CN113358819A - 一种气体浓度监测装置及其数据采集方法 - Google Patents

一种气体浓度监测装置及其数据采集方法 Download PDF

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Abstract

发明提供一种气体浓度监测装置及其数据采集方法;气体浓度监测装置,包括外壳,所述外壳的内部设置有控制电路,所述外壳的顶部设置有信号灯,所述外壳内顶部设置有与外部相连通的气体传感器;本发明中的气体浓度监测装置能够对环境中的特定气体浓度进行检测,并能够将不同采样时间点的气体浓度数据进行记录,并将其转换成信号灯的闪烁信号发送出;本发明中的气体浓度监测装置的数据采集方法,可通过采集终端识别信号灯的闪烁信号,并将该信号转换成气体浓度信息,便于操作人员进行查看,提升数据监测的便捷性。

Description

一种气体浓度监测装置及其数据采集方法
技术领域
本发明属于气体监测技术领域,具体涉及一种气体浓度监测装置及其数据采集方法。
背景技术
在生活及工作生产的场合中,经常需要对易燃易爆或有毒害气体进行浓度监测,当监测气体超过设定值时,能够及时发出警报信号,提醒相关人员对泄漏进行修复处理,避免持续泄漏而造成危害。
现有技术中,气体泄漏检测设备通常固定在一个位置,对该位置的气体情况进行检测,如申请号为CN201510039893.5的中国发明专利申请,公开了一种基于细颗粒物的室内环境检测设备,所述的室内环境检测设备包括壳体以及设置于壳体内的电路板,电路板上集成设置有气体检测模块和PM2.5检测模块,气体检测模块与PM2.5检测模块采用分层设计,PM2.5检测模块内设置风扇,有独立的进气通道和出气通道,气体检测模块采用分区独立设计,同时对每种气体检测都设置预处理装置,很大程度地避免了检测时的交叉干扰,检测精度高,集成度高,对不同气体进行检测时,也只需更换相应的气体检测模块即可,无需整体更换检测设备,成本低,解决现有的环境监测设备集成度低,成本较高,且交叉干扰严重,检测精度低的问题。
但是其仅能够对气体泄漏情况进行实时的检测及报警,不能记录一个时间周期内的气体浓度变化,功能受限。因此,需要设计一种能够对气体浓度进行实时监测,并记录一个时间周期内的气体浓度变化的气体浓度监测装置及其数据采集方法来解决目前所面临的技术问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足,本发明提供了一种能够对气体浓度进行实时监测,并记录一个时间周期内的气体浓度变化的气体浓度监测装置及其数据采集方法。
本发明的技术方案为:气体浓度监测装置,包括外壳,所述外壳的内部设置有控制电路,所述外壳的顶部设置有信号灯,所述外壳内顶部设置有与外部相连通的气体传感器。
所述控制电路具有主控模块,所述信号灯、所述气体传感器均与所述主控模块相连接。
所述外壳的顶部设置有报错灯及电源灯,所述报错灯及电源灯均与所述主控模块相连接。
所述主控模块上连接有报警模块,所述报警模块具有设置在所述外壳内部的蜂鸣器,所述外壳上开设有与所述蜂鸣器相对应的扩音窗。
所述外壳的顶部设置有测试键及静音键,所述测试键及静音键均与所述主控模块相连接。
所述主控模块上连接有通信模块,所述外壳的外部设置有连接线,所述连接线与所述通信模块相连接。
气体浓度监测装置的数据采集方法,包括:
气体浓度监测装置,将气体浓度信息转换成二进制信号以驱动信号灯发出闪烁信号;
采集终端,通过CMOS摄像头以逐行曝光的方式捕捉信号灯的闪烁信号,并对捕捉到的闪烁信号进行处理,还原出气体浓度信息并进行显示。
所述气体浓度监测装置通过控制电路获取气体浓度信息并通过二进制转换得到比特序列,将得到的比特数列进行曼彻斯特编码,将曼彻斯特编码后的信息码放入到预先确定的帧结构中循环发送至信号灯的信号接收端,以驱动信号灯闪烁。
所述采集终端获取两个帧头之间的闪烁信号,将获取到的闪烁信号进行处理,得到气体浓度信息的曼彻斯特编码;对的得到的曼彻斯特编码进行解码,还原出气体浓度信息并进行显示。
所述采集终端获取两个帧头之间的图形信息,测量每个图像中的亮度值,根据得到的亮度值二值化,对二值化的结果进行处理后得到气体浓度信息的曼彻斯特编码。
本发明的有益效果:
(1)本发明中的气体浓度监测装置能够对环境中的特定气体浓度进行检测,并能够将不同采样时间点的气体浓度数据进行记录,并将其转换成信号灯的闪烁信号发送出;
(2)本发明中的气体浓度监测装置的数据采集方法,可通过采集终端识别信号灯的闪烁信号,并将该信号转换成气体浓度信息,便于操作人员进行查看,提升数据监测的便捷性。
附图说明
图1为本发明中气体浓度监测装置的结构示意图。
图2为本发明中气体浓度监测装置的原理框图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本发明可以以许多不同的形式实现,不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本发明透彻且完整,并且向本领域技术人员充分表达本发明的范围。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。
本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素,并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示,气体浓度监测装置,包括外壳1,外壳1的内部设置有控制电路,外壳1的顶部设置有信号灯6,外壳1内顶部设置有与外部相连通的气体传感器8,其中气体传感器8用于实时检测现场气体浓度,待测气体产生后穿过外壳1触发气体传感器8,控制电路用于把气体浓度值转换成驱动信号灯6发出闪烁信号,闪烁信号包括一个时间周期内多次采集的气体浓度值,通过配合外部的采集终端捕捉闪烁信号并解析,即可获取一个时间周期内多次采集的气体浓度值。
其中气体传感器8根据监测泄漏气体种类的不同进行灵活选择,可以但不限于是CO传感器、甲烷传感器、CO2传感器等;输出数字量信号的气体传感器8可以直接与主控模块的数字量输入端口连接,输出模拟量信号的气体传感器8需要经过模数转换后再与主控模块的数字量输入端口连接。
如图2所示,在上述实施例中,控制电路具有主控模块,信号灯6、气体传感器8均与主控模块相连接,其中主控模块具有单片机最小系统,单片机可选用低能耗高性能的单片机,控制精度较高,并且产品产量丰富来源广,应用也很成熟,故可选择其为本装置控制核心;通过主控模块控制气体传感器8在一个时间周期内对现场环境中的气体浓度进行多次检测,并将所有的检测数据进行曼彻斯特编码,再通过曼彻斯特编码驱动信号灯,控制其闪烁,通过解析信号灯的闪烁即可获取一个时间周期内现场环境中监测气体的浓度变化。
在本气体浓度监测装置中还应具有向其供电的供电模块(图中未示出),供电模块可采用锂电池等二次电池进行供电,锂电池输出12V电压,经过降压电路降压为5V及3.3V电压,供装置中的其他元器件使用,外壳1的顶部设置有报错灯5及电源灯7,报错灯5及电源灯7均与主控模块相连接,电源灯7用于显示本装置的启动或断开的状态;当主控模块无法正常接收到气体传感器8发送的数据时,主控模块驱动报错灯5点亮,提示相关人员进行检修。
主控模块上连接有报警模块,报警模块具有设置在外壳1内部的蜂鸣器3,蜂鸣器3固定设置在外壳1的内部,外壳1上对应设置有扩音窗2,便于声音外壳1外传播,当检测到的气体浓度超过上限值时,主控模块驱动蜂鸣器3发出蜂鸣声,提醒现场人员及时进行处理。
外壳的顶部设置有测试键9及静音键10,测试键9及静音键10均与主控模块的IO输入端相连接,当主控模块检测到测试键9接通时,接通蜂鸣器3发出蜂鸣声;在蜂鸣器3接通的状态下,主控模块检测当静音键10接通,将断开蜂鸣器3,使蜂鸣器3停止发声。
主控模块上连接有通信模块,外壳的外部设置有连接线,连接线与通信模块相连接,通信模块为485或232模块,通过通信模块与连接线4相配合,使得本装置可以与外部设备之间进行通讯,进一步拓展数据收发方式的多样性。
另外,可在外壳1的顶部增设显示屏11,显示屏11可选用LCD液晶显示屏,通过LCD液晶显示屏可实时显示检测到的气体浓度。
