CN110487963A - 一种基于物联网的高校实验室危化气体检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于物联网的高校实验室危化气体检测方法及装置，通过部署基于物联网技术的各类数据采集节点，实时进行气体数据采集以及图像数据采集，并上传至综合管理平台，从而根据危化气体发生位置及相关参数信息给出最优疏散路径，并通过语音播报或者向手机终端APP发送短信等形式通知实验室人员及时疏散，从而到提前发现、提前预防、提前处理，以达到事件处理最理想化，最大程度上避免人员受到伤害以及财产损失。
Description
技术领域
本发明属于气体检测技术领域，尤其涉及一种基于物联网的高校实验室危化气体检测装置。
背景技术
高校实验室是进行实验教学和开展科学研究的基地,是对学生实施综合素质教育、人才培养和科技创新的重要课堂,特别是理工科专业，如化工、化学、材料等专业，这类实验室最危险、最复杂、管理最困难，稍有不甚容易出现爆炸、火灾、有毒气体释放等危险。实验室配套的安全保障设施的建设变得尤为重要，其中包括对实验室气体环境中危险气体的监测。而大部分危险气体都无色无味,使人不易察觉，这就需要基于物联网技术的危化气体环境监测系统来保障环境的安全。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题，提出了一种基于物联网的高校实验室危化气体检测方法及装置，通过前沿的科技技术手段与人防和教育想结合，做到提前发现、提前预防、提前处理，以达到事件处理最理想化，最大程度上避免人员受到伤害及伤亡。
根据本发明的一实施例，本发明提出了一种基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1.在高校实验室中部署基于物联网的危化气体检测节点、气体净化排放节点以及监控节点网络；
步骤S2.将所述气体检测节点实时采集的气体数据以及监控节点采集的监测数据通过无线网络实时传输至综合管理平台，所述综合管理平台综合分析所述气体数据，判断是否出现危化气体产生，若有，则发出警报，并且基于所述监测数据确定出所述危化气体产生的位置以及扩散趋势路径；
步骤S3.基于位置、扩散趋势路径以及控制气体净化排放节点，采取相应的策略消除危化气体造成的危险。
优选的，所述步骤S1具体包括，在每间与危化相关的实训室、存放危化物品的存储间、实训室外部疏散通道和实训室净化设备处部署多个气体传感器检测仪、净化排放装置以及图像采集模块，其中，多个气体传感器检测仪、净化排放装置以及图像采集模块分别组建成检测节点网络、净化排放节点网络以及图像采集监控节点网络。
优选的，所述气体包括一氧化碳、氨气、甲醛、二氧化硫、氯气、氢气、甲烷、甲苯、甲醇、笨。
优选的，所述步骤S2具体包括，
步骤S21.所述气体传感器检测仪以及所述图像采集模块启动数据采集模式并进行不同类型的数据采集；
步骤S22.通过无线网络模块将采集的不同类型数据传输至综合管理平台，所述综合管理平台接收到数据后对数据进行分类，并分别将气体数据输入到气体数据分析模块，与该气体数据所对应的图像数据输入到图像分析模块中；
步骤S23.所述气体数据分析模块分析检测到的气体数据是否满足一安全阈值范围，如果超过安全阈值则报警，同时启动图像数据分析模块，分析与当前超过安全阈值的气体对应的图像数据，通过图像数据判断超过安全阈值的气体所在的位置，并根据第一场景图像采集模块实时采集的图像数据计算出气体扩散趋势路径。
优选的，所述气体扩散趋势路径计算方式为，以当前检测超过安全阈值气体的第一气体检测仪所在位置为圆心，以再次检测到该超过安全阈值气体的第二气体检测仪所在位置与第一气体检测仪之间的距离为半径，形成一圆形区域，并以第三次检测超过安全阈值气体的第三气体检测仪所在位置与第二气体检测仪的方向为扩散方向，从而确定出气体扩散路径。
优选的，所述步骤S3具体包括，
步骤S31.基于所述危化气体产生的位置以及确定出的气体扩散路径，所述综合管理平台启动与气体产生位置以及扩散路径所在位置的气体净化排放节点进行气体净化；
步骤S32.基于第二场景图像采集模块实时判断当前危化气体产生的位置是否有人员，如果有，则基于危化气体产生的位置、气体扩散路径以及第三场景图像采集模块判断出当前位置处的外部疏散通道选择方案，通过语音播报的方式提示人员通过一疏散通道疏散。
优选的，所述步骤S31之前，还包括启动报警模块，以提示产生危化气体的位置。
