防护装置包括罩设在气体传感器外周的防护罩；所述防护罩内设置气室腔体，待防护气体传感器设置在所述气室腔体的侧壁；所述气室腔体开设有供待测气体进出的气体扩散口；还包括用于打开或关闭所述气体扩散口的开关构件。由于本发明当且仅当需对外界气体采样检测时，才打开气体扩散口，采样检测完毕后，立即关闭气体扩散口，从而最大限度地减少了气体传感器与外界环境的接触时间，将外界环境对气体传感器的影响降至最低，保障了气体传感器在复杂恶劣环境中的性能。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器防护技术领域，具体的说，涉及了一种气体传感器防护装置及城市地下管网气体检测方法。
背景技术
随着城市化进程不断加快，城市规模也日益增大，相应地城市下水道管网也越来越复杂。城市下水道是一种城市公共设施，指建筑物排除污水和雨水的管道；也指城市、厂区或村庄排除污水和雨水的地下通道，担负着生活污水、工业废水的接纳和输送功能。但由于城市下水道相对封闭的特殊环境，污水中的有机和无机物质在密闭的管道中，受微生物的作用，会消耗大量氧气，同时分解出多种有毒有害易燃易爆的气体，比如一氧化碳、甲烷等，氧气的缺乏加上不明浓度的有毒有害气体的存在很可能会让疏通下水道的工作人员窒息甚至中毒，更严重的会引起管道爆炸，严重威胁着管道维护人员的安全。城市下水道作为智慧城市物联网的核心环节，下水道的环境监测至关重要；而传感器作为环境监测的基础采集设置，其作用尤为重要。
气敏传感器主要包括光学气体传感器、电化学气体传感器和催化燃烧式传感器等；对于光学气体传感器(如NDIR)来说，当外界环境中粉尘较多时，落尘会降低光学镜面的透光性，进而影响光学传感器正常工作；严重时会导致传感器失效；对于电化学气体传感器来说，如果长期在湿度小于15%RH的环境中使用，传感器内电解液逐渐失水，催化剂慢慢变干，气体催化的效率和离子转移的效率会变低；如果长期在湿度大于85%RH的环境中使用，传感器内部电解液会逐渐吸水，催化剂慢慢被电解液漫过，催化剂很难接触到气体，气体催化的效率会变低；严重时会导致传感器失效；对于催化燃烧式传感器来说，如长期在有硫化氢气体的环境中使用，将会影响传感器的灵敏度，严重时会导致传感器失效。
但是，目前城市下水道的气体检测过程中，气敏传感器一般是直接裸露在外界环境中的；外界复杂恶劣环境严重影响气体传感器的性能，导致气敏传感器的使用寿命缩短。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种气体传感器防护装置及城市地下管网气体检测方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明第一方面提供一种气体传感器防护装置，包括罩设在气体传感器外周的防护罩；
所述防护罩内设置气室腔体，待防护气体传感器设置在所述气室腔体的侧壁；
所述气室腔体开设有供待测气体进出的气体扩散口；
还包括用于打开或关闭所述气体扩散口的开关构件。
进一步地，所述开关构件包括主控制器、启闭装置以及设置在所述防护罩外的液位传感器；所述液位传感器，实时采集城市地下管道的液位高度并传输至所述主控制器；所述主控制器，与所述启闭装置的控制端相连，用于根据所述液位高度驱动所述启闭装置动作，打开或关闭所述气体扩散口。
本发明第二方面提供一种城市地下管网气体检测方法，包括以下步骤：
初始化上述气体传感器防护装置，设置气体扩散口处于关闭状态；气体传感器定时采集城市地下管网中的待测气体浓度；
液位传感器实时采集城市地下管道的液位高度，并传输至主控制器；在打开所述气体扩散口之前，所述主控制器根据所述液位高度判断是否发出开启指令；
若所述液位高度未超过预设液位值，则所述主控制器发出开启指令；所述开关构件接收到所述开启指令后，打开所述气体扩散口；
若所述液位高度超过预设液位值，则所述主控制器不发出开启指令；
