CN111614755A - 一种基于物联网的环境智能管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于物联网的环境智能管理系统，包括粉尘浓度检测模块、氧化物检测模块、环境参数检测模块、噪音对比分析模块、环境参数存储数据库、颗粒含量分析模块、数据预筛选处理模块、管理云服务器、智能显示终端和移动灭尘机构。本发明能够综合分析出工厂内的粉尘含量和温度在共同作用下是否到爆炸危险程度，且采用软硬件相结合的方式，控制移动灭尘机构移动至爆炸预计危险系数大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置，以实现灭尘操作，降低爆炸风险，且能够通过统计的作业环境匹配抑制系统判断工作环境是否满足人员办公的环境要求，便于对人员工作环境中的环境状况进行直观地展示和分析，具有检测的准确性高的特点。

Description

一种基于物联网的环境智能管理系统

技术领域

本发明属于环境管理技术领域，涉及到一种基于物联网的环境智能管理系统。

背景技术

随着我国随着工业化和城市化的快速发展，大气污染尤其是城市大气污染日趋严重。工厂作业的环境安全问题一直备受关注，制造类工厂在加工生产的过程中，会产生一些有害气体，例如二氧化硫，二氧化硫对人体的主要危害，对于呼吸系统的损害临床报道最多，对于呼吸系统的损害主要会出现气道阻塞性疾病，如支气管炎、哮喘、肺气肿等，甚至与肺癌的关系密切，在制造过程中由于生产环境恶劣，使得加工或配料的过程中粉尘浓度含量超标，甚至达到爆炸危险的程度，一旦粉尘具有可燃性或爆炸性，且空气中的粉尘与空气混合达到爆炸极限，并在热能源的情况下，将会发生爆炸事故，给工作人员以及工厂带来很大的危害，严重损坏工厂的利益，甚至造成大量的人员伤亡。

对于粉尘爆炸无法满足可燃性、无法达到爆炸极限以及无法存在热能源的情况下，工厂内的粉尘也吸入人体，对人体造成极大的伤害，随之工厂的环境不符合要求，极易导致工作在不符合要求的环境下的工人产生职业病，严重危害人员的健康，例如，工厂内制造声音过大，影响耳膜，造成工人听力减弱，呼吸道感染等问题，目前工厂无法通过对工厂内的环境进行检测以判断是否存在爆炸风险、无法降低爆炸风险以及无法分析出工厂内的整体办公环境对人体的危害程度，为了解决以上问题，现设计一种基于物联网的环境智能管理系统。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种基于物联网的环境智能管理系统，解决背景技术中存在的以下问题：

1、如何判断工厂内的环境是否存在爆炸风险；

2、如何对粉尘产生的爆炸风险进行降低；

3、如何分析出工厂内的整体办公环境是否对人体产生伤害。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的环境智能管理系统，包括粉尘浓度检测模块、氧化物检测模块、环境参数检测模块、噪音对比分析模块、环境参数存储数据库、颗粒含量分析模块、数据预筛选处理模块、管理云服务器、智能显示终端和移动灭尘机构；

粉尘浓度检测模块包括若干PM2.5传感器，PM2.5传感器用于检测各检测子区域内空气中PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值，并将检测的各检测子区域内PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值发送至颗粒含量分析模块；

氧化物检测模块由若干二氧化硫传感器组成，分别安装在各检测子区域内，用于实时检测所在检测子区域内的二氧化硫的浓度，并将检测的二氧化硫浓度发送至数据预筛选处理模块；

环境参数检测模块用于实时对各检测子区域内的噪音参数、空气中的湿度以及设备运行时的温度数值进行检测，并将各检测子区域内的噪音音量发送至噪音对比分析模块，将各检测子区域内空气中的湿度以及设备运行时的温度数值发送至数据预筛选处理模块；

环境参数存储数据库用于存储工厂内设定的各噪音级别

噪音级别

分别为1，2，3，4，各噪音级别对应的噪音范围分别为X1-X2,X2-X3,X3-X4和人体能够承受的各噪音级别的时长E1、E2、E3和E4，以及各噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数分别gZ1,gZ2,gZ3,gZ4,gZ1＜gZ2＜gZ3＜gZ4,其中，X1大于工厂设定的安全噪音音量阈值；

噪音对比分析模块用于接收环境参数检测模块中噪音量检测单元发送的噪音音量，并将检测的噪音音量与环境参数存储数据库中存储的各噪音级别对应的噪音范围进行对比，统计出各噪音级别内累计的噪音时长，并将累计的各噪音级别对应的累计噪音时长发送至管理云服务器；

颗粒含量分析模块分别与各PM2.5传感器连接，用于接收各PM2.5传感器发送的所在检测子区域内的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值，对接收的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值进行数据分析处理，分析粉尘颗粒含量对应的危险系数，并将粉尘颗粒含量对应的危险系数发送至管理云服务器；