优选的，所述步骤S32中还包括通过综合管理平台向人员手机终端发送报警信息、危化气体产生位置信息以及疏散路径信息。
根据本发明的一实施例，本发明还提出了一种基于物联网的高校实验室危化气体检测装置，所述检测装置包括：
综合管理平台，用于通过无线通信模块实时与气体检测节点、监控节点网络进行数据交互，并根据检测到的数据控制气体净化排放节点工作，控制报警模块进行报警以及通过语音播报模块播报危险事件、疏散通道路径，向用户手机终端发送疏散路径信息；
气体检测节点，包括多个气体传感器检测仪，用于实时检测是否有危化气体产生，并通过无线传输模块将采集的数据传输至综合管理平台；
监控节点，包括多个场景图像采集模块，第一场景采集模块用于采集危化气体产生位置信息，第二场景采集模块用于采集当前位置是否有人员存在，第三场景采集模块用于采集疏散通道数据信息；
气体净化排放节点，包括多个气体净化装置，在接收到综合管理平台的控制指令后，启动进入工作状态，以进行气体净化排放。
本发明专利方案解决对高校实验室的危化气体进行24小时全天候检测与分析，实现数据的实时分级上报、气体安全健康问题的实时警报，保证实验人员的安全与健康。同时，一旦发生危险，管理人员可以通过手机App实时地查看事故状况，系统会提供专业的紧急措施和处置建议，最大限度的降低气体泄漏事故发生后导致的危害。
附图说明
图1是本发明提出的基于物联网的高校实验室危化气体检测方法流程图；
图2是本发明提出的基于物联网的高校实验室危化气体检测装置框架图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
物联网传感器技术、无线通信技术、视频图像采集技术和数据处理进行深度融合、形成联动及处理机制，保护实验人员的人身安全，帮助管理人员利用信息化手段监管实验室危险气体，确保环境安全。
物联网技术的发展使得物与物之间有效的联系起来，无论任何时间任何地点都可以进行数据交互，真正的实现智能化。随着科技的发展，高校实验室的建设规格也日趋严格，然而危化气体还是仍有泄露危险，因此，如何通过物联网技术实现危化气体泄露的检测以及处理成为本发明所解决的技术问题。在本发明中，危化气体包括了一氧化碳、氨气、甲醛、二氧化硫、氯气、氢气、甲烷、甲苯、甲醇、笨、等气体。
具体来说，如图1所示，本发明提出了一种基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，该方法包括了如下步骤：
步骤S1.在高校实验室中部署基于物联网的危化气体检测节点、气体净化排放节点以及监控节点网络；
步骤S2.将所述气体检测节点实时采集的气体数据以及监控节点采集的监测数据通过无线网络实时传输至综合管理平台，所述综合管理平台综合分析所述气体数据，判断是否出现危化气体产生，若有，则发出警报，并且基于所述监测数据确定出所述危化气体产生的位置以及扩散趋势路径；
步骤S3.基于位置、扩散趋势路径以及控制气体净化排放节点，采取相应的策略消除危化气体造成的危险。
根据本发明的实施例，接下来针对上述步骤作出如下具体的阐述。
基于物联网技术的高校实验室危化气体检测的重要步骤就是构建基于物联网的检测网络，部署网络节点，包括了数据采集节点的部署，视频图像采集节点的部署以及净化气体节点的部署，具体来说，在每间与危化相关的实训室、存放危化物品的存储间、实训室外部疏散通道和实训室净化设备处部署多个气体传感器检测仪、净化排放装置以及图像采集模块，其中，多个气体传感器检测仪、净化排放装置以及图像采集模块分别组建成检测节点网络、净化排放节点网络以及图像采集监控节点网络。
在本发明中，为了更好的定位及实时观察到危化气体发生位置及实时状态信息，同一个区域内的气体传感器检测仪以及图像采集模块还分别与一无线通信模块连接，该无线通信模块所起的作用为，将该区域内的气体传感器检测仪检测到的气体数据信息与图像采集模块采集的图像数据相关联，在与综合管理平台进行数据传输时，会将该无线通信模块的地址信息、气体数据信息以及图像数据形成一数据包，综合管理平台接收到该数据包时，拆分数据包，并且定位至无线通信模块位置，当前位置采集的气体数据信息以及图像数据，从而使得危化气体检测过程中实时定位、高效视频图像查看。
在本发明中，无线通信模块可以采用基于Zigbee协议的通信传输协议也可以采用其他协议进行数据传输。
通过设置网络节点实现数据的采集以及监控，无线通信模块将采集的气体数据以及视频图像数据上传至综合管理平台中，开始对数据进行分析处理，具体来说，包括如下步骤：