所述气体扩散口打开，气体传感器的检测周期结束后，传输检测结果至所述主控制器；所述主控制器接收到所述检测结果后，发出关闭指令；所述开关构件接收到所述关闭指令后，关闭所述气体扩散口。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说：
本发明提供了一种气体传感器防护装置及城市地下管网气体检测方法，该气体传感器防护装置包括罩设在气体传感器外周的防护罩，所述防护罩内设置气室腔体，所述气室腔体开设有供待测气体进出的气体扩散口，还包括用于打开或关闭所述气体扩散口的开关构件；在气体传感器对外界气体采样检测之前，所述开关构件根据所述液位高度判断是否打开气体扩散口；由于本发明当且仅当需对外界气体采样检测时，才打开气体扩散口，采样检测完毕后，立即关闭气体扩散口，从而最大限度地减少了气体传感器与外界环境的接触时间，将外界环境对气体传感器的影响降至最低，保障了气体传感器在复杂恶劣环境中的性能，延长了气体传感器的使用寿命；本发明具有结构简单、控制简便和推广性强的优点。
附图说明
图1和图2是本发明的第一种实施例的结构示意图。
图3和图4是本发明的第二种实施例的结构示意图。
图5和图6是本发明的第三种实施例的结构示意图。
图7是本发明的驱动电路的示意图。
图中：1.防护罩；2.气室腔体；3.电机阀；4.皮膜；5.液位传感器；6.气体传感器；7.驱动电机；71.密封块；8.电动伸缩杆；81.推块。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
一种气体传感器防护装置，如附图1所示，它包括罩设在气体传感器外周的防护罩1；所述防护罩1内设置气室腔体2，待防护气体传感器6设置在所述气室腔体2的侧壁；所述气室腔体2开设有供待测气体进出的气体扩散口，所述气体扩散口对应所述防护罩1的进气口设置；还包括用于打开或关闭所述气体扩散口的开关构件。
本实施例中，所述开关构件包括主控制器、启闭装置以及设置在所述防护罩外的液位传感器5；所述液位传感器5，实时采集城市地下管道的液位高度并传输至所述主控制器；所述主控制器，与所述启闭装置的控制端相连，用于根据所述液位高度驱动所述启闭装置动作，打开或关闭所述气体扩散口。
本实施例中，所述开关构件与所述气体扩散口结合处设置有密封圈，以进一步保证所述气体扩散口的密封性。所述开关构件可以设置在所述气体扩散口上方，或者其他能够打开或者关闭气体扩散口的位置。
在上述气体传感器防护装置的基础上，本发明给出了一种城市地下管网气体检测方法的具体实施方式，所述检测方法包括：
初始化上述气体传感器防护装置，设置气体扩散口处于关闭状态；气体传感器定时采集城市地下管网中的待测气体浓度；
液位传感器实时采集城市地下管道的液位高度，并传输至主控制器；在打开所述气体扩散口之前，所述主控制器根据所述液位高度判断是否发出开启指令；
若所述液位高度未超过预设液位值，则所述主控制器发出开启指令；所述开关构件接收到所述开启指令后，打开所述气体扩散口；
若所述液位高度超过预设液位值，则所述主控制器不发出开启指令；
所述气体扩散口打开，气体传感器的检测周期结束后，传输检测结果至所述主控制器；所述主控制器接收到所述检测结果后，发出关闭指令；所述开关构件接收到所述关闭指令后，关闭所述气体扩散口。
需要说明的是，所述检测方法还执行以下步骤：在气体传感器检测周期内，若所述液位传感器实时采集到的城市地下管道液位高度超过预设阈值，所述主控制器则发出关闭指令；所述开关构件接收到所述关闭指令后，关闭所述气体扩散口。无论任何时候，一旦检测到液位高度高于预设阈值时，所述主控制器则发出关闭指令，所述开关构件接带动所述密封块移动所述气体扩散口处，使得所述气体扩散口关闭并且密封，保证传感器处于良好的工作环境中，延长传感器的使用寿命。
可以理解，关闭气体扩散口时，所述开关构件的移动端移动至所述气体扩散口处，使得所述气体扩散口关闭并且密封；打开气体扩散口时，所述开关构件的移动端分离所述气体扩散口，使得所述气体扩散口开启。当且仅当需对外界气体采样检测时，才打开气体扩散口，采样检测完毕后，立即关闭气体扩散口，从而最大限度地减少了气体传感器与外界环境的接触时间，将外界环境对气体传感器的影响降至最低，保障了气体传感器在复杂恶劣环境中的性能，延长了气体传感器的使用寿命。