数据预筛选处理模块用于接收环境参数检测模块发送的空气中湿度以及各设备运行时的温度数值,并接收氧化物检测模块发送的二氧化硫浓度，对各设备运行时的温度进行优化推演，获得该检测子区域内的综合温度危险干扰系数，并将以固定时间段T提取空气中的湿度和二氧化硫浓度，得到时间段湿度集合和时间段二氧化硫浓度集合，再分别将时间段湿度集合与设定的标准工厂湿度范围进行对比、时间段二氧化硫浓度集合与设定的二氧化硫浓度阈值进行对比，得到时间段湿度对比集合和时间段二氧化硫浓度对比集合，同时，数据预筛选处理模块提取出检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数以及二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，数据预筛选处理将检测子区域内的综合温度危险干扰系数、时间段湿度对比集合、时间段二氧化硫浓度对比集合以及检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数发送至管理云服务器；

管理云服务器用于接收颗粒含量分析模块发送的检测子区域内粉尘颗粒含量对应的危险系数、接收数据筛选处理模块发送的检测子区域内的综合温度危险干扰系数，根据粉尘颗粒含量对应的危险系数以及综合温度危险干扰系数统计在当前工厂环境中存在的爆炸预计危险系数

D表示为检测的工厂环境存在的爆炸预计危险系数，δi_u表示为第u个检测子区域内第i个固定时间段内的综合温度危险干扰系数，λi_u表示为第u个检测子区域内第i个固定时间段内粉尘颗粒含量对应的危险系数，爆炸预计危险系数越大，表明发生爆炸的危险系数越高，并将爆炸预计危险系数与设定爆炸预计危险系数进行对比，若大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值，则管理云服务器提取大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置至移动灭尘机构，并控制移动灭尘机构对大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域内的粉尘进行处理；

同时，管理云服务器接收数据预筛选处理模块发送的时间段湿度对比集合、时间段二氧化硫浓度对比集合以及检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，并接收噪音对比分析模块发送的各噪音级别对应的累计噪音时长，提取环境参数存储数据库中人体能够承受的各噪音级别的时长以及各噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数，且管理云服务器结合粉尘颗粒含量对应的危险系数以及综合温度危险干扰系数，综合分析工厂里待检测的检测子区域内的作业环境匹配抑制系数Π，管理云服务器发送检测子区域内的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数发送至智能显示终端；

智能显示终端用于接收管理云服务器发送的检测子区域内的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数，并对接收的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数进行显示。

进一步地，所述颗粒含量分析模块对接收的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值进行分析，具体分析方法如下：

A1、对一检测子区域以固定时间段T为周期采集的PM2.5可入肺颗粒物数量、PM10可吸入颗粒物数量，分别标记为：SWi和SQi,i＝1,2,...,t,SWi和SQi分别表示为第i个固定时间段T内采集的PM2.5可入肺颗粒物数量、PM10可入肺颗粒物数量；

A2、统计各固定时间段T内颗粒物的总数量，并分析各类型颗粒物对应的总权重比gW和gQ；

A3、将该检测子区域内该固定时间段T内颗粒物的总数量KW分别与预设的第一阈值K1和第二阈值K2进行对比，且K1＜K2，K2小于粉尘爆炸对应的单位立方米内粉尘的颗粒数量,当KW＜K1，粉尘含量对应的危险系数λi＝0.01，i＝1,2,...,t，表明环境中的粉尘颗粒含量小，且粉尘含量对人体和设备的损害小，当K1＜KW＜K2时，表明环境中的粉尘浓度危害人员健康，执行步骤A4，当K2＜KW时，表明环境中的粉尘浓度即将达到爆炸危险浓度，执行步骤A5；

A4、粉尘含量对应的危险系数

0＜β1＜1,β1表示为预设系数；

A5、粉尘含量对应的危险系数λi＝β2gWi+(1-0.35β2)gQi,0＜β1＜β2＜1,β2表示为预设系数。

进一步地，gW＝gW1+gW2+...+gWt，gQ＝gQ1+gQ2+...+gQt,gQ+gW＝1，且

gWi和gQi分别表示为第i个固定时间段T内采集的PM2.5可入肺颗粒物对应的权重系数、PM10可入肺颗粒物对应的权重系数。

进一步地，各设备运行时温度的优化推演方法，包括以下步骤：

B1、获得待检测的检测子区域内的设备j，j＝1,2,...,m，并建立各设备每天的运行时长Cj，Cji表示为第j个设备每天运行的时长。

B2、提取各设备运行过程中的温度Twji,i＝1,2,...,t，t表示为固定时间段T的次数，通过公式ΔTwji＝Twji-Twj(i-1)统计出相邻固定时间段内各设备的温度变化量，Twji表示为第j个设备在第i个固定时间段下的温度；

B3、将各设备在运行过程中的温度Twji分别与设定该设备在运行过程中的温度阈值TW1以及着火点温度TW2进行对比，且TW1＜TW2，若温度Twji小于设定的温度阈值TW1，则设备运行的异常温度系数为0.12，若大于设定的温度阈值TW1小于着火点温度TW2，则设备运行的异常温度系数为1,若大于着火点温度TW2，则设备运行的异常温度系数为e,并统计温度大于着火点温度TW2的累计时长；