步骤S21.所述气体传感器检测仪以及所述图像采集模块启动数据采集模式并进行不同类型的数据采集；
步骤S22.通过无线网络模块将采集的不同类型数据传输至综合管理平台，所述综合管理平台接收到数据后对数据进行分类，并分别将气体数据输入到气体数据分析模块，与该气体数据所对应的图像数据输入到图像分析模块中；
步骤S23.所述气体数据分析模块分析检测到的气体数据是否满足一安全阈值范围，如果超过安全阈值则报警，同时启动图像数据分析模块，分析与当前超过安全阈值的气体对应的图像数据，通过图像数据判断超过安全阈值的气体所在的位置，并根据第一场景图像采集模块实时采集的图像数据计算出气体扩散趋势路径。
所述气体扩散趋势路径计算方式为，以当前检测超过安全阈值气体的第一气体检测仪所在位置为圆心，以再次检测到该超过安全阈值气体的第二气体检测仪所在位置与第一气体检测仪之间的距离为半径，形成一圆形区域，并以第三次检测超过安全阈值气体的第三气体检测仪所在位置与第二气体检测仪的方向为扩散方向，从而确定出气体扩散路径。
在本发明中，综合管理平台对各类数据进行分析处理时是为了达到这样的目的，一方面对于危化气体的检测，判断是否产生危化气体，如果没有产生危化气体，则只是记录当前数据，作为参考，在本发明中，设置的是安全阈值，这是一个区间范围，并不是气体完全没有，有些气体危害几乎没有，而且也没有达到安全阈值，则不需要进行处理，但是这类数据具有一定的参考价值，在后续产生的危化气体中可以作为危化气体产生的原因以及处理提供帮助，因此，在本发明中，会实时记录这些气体数据，但是不会再进入针对该气体位置的第一场景图像采集模块出发过程。这就是步骤S3所要阐述的内容，如果发生危化气体且超过安全阈值，则需要采取相应的措施进行处理，具体如下：
步骤S31.基于所述危化气体产生的位置以及确定出的气体扩散路径，所述综合管理平台启动与气体产生位置以及扩散路径所在位置的气体净化排放节点进行气体净化；
步骤S32.基于第二场景图像采集模块实时判断当前危化气体产生的位置是否有人员，如果有，则基于危化气体产生的位置、气体扩散路径以及第三场景图像采集模块判断出当前位置处的外部疏散通道选择方案，通过语音播报的方式提示人员通过一疏散通道疏散。
所述步骤S31之前，还包括启动报警模块，以提示产生危化气体的位置。
所述步骤S32中还包括通过综合管理平台向人员手机终端发送报警信息、危化气体产生位置信息以及疏散路径信息。
通过本步骤的记载，当产生危化气体时，综合管理平台一方面会报警以提示在实验室中的人员需要及时疏散，启动气体净化排放装置，及时对危化气体进行处理，同时，通过语音播报模块根据计算出来的疏散路径向实验室中的人员进行路径疏散，在本发明中，综合管理平台还可以通过短信或者APP的形式向实验室中人员的手机终端发送信息以保证人员及时疏散。在产生气体报警时，会根据实际需要是直接校内消防人员处理还是请求消防队协助处理，这里不是本发明所需要保护的内容，在本发明中主要是提供气体产生位置、气体浓度信息从而作为后续处理的参考依据，并通过视频图像实时观察到发生事故位置的实时状态。
根据本发明的又一实施例，如图2所示，本发明还提出了一种基于物联网的高校实验室危化气体检测装置，所述检测装置包括：
综合管理平台，用于通过无线通信模块实时与气体检测节点、监控节点网络进行数据交互，并根据检测到的数据控制气体净化排放节点工作，控制报警模块进行报警以及通过语音播报模块播报危险事件、疏散通道路径，向用户手机终端发送疏散路径信息；
气体检测节点，包括多个气体传感器检测仪，用于实时检测是否有危化气体产生，并通过无线传输模块将采集的数据传输至综合管理平台；
监控节点，包括多个场景图像采集模块，第一场景采集模块用于采集危化气体产生位置信息，第二场景采集模块用于采集当前位置是否有人员存在，第三场景采集模块用于采集疏散通道数据信息；
气体净化排放节点，包括多个气体净化装置，在接收到综合管理平台的控制指令后，启动进入工作状态，以进行气体净化排放。
本发明专利方案解决对高校实验室的危化气体进行24小时全天候检测与分析，实现数据的实时分级上报、气体安全健康问题的实时警报，保证实验人员的安全与健康。同时，一旦发生危险，管理人员可以通过手机App实时地查看事故状况，系统会提供专业的紧急措施和处置建议，最大限度的降低气体泄漏事故发生后导致的危害。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1.在高校实验室中部署基于物联网的危化气体检测节点、气体净化排放节点以及监控节点网络；
