CN110658306A - 气体检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体检测系统的各个方面。作为一个示例，这些方面可包括主设备和与所述主控制器设备以可通信方式连接的一个或多个从传感器设备。所述一个或多个从传感器设备可被配置为分别检测一种或多种类型的气体以生成检测结果、将所述检测结果转换为检测信号，以及将所述检测信号发送至所述主控制器设备。所述主控制器设备可被配置为接收所述检测信号、基于所述检测信号生成检测报告，以及将所述检测报告发送至一个或多个外部设备。

Description

气体检测系统

技术领域

本公开涉及气体检测技术，尤其涉及一种气体检测系统。

背景技术

传统方式检测有害气体可在单个独立设备中来实施，该独立设备包括分别被配置为检测多种类型的气体的多个气体传感器。多个气体传感器通常由独立设备中的主控制器来控制。

然而，当用户需要检测新类型的气体时，这种独立设备不易扩展，这是因为气体传感器是预先安装在内部的。另外，经常会将气体检测系统带到现场工作。优选地将限制该系统的重量和大小。由于重量上的限制，所以气体传感器的数量也得到限制。

此外，当预安装了气体传感器时，气体检测系统必须包括控制模块、数据处理器、通信模块、电源等。在成本方面，如果用户仅将气体检测系统用于一种类型的气体，则不希望包括所有部件。由于在即使其中一个气体传感器发生故障的情况下整个系统也可能需要维修，所以气体检测系统的维护成本也相对较高。

发明内容

以下呈现了一个或多个方面的简要概述，以便提供对这些方面的基本理解。

本发明内容不是对所有预期方面的广泛概述，并既不旨在标识所有方面的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

本发明公开的一个示例性方面提供一种示例性气体检测系统。该示例性气体检测系统可包括主控制器设备和与所述主控制器设备以可通信方式连接的一个或多个从传感器设备。所述一个或多个从传感器设备分别检测一种或多种类型的气体以生成检测结果、将所述检测结果转换为检测信号，以及将所述检测信号发送至所述主控制器设备。所述主控制器设备在接收到所述检测信号时可基于所述检测信号生成检测报告，以及将所述检测报告发送至一个或多个外部设备。

本发明公开的另一个示例性方面提供一种用于气体检测的示例性方法。该示例性方法可包括：分别通过一个或多个从传感器设备来检测一种或多种类型的气体以产生检测结果，其中所述一个或多个从传感器设备散布至一个或多个位置；通过所述一个或多个从传感器设备来将所述检测结果转换为检测信号；通过所述一个或多个从传感器设备来将所述检测信号发送至主控制器设备，所述主控制器设备无线连接至所述一个或多个从传感器设备；基于所述接收的检测信号通过所述主控制器设备来生成检测报告；以及通过所述主控制器设备来将所述检测报告发送至一个或多个外部设备。为了完成上述和相关目的，在充分描述并在权利要求中特别指出之后，一个或多个方面包括本发明的部件。以下描述和附图详细阐述了一个或多个方面的某些说明性部件。然而，这些部件仅指示可采用各个方面的原理的各种方式中的一些部件，且该描述旨在包括所有这些方面及其等同物。

附图说明

在下文中将结合附图描述所公开的方面，提供附图是为了说明而不是限制所公开的方面，其中相同的名称表示相同的元素，其中：

图1示出了根据本发明公开的示例性气体检测系统；

图2示出了根据本发明公开的示例性气体检测系统中的示例性从传感器设备；

图3示出了根据本发明公开的示例性气体检测系统中的示例性主控制器设备；

图4示出了根据本发明公开设置的示例性气体检测系统；以及

图5示出了根据本发明公开的用于气体检测的示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述各个方面。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个方面的透彻理解。然而，显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践这些方面。

在本发明公开中，“包含”和“包括”一词及其衍生词意味着包含而不是限制；术语“或”，也是包含性的，是指和/或。

在本说明书中，用于说明本公开的原理的以下各种实施例仅用于说明目的，因此不应被理解为以任何方式限制本公开的范围。以下结合附图的描述是为了便于彻底理解由权利要求及其等同物限定的本公开的说明性实施例。在以下描述中存在具体细节以便于理解。然而，这些细节仅出于说明目的。因此，本领域技术人员应理解，在不超出本发明的范围和精神的情况下，可对本说明书中所示的实施例进行各种变更和修改。另外，为了清楚和简洁起见，未说明一些已知的功能和结构。除此之外，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的功能和操作。