B4、统计检测的该检测子区域中各设备运行时的温度小于的温度阈值TW1次数vj1、位于温度阈值TW1和着火点温度TW2之间的次数vj2以及大于着火点温度TW2的次数vj3；

B5、通过步骤B2-B4统计该检测子区域内的综合温度危险干扰系数。

进一步地，所述综合温度危险干扰系数的计算公式为

γj表示为第j个设备运行的异常温度系数，γ_j为0.12、1、e，vj1、vj2和vj3分别表示为第j个设备在检测的温度时设备温度小于温度阈值TW1次数、位于温度阈值TW1和着火点温度TW2之间的次数以及大于着火点温度TW2的次数，T表示为固定时间段对应的时长，TW2表示为固定时间段各设备的温度大于着火点温度TW2的累计时长。

进一步地，所述作业环境匹配抑制系数Π的公式为

λi表示为待检测检测的检测子区域内第i个固定时间段内粉尘颗粒含量对应的危险系数，t表示为固定时间段T的次数，

表示为第

个噪音级别对应的累计噪音时长，

表示为人体能够承受住的第

个噪音级别的时长，

表示为第

个噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数，

等于1、2、3和4，WL和WN分别表示为检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，ω_WL和ω_WN分别表示为湿度超过标准工厂湿度范围最大值的标准次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的最大次数，L′i表示为第i个固定时间段内的湿度与设定的标准工厂湿度范围间的差值，L1表示为第1个固定时间段内的温度数值，N′i表示为第i个固定时间段内的湿度与设定的二氧化硫浓度阈值间的差值，N1表示为第1个固定时间段内的二氧化硫浓度数值。

进一步地，所述移动灭尘机构包括灭尘机单元、飞行控制模块、集水槽、液位调节单元和若干喷洒单元，灭尘机单元包括灭尘机本体、若干U型上卡接块和下卡接块，灭尘机本体内周侧分布有若干第一引流孔，引流孔内安装有引流管，引流管贯穿灭尘机本体，灭尘机本体下端面内侧设有内螺纹，灭尘机本体外周侧分布有若干组连接组件和铰接单元，连接组件包括两相互平行的连接板，连接板上开有定位孔，每组铰接单元包括两挡板以及位于两挡板之间的第一铰接柱，U型上卡接块与第一铰接柱相铰接，U型上卡接块内侧固定有凸轨，下卡接块与灭尘机本体外侧壁上的第二铰接柱相铰接；

喷洒单元包括喷洒管，喷洒管与引流管螺纹配合，喷洒管一端固定有与连接组件上的定位孔相配合的定位柱，另一端固定有喷洒头和与螺旋浆滑动配合的滑动轴，螺旋桨与旋转电机连接；

所述集水槽与灭尘机本体螺纹配合，以固定集水槽，集水槽内安装有液位调节单元；

所述灭尘机本体内安装有飞行控制模块，用于接收管理云服务器发送的爆炸预计危险系数大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置，以引导移动灭尘机构移动至爆炸预计危险系数大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置。

进一步地，所述下卡接块上固定有支撑板，支撑板上开有与喷洒管外壁相配合的凹槽。

进一步地，所述液位调节单元包括电机、液位调节壳体、吸水管和供水泵，吸水管位于集水槽内，电机贯穿液位调节壳体与位于液位调节壳体内的供水泵相连接，供水泵与液位调节壳体上端面间开有与引流管相配合的第二引流孔。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种基于物联网的环境智能管理系统，通过对工厂内的粉尘浓度以及设备的温度进行检测分析等处理，获得检测子区域受各设备运行时的温度影响，综合分析检测子区域内的综合温度危险干扰系数，并结合工厂内的粉尘含量分析出环境内的温度和粉尘含量是否达到爆炸危险程度，通过对检测子区域内的设备温度和粉尘含量的来准确预测工厂环境存在的爆炸预计危险系数，能够预测因粉尘和温度而造成爆炸的危险程度，预测的准确性高，能够提高对爆炸危险的关注度。

本发明采用软硬件相结合的方式，即管理服务器配合移动灭尘机构，将爆炸预计危险系数大于设定的设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置至移动灭尘机构，控制移动灭尘机构飞行至指定的区域进行灭尘操作，以降低空气中漂浮的粉尘含量，以最大且最有效地方式控制了爆炸的源头，降低爆炸风险程度，为工作人员提供安全的办公厂房环境。

本发明通过对工厂环境中的有害气体、温度、噪音参数进行检测和分析，并结合工厂环境内的粉尘颗粒含量对应的危险系数以及综合温度危险干扰系数，综合分析工厂内人员工作环境中的作业环境匹配抑制系数，通过统计的作业环境匹配抑制系统判断工作环境是否满足人员办公的环境要求，便于对人员工作环境中的环境状况进行直观地展示和分析，具有检测的准确性高，能够实时监督人员的工作环境是否满足要求，减少人员工作过程中患有职业病的风险，降低风险率，提高人员办公环境的安全性，最大程度地保护工作人员的健康。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明中一种基于物联网的环境智能管理系统的示意图；