实施例2
本实施例给出了一种启闭装置的具体实施方式，如附图1和附图2所示，所述启闭装置采用电机阀3，所述电机阀的皮膜4与所述气体扩散口适配设置。所述电机阀3通过驱动电路与所述主控制器连接。
图1示出了气体传感器防护装置处于关闭状态下的结构示意图，所述电机阀的皮膜4移动至所述气体扩散口处，使得所述气体扩散口关闭并且密封；图2示出了气体传感器防护装置处于开启状态下的结构示意图，所述电机阀的皮膜4与所述气体扩散口分离，使得所述气体扩散口开启。
如附图7所示，所述驱动电路包括三极管P1、三极管P2、三极管N1和三极管N2，所述三极管P1、所述三极管P2、所述三极管N1和所述三极管N2的基极分别与所述主控制器的引脚相连；所述三极管P1和所述三极管P2的发射极分别与电源正极相连，所述三极管N1和所述三极管N2的发射极分别与电源负极相连；所述三极管P1、所述三极管N1的集电极分别与所述电机阀的一控制端相连，所述三极管P2和所述三极管N2的集电极分别与所述电机阀的另一控制端相连。所述驱动电路的控制逻辑如下：
（1）当所述主控制器的引脚P1_Ctrl处为高电平，所述主控制器的引脚P2_Ctrl处为低电平；且所述主控制器的引脚N1_Ctrl处为低电平，所述主控制器的引脚N2_Ctrl为高电平时；所述三极管P1和三极管N2导通，三极管P2和三极管N1不导通；电流回路为：电源正极(VCC)-三极管P1 -电机阀M1-三极管N2-电源负极(GND)；此时电机阀向一个方向转动，假设此时电机阀的转动方向为正向；
（2）当所述主控制器的引脚P1_Ctrl处为低电平，所述主控制器的引脚P2_Ctrl处为高电平；且所述主控制器的引脚N1_Ctrl处为高电平，所述主控制器的引脚N2_Ctrl为低电平时；所述三极管P1和所述三极管N2不导通，所述三极管P2和所述三极管N1导通；电流回路为：电源正极(VCC)-三极管P2-电机阀M1-三极管N1-电源负极(GND)；此时电机阀向另一个方向转动，假设此时电机阀的转动方向为反向。
需要说明的是，严禁使三极管处于以下两种状态：①P1_Ctrl处为高电平(三极管P1导通)且N1_Ctrl处为高电平(三极管N1导通)；②P2_Ctrl处为高电平(三极管P2导通)且N2_Ctrl处为高电平(三极管N2导通)；以免使电源正极和电源负极直通短路。
本实施例中，所述电机阀的作用接收是主控制器发出的开启指令或者关闭指令，根据所述开启指令或者所述关闭指令来打开或者关闭气体扩散口。假设其正转时螺杆拉动皮膜4移动至气室腔体2顶部，打开气体扩散口；其反转时螺杆推动皮膜4移动至气室腔体2底部，关闭气体扩散口。当需对外界环境中的气体进行采样检测时，首先通过液位传感器获得所述防护罩外的液位高度，当液位高度低于气体扩散口时，操作电机阀正转，打开气体扩散口，待气体扩散交互完成后，开始采样检测，采样检测完毕后，操作电机阀反转，关闭气体扩散口。
本实施例中，所述主控制器负责采集液位传感器和气体传感器的输出信号，并负责控制驱动电机的正反转，从而控制气体扩散口的打开/关闭；所述主控制器的型号可以为AT89S52，或者其他能够实现上述功能的单片机。
实施例3
本实施例与实施例2的区别在于：本实施例给出了另一种启闭装置的具体实施方式。如附图3和附图4所示，所述启闭装置包括驱动电机7、传动组件、螺杆和密封块71；所述驱动电机与所述传动组件传动连接，所述传动机构与所述螺杆传动连接，所述螺杆上设置所述密封块71；所述主控制器根据所述液位高度驱动所述驱动电机正转或者反转，以关闭或打开所述气体扩散口。所述密封块71随着螺杆的转动，沿螺杆上下移动，实现所述气体扩散口的开启和关闭。
图3示出了气体传感器防护装置处于关闭状态下的结构示意图，所述启闭装置的密封块71移动至所述气体扩散口处，使得所述气体扩散口关闭并且密封；图4示出了气体传感器防护装置处于开启状态下的结构示意图，所述启闭装置的密封块71与所述气体扩散口分离，使得所述气体扩散口开启。