本发明后面所述的气体检测系统可包括主控制器设备和与所述主控制器设备以可通信方式连接的一个或多个从传感器设备。该从传感器设备可被分别配置为检测一种或多种类型的气体并生成检测结果。该检测结果可被发送到主控制器设备，且主控制器设备可基于该检测结果来生成检测报告。在一些示例中，从传感器设备可散布在不同的位置，例如通过无人机散布，并与主控制器设备进行无线通信。即可根据无线通讯协议(例如，3G、4G、LTE、蓝牙、Wi-Fi等)来将检测结果无线发送至主控制器设备。

在一些其他示例中，从传感器设备可物理连接至主控制器设备。在这些示例中，可通过通信接口将检测结果发送至主控制器设备。

由于从传感器设备中的每个从传感器设备被配置为检测一种类型的气体，所以用户仅可基于用户计划要检测的气体类型来简单地选择从传感器设备中一个或多个传感器设备。例如，在家庭安全测试情况下，用户可选择被配置为分别检测一氧化碳和天然气的从传感器设备，并忽略其他从传感器设备，使得可减少整个系统的重量和功耗。类似地，需要的时候，用户仅可添加其他被配置为检测新类型的气体的从传感器设备。当从传感器设备中的一个从传感器设备出现故障时，用户仅可将该从传感器设备更换为可运转的从传感器设备。因此，当一个从传感器设备出现故障时，没必要检查和修理整个系统。

图1示出了根据本发明公开的示例性气体检测系统100。如图所示，示例性气体检测系统100可包括主控制器设备102和一个或多个从传感器设备，例如104A、104B、104C、104D等(统称为“从传感器设备104”)。如图4所示，从传感器设备104可与主控制器设备102组合，并还可进行拆卸以散布在一个或多个不同位置。

如图所示，从传感器设备104可散布在不同的位置同时可与主控制器设备102进行通信地连接，使得气体检测系统100可检测不同位置处的一种或多种类型的气体。主控制器设备102可根据一个或多个无线通信协议(例如，蓝牙、WLAN、Zigbee、3G、4G、5G等)与用户设备101进行通信地连接。

在从用户设备101接收检测指令时，主控制器设备102可被配置为确定从传感器设备104的序列，以启动相应类型的气体的测量。例如，主控制器设备102可确定从传感器设备104A是第一个启动测量的并确定从传感器设备104B、104C和104D是按顺序启动测量的。基于该序列，主控制器设备102可被配置为按顺序将启动指令发送至相应的从传感器设备104。即当主控制器设备102从之前发送的启动指令中接收到检测结果时，主控制器设备102可将启动指令发送至从传感器设备。替代地，主控制器设备102可被配置为发送包括预定启动时间点的启动指令。例如，启动指令可分别包括每个从传感器设备应启动测量的时间，例如，从传感器设备104A在上午10:00启动测量，从传感器设备104B在上午10:03启动测量，从传感器设备104C在上午10:08启动测量，从传感器设备104D在上午10:11启动测量。

当从传感器设备104接收到启动指令时，从传感器设备104可被配置为分别检测一种或多种类型的气体。例如，从传感器设备104A可被配置为检测一氧化碳；从传感器设备104B可被配置为检测苯；从传感器装置104C可被配置为检测甲苯；且从传感器设备104D可被配置为检测臭氧。此外，从传感器设备104可被配置为将检测结果转换为检测信号并将检测信号发送回主控制器设备102。

主控制器设备102可被配置为对来自传感器设备104的检测结果进行积分，并生成包括检测结果的检测报告。示例性检测报告可包括检测结果，例如“一氧化碳1％；苯3.4％；甲苯4％；臭氧4.21％”。然后，检测报告可由主控制器设备102经由上述无线通信协议发送到用户设备101。

图2示出了根据本发明公开的示例性气体检测系统中的示例性从传感器设备104A。其他从传感器设备104可包括与示例性从传感器设备104A中的那些特征类似的特征，如下所述。如图所示，示例性从传感器设备104A可包括限定空气路径的空气进口202和空气出口204。当从传感器设备104彼此附接时，来自空气出口204的空气可被吸入空气进口中，如图4所示。从传感器设备104A还可包括一个或多个气闸，该一个或多个气闸连接至空气进口202和空气出口204，以在从传感器设备104彼此附接时密封空气路径。在一些示例中，从传感器设备104A可包括空气泵218，以使空气通过空气入口和空气出口循环进出。