图2为本发明中移动灭尘机构的示意图；

图3为本发明中移动灭尘机构的爆炸示意图；

图4为本发明中液位调节单元的示意图；

图5为本发明中液位调节单元的剖视图；

图6为本发明中移动灭尘机构的局部爆炸示意图；

图7为本发明中图6的局部放大示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7所示，一种基于物联网的环境智能管理系统，包括粉尘浓度检测模块、氧化物检测模块、环境参数检测模块、噪音对比分析模块、环境参数存储数据库、颗粒含量分析模块、数据预筛选处理模块、管理云服务器、智能显示终端和移动灭尘机构。

粉尘浓度检测模块包括若干PM2.5传感器，PM2.5传感器用于检测各检测子区域内空气中PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值，并将检测的各检测子区域内PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值发送至颗粒含量分析模块。

每个PM2.5传感器均逐一分布在工厂内的各检测子区域内，对工厂区域进行划分，划分成若干检测子区域du，u＝1,2,...,U,U表示为划分的检测子区域的数量。

氧化物检测模块由若干二氧化硫传感器组成，分别安装在各检测子区域内，用于实时检测所在检测子区域内的二氧化硫的浓度，并将检测的二氧化硫浓度发送至数据预筛选处理模块。

环境参数检测模块用于实时对各检测子区域内的噪音参数、空气中的湿度以及设备运行时的温度数值进行检测，并将各检测子区域内的噪音音量发送至噪音对比分析模块，将各检测子区域内空气中的湿度以及设备运行时的温度数值发送至数据预筛选处理模块。

其中，环境参数检测模块包括噪音量检测单元、湿度检测单元和温度检测单元，噪音量检测单元为噪音传感器，用于检测所在区域内的噪音音量，湿度检测单元为湿度传感器，用于检测所在区域内的湿度数值，温度检测单元为温度传感器，用于检测所在区域内的温度数值。

环境参数存储数据库用于存储工厂内设定的各噪音级别

噪音级别

分别为1，2，3，4，各噪音级别对应的噪音范围分别为X1-X2,X2-X3,X3-X4和人体能够承受的各噪音级别的时长E1、E2、E3和E4，以及各噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数分别gZ1,gZ2,gZ3,gZ4,gZ1＜gZ2＜gZ3＜gZ4,其中，X1大于工厂设定的安全噪音音量阈值；

噪音对比分析模块用于接收环境参数检测模块中噪音量检测单元发送的噪音音量，并将检测的噪音音量与环境参数存储数据库中存储的各噪音级别对应的噪音范围进行对比，统计出各噪音级别内累计的噪音时长，并将累计的各噪音级别对应的累计噪音时长发送至管理云服务器。

颗粒含量分析模块分别与各PM2.5传感器连接，用于接收各PM2.5传感器发送的所在检测子区域内的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值，对接收的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值进行数据分析处理，分析粉尘颗粒含量对应的危险系数，并将粉尘颗粒含量对应的危险系数发送至管理云服务器。

所述颗粒含量分析模块对接收的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值进行分析，具体分析方法如下：

A1、对一检测子区域以固定时间段T为周期采集的PM2.5可入肺颗粒物数量、PM10可吸入颗粒物数量，分别标记为：SWi和SQi,i＝1,2,...,t,SWi和SQi分别表示为第i个固定时间段T内采集的PM2.5可入肺颗粒物数量、PM10可入肺颗粒物数量；

A2、统计各固定时间段T内颗粒物的总数量KW，并分析各类型颗粒物对应的总权重比gW和gQ，gW＝gW1+gW2+...+gWt，gQ＝gQ1+gQ2+...+gQt,gQ+gW＝1，且

gWi和gQi分别表示为第i个固定时间段T内采集的PM2.5可入肺颗粒物对应的权重系数、PM10可入肺颗粒物对应的权重系数；

A3、将该检测子区域内该固定时间段T内颗粒物的总数量KW分别与预设的第一阈值K1和第二阈值K2进行对比，且K1＜K2，K2小于粉尘爆炸对应的单位立方米内粉尘的颗粒数量,当KW＜K1，粉尘含量对应的危险系数λi＝0.01，i＝1,2,...,t，表明环境中的粉尘颗粒含量小，且粉尘含量对人体和设备的损害小，当K1＜KW＜K2时，表明环境中的粉尘浓度危害人员健康，执行步骤A4，当K2＜KW时，表明环境中的粉尘浓度即将达到爆炸危险浓度，执行步骤A5；