具体的，所述密封块71与所述气体扩散口适配设置，以保证气体扩散口的密封性。
实施例4
本实施例与实施例2的区别在于：本实施例给出了另一种启闭装置的具体实施方式。如附图5和附图6所示，所述启闭装置可以采用电动伸缩杆8，所述电动伸缩杆8的伸缩端设置推块81；所述主控制器根据所述液位高度驱动所述电动伸缩杆缩回或者伸出，以打开或关闭所述气体扩散口。
可以理解，所述电动伸缩杆的沿预定的行程移动，所述电动伸缩杆的伸缩端伸出，推动所述推块81移动至所述气体扩散口处，使得所述气体扩散口关闭并且密封；所述电动伸缩杆的伸缩端缩回，带动所述推块81与所述气体扩散口分离，使得所述开启气体扩散口开启。
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其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种气体传感器防护装置，其特征在于：包括罩设在气体传感器外周的防护罩；
所述防护罩内设置气室腔体，待防护气体传感器设置在所述气室腔体的侧壁；
所述气室腔体开设有供待测气体进出的气体扩散口；
还包括用于打开或关闭所述气体扩散口的开关构件。
2.根据权利要求1所述的气体传感器防护装置，其特征在于，所述开关构件包括主控制器、启闭装置以及设置在所述防护罩外的液位传感器；
所述液位传感器，实时采集城市地下管道的液位高度并传输至所述主控制器；
所述主控制器，与所述启闭装置的控制端相连，用于根据所述液位高度驱动所述启闭装置动作，打开或关闭所述气体扩散口。
3.根据权利要求2所述的气体传感器防护装置，其特征在于：所述启闭装置采用电机阀，所述电机阀的皮膜与所述气体扩散口适配设置。
4.根据权利要求2所述的气体传感器防护装置，其特征在于：所述启闭装置包括驱动电机、传动组件、螺杆和密封块；所述驱动电机与所述传动组件传动连接，所述传动机构与所述螺杆传动连接，所述螺杆上设置所述密封块。
5.根据权利要求2所述的气体传感器防护装置，其特征在于：所述启闭装置包括电动伸缩杆、以及设置在所述电动伸缩杆的伸缩端的推块。
6.根据权利要求1所述的气体传感器防护装置，其特征在于：所述开关构件与所述气体扩散口结合处设置有密封圈。
7.根据权利要求1所述的气体传感器防护装置，其特征在于：所述开关构件设置在所述气体扩散口上方。
8.一种城市地下管网气体检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
初始化权利要求2-7任一项所述的气体传感器防护装置：设置气体扩散口处于关闭状态；气体传感器定时采集城市地下管网中的待测气体浓度；
液位传感器实时采集城市地下管道的液位高度，并传输至主控制器；在打开所述气体扩散口之前，所述主控制器根据所述液位高度判断是否发出开启指令；
若所述液位高度未超过预设液位值，则所述主控制器发出开启指令；所述开关构件接收到所述开启指令后，打开所述气体扩散口；
若所述液位高度超过预设液位值，则所述主控制器不发出开启指令；
所述气体扩散口打开，气体传感器的检测周期结束后，传输检测结果至所述主控制器；所述主控制器接收到所述检测结果后，发出关闭指令；所述开关构件接收到所述关闭指令后，关闭所述气体扩散口。
9.根据权利要求8所述的城市地下管网气体检测方法：所述检测方法还包括：在气体传感器检测周期内，若所述液位传感器实时采集到的城市地下管道液位高度超过预设阈值，所述主控制器则发出关闭指令；所述开关构件接收到所述关闭指令后，关闭所述气体扩散口。
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2019
- 2019-09-06 CN CN201910842479.6A patent/CN110441483A/zh active Pending
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