从传感器设备104A还可包括通信接口208A和通信接口208B(统称为“通信接口208”)，这些通信接口在从传感器设备104彼此附接或与主控制器设备102附接时用于与其他从传感器设备直接进行有线通信。通信接口208可被配置为根据一个或多个通信协议(例如，RS-485)来发送和接收数据。在一些示例中，从传感器设备104A还可包括气体传感器210，该气体传感器被配置为检测或测量一种类型的气体。例如，气体传感器210可被配置为检测或测量一氧化碳、苯、甲苯和臭氧中的一种。气体传感器210可生成数字格式或模拟格式的检测结果。从传感器设备104A还可包括模数AD转换器212，该AD转换器被配置为将由气体传感器生成的模拟结果转换成数字格式，例如检测信号。检测结果和接收的启动指令可存储在存储器214中。存储器214可被配置为进一步存储与从传感器设备104A相关的唯一标识(ID)。该唯一ID还可包括气体传感器的类型(例如，一氧化碳传感器)、测量目标(例如，一氧化碳)、起始时间点(例如，上午10:00)、以及预定测量序列中的位置(例如，首先进行测量)。存储器214还可存储气体传感器的当前状态(例如，正常工作或故障)、最近校准的时间点，以及一个或多个测量结果。

另外，从传感器设备104A还可包括无线通信模块216，该无线通信模块被配置为从主控制器设备102接收指令并根据上述无线通信协议(例如，蓝牙、WLAN、Zigbee、3G、4G、5G等)将检测信号发送至主控制器设备102。在一个示例中，从传感器设备104A还可包括地理定位确定器220，例如全球定位系统GPS模块。地理定位确定器220可被配置为从卫星接收信息并计算从传感器设备104A的地理定位。可在接收启动指令之前将地理定位发送到主控制器设备102。换句话说，由于主控制器设备102可在发送出启动指令前接收相应的从传感器设备104的地理定位，所以主控制器设备102基于地理定位来确定从传感器设备104的序列以启动测量。

图3示出了根据本发明公开的示例性气体检测系统中的示例性主控制器设备102。如图所示，主控制器设备102可使用与从传感器设备104类似的结构来实现，并可包括与与从传感器设备104的特征类似的特征，使得主控制器设备102可物理地附接至从传感器设备104，如图4所示。例如，主控制器设备102可类似地包括空气进口302和空气出口304以形成空气路径，使得来自从传感器设备的空气出口204的空气可穿过主控制器设备302中的空气路径。主控制器设备102中还可包括气闸306，以密封主控制器设备102和从传感器设备104中的一个从传感器设备之间的空气路径。另外，主控制器设备102可包括通信接口308A和通信接口308B(统称为“通信接口308”)，用于直接与从传感器设备104进行有线通信。类似地，通信接口308可被配置为根据一个或多个通信协议(例如，RS-485)来发送和接收数据。

此外，主控制器设备102可包括微处理器310，该微处理器被配置为生成指令和控制数据访问。更详细地，微处理器310可包括功率控制器312，该功率控制器被配置为控制主控制器设备102的功率，其中包括接通和断开主控制器设备102。微处理器310还可包括从设备检测器312，该从设备检测器被配置为检测和区分从传感器设备104。例如，当从传感器设备104与主控制器设备102进行通信连接时，主控制器设备102可从从传感器设备104接收唯一ID和对应的地理定位。因此，从设备检测器314可识别从传感器设备104。微处理器310还可包括检测管理器316，该检测管理器被配置为确定从传感器设备104的序列以启动相应类型的气体的测量。此外，检测管理器316可被配置为校准连接的从传感器设备104并存储与校准相关的数据，比如误差历史。检测管理器316还可被配置为组合从从传感器设备104接收的检测结果并基于该检测结果来生成检测报告。主控制器设备102还可包括电源318，例如，充电或非充电电池。

类似于从传感器设备104，主控制器设备102可包括存储器320、无线通信模块322和空气泵324。存储器320可被配置为存储从从传感器设备104接收的检测结果。无线通信模块322可被配置为将启动指令发送至从传感器设备104、接收从传感器设备104的检测结果和唯一ID，以及将生成的检测报告发送至用户设备101。空气泵可被配置为将空气从空气进口302循环至空气出口304。