A4、粉尘含量对应的危险系数

0＜β1＜1,β1表示为预设系数；

A5、粉尘含量对应的危险系数λi＝β2gWi+(1-0.35β2)gQi,0＜β1＜β2＜1,β2表示为预设系数。

数据预筛选处理模块用于接收环境参数检测模块发送的空气中湿度以及各设备运行时的温度数值,并接收氧化物检测模块发送的二氧化硫浓度，对各设备运行时的温度进行优化推演，获得该检测子区域内的综合温度危险干扰系数，并将以固定时间段T提取空气中的湿度和二氧化硫浓度，得到时间段湿度集合L(L1,L2,...,Li,...,Lt)和时间段二氧化硫浓度集合N(N1,N2,...,Ni,...,Nt)，再分别将时间段湿度集合与设定的标准工厂湿度范围(fL1-fL2,且fL1＜fL2)进行对比、时间段二氧化硫浓度集合与设定的二氧化硫浓度阈值进行对比，得到时间段湿度对比集合L′(L′1,L′2,...,L′i,...,L′t)和时间段二氧化硫浓度对比集合N′(N′1,N′2,...,N′i,...,N′t)，L′i表示为第i个固定时间段内的湿度与设定的标准工厂湿度范围间的差值，若第i个固定时间段内的湿度小于设定的标准工厂湿度范围中的下限湿度值fL1，则L′i等于0，若在下限湿度值fL1和上限湿度值fL2之间，则L′i等于

若大于上限湿度值fL2，则L′i等于

N′i表示为第i个固定时间段内的湿度与设定的二氧化硫浓度阈值间的差值，同时，数据预筛选处理模块提取出检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数以及二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，数据预筛选处理将检测子区域内的综合温度危险干扰系数、时间段湿度对比集合、时间段二氧化硫浓度对比集合以及检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数发送至管理云服务器。

其中，各设备运行时温度的优化推演方法，包括以下步骤：

B1、获得待检测的检测子区域内的设备j，j＝1,2,...,m，并建立各设备每天的运行时长Cj，Cji表示为第j个设备每天运行的时长。

B2、提取各设备运行过程中的温度Twji,i＝1,2,...,t，t表示为固定时间段T的次数，通过公式ΔTwji＝Twji-Twj(i-1)统计出相邻固定时间段内各设备的温度变化量，Twji表示为第j个设备在第i个固定时间段下的温度；

B3、将各设备在运行过程中的温度Twji分别与设定该设备在运行过程中的温度阈值TW1以及着火点温度TW2进行对比，且TW1＜TW2，若温度Twji小于设定的温度阈值TW1，则设备运行的异常温度系数为0.12，若大于设定的温度阈值TW1小于着火点温度TW2，则设备运行的异常温度系数为1,若大于着火点温度TW2，则设备运行的异常温度系数为e,并统计温度大于着火点温度TW2的累计时长；

B4、统计检测的该检测子区域中各设备运行时的温度小于的温度阈值TW1次数vj1、位于温度阈值TW1和着火点温度TW2之间的次数vj2以及大于着火点温度TW2的次数vj3；

B5、通过步骤B2-B4统计该检测子区域内的综合温度危险干扰系数

γ_j表示为第j个设备运行的异常温度系数，γ_j为0.12、1、e，vj1、vj2和vj3分别表示为第j个设备在检测的温度时设备温度小于温度阈值TW1次数、位于温度阈值TW1和着火点温度TW2之间的次数以及大于着火点温度TW2的次数，T表示为固定时间段对应的时长，TW2表示为固定时间段各设备的温度大于着火点温度TW2的累计时长。

管理云服务器用于接收颗粒含量分析模块发送的检测子区域内粉尘颗粒含量对应的危险系数、接收数据筛选处理模块发送的检测子区域内的综合温度危险干扰系数，根据粉尘颗粒含量对应的危险系数以及综合温度危险干扰系数统计在当前工厂环境中存在的爆炸预计危险系数

D表示为检测的工厂环境存在的爆炸预计危险系数，δi_u表示为第u个检测子区域内第i个固定时间段内的综合温度危险干扰系数，λi_u表示为第u个检测子区域内第i个固定时间段内粉尘颗粒含量对应的危险系数，爆炸预计危险系数越大，表明发生爆炸的危险系数越高，并将爆炸预计危险系数与设定爆炸预计危险系数进行对比，若大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值，则管理云服务器提取大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置至移动灭尘机构，并控制移动灭尘机构对大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域内的粉尘进行处理，以降低该检测子区域内的粉尘含量，降低爆炸发生的概率，提高了工厂设备和人员的安全。

同时，管理云服务器接收数据预筛选处理模块发送的时间段湿度对比集合、时间段二氧化硫浓度对比集合以及检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，并接收噪音对比分析模块发送的各噪音级别对应的累计噪音时长，提取环境参数存储数据库中人体能够承受的各噪音级别的时长以及各噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数，且管理云服务器结合粉尘颗粒含量对应的危险系数以及综合温度危险干扰系数，综合分析工厂里待检测的检测子区域内的作业环境匹配抑制系数Π，公式为

λi表示为待检测检测的检测子区域内第i个固定时间段内粉尘颗粒含量对应的危险系数，t表示为固定时间段T的次数，

表示为第

个噪音级别对应的累计噪音时长，

表示为人体能够承受住的第

个噪音级别的时长，

表示为第

个噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数，

等于1、2、3和4，WL和WN分别表示为检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，ω_WL和ω_WN分别表示为湿度超过标准工厂湿度范围最大值的标准次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的最大次数，L′i表示为第i个固定时间段内的湿度与设定的标准工厂湿度范围间的差值，L1表示为第1个固定时间段内的温度数值，N′i表示为第i个固定时间段内的湿度与设定的二氧化硫浓度阈值间的差值，N1表示为第1个固定时间段内的二氧化硫浓度数值，作业环境匹配抑制系数越大，表明工厂内的作业环境越恶劣，危害人员作业过程中的安全，管理云服务器发送检测子区域内的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数发送至智能显示终端。