步骤S2.将所述气体检测节点实时采集的气体数据以及监控节点采集的监测数据通过无线网络实时传输至综合管理平台，所述综合管理平台综合分析所述气体数据，判断是否出现危化气体产生，若有，则发出警报，并且基于所述监测数据确定出所述危化气体产生的位置以及扩散趋势路径；
步骤S3.基于位置、扩散趋势路径以及控制气体净化排放节点，采取相应的策略消除危化气体造成的危险。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括，在每间与危化相关的实训室、存放危化物品的存储间、实训室外部疏散通道和实训室净化设备处部署多个气体传感器检测仪、净化排放装置以及图像采集模块，其中，多个气体传感器检测仪、净化排放装置以及图像采集模块分别组建成检测节点网络、净化排放节点网络以及图像采集监控节点网络。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，其特征在于，所述气体包括一氧化碳、氨气、甲醛、二氧化硫、氯气、氢气、甲烷、甲苯、甲醇、笨。
4.根据权利要求2所述的基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括，
步骤S21.所述气体传感器检测仪以及所述图像采集模块启动数据采集模式并进行不同类型的数据采集；
步骤S22.通过无线网络模块将采集的不同类型数据传输至综合管理平台，所述综合管理平台接收到数据后对数据进行分类，并分别将气体数据输入到气体数据分析模块，与该气体数据所对应的图像数据输入到图像分析模块中；
步骤S23.所述气体数据分析模块分析检测到的气体数据是否满足一安全阈值范围，如果超过安全阈值则报警，同时启动图像数据分析模块，分析与当前超过安全阈值的气体对应的图像数据，通过图像数据判断超过安全阈值的气体所在的位置，并根据第一场景图像采集模块实时采集的图像数据计算出气体扩散趋势路径。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，其特征在于，所述气体扩散趋势路径计算方式为，以当前检测超过安全阈值气体的第一气体检测仪所在位置为圆心，以再次检测到该超过安全阈值气体的第二气体检测仪所在位置与第一气体检测仪之间的距离为半径，形成一圆形区域，并以第三次检测超过安全阈值气体的第三气体检测仪所在位置与第二气体检测仪的方向为扩散方向，从而确定出气体扩散路径。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括，
步骤S31.基于所述危化气体产生的位置以及确定出的气体扩散路径，所述综合管理平台启动与气体产生位置以及扩散路径所在位置的气体净化排放节点进行气体净化；
步骤S32.基于第二场景图像采集模块实时判断当前危化气体产生的位置是否有人员，如果有，则基于危化气体产生的位置、气体扩散路径以及第三场景图像采集模块判断出当前位置处的外部疏散通道选择方案，通过语音播报的方式提示人员通过一疏散通道疏散。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，其特征在于，所述步骤S31之前，还包括启动报警模块，以提示产生危化气体的位置。
8.根据权利要求6所述的基于物联网的高校实验室危化气体检测方法，其特征在于，所述步骤S32中还包括通过综合管理平台向人员手机终端发送报警信息、危化气体产生位置信息以及疏散路径信息。
9.一种基于物联网的高校实验室危化气体检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：
综合管理平台，用于通过无线通信模块实时与气体检测节点、监控节点网络进行数据交互，并根据检测到的数据控制气体净化排放节点工作，控制报警模块进行报警以及通过语音播报模块播报危险事件、疏散通道路径，向用户手机终端发送疏散路径信息；
气体检测节点，包括多个气体传感器检测仪，用于实时检测是否有危化气体产生，并通过无线传输模块将采集的数据传输至综合管理平台；
监控节点，包括多个场景图像采集模块，第一场景采集模块用于采集危化气体产生位置信息，第二场景采集模块用于采集当前位置是否有人员存在，第三场景采集模块用于采集疏散通道数据信息；
气体净化排放节点，包括多个气体净化装置，在接收到综合管理平台的控制指令后，启动进入工作状态，以进行气体净化排放。
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