图4示出了根据本发明公开设置的示例性气体检测系统。如图所示，主控制器设备102可直接与一个或多个从传感器设备104耦合，例如与从传感器设备104A、104B和104C耦合，如图所示。在一些示例中，可对准由主控制器设备102和从传感器设备104形成的空气路径，使得可使吸入从传感器设备104C的空气进口中的空气可通过主控制器设备102的空气出口304而循环出去。在主控制器设备102部包括空气进口和空气出口的至少一些示例中，可将主控制器设备102定位成使得主控制器设备不会阻挡住由从传感器设备104形成的空气路径。

在图4所示的示例中，通信接口308B可与从传感器设备104A的通信接口208A进行通信地耦合。在该示例中，从传感器设备104的检测结果可通过相应的通信接口208和通信接口308发送至主控制器设备102。例如，由从传感器设备104C生成的检测结果可通过通信接口208、通过从传感器设备104B和104A发送至主控制器设备102。

在从传感器设备104A、104B、104C中的任何一个从传感器设备出现故障的情况下，用户可将故障的从传感器设备更换为运转的从传感器设备，该运转的从传感器设备被配置为检测相同类型的气体，例如更换为从传感器设备104E，使得可简化整个系统的维护。

图5示出了根据本发明公开的用于气体检测的示例性方法500的流程图。示例性方法500中包括的操作可通过根据图1-4中所述的部件来执行。

在方框502处，示例性方法500可包括：通过一个或多个从传感器设备来分布检测一种或多种类型的气体以生成检测结果。例如，从传感器设备104可被配置为分别检测一种或多种类型的气体。例如，从传感器设备104A可被配置为检测一氧化碳；从传感器设备104B可被配置为检测苯；从传感器装置104C可被配置为检测甲苯；且从传感器设备104D可被配置为检测臭氧。一个或多个从传感器设备104可与主控制器设备组合，并可进行拆卸以散布在一个或多个不同位置。

在方框504处，示例性方法500可包括：通过一个或多个从传感器设备来将所述检测结果转换为检测信号。例如，从传感器设备104A的AD转换器212可被配置为将由气体传感器生成的模拟检测结果转换为数字格式，例如检测信号。

在方框506处，示例性方法500可包括：通过一个或多个从传感器设备来将检测信号发送至主控制器设备，该主控制器设备无线连接至一个或多个从传感器设备。例如，从传感器设备104A的无线通信模块216可被配置为根据上述无线通信协议(例如，蓝牙、WLAN、Zigbee、3G、4G、5G等)将检测信号发送至主控制器设备102。

在方框508处，示例性方法500可包括：通过主控制器设备来接收检测信号。例如，主控制器设备102的无线通信模块322可被配置为将启动指令发送至从传感器设备104、接收从传感器设备104的检测结果和唯一ID。

在方框510处，示例性方法500可包括：基于接收的检测信号通过主控制器设备来生成检测报告。例如，检测管理器316可被配置为组合从从传感器设备104接收的检测结果并基于该检测结果来生成检测报告。

在方框512处，示例性方法500可包括：通过主控制器设备来将检测报告发送至一个或多个外部设备。例如，主控制器设备102的无线通信模块322可被配置为将生成的检测报告发送至用户设备101。

应了解，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的说明。基于设计偏好，应理解，可重新排列过程中的步骤的特定顺序或层次。此外，可组合或省略一些步骤。所附方法权利要求以样本顺序呈现各个步骤的元素，并不意味着限于所呈现的特定顺序或层次。

提供先前的描述是为了使本领域技术人员能够实践本发明中所描述的各种方面。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改是显而易见的，并且本发明定义的一般原理可应用于其他方面。因此，权利要求不旨在限于本发明所示的方面，而是与符合语言权利要求的全部范围相一致，其中除非特别说明，否则对单数元素的引用并不意味着“一个且仅一个”，而是“一个或多个”。除非另外特别说明，否则术语“一些”是指一个或多个。本发明所述的各个方面的元件的所有结构和功能等同物是本领域普通技术人员已知的或后来已知的，这些元件通过引用明确地并入本发明，并旨在由权利要求书涵盖。此外，本文所公开的内容并非旨在致力于大众，无论这些公开内容是否在权利要求中明确地陈述。除非使用短语“用于......的手段”明确地叙述该要素，否则要求元素不应被解释为手段加功能。