智能显示终端用于接收管理云服务器发送的检测子区域内的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数，并对接收的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数进行显示，便于工厂后台环境管理技术人员了解厂房内是否存在爆炸危险情况以及工人作业的环境状况。

移动灭尘机构包括灭尘机单元1、飞行控制模块、集水槽3、液位调节单元4和若干喷洒单元2，灭尘机单元1包括灭尘机本体11、若干U型上卡接块12和下卡接块14，灭尘机本体11内周侧分布有若干第一引流孔，引流孔内安装有引流管15，引流管15贯穿灭尘机本体11，灭尘机本体11下端面内侧设有内螺纹，灭尘机本体11外周侧阵列分布有若干组连接组件17和铰接单元，连接组件17包括两相互平行的连接板，连接板上开有定位孔18，每组铰接单元包括两挡板13以及位于两挡板13之间的第一铰接柱16，U型上卡接块12与第一铰接柱16相铰接，U型上卡接块12内侧固定有凸轨121，下卡接块14与灭尘机本体11外侧壁上的第二铰接柱相铰接，当U型上卡接块12绕第一铰接柱16转动至与灭尘机本体11轴线相垂直时，且下卡接块14也绕第二铰接柱转动至与灭尘机本体11轴线相垂直时，U型上卡接块12与下卡接块14相配合，且通过凸轨121限制下卡接块14的位置变动，两凸轨121间的距离比下卡接块14的宽度小2mm，下卡接块14上固定有支撑板141，支撑板141上开有与喷洒管21外壁相配合的凹槽，灭尘机单元1下端固定有用于支撑移动灭尘机构的支撑架。

喷洒单元2包括喷洒管21，喷洒管21与引流管15螺纹配合，其中，引流管15为可弯折的软管，喷洒管21一端固定有与连接组件17上的定位孔18相配合的定位柱24，另一端下端面固定有喷洒头22，上端面的滑动轴上滑动套有螺旋浆23，螺旋桨23的轴心与旋转电机的输出轴连接，通过旋转电机带动螺旋桨23绕轴心进行转动，其中，引流管15依次与喷洒管21和喷洒头22连通。

集水槽3与灭尘机本体11内侧的内螺纹进行螺纹配合，以固定集水槽3，集水槽3内安装有液位调节单元4，液位调节单元4包括电机41、液位调节壳体42、吸水管43和供水泵44，吸水管43位于集水槽3内，吸水管43与集水槽3底面间的距离在0.8-2cm，电机41贯穿液位调节壳体42与位于液位调节壳体42内的供水泵44相连接，供水泵44与液位调节壳体42上端面间开有与引流管15相配合的第二引流孔，电机41工作带动供水泵44工作，供水泵44高速转动，在供水泵44内的液体在离心力的作用下，从供水泵44的叶轮中心沿叶片流至液位调节壳体42周侧的引流管15内，经引流管15内的水通过喷洒管21和喷洒头22可进行喷洒，以消除粉尘，减少空气中的粉尘含量，进而降低爆炸风险。

另外，灭尘机本体11内安装有飞行控制模块，用于接收管理云服务器发送的爆炸预计危险系数大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置，以引导移动灭尘机构移动至爆炸预计危险系数大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置，一旦到达该检测子区域的位置，控制液位调节单元4中的电机41工作，以带动供水泵44工作，实现对该区域内的粉尘清除。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：包括粉尘浓度检测模块、氧化物检测模块、环境参数检测模块、噪音对比分析模块、环境参数存储数据库、颗粒含量分析模块、数据预筛选处理模块、管理云服务器、智能显示终端和移动灭尘机构；

粉尘浓度检测模块包括若干PM2.5传感器，PM2.5传感器用于检测各检测子区域内空气中PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值，并将检测的各检测子区域内PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值发送至颗粒含量分析模块；

氧化物检测模块由若干二氧化硫传感器组成，分别安装在各检测子区域内，用于实时检测所在检测子区域内的二氧化硫的浓度，并将检测的二氧化硫浓度发送至数据预筛选处理模块；

环境参数检测模块用于实时对各检测子区域内的噪音参数、空气中的湿度以及设备运行时的温度数值进行检测，并将各检测子区域内的噪音音量发送至噪音对比分析模块，将各检测子区域内空气中的湿度以及设备运行时的温度数值发送至数据预筛选处理模块；

环境参数存储数据库用于存储工厂内设定的各噪音级别

噪音级别

分别为1，2，3，4，各噪音级别对应的噪音范围分别为X1-X2,X2-X3,X3-X4和人体能够承受的各噪音级别的时长E1、E2、E3和E4，以及各噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数分别gZ1,gZ2,gZ3,gZ4,gZ1＜gZ2＜gZ3＜gZ4,其中，X1大于工厂设定的安全噪音音量阈值；