本实施例中还公开了一种气体浓度监测装置的数据采集方法,包括:气体浓度监测装置,将气体浓度信息转换成二进制信号以驱动信号灯发出闪烁信号;采集终端,通过CMOS摄像头以逐行曝光的方式捕捉信号灯的闪烁信号,并对捕捉到的闪烁信号进行处理,还原出气体浓度信息并进行显示;具体为,在一个时间周期中,将其均匀分隔出多个采样时间点,每个采样时间点主控模块通过气体检测模块对气体浓度进行一次检测,当超出一个时间周期后,增加一个新的采样时间点的测量数据,会删除该时间周期内最早的测量数据,依次类推;每完成一次测量后会生成一组新的气体浓度信息数列,将该气体浓度信息数列转换成二进制信号后输出,通过开关电路驱动信号灯发出闪烁信号;采集终端通过手机的CMOS摄像头以逐行曝光的方式捕捉信号灯的闪烁信号,通过识别每张图片的亮度值,得到气体浓度信息的曼彻斯特编码,在对捕捉到的数据进行解码,即可还原出气体浓度信息进行显示。
气体浓度监测装置通过控制电路获取气体浓度信息并通过二进制转换得到比特序列,将得到的比特数列进行曼彻斯特编码,将曼彻斯特编码后的信息码放入到预先确定的帧结构中循环发送至信号灯的信号接收端,信号灯通过开关电路控制其通断,开关电路具有信号接收端,曼彻斯特编码后的信息码放入到预先确定的帧结构中循环发送至开关电路的接收端,即可驱动信号灯闪烁。
采集终端获取两个帧头之间的闪烁信号,将获取到的闪烁信号进行处理,得到气体浓度信息的曼彻斯特编码;对的得到的曼彻斯特编码进行解码,还原出气体浓度信息并进行显示。
采集终端获取两个帧头之间的图形信息,测量每个图像中的亮度值,根据得到的亮度值二值化,得到一组二进制的编码,对二值化后的编码进行处理后得到气体浓度信息的曼彻斯特编码,最终将气体浓度信息的曼彻斯特编码解码后即可获得气体浓度信息,可通过采集终端的屏幕进行显示,方便操作人员直观的查看。
至此,已经详细描述了本发明的各实施例。为了避免遮蔽本发明的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式,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。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气体浓度监测装置,其特征在于,包括外壳,所述外壳的内部设置有控制电路,所述外壳的顶部设置有信号灯,所述外壳内顶部设置有与外部相连通的气体传感器。
2.根据权利要求1所述的气体浓度监测装置,其特征在于:所述控制电路具有主控模块,所述信号灯、所述气体传感器均与所述主控模块相连接。
3.根据权利要求2所述的气体浓度监测装置,其特征在于:所述外壳的顶部设置有报错灯及电源灯,所述报错灯及电源灯均与所述主控模块相连接。
4.根据权利要求2所述的气体浓度监测装置,其特征在于:所述主控模块上连接有报警模块,所述报警模块具有设置在所述外壳内部的蜂鸣器,所述外壳上开设有与所述蜂鸣器相对应的扩音窗。
5.根据权利要求2所述的气体浓度监测装置,其特征在于:所述外壳的顶部设置有测试键及静音键,所述测试键及静音键均与所述主控模块相连接。
6.根据权利要求2所述的气体浓度监测装置,其特征在于:所述主控模块上连接有通信模块,所述外壳的外部设置有连接线,所述连接线与所述通信模块相连接。
7.一种气体浓度监测装置的数据采集方法,其特征在于,包括:
气体浓度监测装置,将气体浓度信息转换成二进制信号以驱动信号灯发出闪烁信号;
采集终端,通过CMOS摄像头以逐行曝光的方式捕捉信号灯的闪烁信号,并对捕捉到的闪烁信号进行处理,还原出气体浓度信息并进行显示。
8.根据权利要求7所述的气体浓度监测装置的数据采集方法,其特征在于:所述气体浓度监测装置通过控制电路获取气体浓度信息并通过二进制转换得到比特序列,将得到的比特数列进行曼彻斯特编码,将曼彻斯特编码后的信息码放入到预先确定的帧结构中循环发送至信号灯的信号接收端,以驱动信号灯闪烁。
9.根据权利要求7所述的气体浓度监测装置的数据采集方法,其特征在于:所述采集终端获取两个帧头之间的闪烁信号,将获取到的闪烁信号进行处理,得到气体浓度信息的曼彻斯特编码;对的得到的曼彻斯特编码进行解码,还原出气体浓度信息并进行显示。
10.根据权利要求9所述的气体浓度监测装置的数据采集方法,其特征在于:所述采集终端获取两个帧头之间的图形信息,测量每个图像中的亮度值,根据得到的亮度值二值化,对二值化的结果进行处理后得到气体浓度信息的曼彻斯特编码。
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