此外，术语“或”旨在表示包含性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有说明或从上下文中清楚，否则短语“X使用A或B”旨在表示任何自然的包含性排列。也就是说，以下任何一种情况都满足短语“X使用A或B”：X使用A；X使用B；或X同时使用A和B。另外，除非另有说明，否则本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”和“一个”通常应理解为表示“一个或多个”，或从上下文中清楚地看到是针对单数形式的。

Claims (20)

1.一种气体检测系统，其特征在于，所述气体检测系统包括：

主控制器设备，以及

一个或多个从传感器设备，所述一个或多个从传感器设备与所述主控制器设备以可通信方式连接，

其中所述一个或多个从传感器设备可与所述主控制器设备组合并可拆卸以便散布；

其中所述一个或多个从传感器设备被配置为：

分别检测一种或多种类型的气体以生成检测结果，

将所述检测结果转换为检测信号，

将所述检测信号发送至所述主控制器设备，以及

其中所述主控制器设备被配置为：

接收所述检测信号，

基于所述检测信号生成检测报告，以及

将所述检测报告发送至一个或多个外部设备。

2.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备散布在一个或多个位置并无线连接至所述主控制器设备。

3.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备位于与所述主控制器设备相同的位置，并经由硬件接口与所述主控制器设备物理地组合。

4.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备包括气体传感器，所述气体传感器被配置为测量所述一种或多种类型的气体中的一种类型的气体。

5.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备包括模数(AD)转换器，所述AD转换器被配置为将所述检测结果转换为所述检测信号。

6.根据权利要求4所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备包括存储器，所述存储器被配置为存储与所述从传感器设备相关的唯一标识(ID)。

7.根据权利要求6所述的气体检测系统，其特征在于，所述唯一ID包括所述气体传感器的类型、测量目标、起始时间点和预定测量序列中的位置。

8.根据权利要求6所述的气体检测系统，其特征在于，所述存储器还被配置为存储所述气体传感器的当前状态、最近校准的时间点和一个或多个测量结果。

9.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备包括根据一个或多个通信协议的通信接口。

10.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备包括：

空气进口和空气出口，所述空气进口和空气出口限定空气路径，以及

一个或多个气闸，所述一个或多个气闸被配置为在所述一个或多个从传感器设备彼此物理连接时密封所述空气路径。

11.根据权利要求10所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备包括空气泵，以使空气通过所述空气入口和所述空气出口循环进出。

12.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备包括地理定位确定器，所述地理定位确定器被配置为确定所述从传感器设备的地理定位。

13.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述主控制器设备被配置为确定所述一个或多个从传感器设备的序列以启动测量。

14.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述主控制器设备包括：

空气进口和空气出口，

一个或多个气闸，所述一个或多个气闸用以在所述主控制器设备物理连接至所述一个或多个从传感器设备中的一个从传感器设备时密封由所述空气进口和所述空气出口限定的空气路径，以及

空气泵，所述空气泵用以从所述连接的从传感器设备接收空气。

15.根据权利要求1所述的气体检测系统，其特征在于，所述主控制器设备被配置为根据一个或多个通信协议来无线地将所述检测报告发送至所述一个或多个外部设备。

16.根据权利要求10所述的气体检测系统，其特征在于，所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备包括空气处理设备，所述空气处理设备被配置为干燥和除尘经由所述空气进口吸入的空气。

17.一种用于气体检测的方法，其特征在于，所述方法包括：

分别通过一个或多个从传感器设备来检测一种或多种类型的气体以产生检测结果，其中所述一个或多个从传感器设备可与所述主控制器设备组合并可拆卸以散布至一个或多个位置；

通过所述一个或多个从传感器设备来将所述检测结果转换为检测信号；

通过所述一个或多个从传感器设备来将所述检测信号发送至主控制器设备，所述主控制器设备无线连接至所述一个或多个从传感器设备；

通过所述主控制器设备来接收所述检测信号；

基于所述接收的检测信号通过所述主控制器设备来生成检测报告；以及

通过所述主控制器设备来将所述检测报告发送至一个或多个外部设备。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过所述一个或多个从传感器设备中的每个从传感器设备的气体传感器来测量一种或多种类型的气体中的一种类型的气体。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过模数(AD)转换器来将所述检测结果转换为所述检测信号。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过所述主控制器设备来确定所述一个或多个从传感器设备的序列以启动测量。

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