噪音对比分析模块用于接收环境参数检测模块中噪音量检测单元发送的噪音音量，并将检测的噪音音量与环境参数存储数据库中存储的各噪音级别对应的噪音范围进行对比，统计出各噪音级别内累计的噪音时长，并将累计的各噪音级别对应的累计噪音时长发送至管理云服务器；

颗粒含量分析模块分别与各PM2.5传感器连接，用于接收各PM2.5传感器发送的所在检测子区域内的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值，对接收的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值进行数据分析处理，分析粉尘颗粒含量对应的危险系数，并将粉尘颗粒含量对应的危险系数发送至管理云服务器；

数据预筛选处理模块用于接收环境参数检测模块发送的空气中湿度以及各设备运行时的温度数值,并接收氧化物检测模块发送的二氧化硫浓度，对各设备运行时的温度进行优化推演，获得该检测子区域内的综合温度危险干扰系数，并将以固定时间段T提取空气中的湿度和二氧化硫浓度，得到时间段湿度集合和时间段二氧化硫浓度集合，再分别将时间段湿度集合与设定的标准工厂湿度范围进行对比、时间段二氧化硫浓度集合与设定的二氧化硫浓度阈值进行对比，得到时间段湿度对比集合和时间段二氧化硫浓度对比集合，同时，数据预筛选处理模块提取出检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数以及二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，数据预筛选处理将检测子区域内的综合温度危险干扰系数、时间段湿度对比集合、时间段二氧化硫浓度对比集合以及检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数发送至管理云服务器；

管理云服务器用于接收颗粒含量分析模块发送的检测子区域内粉尘颗粒含量对应的危险系数、接收数据筛选处理模块发送的检测子区域内的综合温度危险干扰系数，根据粉尘颗粒含量对应的危险系数以及综合温度危险干扰系数统计在当前工厂环境中存在的爆炸预计危险系数

D表示为检测的工厂环境存在的爆炸预计危险系数，δi_u表示为第u个检测子区域内第i个固定时间段内的综合温度危险干扰系数，λi_u表示为第u个检测子区域内第i个固定时间段内粉尘颗粒含量对应的危险系数，爆炸预计危险系数越大，表明发生爆炸的危险系数越高，并将爆炸预计危险系数与设定爆炸预计危险系数进行对比，若大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值，则管理云服务器提取大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置至移动灭尘机构，并控制移动灭尘机构对大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域内的粉尘进行处理；

同时，管理云服务器接收数据预筛选处理模块发送的时间段湿度对比集合、时间段二氧化硫浓度对比集合以及检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，并接收噪音对比分析模块发送的各噪音级别对应的累计噪音时长，提取环境参数存储数据库中人体能够承受的各噪音级别的时长以及各噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数，且管理云服务器结合粉尘颗粒含量对应的危险系数以及综合温度危险干扰系数，综合分析工厂里待检测的检测子区域内的作业环境匹配抑制系数Π，管理云服务器发送检测子区域内的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数发送至智能显示终端；

智能显示终端用于接收管理云服务器发送的检测子区域内的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数，并对接收的爆炸预计危险系数以及作业环境匹配抑制系数进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：所述颗粒含量分析模块对接收的PM2.5可入肺颗粒物以及PM10可吸入颗粒物的数值进行分析，具体分析方法如下：

A1、对一检测子区域以固定时间段T为周期采集的PM2.5可入肺颗粒物数量、PM10可吸入颗粒物数量，分别标记为：SWi和SQi,i＝1,2,...,t,SWi和SQi分别表示为第i个固定时间段T内采集的PM2.5可入肺颗粒物数量、PM10可入肺颗粒物数量；

A2、统计各固定时间段T内颗粒物的总数量，并分析各类型颗粒物对应的总权重比gW和gQ；

A3、将该检测子区域内该固定时间段T内颗粒物的总数量KW分别与预设的第一阈值K1和第二阈值K2进行对比，且K1＜K2，K2小于粉尘爆炸对应的单位立方米内粉尘的颗粒数量,当KW＜K1，粉尘含量对应的危险系数λi＝0.01，i＝1,2,...,t，表明环境中的粉尘颗粒含量小，且粉尘含量对人体和设备的损害小，当K1＜KW＜K2时，表明环境中的粉尘浓度危害人员健康，执行步骤A4，当K2＜KW时，表明环境中的粉尘浓度即将达到爆炸危险浓度，执行步骤A5；

A4、粉尘含量对应的危险系数

0＜β1＜1,β1表示为预设系数；

A5、粉尘含量对应的危险系数λi＝β2gWi+(1-0.35β2)gQi,0＜β1＜β2＜1,β2表示为预设系数。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：gW＝gW1+gW2+...+gWt，gQ＝gQ1+gQ2+...+gQt,gQ+gW＝1，且

gWi和gQi分别表示为第i个固定时间段T内采集的PM2.5可入肺颗粒物对应的权重系数、PM10可入肺颗粒物对应的权重系数。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：各设备运行时温度的优化推演方法，包括以下步骤：

B1、获得待检测的检测子区域内的设备j，j＝1,2,...,m，并建立各设备每天的运行时长Cj，Cji表示为第j个设备每天运行的时长。

B2、提取各设备运行过程中的温度Twji,i＝1,2,...,t，t表示为固定时间段T的次数，通过公式ΔTwji＝Twji-Twj(i-1)统计出相邻固定时间段内各设备的温度变化量，Twji表示为第j个设备在第i个固定时间段下的温度；

B3、将各设备在运行过程中的温度Twji分别与设定该设备在运行过程中的温度阈值TW1以及着火点温度TW2进行对比，且TW1＜TW2，若温度Twji小于设定的温度阈值TW1，则设备运行的异常温度系数为0.12，若大于设定的温度阈值TW1小于着火点温度TW2，则设备运行的异常温度系数为1,若大于着火点温度TW2，则设备运行的异常温度系数为e,并统计温度大于着火点温度TW2的累计时长；

B4、统计检测的该检测子区域中各设备运行时的温度小于的温度阈值TW1次数vj1、位于温度阈值TW1和着火点温度TW2之间的次数vj2以及大于着火点温度TW2的次数vj3；

B5、通过步骤B2-B4统计该检测子区域内的综合温度危险干扰系数。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：所述综合温度危险干扰系数的计算公式为

γ_j表示为第j个设备运行的异常温度系数，γ_j为0.12、1、e，vj1、vj2和vj3分别表示为第j个设备在检测的温度时设备温度小于温度阈值TW1次数、位于温度阈值TW1和着火点温度TW2之间的次数以及大于着火点温度TW2的次数，T表示为固定时间段对应的时长，TW2表示为固定时间段各设备的温度大于着火点温度TW2的累计时长。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：所述作业环境匹配抑制系数Π的公式为

λi表示为待检测检测的检测子区域内第i个固定时间段内粉尘颗粒含量对应的危险系数，t表示为固定时间段T的次数，

表示为第

个噪音级别对应的累计噪音时长，

表示为人体能够承受住的第

个噪音级别的时长，

表示为第

个噪音级别对人体耳朵承受能力的损坏系数，

等于1、2、3和4，WL和WN分别表示为检测的次数中湿度超过标准工厂湿度范围最大值的次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的次数，ω_WL和ω_WN分别表示为湿度超过标准工厂湿度范围最大值的标准次数和二氧化硫浓度超过二氧化硫浓度阈值的最大次数，L′i表示为第i个固定时间段内的湿度与设定的标准工厂湿度范围间的差值，L1表示为第1个固定时间段内的温度数值，N′i表示为第i个固定时间段内的湿度与设定的二氧化硫浓度阈值间的差值，N1表示为第1个固定时间段内的二氧化硫浓度数值。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：所述移动灭尘机构包括灭尘机单元(1)、飞行控制模块、集水槽(3)、液位调节单元(4)和若干喷洒单元(2)，灭尘机单元(1)包括灭尘机本体(11)、若干U型上卡接块(12)和下卡接块(14)，灭尘机本体(11)内周侧分布有若干第一引流孔，引流孔内安装有引流管(15)，引流管(15)贯穿灭尘机本体(11)，灭尘机本体(11)下端面内侧设有内螺纹，灭尘机本体(11)外周侧分布有若干组连接组件(17)和铰接单元，连接组件(17)包括两相互平行的连接板，连接板上开有定位孔(18)，每组铰接单元包括两挡板(13)以及位于两挡板(13)之间的第一铰接柱(16)，U型上卡接块(12)与第一铰接柱(16)相铰接，U型上卡接块(12)内侧固定有凸轨(121)，下卡接块(14)与灭尘机本体(11)外侧壁上的第二铰接柱相铰接；

喷洒单元(2)包括喷洒管(21)，喷洒管(21)与引流管(15)螺纹配合，喷洒管(21)一端固定有与连接组件(17)上的定位孔(18)相配合的定位柱(24)，另一端固定有喷洒头(22)和与螺旋浆(23)滑动配合的滑动轴，螺旋桨(23)与旋转电机连接；

所述集水槽(3)与灭尘机本体(11)螺纹配合，以固定集水槽(3)，集水槽(3)内安装有液位调节单元(4)；

所述灭尘机本体(11)内安装有飞行控制模块，用于接收管理云服务器发送的爆炸预计危险系数大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置，以引导移动灭尘机构移动至爆炸预计危险系数大于设定的安全爆炸预计危险系数阈值的检测子区域的位置。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：所述下卡接块(14)上固定有支撑板(141)，支撑板(141)上开有与喷洒管(21)外壁相配合的凹槽。

9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的环境智能管理系统，其特征在于：所述液位调节单元(4)包括电机(41)、液位调节壳体(42)、吸水管(43)和供水泵(44)，吸水管(43)位于集水槽(3)内，电机(41)贯穿液位调节壳体(42)与位于液位调节壳体(42)内的供水泵(44)相连接，供水泵(44)与液位调节壳体(42)上端面间开有与引流管(15)相配合的第二引流孔。

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